Russian Federation
UDC 69
This study presents a methodology for remote monitoring of capital construction projects based on periodic site digitization and the creation of a three-dimensional digital twin. The requirements for the digitization outputs are defined, including geospatial alignment with project coordinates, semantic segmentation of building elements, attribution standards, and the capability to perform measurements and attach annotations. Recommended scanning intervals are also outlined. The effectiveness of three key processes enabled by remote monitoring is evaluated: automated accounting of completed work volumes, indirect visual inspection of quality and technological sequencing, and occupational safety control with reduced on-site engineer presence. An economic assessment based on seven pilot projects implemented in 2024–2025 demonstrates measurable cost savings. The total economic effect obtained by shortening the construction period, speeding up final financial calculations, reducing labor costs for preparing executive documentation and reporting, reducing costs for on-site construction control and supervision, reducing downtime and fines by promptly eliminating comments, reducing injuries and insurance payments has been determined. Additionally, the distribution of the economic effect between the participants of the investment and construction process is described.
remote construction monitoring, asset digitization, three-dimensional digital twin, completed work accounting, indirect visual inspection
Введение
Современные тенденции в развитии цифровых технологий открывают возможности для оптимизации организационно-технологических процессов в строительства. Темой статьи является описание методики оцифровки объектов капитального строительства с целью осуществления дистанционного мониторинга строительства. Понятие дистанционный мониторинг строительства закреплено СП 543.1325800, однако методики осуществления самого процесса мониторинга, так и методики оцифровки в нормативно-технических документах отсутствует [1-2]. В рамках общих подходов и статегрии цифровой трансформации строительной отрасли решаются ключевые задачи развития строительного производства. Особое внимание уделяется повышению производительности труда и решения дефицита кадров, в том числе и среди инженерно-технических работников и административных сотрудников [3-6]. Дистанционный мониторинг строительства является одним из инструментов, который уже сегодня помогает решать ряд проблем, связных с оптимизацией затрат на управление проектом. Вместе с тем в совокупности нормативно-технические документы, научные публикации и отраслевые методические материалы не отвечают на вопросы организации процесса оцифровки объектов капитального строительства (ОКС) и требования к результатам работ по оцифровке, а также отсутствует методика применения результатов оцифровки ОКС и перечень организационных и технологических процессов, которые можно осуществлять дистанционно. Цель работы определить перечень процессов, реализуемых в составе дистанционного мониторинга строительства и сформировать требования к результатам оцифровки объекта.
В рамках работы понятие дистанционный мониторинг строительства интерпретируется как систематическое получение, обработки и анализа актуальных пространственных данных о реальном состоянии объекта капитального строительства (в виде трёхмерной цифровой копии объекта — ТЦКО), сформированных путём периодической оцифровки построенного/строящегося объекта с использованием лазерного сканирования, фотограмметрии или их комбинации. Такой подход соответствует как нормативной документации (СП 543.1325800), так и актуальным научным исследованиям [7-11].
Материалы и методы
Для дистанционного мониторинга строительства необходимо обеспечить возможность реализации следующих организационных и технологических процессов:
- учет факта выполненных работ;
- непрямой визуальный контроль в части учет качества выполненных работ;
- контроль охраны труда и снижение травматизма для инженерных сотрудников;
Рассмотрим приведенные выше процессы и требования к ним более детально.
Учет факта выполненных работ. На текущий момент в отрасли активно применяются системы календарного планирования в строительстве и системы управления проектами. Для визуального отражения хода проекта используется классическая диаграмма Ганта и ее вариации. Однако ввод данных об объеме выполненных работ в большинстве случаев требует ручного ввода специалистами, а значит ими же выполняется предварительный расчет объемов выполненных работ [12]. Ручное исчисление объемов работ, применение сторонних сервисов, перенос данных в единую системы сопряжены с высоким риском, связанным с человеческим фактором или использованием устаревших данных. Вместе с этим ручные операции трудоемки и часто выполняются с задержкой по времени. Сроки предоставления таких данных привязывают к срокам сбора отчетности или подачи закрывающий документов раз в календарный месяц или еще реже [13].
Изменить сложившуюся ситуацию в пользу системной, автоматизированной работы по сбору объективных данных со строительной площадки могут помочь цифровые копии объекта, получаемые при помощи оцифровки объекта с минимальным участием человека [14, 15]. Для этого цифровая копия объекта должна описывать объект в трехмерном пространстве с учетом как минимум локальной координатной сетки проекта. Трехмерная модель должна быть сегментирована на элементы, а сами элементы иметь базовые атрибуты. К базовым атрибутам элементов цифровой копии объекта относятся: уникальный номер (ID), тип элемента и его подтипы, координаты и геометрические характеристики. Базовые атрибуты элемента позволяют идентифицировать элемент и учесть его объем при автоматизированном формировании ведомости объема выполненных работ, при этом координаты и трехмерная геометрия позволяют исключить дублирование объемов работ при исчислении и позволяют работать с цифровыми копиями объекта, полученными за разные даты.
Непрямой визуальный контроль. Действующей нормативной документацией в составе общей системы строительного контроля предусмотрен дистанционный мониторинг строительства. Использование цифровых решений для получения данных с объекта направлено на повышение эффективности системы управления проектом и системы содержания службы технического заказчика. Стоит отметить, что мероприятия непрямого визуального контроля не отменяет потребность в осуществлении строительного контроля в соответствии с требованиями нормативно-технических документов. При этом дистанционный мониторинг в большей степени направлен на раннее выявления дефектов при операционном контроле, учет мероприятий по устранению зафиксированных дефектов и нарушений, на общее содержание строительной площадки и соблюдение мероприятий по охране труда на строительной площадке. Трехмерная цифровая копия объекта строительства используется для фиксации выполненных объемов работ, оценки соответствия выполненных работ проектным решениям, оценки соблюдения технологической последовательности производства строительно-монтажных работ, оценки используемого материала. На рисунке 1 представлен пример фиксации дефекта с использованием трехмерной цифровой копии объекта.
Рис. 1. Пример фиксация дефекта или нарушения в ТЦКО
Среди ключевых преимуществ использования цифровой копии объекта возможность объектно-структурированного учета информации, получаемой на этапе операционного и приемосдаточного контроля [16]. Все замечания отображаются не только в виде классического реестра (журнала), но и на трехмерной цифровой копии объекта. С учетом функциональности автоматизированных систем управления проектом – такое отображение позволяет осуществлять более легкую навигацию на объекте при постановке замечания, его устранили и приемки устранения замечания т.е. на всем протяжении жизненного цикла замечания. В месте с указанными функциями трехмерная цифровая копия объекта может являться основой для структурированного хранения данных и увязки. Особенно это актуально для объектов, по которым не ведется (ведется не качественно или с большим отставанием) разработка цифровой информационной модели.
Применение ТЦКО для контроля охраны труда позволяет проводить дистанционный анализ состояния строительной площадки на предмет типовых нарушений охраны труда: отсутствие или повреждение ограждений проёмов и лестничных маршей, незакрытые монтажные проёмы, неправильное складирование материалов и оборудования, отсутствие защитных сеток и средств коллективной защиты. За счет возможности измерений, специалист дистанционно может оценить не только наличие ограждения но его высоту.
Требования к результатам оцифровки объекта. В рамках исследования результаты оцифровки объекта определены как трехмерная цифровая копия объекта. Для применения ТЦКО в процессе учета факта выполненных работ и непрямого визуального контроля строительства она должна обеспечивать возможность визуального отображения объекта [17]. В дополнение к этому для оценки применения материалов и оборудования требуется возможно произведения линейных измерений с целью оценки объемов работ, соответствия работ проектным решениям, оценки привязок технологического оборудования и пр. Поскольку непрямой визуальный контроль не исключает геодезического сопровождения строительства, точность линейных измерений может отклоняться от требований, приведенных в нормативных документах в качестве допустимых отклонений и использоваться для ориентировочной оценки объемов выполненных работ, с последующим подтверждением исполнительной документации [18].
Поскольку строительный контроль и технологические операции в его составе выполняются на всем протяжении строительства, формирование цифровой копии строительства должно осуществляться с определенной периодичностью. Периодичность оцифровки объекта, необходимая для своевременного формирования цифровой копии объекта, сильно зависит от видов производимых работ, интенсивности производимых работ и интенсивности контроля хода реализации строительства. Согласно распространенной практики ежемесячного закрытия работ, максимальный интервал между оцифровками объекта составляет календарный месят. Однако такая периодичность не позволяет зафиксировать скрытые работы и ведет только к частичному контролю, что снижает эффективность и применимость предлагаемой методики. Для операционного контроля предлагается использовать локальную оцифровку объекта, именно той области, где выполняются работы или предполагается приемка работы. При высокой интенсивности производства работ, особенно на этапе устройства внутренних инженерных систем и отделки рекомендуется сокращать периодичность оцифровки объекта и проводить ее с интервалом от 1 до 2 недель [19].
Дополнительным эффектом от применения цифровой копии строительства и методики дистанционного мониторинга строительства является повышения качества контроля охраны труда на строительной площадке и снижение травматизма для специалистов инженерных специальностей. Среди факторов, которые способствуют такому эффекту выделяют:
- Анализ цифровой копии объекта на предмет наличия нарушений в области охраны труда. Например, отсутствие ограждений, незакрытые проемы, некорректное хранения оборудование и материалов.
- Общее снижение времени нахождение инженеров на строительной площадке и сокращение времени на фиксацию нарушений.
На рисунке 2 приведен пример отображения цифровой копии объекта в 3D, полученный в рамках дистанционного мониторинга строительства.
Рис. 2. Фрагмент трехмерной цифровой копии объекта
Общие трехмерной требования к цифровой копии объекта:
- Возможность отображение объекта, включая все этажи и помещения.
- Отображение геометрии объекта в трехмерном пространстве.
- Приведение геометрии цифровой копии в координаты проекта.
- Сегментация объекта на элементы и определения их атрибутов.
- Визуальное отображение объекта и его составных элементов.
- Возможность измерения линейных размеров в цифровой копии.
- Возможность привязки замечания, документов к координатам в цифровой копии проекта.
При разработке методики и ее апробации в рамках пилотных проектов получены следующие эффекты от применения цифровой копии объекта:
- Сокращение времени на поиск информации по проекту.
- Сокращение трудоемкости на подготовку исполнительной документации.
- Повышения эффективности коммуникации по проекту.
- Сокращение трудоёмкости на подготовку отчетов по проекту.
- Сокращения времени на актуализацию проектных решений при внесении изменений в проектные решения и выпуск рабочей документации.
- Снижение травматизма и количество несчастных случаев.
В рамках оценки результатов исследования произведен анализ преимуществ дистанционного мониторинга строительства в формате SWOT анализа (таблица 1) и выполнена оценка экономической целесообразности методики дистанционного контроля строительства (Таблица 2).
Таблица 1
Анализ преимуществ дистанционного мониторинга строительства
|
S — Strengths (Сильные стороны) |
W — Weaknesses (Слабые стороны) |
|
• Объективные и актуальные данные, исключение человеческого фактора. |
• Относительно высокая стоимость оцифровки (0,5–2% стоимости СМР). |
|
O — Opportunities (Возможности) |
T — Threats (Угрозы) |
|
• Снижение стоимости технологий в ближайшие 1–2 года. |
• Отсутствие детализированной методики и норм в СП/ГОСТах. |
Экономический эффект от применения дистанционного мониторинга строительства определен по результатам апробации методики на 7 пилотных проектах капитального строительства (жилые комплексы, объекты промышленного назначения и ТЭК общей стоимостью СМР 28,4 млрд руб., 2024–2025 гг.) получено следующее распределение прямого и косвенного экономического эффекта. Экономический эффект определялся по шести основным статьям. Оценка экономического эффекта выполнена на основе фотографии рабочего времени и метода моментных наблюдений с последующей экстраполяцией на продолжительность строительства и стоимость СМР. Для структурирования расчетов результаты анализа сведены в таблицу 2. Распределение выгодоприобретателей в процентном соотношении выполнено в виде диаграммы (рисунок 3).
Таблица 2
Расчёт экономического эффекта
|
№ |
Наименование показателя |
Формула расчета |
Средний эффект, % от стоимости СМР |
Основной |
|
1 |
Сокращение срока строительства |
Э1 = CСМР × (ΔT / 12) × Rд; |
0.18–0.45% |
Заказчик |
|
2 |
Ускорение финальных расчетов (утверждение 20% до сдачи ИД сокращено с 6 до 3 мес.) |
Э2 = CСМР × 0.20 × (3/12) × Rд |
0.10–0.14% |
Генподрядчик (70%), |
|
3 |
Сокращение трудозатрат на подготовку исполнительной |
Э3 = (Тп – Тд) × Zр × Kр |
0.08–0.15% |
Генподрядчик + субподрядчик |
|
4 |
Снижение затрат на выездной строительный контроль и авторский надзор |
Э4 = Nв × Cв × 12 × (1 – Kэко); |
0.04–0.09% |
Заказчик + Проектировщик |
|
5 |
Снижение простоев и штрафов за счет оперативного устранения замечаний |
Э5 = ΣШдо × (1-Kш) + Nкр × ΔTзам × Cсу |
0.02–0.06% |
Генподрядчик + субподрядчик |
|
6 |
Снижение травматизма и страховых выплат |
Э₆ = (С₁ − С₂) × Kₛ |
0.01–0.03% |
Генподрядчик |
|
|
Суммарный эффект |
|
0.32-1.11% |
|
|
где Ссмр – стоимость строительно-монтажных работ на основе сметной документации или контракта. |
||||
Рис. 3. Распределение экономического эффекта от применения дистанционного мониторинга строительства между участниками проекта
Выводы
В рамках исследования разработана и апробирована методика дистанционного мониторинга строительства на основе периодической оцифровки реального объекта (ТЦКО). При текущей себестоимости оцифровки 0,5–1,2 % от стоимости СМР внедрение методики уже сегодня окупается. При прогнозируемом снижении стоимости оцифровки до 0,3–0,6 % в 2026–2027 гг. чистый эффект возрастёт в 2–3 раза.
Ключевые результаты исследования:
- Сформированы требования к ТЦКО и периодичности оцифровки (1–4 недели).
- Определены процессы, эффективно выполняемые дистанционно: учёт объёмов, непрямой визуальный контроль, контроль охраны труда.
- По 7 пилотным объектам 2023–2025 гг. доказан экономический эффект 0,42–1,11 % от стоимости СМР (в среднем 0,72 %), из них 62 % — заказчику, 28 % — генподрядчику.
- При текущей стоимости оцифровки 0,5–1,2 % методика окупается; после снижения стоимости до 0,3–0,6 % в 2026–2027 гг. чистый эффект вырастет в 2–3 раза.
- ТЦКО не заменяет, а эффективно дополняет ТИМ, особенно на объектах с низкой ТИМ-зрелостью (>85 % инвестиционно-строительных проектов в РФ).
Разработанная методика может быть включена для обоснования затрат на дистанционный мониторинг объектов критической инфраструктуры, особо опасных и удаленных объектов.
1. Silaev V. I. Distancionnyj monitoring pri stroitel'stve ob"ektov TEK na osnove ekstrim-tekhnologii: tretij etap Industrii 5.0 [Remote monitoring during the construction of fuel and energy complex facilities based on extreme technology: the third stage of Industry 5.0] // Potencial i vyzovy razvitiya vozobnovlyaemoj energetiki [Potential and challenges of renewable energy development]. – 2023. – S. 123-133. EDN: https://elibrary.ru/YUZYJB
2. Bondarenko O. N., Cuverkalova O. F., Zayarov YU. V. Sovershenstvovanie sistemy upravleniya stroitel'stvom za schet vnedreniya sistemy «distancionnyj monitoring» dlya ob"ektov, rekonstruiruemyh i vosstanavlivaemyh v Donbasse [Improvement of the construction management system through the introduction of the "remote monitoring" system for facilities being reconstructed and restored in Donbass] // Innovacionnye perspektivy Donbassa [Innovative perspectives of Donbass], g. Doneck, 28-30 May 2024 g. Doneck: DONNTU, – 2024. – S. 33. EDN: https://elibrary.ru/VRENDN
3. Chukavin D. P. Distancionnyj kontrol' hoda stroitel'stva posredstvom sovremennyh tekhnologij [Remote monitoring of the construction process using modern technologies] //Mirovye nauchnye issledovaniya sovremennosti: vozmozhnosti i perspektivy razvitiya [Modern world scientific research: opportunities and prospects for development]. – 2022. – S. 62-67. EDN: https://elibrary.ru/XKNHOS
4. Zharov, Ia. V. Modernization of the competencies of construction managers in the implementation of projects using BIM / Ia. V. Zharov // BIO Web of Conferences. – 2024. – Vol. 107. – P. 05013. – DOIhttps://doi.org/10.1051/bioconf/202410705013. – EDN HVYEPG.
5. Olejnik, P. P. Klyuchevye zadachi razvitiya stroitel'nogo proizvodstva [Key tasks of the construction industry development] // Aktual'nye problemy stroitel'noj otrasli i obrazovaniya - 2023 : Sbornik dokladov IV Nacional'noj nauchnoj konferencii, Moskva, 15 December 2023 goda. – Moskva: Moskovskij gosudarstvennyj stroitel'nyj universitet (nacional'nyj issledovatel'skij universitet) [Actual problems of the construction industry and education - 2023 : Collection of reports of the IV National Scientific Conference, Moscow, December 15, 2023. – Moscow: Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)], 2024. – S. 992-995. – EDN KILLQV.
6. Kievskij, I. L. Formirovanie centrov kompetencij primeneniya tekhnologij informacionnogo modelirovaniya v stroitel'stve [Formation of competence centers for the use of information modeling technologies in construction] // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil engineering]. – 2021. – № 11. – S. 4-10. – DOIhttps://doi.org/10.33622/0869-7019.2021.11.04-10. – EDN XABOPJ.
7. Zharov, YA. V. SHabalin M. S. Cifrovaya vedomost' ob"emov rabot - instrument proverki cifrovyh informacionnyh modelej [Digital statement of work volumes - a tool for checking digital information models] // Stroitel'noe proizvodstvo [Construction production] – 2023. – № 2. – S. 33-37. – DOIhttps://doi.org/10.54950/26585340_2023_2_33. – EDN QEAAHA.
8. Krylov, D. S. Improvement of the methodology for creating an architectural digital information model of a residential building using a modular approach / D. S. Krylov, A. A. Lapidus, A. V. Satylaev // Real Estate: Economics, Management. – 2025. – No. 2. – P. 57-63. – EDN PMFVGJ. DOI: https://doi.org/10.22337/2073-8412-2025-2-57-63
9. Mihal'chenko O. YU., Lapidus, A. A., Tkach A.A. Adaptivnye modeli upravleniya stroitel'noj sistemoj [Adaptive management models of the construction system] // Vestnik evrazijskoj nauki [Bulletin of Eurasian Science]. – 2025. – T. 17, – № 1. – EDN AFWPUX.
10. Lapidus A. A. Comprehensive analysis of digital technology applications in construction site management / A., D. V. Topchiy, A. V. Baulin [et al.] // Construction Materials and Products. – 2025. – Vol. 8, – No. 2. – DOIhttps://doi.org/10.58224/2618-7183-2025-8-2-1. – EDN SGEKCV.
11. Kievskij, I. L. Gerc V.A. Organizacionno-tekhnologicheskoe modelirovanie ekspluatacii mnogokvartirnyh domov posredstvom informacionnyh modelej [Organizational and technological modeling of the operation of apartment buildings through information models] // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil engineering]. 2024. № 11. – S. 4-9. – DOIhttps://doi.org/10.33622/0869-7019.2024.11.04-09. – EDN CAOSHK.
12. Kievskij I.L., Krutyakov A.YU., Ivanova O.A. Opyt ispol'zovaniya otechestvennyh i importnyh BIM-produktov pri proektirovanii zhilyh zdanij [To test the use of government and official BIM products in the design of residential buildings] // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Prophetic and civil state]. – 2020. – № 11. – S. 42-48. – DOIhttps://doi.org/10.33622/0869-7019.2020.11.42-48. – EDN BJVXQZ.
13. Lapidus A. A., Olejnik P. P. Obosnovanie processa vybora organizacionno-tekhnologicheskih reshenij [Substantiation of the process of choosing organizational and technological solutions] // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil engineering]. – 2024. – № 4. – S. 70-74. – DOIhttps://doi.org/10.33622/0869-7019.2024.04.70-74. – EDN IHPPPR.
14. Andreeva O. A. Primenenie mobil'nogo lazernogo skanirovaniya dlya monitoringa ob"ektov transportnoj infrastruktury [Application of mobile laser scanning for monitoring of transport infrastructure facilities] // Nauka i tekhnologii zheleznyh dorog [Science and Technology of railways]. – 2019. – T. 3. – №. 3 (11). – S. 61. EDN: https://elibrary.ru/MFRENP
15. Ryl'skij I. A. Lazernoe skanirovanie i obespechenie prostranstvennymi dannymi v epohu cifrovoj ekonomiki [Laser scanning and spatial data provision in the digital economy era] //Vestnik nauki i obrazovaniya [Bulletin of Science and Education]. – 2020. – №. 12-1 (90). – S. 45-55. DOI: https://doi.org/10.24411/2312-8089-2020-11202; EDN: https://elibrary.ru/CIJAAN
16. Golparvar-Fard M. Evaluation of image-based modeling and laser scanning accuracy for emerging automated performance monitoring techniques //Automation in construction. – 2011. – T. 20. – №. 8. – P. 1143-1155. DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2011.04.016
17. Mukupa W. A review of the use of terrestrial laser scanning application for change detection and deformation monitoring of structures // Survey review. – 2017. – T. 49. – №. 353. – P. 99-116.
18. Rada A. O. Automation of monitoring construction works based on laser scanning from unmanned aerial vehicles // Nanotechnol. Constr. – 2023. – T. 15. – №. 4. – P.. 373-382. DOI: https://doi.org/10.15828/2075-8545-2023-15-4-373-382; EDN: https://elibrary.ru/FTPQYN
19. Zharov, IA. V. Algoritmizaciya sistem planirovaniya, upravleniya i obrabotki informacii v stroitel'stve [Algorithmization of planning, management and information processing systems in construction] // Novye tekhnologii v stroitel'stve [New technologies in construction]. – 2024. – T. 10, № 1(43). – S. 34-43. – DOIhttps://doi.org/10.24412/2409-4358-2024-1-34-43. – EDN ABXJNC.
