Глава 2. Развитие научной деятельности в строительстве

Глава 2. Развитие научной деятельности в строительстве

В современных условиях внедрение инноваций является ключевым фактором повышения эффективности и конкурентоспособности строительной отрасли. Их разработка и внедрение невозможны без развития отечественной науки и привлечения существенных ресурсов (трудовых, финансовых, организационных).

Развитие отечественных технологий, их своевременное и эффективное внедрение, а также международное сотрудничество и экспорт таких технологий - условия успешного развития строительной отрасли.

Университет СибАДИ является ведущим образовательным учреждением высшего образования строительной направленности в регионе, сочетающим в себе развитие исследовательской, образовательной и предпринимательской деятельности у обучающихся при подготовке кадров для ведущих строительных организаций Омской области, Сибири, крайнего Севера и Арктики.

Университет СибАДИ сконцентрировал в себе инфраструктуру по обеспечению технологического и производственного развития в области разработки новых материалов и технологий в строительстве.

Особое внимание в деятельности университета СибАДИ уделено развитию рециклинга строительных отходов и разработке зеленых технологий с безотходным производством. Данное направление осуществляет свою деятельность на базе "Центра компетенций по использованию вторичных ресурсов", основными направлениями деятельности которого являются:

1) разработка инновационных материалов, производимых путем переработки вторичных ресурсов (золошлаки, зола-уноса, белитовые шламы, металлургические шлаки, буровые шламы, хвосты горно-обогатительных комбинатов), фосфогипсы, отходы деревообработки для нужд строительной отрасли;

2) математическое моделирование свойств дорожных и строительных материалов;

3) решение экологических проблем, экономии энергоресурсов и природного сырья для производства новых строительных композитов.

Университет СибАДИ объединяет в себе комплекс научно-исследовательских лабораторий по развитию строительного материаловедения по следующим направлениям: "Композиционные материалы", "Лаборатория минеральных вяжущих и поризованных бетонов", "Лаборатория механоактивационных и наноструктурных технологий и природных искусственных материалов", "Лаборатория тяжелых и специальных бетонов", "Лаборатория органических вяжущих веществ и полимерасфальтобетонов". Деятельность представленных лабораторий направлена на моделирование структуры и заданных свойств транспортных и строительных композитов (высокопрочные, износостойкие, антикоррозионные, термостойкие, радиационностойкие, связующие, пластичные, трещиностойкие) для строительной отрасли.

В целях дальнейшего развития компетенций в сфере строительного материаловедения необходимо принять решение о создании совместно с ведущими строительными организациями, научно-исследовательскими и образовательными объединениями региона центра коллективного пользования "Стройтехнопарк". Центр коллективного использования "Стройтехнопарк" будет представлять собой современную инновационную площадку с необходимой инженерной и инновационной инфраструктурой замкнутого цикла, ориентированной на вывод инновационных материалов и технологий их производства в практическое строительство.

В структуре университета СибАДИ развивает свою деятельность лаборатория "Аналогового моделирования", которая ведет исследования в следующих направлениях:

1) разработка интеллектуальных конструкций и систем для высотных, большепролетных, заглубленных зданий и сооружений специального назначения, представляющих собой деформируемые системы с переменными управляемыми параметрами. При автоматическом управлении информация от конструкции через элементы прямой аналого-цифровой связи поступает в управляющий модуль, в котором вырабатывается управляющее решение и по обратной связи с помощью исполнительных устройств (актуаторов) реализуется изменение напряженно-деформированного состояния управляемой конструкции. Данные конструкции позволяют достичь качественно новых характеристик: снизить материалоемкость за счет рационального изменения напряженно-деформированного состояния при переменных во времени внешних воздействиях и параметрах конструкции; обеспечить стабильность эксплуатационных характеристик и повысить надежность конструкций за счет расширения их адаптивных свойств;

2) разработка строительных систем и технологий, адаптированных к экстремальным условиям Арктической зоны Российской Федерации, и для обеспечения национальной безопасности. Данное направление представляет собой разработку принципиальной схемы действующей модели воздухоопорного, многокамерного (без жесткого каркаса и платформы) транспортного средства на принципе воздушной подушки. Данная система может быть использована в качестве здания, способного самостоятельно перемещаться, в качестве транспортного средства в условиях бездорожья, которое может буксироваться по поверхности даже вертолетом;

3) разработка системы мониторинга качества воздушной среды на территориях городской застройки и мероприятий, приводящих к уменьшению концентрации загрязняющих веществ в атмосфере.

Исследования показали, что при надлежащем аэродинамическом обустройстве уличных каналов застройки и правильно организованных циклах движения транспорта резко уменьшается концентрация загрязняющих веществ. При этом турбулентное движение в спутных следах движущегося транспорта становится альтернативой естественным ветрам, особенно при их отсутствии (безветрии). Разработано и изготовлено специальное оборудование (лидарные комплексы (локаторы)), работающее на физических принципах и позволяющее получить объективные характеристики динамики ветровых потоков, состава примесей, характера их перемещений и отложений, при этом создающее картину ветровых полей единовременно на большой площади и высоте. Для всех приборных комплексов разрабатывались аппаратно-программные средства с различными способами анализа сигналов, полученных от первичных измерительных преобразователей с системой получения данных, в том числе и визуализации, для оперативной оценки ситуации.

В планах университета СибАДИ для развития представленных исследований лаборатории стоит открытие Сертифицированного центра по испытанию строительных конструкций совместно с ведущими строительными организациями и объединениями Омской области и других регионов

Российской Федерации. Данный центр будет специализироваться на создании прототипа инновационных конструкций на основе научной идеи и (или) прототипа строительной технологии, готовых к внедрению в практическое использование для промышленного, гражданского и транспортного строительства (фаза перехода от научной идеи к образцу, готовому к использованию в строительной отрасли).

Перспективным направлением развития университета СибАДИ является разработка интеллектуальных систем поддержки принятия решений и идентификации ситуаций на основе анализа и визуализации данных о состоянии строительных объектов. В рамках данной работы планируется открытие центра информационного моделирования в строительстве, который будет охватывать следующие направления:

1) проектирование жизненного цикла дорожных и строительных конструкций с использованием методов имитационного моделирования и технологии информационного моделирования (3D-, 6D-моделирование);

2) моделирование проектных решений в строительстве с учетом состояния компонентов природной среды (в том числе в условиях криосферы, арктической и субарктической зон);

3) разработка архитектуры информационных систем на основе конвергентного и пространственно-временного моделирования строительных процессов;

4) техническое нормирование производственных процессов в строительстве с применением методов визуализации;

5) имитационное моделирование экономически эффективных проектных решений на этапах жизненного цикла проектов в сложных и неблагоприятных условиях территорий, включая разработку методов оценки отдельных параметров транспортных систем;

6) разработка мезослойных материалов для конструкций нежестких дорожных одежд с нанокомпозитными углеродсодержащими компонентами;

7) повышение устойчивости дорожных конструкций в сложных природных условиях путем эффективного использования геокомпозитных материалов;

8) проектирование водоотводящих сооружений на автомобильных дорогах в сибирском регионе;

9) совершенствование геодезических работ при изысканиях, строительстве и внедрении диагностики, мониторинга и кадастра объектов;

10) разработка методики исполнительных съемок дорожного полотна автомобильных дорог;

11) система наземной стереосъемки для создания ЗD-моделей элементов дорожной инфраструктуры.

Центр информационного моделирования в строительстве будет объединять в своей структуре:

- центр прототипирования, специализирующийся на создании цифровых двойников объектов строительства, готовых к внедрению в практическое строительство (фаза перехода от научной идеи к образцу, готовому к использованию в строительстве);

- центр инжиниринга, основной задачей которого является сопровождение инновационных компаний (стартапов) на этапе перехода от производства прототипа до серийного производства;

- научно-производственный проектно-инжиниринговый центр (на начальном этапе студенческое конструкторское бюро), занимающийся апробацией и внедрением цифровых технологий в строительство. Это является новым этапом развития университета СибАДИ в целом и способствует расширению спектра фундаментальных и прикладных исследований, формированию высокоэффективной системы подготовки квалифицированных кадров в области инжиниринга, а также обеспечению коммерциализации и вывода на рынок результатов исследований.

В целях координации взаимодействия участников процессов создания и развития центров, разработки и координации реализации проектов, методического, организационного, маркетингового и иного сопровождения реализации программ развития центров на базе института "Автомобильно-дорожного, промышленного и гражданского строительства" университета СибАДИ будут созданы центр трансфера компетенций и центр трансфера технологий. Деятельность данных центров определяется через развитие нового подхода к созданию и развитию "Инженерной школы строительного профиля". Формирование организационной структуры данной школы основывается на инновационном подходе с включением экспертов-практиков в процесс проработки инновационных проектов, разрабатываемых участниками центров, на предмет научно-технической и коммерческой состоятельности, проведения тщательной экспертизы технологии информирования импульса для образования полноценных стартапов.

Риски, сдерживающие инновационное развитие научного потенциала университета СибАДИ и строительной отрасли в целом:

1) проблема коммуникаций и взаимодействия разработчиков инноваций, инновационных компаний и потенциальных потребителей инноваций, тесно связанная с проблемой формирования спроса на инновации;

2) проблема продвижения инноваций на региональном и всероссийском уровнях;

3) проблема развития материально-технических баз запланированных центров;

4) недостаточная обеспеченность финансовыми ресурсами, в том числе в связи с ограниченными средствами бюджета на эти цели;

5) проблема кадрового обеспечения процессов модернизации и внедрения инноваций;

6) проблема апробации научных разработок в строительстве опытных конструкций и участков объектов транспортной инфраструктуры.

Развитие университета СибАДИ в области создания совместных с отраслевыми организациями центров направлено на определение и разработку прорывных проектов, находящихся в области междисциплинарных исследований, развитие традиционных и создание принципиально новых рынков, обеспечение на этих направлениях научного и технологического лидерства их участников.

Перспективными рынками центров университета СибАДИ для исследования по строительному направлению являются:

- "умные" города и дороги;

- ИТ-безопасность;

- автоматизация производственных и технологических процессов;

- программы для научных исследований и математического моделирования;

- прогнозная аналитика и когнитивные решения;

- компьютерные тренажеры, игры;

- облачные технологии (SaaS, IaaS, PaaS);

- системы виртуальной реальности;

- геоинформационные системы;

- промышленный интернет и интернет вещей;

- Big Data.

Данные рынки соответствуют таким направлениям Национальной технологической инициативы, как HomeNet, TechNet, EduNet.

Вызовом является недостаточный уровень взаимодействия между университетом СибАДИ и строительными компаниями региона.

Задачами являются:

1) создание новых и развитие сформированных научных центров на базе университета СибАДИ;

2) повышение эффективности проводимых научных исследований в соответствии с потребностями строительной отрасли;

3) привлечение талантливой молодежи в научную деятельность в области строительства.

Для преодоления указанного вызова и выполнения поставленных задач запланированы следующие мероприятия:

1) формирование механизмов эффективного взаимодействия науки и организаций строительного комплекса в целях развития инноваций;

2) оборудование центров университета СибАДИ современным оборудованием.

Результаты осуществления указанных мероприятий:

1) создание условий для развития научной деятельности, обеспечивающей развитие строительной отрасли;

2) создание условий для оперативного внедрения инноваций.