Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
UDK 004.051 Эффективность
This article focuses on the key challenges of managing construction projects, particularly the lack of effective interaction and coordination among participants during the design and construction phases. It emphasizes the role of cloud computing technologies, specifically context-dependent cloud information systems (CACCIS), in optimizing these processes. The authors analyze the current use of fragmented systems in construction and discuss the potential of integrating modern technologies to improve coordination and management efficiency. The study describes the architecture and functionality of cloud computing and its integration with context-aware technologies, which can significantly enhance the interaction among project participants. The concluding section highlights the importance of innovative collaborative tools, such as CACCIS, for the modern construction industry, especially in the context of optimizing the life cycle management of construction objects.
construction project management, cloud computing, context-dependent information systems, CACCIS, design, construction, innovative technologies, process optimization, information and communication technologies, life cycle of construction objects, architecture of cloud computing
Введение
В контексте успешного осуществления строительных проектов, одним из ключевых вызовов является отсутствие адекватного взаимодействия и координации между заинтересованными сторонами на этапах проектирования и строительства. Этот фактор потенциально оказывает негативное влияние на исход проекта, качество его исполнения, временные рамки и финансовые затраты. Проблематика обеспечения доступности информации и инструментов коммуникации для всех участников проекта часто возникает в процессе его реализации. Настоящая статья посвящена изучению перспектив совместной работы в рамках проектирования с применением технологий облачных вычислений. Особое внимание уделяется исследованию процесса интеграции и разработке новаторских концепций инструментов взаимодействия, в частности, контекстно-зависимых облачных информационных систем (CACCIS), которые могут способствовать оптимизации процессов проектирования и строительства в рамках современных технологических инноваций.
В области строительства, особенно на этапе проектирования будущих объектов, существует тенденция к использованию фрагментированных, многослойных и неинтегрированных систем, как это отмечено в источниках [1, 2]. Эффективность, результативность управления и оптимальное использование ресурсов в строительстве предполагают активное сотрудничество между многопрофильными командами заинтересованных сторон и различными участниками проекта, как указано в [3]. Процесс строительства, в соответствии с [8], требует тщательного взаимодействия между участниками, учитывающего множество параметров. Главной задачей такого взаимодействия является успешное завершение строительных проектов с учетом временных рамок, бюджета, уровня качества и безопасности. Проектирование, как ключевая стадия строительного процесса, является интенсивной по информационным и ресурсным затратам деятельностью, где своевременное предоставление полной информации играет важную роль в управлении, принятии решений и успешном выполнении проекта [4, 7]. Исследования показывают, что эффективное использование информации может привести к сокращению затрат на строительство до 25%, и до 35% в случае строительства высотных зданий. Кроме того, строительные работы часто характеризуются территориальной разобщенностью и переменчивостью расположения строительных площадок, что способствует фрагментации процесса и усложняет управление строительными проектами [5, 6].
В данной статье проводится анализ того, как технологии взаимодействия в сфере строительства могут способствовать повышению эффективности управления и реализации строительных проектов специалистами данной отрасли. Исследуется взаимодействие между технологиями контекстно-зависимых вычислений и облачных вычислений. Особое внимание уделяется потенциалу контекстно-ориентированных облачных информационных систем (CACCIS) как предполагаемому инструменту для сотрудничества. В статье также определяются направления для расширения возможностей, предлагаемых совместными технологиями и инструментами в контексте строительства объектов.
Объекты и методы исследования
В настоящем исследовании осуществляется обзор интегрированных, контекстно-зависимых систем облачных вычислений, применяемых в сфере строительства. Преимущество данных систем заключается в возможности синхронизации всех модулей проекта от каждого участника в реальном времени, что обеспечивает непрерывную связь и повышает эффективность работы. При успешной реализации такой системы участники проекта, включая руководителей проектов, архитекторов, подрядчиков, поставщиков и инженеров, могут сотрудничать более эффективно, чем при использовании традиционных методов. Предполагается, что данная система превосходит другие подходы, такие как 3D-4D-5D моделирование, BIM, интегрированное проектирование проектов (IPD), виртуальное проектирование и строительство (VDC) и др. в терминах производительности, эффективности и результативности.
Технология облачных вычислений основана на использовании Интернета и удаленных серверов для хранения данных и приложений. Это позволяет пользователям и предприятиям пользоваться приложениями без необходимости установки и обеспечивает доступ к личным файлам с любого компьютера с доступом в Интернет. Благодаря централизованному хранению, памяти и обработке, а также высокой пропускной способности, достигается значительное снижение затрат.
Архитектура облачных вычислений делится на две основные части, соединенные через сеть. Первая часть представляет собой интерфейс пользователя, включая компьютер и веб-приложение для доступа к облачным услугам. Вторая часть состоит из серверов приложений и баз данных, формирующих "облако" вычислительных услуг. Архитектура контекстно-ориентированной облачной информационной системы (CACCIS) представлена на рисунке 1.
Контекст-осведомленность в облачных вычислениях включает использование Интернета и центральных удаленных серверов (центров обработки данных) для обработки, хранения и доставки данных и приложений.
Рис. 1. Архитектура контекстно-ориентированной облачной вычислительной информационной системы (CACCIS)
На Рисунке 1 демонстрируется процесс, при котором все данные изначально поступают с серверов приложений и баз данных, а затем передаются на сервер контекстно-зависимой информационной системы (CAIS-сервер) для дополнительной обработки. После обработки, CAIS-сервер ретранслирует соответствующую информацию пользователям, основываясь на выбранном контексте.
Архитектура CACCIS включает в себя четыре основных компонента:
Мобильный клиент: устройства, такие как смартфоны, планшеты и мобильные телефоны, передающие данные на CAIS-сервер и получающие информацию из облачной среды.
Межсетевой экран: в системе предусмотрены два уровня брандмауэров, первый - между CAIS-сервером и облаком, второй - между облаком и мобильным клиентом, обеспечивающие безопасность передаваемых данных.
CAIS-сервер: обрабатывает данные, полученные от серверов приложений и баз данных, а также от мобильных клиентов, с фокусом на контекстно-зависимую обработку информации.
Облачный сервер: управляет пользовательской информацией, генерируемой через CAIS-сервер, с последующей авторизацией через брандмауэр и распространением данных среди мобильных клиентов.
Контекстно-зависимые вычисления позволяют приложениям предоставлять информацию и услуги, релевантные участникам строительного процесса. Эти приложения используют систему глобального позиционирования (GPS) и беспроводные локальные сети (WLAN) для определения местоположения, передавая координаты (широту, долготу и высоту) с мобильных устройств на CAIS-сервер через Интернет.
Тем не менее, существуют ограничения в массовом использовании таких систем, основанные на требованиях к аппаратному обеспечению и доступности полных и достоверных данных. Быстрое развитие беспроводных технологий связи увеличивает возможности строительных компаний в вопросах взаимодействия с портативными беспроводными устройствами, расширяя их функциональные возможности.
В заключение, для решения указанных проблем и минимизации отрицательных последствий предлагается использование Context-Aware Cloud Information System Computing (CACCIS) как эффективного инструмента совместной работы в строительстве.
Результаты исследований
Сфера строительства демонстрирует уникальные характеристики по сравнению с другими ключевыми отраслями промышленности. Отличительной чертой этой отрасли, обладающей длительной историей, является постепенное внедрение современных инструментов и технологий. Сложность строительных проектов, объединяющих множество участников с разнообразными организационными структурами и функциями, требует применения специализированных инструментов для эффективного управления процессами и успешного достижения проектных целей. С ростом сложности строительных процессов возрастает и объем данных, которые необходимо учитывать при управлении жизненным циклом строительных объектов.
Актуальность исследования определяется фокусом на информационных и коммуникационных технологиях (ИКТ), способствующих упрощению, оптимизации и повышению точности обмена информацией в любое время и месте. Такие технологии как облачные и контекстно-зависимые вычисления становятся ключевыми в улучшении управления информацией в строительной отрасли. Прогресс в сфере мобильных устройств, повышение скорости беспроводной передачи данных и усиление производительности мобильных приложений расширяют потенциал облачных вычислений. Интеграция контекстно-осведомленных технологий с облачными системами способствует более точной доставке информации, улучшая взаимодействие между заинтересованными сторонами проекта.
Разработка и внедрение инновационных инструментов для совместной работы, в частности контекстно-ориентированных облачных информационных систем (CACCIS), значительно упрощает процессы проектирования и строительства. Такие системы способствуют интеграции новейших достижений в строительную отрасль. Настоящее исследование является начальным этапом более масштабного проекта, направленного на дальнейшее расширение применения облачных вычислений как важнейшего инструмента в проектировании и строительстве.
Современные интеллектуальные инструменты совместной работы, основанные на облачных вычислениях, открывают значительные перспективы. Контекстно-ориентированные вычисления, интегрируемые с облачными системами через защищенные каналы передачи данных, расширяют возможности использования информационных потоков, учитывая специфику данных. Это повышает эффективность взаимодействия участников строительного процесса, способствуя оптимизации управления жизненным циклом строительных объектов.
1. Afanasyev A., Ginzburg A., Kozhevnikova S., Stepanov V. Organization of specific work based on a tracking information system / Proceedings of the 19th International Scientific Conference “Energy Management of Urban Transport Facilities and Transport EMMFT 2017”. Khabarovsk, Russia April 10-13, 2017. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 692. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_126.
2. Bolotova A., Ginzburg A., Dolganov A., Vedyakov I., Vainshtein M. Organizational and technological reliability of monolithic construction / Proceedings of the 19th International Scientific Conference “Energy Management of Urban Transport Facilities and Transport EMMFT 2017”. Khabarovsk, Russia April 10-13, 2017. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 692. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_124.
3. Garyaev N.A. Geographically distributed educational network. Computing in Proceedings of Civil and Construction Engineering 2014 International Conference. 2014. pp. 1578-1585.
4. Garyaev N.A. Development and analysis of a hotel complex information model. MATEC Conference Network 2016. pp. 06007.
5. Garyaev N.A., Akhmed R.A.A., Mohamed H.A.M.A., El M.A. Cloud-based automated photo-controlling system for the history of construction work. In the collection: Current problems of the construction industry and education - 2022. Collection of reports of the Third National Scientific Conference. Moscow, 2023. pp. 829-835.
6. Garyaev N.A., Ahmed Raafat Ali Ahmed Methodology for constructing digital information management systems for organizing the design of investment projects based on information modeling. Scientific and technical bulletin of the Volga region. 2023. No. 1. P. 19-22.
7. Garyaeva V.V., Garyaev N.A. Comprehensive assessment of the technical condition of housing projects based on computer technology. Computing in Proceedings of Civil and Construction Engineering 2014 International Conference. 2014. pp. 1336-1343.
8. Garyaeva V.V., Parfenov S.V. Automation of the process of coordination of design work. In the collection: Current problems of the construction industry and education - 2022. Collection of reports of the Third National Scientific Conference. Moscow, 2023. pp. 836-842.
