Digitalizace a Stavebnictví 4.0: Jak budou vypadat naše chytrá města?

Zde jako problém bylo a doposud je nejvíce pociťován nedostatek řemeslných profesí, a trvale nízká čísla učňů ohrožující generační obměnu těchto pracovníků. Přesto, nebo právě proto, přináší raketový nástup digitalizace celou řadu otázek, obav, ale i šancí a nadějí:

• Příprava BIM, jako státního programu pro veřejné zakázky od roku 2022 nabíhá rychlým tempem, hledá se míra a způsob regulace a normalizace, který by umožnil komunikaci všech partnerů výstavby nad jedním doplňovaným datovým modelem.
• Digitální technická mapa, jednotná bankovní identifikace osob, vytvoření národního portálu stavebníka, jako komunikačního digitálního místa navázaného na uložiště digitálně zpracované dokumentace staveb získaly již zákonnou podporu a je nastoupena cesta k jejich rychlé realizaci.
• Digitalizace územního řízení, jednotný geoportál územního plánování, zrovna jako příprava dynamického digitálního modelu území modelujícího stávající i nové stavby a soustřeďující údaje o celém území jsou předpokladem pro modelové ověřování nových zásahů a úprav do území, zrovna tak jsou i předpokladem pro využívání dat v průběhu existence staveb pro jejich údržbu, provoz, jejich přestavby i konečnou likvidací.
• Paralelně probíhající rekodifikace stavební legislativy, ať již osud jejich jednotlivých paragrafů dopadne jakkoliv, je postavena na nástupu digitalizace státní správy a počítá s digitalizací celého procesu investiční přípravy.

Tato načrtnutá opatření by měla postupně naběhnout během dvou – tří let. Na jednu stranu se to zdá být nereálně rychlé a nepochybně rutinní provoz a jeho dolaďování a naplňování daty bude trvat déle. Proto je celý postup autory vnímán jako otevřený systém připravený na nové technologie, nové zpracování dat a jejich modelové využití, které nám vývoj umělé inteligence, ale i změny organizace práce a zkušenosti s praktickým používáním budou přinášet.

Na druhou stranu nejsme na začátku v bodě nula. Nadace ABF ve své každoroční přehlídce Stavba roku již od ročníku 2016 hodnotí použití BIM a digitalizaci v procesu projektové přípravy i následné realizaci špičkových posuzovaných staveb. Cenu obdržely v roce 2016 Corso Court v Praze, v roce 2017 Five v Praze, v roce 2018 Administrativní budova Nekázanka 11 a v roce 2019 Centrála ČSOB – SHQ. V loňském roce byla prvně udělena i cena za prvky Smart Cities: Parkovacímu domu Jana Gayra v Hradci Králové. Počet staveb, který se z cirka šedesáti přihlášených staveb každý rok hlásil k použití BIM a využití digitálního řízení vlastní výstavby, dosahuje až 20 %. Připočteme-li dobu výstavby a dobu projektové přípravy, jsme u prvních rozhodnutí vydat se cestou digitalizace někde na začátku druhého desetiletí a dnes se můžeme opírat již o řadu neocenitelných praktických zkušeností, které na těchto prvních použití byly nasbírány a které dávají reálný základ pro ambiciózní přechod do digitálního věku.

Podrobná analýza a poznání výše popsaných staveb přináší potom podklady, jak digitální model umožňuje nasazení prvních robotů: na montáže podhledů, zásobování staveb, terénní úpravy apod. Jeho využití je při optimalizaci konstrukcí, vede k racionalizaci stavebních postupů a úspoře materiálů, digitální model může být velmi přesným kontrolorem skutečně realizovaných prací a zabudovaných výrobků a materiálů, podkladem pro přesné změření jejich spotřeby. Konečně u dokončených staveb se digitální model stává účinným nástrojem pro správu a provoz dostavěných staveb.

Konference v Nadaci ABF z 2.12.2016 zaměřená na zkušenosti nositelů ocenění „Známka kvality: Výrobek-Technologie pro stavebnictví a architekturu“, kterou Nadace ABF spolu s dalšími spoluvypisovateli rovněž každoročně vyhlašuje, byla aktuální sondou do výroby pro stavebnictví. Samotná výroba se podle různých technologií rozvíjí z automatizované výroby na robotickou výrobu s konkrétním určením výrobku na konkrétní stavbu. Někde je to zatím spíš výjimka, ale marketingová oddělení nabízejí produkty pro stavby s plnou podporou vyjádřenou souborem dat pro digitální umístění jejich výrobků do modelu připravovaných staveb. A na trhu jsou již první nabídky dodávek časově a věcně seřazených od různých výrobců podle požadavků konkrétní stavby. Jak je daleko doba kdy s pomocí portálu s digitálními dvojčaty připravovaných staveb, budou moci přípraváři přímo na síti optimalizovat termínové, cenové a kvalitativní nabídky subdodávek, které bude zajišťovat autonomní doprava? Bude to cesta jak zkrátit a zkvalitnit stavbu pro investora a zcela průhledným způsobem dokladovat dokončené práce a jejich cenu. Takovýto model pak umožní i významnou individualizaci vlastní výroby pro konkrétní stavbu a architektonicky originální řešení staveb. Podaří-li se výše popsané plány digitalizace stavebnictví, stane se takovéto řízení staveb dostupnou realitou před rokem 2030.

Jaké změny to do procesu výstavby přinese, jak se podaří zvýšit produktivita práce a kvalitu vystavěného prostředí, to je souboj před kterým stojíme. Samotným cílem totiž není ani digitalizace, ani Stavebnictví 4.0 ale lepší efektivnější uspokojování potřeb společnosti, které postupně definují pojmy chytrá města, zdravá města a spokojenost jejich obyvatel. Při takovémto přístupu se neobejdeme bez širšího pohledu na krajinu, na environmentální podmínky a změny klimatu země, na nové technické možnosti a systémy dopravy (autonomní vozy, elektro koloběžky, vakuové podzemní rychlodráhy), ale i na nové rozvržení pracovního času, způsobů rekreace, vzdělávání, komunikace. Ano změny se týkají nejenom stavebnictví. Koncem roku ohlášený úspěšný experiment na umělou úpravu lidského genu přináší o řád složitější otázky, jak a pro koho a s jakou morálkou a filozofií budeme vlastně města roku 2040 stavět. Co jsou to bezpečnostní rizika digitalizace, zase ukázal nedávný kolaps celého IT zajištění po útoku na Benešovskou nemocnici. Zatím jsme se ještě docela rychle ubránili. To jsou ale otázky mimo rámec naší technické úvahy, nebo lépe, to jsou podmínky, které budou muset vyřešit jiné obory než stavebnictví.

Při výstavbě měst můžeme za desetiletí počítat s výstavbou cca 1/10 nových budov a přestavbou nebo stavebními úpravami u cca 30-40 % stávajících budov. Za dvě desetiletí do roku 2040 tak fakticky stavebnictví může reagovat na nové změny a požadavky u většiny stavebního fondu, který máme k dispozici. Problém je v tom, že potřeby roku 2040 si můžeme jenom domýšlet a výstavba příštích několika let je již naprojektována. Jak tedy přistoupit k očekávanému procesu Stavebnictví 4.0 a co můžeme pro jeho smysluplný rozvoj dělat nyní. Lze definovat dvě základní tendence:

1: tendence ke „Smart“, zahrnující digitalizaci všech procesů (BIM, schvalovací procesy, řídící procesy výroby a stavby), tvorbu digitálních dvojčat výrobků, staveb i celých území, umožňující modelovou optimalizaci jejich konečných řešení, nasazení robotů, uplatnění AI – umělé inteligence a IoT prvků ve výstavbě i provozu staveb, smart dopravou a významnou racionalizaci lidské práce.

2. tendence ke „Green“, zahrnující celý soubor opatření směřující k udržitelnosti rozvoje společnosti: energetickou efektivnost výstavby staveb i jejich provozu (celostní přístup k řešení staveb), změny v užití a systémech dopravy, minimalizaci odpadů a recyklaci stavebních materiálů (cirkulární ekonomika), důraz na hospodaření s vodou, péči o kvalitu ovzduší a snižování negativních environmentálních vlivů na okolní přírodu, a to vše s cílem optimalizovat kvalitu vystavěného prostředí (interiéru i exteriéru staveb) pro zdravé prostředí jeho uživatelů.

Tyto dvě tendence by vždy měly být vnímány jako jednotný vzájemně se podporující koncept rozvoje, který je otevřený novým poznatkům a potřebám. Současná česká situace v požadavcích na uspokojování potřeb stavebními díly má řadu závad. Statistiky vykazují strmý nárůst vyloučených lokalit s vybydlenými domy, společensky těžko obhajitelný růst ceny nemovitostí a zejména bytů přinášející jejich nedostupnost pro mladé, demografové varují před stárnutím populace a nárůstem potřeb na zabezpečení starších spoluobčanů. Poznání těchto jevů sociálních a nalezení jejich technicky a ekonomicky vhodných řešení je úkol, pro který společnost od stavebnictví bude potřebovat pomoc. Zajištění konkurenceschopnosti v rozvoji průmyslu i celého hospodářství se rovněž neobejde bez strategicky správně postavených, zejména infrastrukturálních staveb, u kterých je pociťováno notorické zaostávání za aktuální potřebou.

Čtvrtá průmyslová revoluce jako celek bude rozhodujícím způsobem přetvářet všechny fáze procesu přípravy investic, jejich realizace i následné správy i údržby staveb. Tyto změny se zásadním způsobem dotknou většiny profesí ve stavebnictví a vyžádají si změny jejich znalostí a dovedností. Některé profese zaniknou, některé budou nově konstituovány, to si vyžádá nově konstituovat i systémy celoživotního vzdělávání. Zajištění konkurenceschopnosti České republiky a českého stavebnictví si vyžádá cílevědomé sledování těchto trendů, podporu výzkumu a uvádění inovací, podporu start-upů a podporu zejména malých a středních podniků a jejich přístupů k těmto inovacím.

Věda výzkum a inovace ve stavebnictví jsou dlouhodobě zanedbané. Vysokoškolský výzkum je často orientován na získávání bodů pro akademickou kariéru a presentaci výsledků v cizojazyčných časopisech. Stání výzkumné organizace byly v oboru stavebnictví i výstavby zcela zrušeny a výzkum jednotlivých firem je pochopitelně orientován především na úzký firemní profit u výrobců stavebních hmot, často pod kontrolou zahraničního kapitálu. Nedostatek teoretické přípravy doprovází i probíhající nástup digitalizace. V oblasti vědy a výzkumu je zejména důležité přehodnocení a aktualizace systému podpory výzkumu ze strany státu. Vyšší míra podpory univerzitního a privátního aplikovaného výzkumu může nastartovat inovační proces, který se postupně promítne do praxe a bude sloužit nejen soukromým investorům, ale také může hrát klíčovou roli při investicích do veřejné infrastruktury státu. Proto se navrhuje podpora a rozvoj projektu České stavební akademie jako Národní platformy Stavebnictví 4.0. Základem této platformy je na neziskové soukromé bázi spojit zájmy státu a soukromého kapitálu a umožnit zpřístupnění nových inovací zejména malým a středním firmám, které tvoří rozhodující část kapacity stavebnictví. Zpřístupnění nových poznatků, postupů a technologií a zabezpečení dostupného a účinného celoživotního vzdělávání je základní předpoklad rozvoje znalostní společnosti a Stavebnictví 4.0.