A Doxel Inc. kisméretű robotja beolvassa és értékeli egy építési projekt előrehaladását a helyszín bejárásával. Az összegyűjtött információkat a lehetséges hibák és problémák korai felismerésére használják.

Az építőipar projekt jellege miatt nehezen automatizálható, és az automatizálás hiányában nehezen robotizálható, legalábbis a hiedelmek szerint. Lássuk, mi történik a valóságban!

Ha egy kicsit mélyebbre ásunk, akkor felfedezhető, hogy az építési folyamat és kiegészítő tevékenységei számos olyan elemet tartalmaznak, amelyek a robotizációval a jelentős hatékonyságjavulás mellett lehetőséget biztosítanak a kritikus emberi erőforráshiány és a minőségi problémák orvoslására. Egyes kutatók négy, más szakírók öt külön területet különböztetnek meg a témában, de érdemes egy hatodik csoportban is gondolkodni az építőipari robotizáció területén.

GYÁRTÁS ELŐTTI ROBOTOK

Az épületelemek gyártása napi gyakorlat, legyen szó nyílászáróról vagy burkolóelemről. A robotkarokat és gépeket évtizedek óta használják a gyártósorokban, így nem meglepő, hogy a könnyűszerkezetes lakások növekvő piaca is ezt a technológiát használja. Ide kell sorolni a nagyszabású előgyártást, amely során hegesztő robotok és más intelligens eszközök segítenek az egyedi szerkezet gyártásánál. Idetartozik az adalékanyagok robotizált gyártása is, beleértve a teljesen automatizált betonkeverő telepet. Hazánkban már 20 éves múltra tekint vissza az egyik legnagyobb hazai építőipari cég előgyártó bázisa, talán itt van a legkisebb elmaradásunk.

HELYSZÍNI ROBOTOK

Talán ez az a fajta alkalmazás, amelyet a legtöbb ember elképzel, amikor az építőipar robotikájára gondol. Az elmúlt években olyan prototípusokat és teszteket láthattunk különböző építőipari robotokkal, mint a Hadrian X kőműves robot, vagy a japán Shmizu Corp Robo-Welder cége, amely különféle hegesztési feladatokat képes kezelni (egyfeladatos robotok).

Hadrian X falazórobot intelligens vezérlőrendszert alkalmaz a falazáshoz szükséges anyagok és mozgások kiszámításához. Valós időben méri a környezeti változásokat is, például a szél vagy rezgések által okozott mozgást. Ezeket az adatokat felhasználják az építési folyamat pontosságának javításához.

Hasonlóképpen számos példa található a helyszíni 3D-vel nyomtató robotokra, mint például az a francia szociális lakásépítési szerkezet, amely az első 3D-vel nyomtatott ház címmel büszkélkedik. Megjelentek már a helyszínhez és feladathoz alkalmazkodó szerelőrobotok, például vasalás elvégzésére.

AUTONÓM JÁRMŰVEK, DRÓNOK

A kotrógépektől a buldózerekig számos építkezési gépjármű létezik, amelyek az építkezés automatizálására szolgálnak. Ezáltal lehetővé válik például az építési és a helyszíni tisztítási munkák elvégzése takarítórobottal a hét minden napján, ahelyett, hogy ez a munkafázis a munkaidőre korlátozódna. Az automatizált fúrás egy hatalmas terület, ahol ma a gépi intelligencia túltesz az emberi tudáson.

A légi drónok felmérhetnek egy munkahelyet, és többféle adatot gyűjthetnek az alkalmazott érzékelőktől függően. A kiterjesztett valóság és a virtuális valóság lehetővé teszi az operátorok számára, hogy valósághű és valós idejű információkat kapjanak arról, amit a drónok látnak.

A drónok szállítási feladatra való használatát az Amazonon szinte naponta publikált kísérletéből már ismerhetjük, de a repülő szerkezet építőipari használata még kezdeti fázisban van, pedig biztosan olcsóbb, mint kisautóval fuvarozni a városban.

ELLENŐRZŐ ROBOTOK AZ ÉPÍTŐIPARBAN

Az előzővel egy csoportban tárgyalja az iparág egyik legfontosabb kutatása az ellenőrzést – drónok kétirányú használata miatt –, de egyes források megkülönböztetik az építkezésfelügyelet robotizációját.

A helyszíni ellenőrzési feladatok időt és energiát igényelnek, ezért számos ellenőrzőrobotot fejlesztenek ki, amelyek elősegíthetik a feladat egyszerűsítését. A drónok felhasználhatók extrém környezetek mintavételére, valamint durva és elérhetetlen helyek tanulmányozására. Például drónokat fejlesztettek ki az iszapkitörési zónák vagy akár az űrkutatás elérésére és megfigyelésére.

A külső csontváz segíthet a nagyobb súly emelésében, miközben csökkentik a fáradtságot és a sérülésnek kitettséget. (A képen: Hilti EXO-01.)

KÜLSŐ CSONTVÁZ

Az építkezésen végzett munka fizikailag megterhelő; a nehéz súlyok megemeléséből származó megterhelés az építkezésen dolgozók sérüléseinek gyakori oka. Itt segíthetnének az exoskeletonok, amit talán külső csontváznak hívhatunk. Az exoskeletonok az építési munkások által viselt készlet, amelyek robotikus funkciókat nyújtanak.

Segíthetnek viselőiknek a nagyobb súly emelésében, miközben csökkentik a fáradtságot és a sérülésnek kitettséget.

ROBOTOK AZ ÉPÜLETBEN

Ha nem korlátozzuk le az építőipart csak a folyamatokra, hanem a tárgyát is ide soroljuk, akkor magának az épületnek az okosítása, benne a robotizációja az a hatodik terület, amit az építőiparban dolgozóknak ismerni kell. A robotporszívó mindenki számára ismert, de robotportás vagy robotizált betegszállítás a kórházakban, mind olyan elemek, amelyeket az iparág szereplőinek látnia kell, be kell építeni ismeretei közé.

A ROBOTOK ÉPÍTŐIPARI HASZNÁLATÁNAK AKADÁLYAI

Az építőipari robotika eladásai 2020-ban elérik a 70 millió dollárt, ami 2025-re meghaladja a 225 millió dollárt. Ennek ellenére a robotika alkalmazása az építőiparban lényegesen alacsonyabb, mint más hagyományosan manuális ágazatokban. A lassú elterjedésnek számos oka van. Általános hiedelem, hogy az építkezések bonyolultsága a legjelentősebb akadály. Kétségtelen, hogy az építkezések összetettsége és megítélése nagy kihívást jelent a robotok számára. Erősen tartja magát az hiedelem is, hogy a kidolgozatlan jogi háttér, egészségvédelmi és biztonsági kérdések jelentik a gátat. Ehhez képest EPSRC kutatása, amely mind kvantitatív, mind kvalitatív elemeket tartalmazott, az alábbi nyolc pontban foglalta össze a hátráltató okokat:

  1. magas kezdeti tőkebefektetés,
  2. nincs szükség a termelékenység javítására,
  3. alacsony a K + F költségvetés az építőiparban,
  4. a megszokott munkakultúra fenntartása/idegenkedés a változástól,
  5. képzetlen munkaerő kockázata,
  6. nem bizonyított hatékonyság/kiforratlan technológia,
  7. könnyű hozzáférés a munkaerőhöz,
  8. alacsony ROI/elégtelen kereslet.

Amint az látható, elsősorban pénzügyi és emberi tényezők gátolják ma a modern technológia alkalmazását.

AZ AUTOMATIKA ELŐNYEI

Bár minden bizonnyal van akadálya a robotika építkezésen való alkalmazásának, a lehetséges előnyöket is érdemes figyelembe venni. Ezek az alábbiak:

  1. Kevesebb pazarlás: a 3D nyomtatott és az előgyártó építési robotok azt jelentik, hogy csak a projekthez szükséges anyagmennyiség kerül felhasználásra. Ez csökkenti a pazarlást, pénzt takarít meg és a környezetkímélő is. Amennyiben egy adott előregyártott elem nem találkozik az ügyfél elvárásaival, akkor a hagyományos fejlesztési módszerekhez képest minimális erőforrás- és időveszteséggel korrigálható a hiba.
  2. Az ismételhető feladatok hatékonyságának javítása: az építkezésen dolgozókat különféle személyes és környezeti hatások érik munkájuk során, de a robotokat nem. A munkások elfáradhatnak, kiéghetnek vagy akár unhatják a munkájukat.
    A robotoknál nyilvánvalóan nincs ilyen gond. A karbantartás vagy más jellegű meghibásodás esetén a végtelenségig, azonos sebességgel és minőséggel működhetnek tovább. Ennek eredményeként a robotok és az automatizált rendszerek sokkal magasabb hatékonyságot kínálnak, mint a humán munkaerő.
  3. Kevesebb sérülés: a robotikát a képességek növelésére és a veszélyek csökkentésre is fel lehet használni. Az exoskeleton nemcsak javítja viselőjének mobilitását, hanem erősebbé és kevésbé hajlamossá válik a munkával kapcsolatos sérülésekre.
    Az autonóm ellenőrző robotok, különböző módon segíthetnek az emberi kockázatok csökkentésében, nem kell kimászni különböző veszélyes helyekre leellenőrizni a munkát.
  4. Válasz a munkaerőhiányra: a szakképzett munkaerő hiánya minden eddiginél nagyobb – 2020 elején az Egyesült Királyságban hiányzott 200 000 építőipari munkás, hazánkban is minimum 10 000 főre tették csak a szakipari munkások hiányát.
    Előző két szemponttal korrelációban a robotok segíthetnek a hiányzó munkaerő feltöltésében.
  5. Gyorsabb munka, alacsonyabb költségek: a robotokkal végzett automatizálás egyik nagy előnye az általuk bevezetett költség- és időmegtakarítás lehetősége.
    A robotok éjjel-nappal dolgozhatnak anélkül, hogy elfáradnának – ez azt jelenti, hogy a projektek egyes szakaszai lényegesen gyorsabban, a szokásosnál jóval alacsonyabb költséggel végezhetők el.
  6. Tudásnövelés kombinációval: a az építőipar számára a robotok vagy az együttműködő robotok jelenthetnek megoldást. Úgy tervezik őket, hogy a humán munkaerővel együttműködjenek, így nem teljesen cserélik le őket. A robotok általában növelik és javítják a termelékenységet azáltal, hogy olyan feladatokat hajtanak végre, amelyek egyébként az alkalmazottak számára fenntartott munkának számítanak. Jelentősen csökkenthetik a működési költségeket is, ha csökkentik a projekthez szükséges munkaerő mennyiségét.

A ROBOTIZÁCIÓ JÖVŐJE

Az építési robotika globális piaca hatalmas lehetőséget jelent a fejlesztők és a beszállítók számára is. A 2018. évi 22,7 millió dollárról 2025-re 226 millió dollárra nőhet – jósolja a Tractica. A Research and Markets becslései szerint a piac 2025-re 126,4 millió dollárra nő.

A Nemzetközi Robotikai Szövetség és a Robotikus Iparok Szövetsége szerint az építőipari robotikai piacon 2018 és 2022 között 8,7 százalékos éves összetett növekedési ütem (CAGR) lesz tapasztalható. Az IDC kutatócég inkább bikatrendet jelez, 20,2 százalékos CAGR-t jósol.

Az automatizálás és a digitalizálás forradalmat generál az építőiparban, amely hagyományosan lassan alkalmazza az új technológiákat. A tervezéstől kezdve a végső ellenőrzésen és karbantartáson át az építési robotika összes előnyét még még nem kell alkalmazni, de el kell kezdeni bevezetni.

 

Összeállította és fordította:
Kuczogi László

 

Források

https://www.planradar.com/robotics-in-construction/

https://www.therobotreport.com/construction-robotics-changing-industry/

https://www.roboticsbusinessreview.com/news/5-ways-roboticswill-disrupt-construction-industry-in-2019/

Juan Manuel, Davila, Delgado, Lukumon Oyedele, Anuoluwapo Ajayi, Lukman Akanbi, Olugbenga Akinade, Muhammad Bilal, Hakeem Owolabi: Robotics and automated systems in construction: Understanding industry-specific challenges for adoption (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352710219300889#bib8)