Роботизацията навлиза в строителството

В съвременния свят строителната индустрия трябва да отговаря възможно най-бързо и адекватно на все по-отчетливите предизвикателства. Компании търсят възможности строителният процес да става все по-безопасен и по-устойчив, тъй като много от дейностите не са променяни с поколения. Вече има начини за автоматизация на някои процеси на база роботизирани решения. Според водещите фирми в тази област роботизираното изпълнение в строителството понастоящем обхваща по-малко от половината от дейностите. Амбициозните стремежи са за достигане на много по-високи нива, с разработване на нови решения на основните предизвикателства в тази индустрия. В този материал се спираме на общите предимства, а в следващите - ще разкажем конкретно за роботизираната автоматизация при заваръчни дейности, при 3D-печат на строителни елементи и конструкции и т.н.

Текст: списание Строители

снимка: ABB

Макар че е общоизвестно, нека все пак да уточним, че строителството е тясно обвързано с хората, технологиите, и наличните материали. Изразходваната енергия също е от голямо значение. Вложените средства в строителството винаги са се следели прецизно. Аспектите, свързани с опазването на околната среда, стават все по-важни. Как роботизацията би помогнала в тези процеси?

Общ поглед към възможностите, които дава роботизацията

Един от задаващите се сериозни проблеми в строителство е недостигът на квалифицирана работна ръка. Новите начини на строителство ще позволят този сектор не само да функционира, но това да става по безопасен, бърз, достъпен и устойчив начин. По отношения на човешкия фактор - все по-трудно се намират добре подготвени и опитни строителни работници. Роботите не само могат да заменят човека при някои дейности, но позволяват много по-безопасно изпълнение, като е установено, че в този случай броят на инциденти рязко намалява.

Когато строителният процес е автоматизиран в някаква степен, роботите увеличават продукцията, сроковете за изпълнение намаляват, освобождава се човешки потенциал с време за анализ и творчески решения, тласкащи класическото строителство към нови, непознати върхове. Технологията винаги е била пряко обвързана с производителността. Именно роботизираната автоматизация крие огромен потенциал за това. Макар че изграждането на един строителен обект не може да се сравни с роботизираната автоматизация на поточната линия за производството на автомобили, роботизирането не е невъзможно и при строителните дейности. В подобни условия се изработват модулни елементи за монтаж на сглобяеми домове. Заваръчните процеси при някои изделия могат да са роботизирани. Вече е възможен дори и 3D-печат на отделни елементи, конструкции и къщи.

Обработката на материали за строителните обекти също подлежи на иновативни търсения. Производството на бетон може изцяло да бъде прехвърлено към роботизирана автоматизация. Производителността се повишава, строителството се трансформира в предвидимо, гъвкаво и ефективно производство. Благодарение на автоматизацията е възможно да се следи цялото количество материал и последователността на влагането му. Точно отмерените количества намаляват възможността те да се превърнат в отпадък. Това е една важна стъпка напред в опазване на околната среда. Съвсем закономерно и разходите намаляват, защото оптимизирането на операциите води до икономия на енергия, материали и човешки ресурси. Фирмите, които разработват роботизирани и автоматизирани решения, се развиват с ускорени темпове, за да отговорят на изискванията на обществения интерес.

снимка: ABB

Предимства на автоматизацията при строителните процеси

Един от начините да се осигурят предимства е да се преместят някои от дейностите, характерни за откритата строителна площадка, в изнесени, закрити производствени обеми. При този подход се обособяват елементи или възли от конструкцията, които могат да бъдат изработени от роботизираните "майстори". Както казват в ABB Robotics - автоматизацията в строителството в наши дни е на ниво автоматизацията при автомобилостроенето преди около 50 години. Развитието є е належащо и неизбежно. Строителната индустрия поема по път, очертан от принципно нови решения и обусловен от все по-настъпваща роботизация.

Един пример - изделията, предварително изготвени в заводски условия, осигуряват по-устойчиви конструкции. Роботите, внедрявани в заводското изпълнение на елементи, структури и опори, са важно, постоянно действащо звено в строителния процес. Точността на автоматизираното изпълнение трудно може да се постигне с ръчни операции. Времето за ръчно изпълнение на дадена операция е в пъти повече, отколкото при автоматизираното. Машините заменят с лекота хората при тежки операции, една от които е заваряването на строителната площадка. Предварително изготвените елементи се окрупняват в модули или блокове и се доставят на строителния обект.н. Така не само се ограничават разходите за обекта, но се намалява и времето за изграждане. Това намаление може да достигне до 40%, по данни на компаниите, разработващи решения за роботизирано производство.

Оттук са и неоспоримите ползи за хората, за стойността на обекта и за сроковете за изпълнение. Броят на роботите, които работят в дадено предприятие, може да се увеличава според технологичните нужди. Самият строеж се характеризира с високо ниво на безопасност поради способността на роботите да оперират с много по-големи, по-дълги и по-тежки елементи, а това защитава работниците. Роботите могат да достигат и до изключително труднодостъпни или опасни участъци. Резултатът е появата на нови и по-безопасни методи на строителство. Роботите не се изморяват и не се разсейват, когато изпълняват повтарящи се операции.

Нещо повече - изпълнението е с неизменна точност, безопасност и скорост, независимо дали се касае за заваръчни шевове или обработка на изделия и елементи. Целта е да няма работници, изложени на огромни рискове, например като обработващи стоманени греди на 100 метра над терена или работещи в асансьорни шахти. Роботизацията променя строителната индустрия. Скорост на операциите, точност при изпълнението, производителност, гъвкавост, пропускливост чрез подходящо съвместяване на етапи - всичко това води до невиждано повишаване на качеството, но и до справяне с недостига на работна ръка и запазване на наличната. Намаляване на трудоемките ръчни дейности, на разхищението на доставените материали, на цялата стойност на обекта не може да има, ако роботизацията не навлезе стабилно в строителните процеси.

снимка:  ERO Project

Достатъчно ли е просто да си купим робот?

Не. Процесът на роботизиране на всяка една дейност е сложен. Той обхваща научноизследователска дейност, визия и конкретни усилия за развитие, производство, продажби, инженеринг, системна интеграция, до достигане на етапа на обслужване и поддръжка. Компаниите, които разработват тези области, винаги предлагат свои инженери в помощ на производителя, който има идея за оптимизиране на производството, но решението за роботизирана автоматична линия трябва да бъде взето с участието на експертите в областта. Трябва да си купим решение.Решението включва целия комплекс, всички стъпки, за да започне да функционира безотказно идеята за дадено производство.
Започва се винаги с проект.

Изясняват се необходимите инженерни услуги. Проектът се остойностява и се изчисляват разходи и ползи. Ако разгледаме историята на големи производители в областта на строителната индустрия, като Autovol, Skanska или Schindler, ще забележим, че винаги работят съвместно с някоя компания, експерт в роботизирането. Можем да споменем ABB robotics, Fanuc и др., които могат да разработят и оборудват с подходящи роботи почти всяко производство. Е, все още не всяко, но се усъвършенстват. Това, че вмъкваме няколко имена на лидери в бранша, не означава, че по-малките производители нямат шанс. Тъкмо напротив. Предимствата на роботизацията, за които говорихме по-горе, ще допринесат за възхода на всеки, осмелил се да прекрачи установените с десетилетия представи за технология на строителното производство. Нещо повече - предназначението на една съвкупност от роботи винаги може да бъде променено и те да започнат да изпълняват друга дей-ност.

Важно е да се има предвид, че процесът на автоматизация може да отнеме от няколко месеца до няколко години. Самото програмиране на робота не изисква много време, но то трябва да е предшествано от снабдяването, изкарването на готовия продукт след робота, обучението на операторите, а и съобразяване с геометричните характеристики на продукта и начините на захващането му. Може би ще възникне въпросът за стойността на роботизирането на производството. Да, тази стойност е висока.

Добре е да се отчете, че дори при този факт практиката е доказала - пестят се средства. Като се инвестира в роботизиране, стойността на крайния продукт се намалява. Разбира се, произвежданите изделия трябва да имат висока добавена стойност, за да се възвърне инвестицията. Най-общо казано, ако дадена фирма инвестира в роботизация на производството си, тя трябва да има голям обем продукти на дълги серии. Както казахме, пренастройването на роботите е възможно, но се губи време, а това допълнително оскъпява дейността.

Безопасността винаги ще бъде от значение

Един от факторите, обуславящи инцидентите в строителството, е недостигът на специфична подготовка, съпътстван от липса на подходящи трудови навици. Всъщност проблемът е още по-дълбок - младите хора не желаят да работят в строителството поради ширещото се убеждение, че там е много опасно и работата е тежка. Роботите променят и ще продължат да променят тези схващания. Именно използването на роботи дава възможност хората да не работят в опасни зони със запрашеност, вредни вещества, тесни пространства, големи височини. Именно роботите могат да обработват големи и тежки елементи, товари и изделия. И пак роботите са тези, които могат да работят непрекъснато, изпълнявайки прецизно повтаряеми и опасни задачи. Всичко това прави работата в строителството много по-безопасна, а допълнителен, но много важен, ефект е освобождаване на хората от тежък физически труд и появата на възможности за кариерно развитие в ново, перспективно направление - разработване на решения, свързани с иновации и развитие.

Опазването на околната среда

Това винаги звучи като лозунг, но при роботизирана технология плюсовете са неопровержими. Да си представим един строителен обект. Ежедневно се доставят купища строителни материали, като голяма част от тях се разпиляват и превръщат в отпадъци. Дори изпълнението на настилките е съпроводено с много килограми изхвърлени малки парчета армировка, когато армировката се изпълнява на място. Нещата са различни, ако армировъчните мрежи и скелети са изпълнени предварително в заводски условия, след внимателно залагане на проектните изисквания в софтуера и разкрояване на материалите с минимален излишък.

Роботизацията позволява пълен контрол над очакваните количества отпадъци и свеждането им до невиждани минимални стойности. Оптималният вариант е, и ако доставката на предварително заготвени елементи на строителния обект се организира от възможно най-близките производствени бази. Строителната индустрия е принудена да се справя с все по-засилени регулаторни изисквания по отношение на опазване на околната среда. Роботизираната автоматизация на строителството е един сигурен път за адекватен отговор