日本最大建工企業挑戰工程機械無人化

2020/09/18


       日本建工企業大林組在三重縣的水壩建設現場向「無人施工」發起挑戰。該公司正致力於工程機械中極難操作的塔式起重機(塔吊)的自動操作技術,計劃10年內建立起所有工程機械實現無人化操作的體制。其目的不僅僅是降低人工費,還力爭從工程承包商升級為自動化技術供應平臺。

 

大林組在三重縣伊賀市建設水壩

   

       在三重縣伊賀市的深山裏,橙色塔吊正在一刻不停地工作。這是大林組建設的川上水壩的施工現場,力爭2023年竣工。施工現場使用能夠吊起25噸重物的日本國內最大級別塔吊,在完工時向高達84米的水壩壩體框架中灌入混凝土。

 

       為防備緊急情況,安排了熟練的操作人員在駕駛座待機,但基本上不會動手操作。這是因為大林組和北川鐵工所共同開發出了一套自動化系統。這是日本國內首次在水壩施工現場進行大型塔吊的自動操作。

 

       要用塔吊吊運數噸重的物體,必須具備調整可動範圍的細緻平衡感。一旦對風速或風向判斷錯誤,可能會導致塔吊傾倒而釀成大事故。

 

       用AI測風

 

       在大林組負責技術開發的笹原大介表示,「會控制塔吊的人就能控制所有工程機械」。這樣説的原因在於,塔吊與在地面工作的推土機等不同,需要進行三維精密控制。為了自動操作難度較大的工程機械,大林組在2個方面推進了人工智慧(AI)開發。

 

       首先是運用AI來檢測塔吊因負重和風力發生的晃動。讓塔吊學習累計操作時間長達7200小時的熟練工的操作,從而能夠自動調整加減速的時機。

 

       另一個是「路線生成」。讓AI讀取約2萬種圖像,開發出了可自動識別障礙物並安全搬運的路線引導功能。

 

       但實際上,對於水壩工程,路線生成功能並沒有太大意義。因為水壩工程是多次重覆同一項作業,且障礙物少較少。

 

       大林組目前開發這些「無用」功能,是為了引進到施工人員密度高、建材及工程機械混雜的市區建築工程中。

 


 

       在建築工程現場,需要進行將新鐵架穿過已組裝鐵架等以幾厘米為單位的操作。需要避開施工人員及構造物,在細緻調整角度的同時將材料運到目的地。大林組通過水壩工程磨煉自動操控技術,為未來做準備。

 

       圖紙數位化

 

       大林組此前每年投資200億日元以上,推進工程現場的數位化。通過名為「建築信息模型(BIM)」的系統來管理設計圖、工程圖紙及竣工後的修整數據。還建立了利用無人機等將地形及障礙物做成三維數據的系統。與汽車一樣,工程機械的自動駕駛也需要數位地圖。

 

       大林組還推進開發具備通信功能的控制裝置。該公司已通過在鏟車上安裝這種裝置,成功追加了自動運行功能。如果難度最大的塔吊都能操控自如,那麼在攪拌車等「其他工程機械中也能輕鬆實現」(西日本機器人中心運營管理部部長小林和彥)。

 

       大林組的竣工工程成本在2019財年(截至20203月,單體)為1.2134萬億日元。勞務費佔到成本的10.1%,推進無人化有助於削減勞務費。不過,該公司的目標更為長遠,那就是成為自動化技術的平臺。

 

 

       在工程現場的數位化方面,日本企業一直領先全球。因為日本人工費昂貴且少子老齡化嚴重,實現自動化的動力更強。今後,全球都將面臨人手不足的課題。如果向新興市場國家的建工企業銷售自動化技術,將能夠培育新的收益來源。

 

       大林組計劃10年以內構建可自動操作小松、卡特彼勒等所有廠商的工程機械的系統。不僅限於後期追加的控制裝置,還考慮銷售軟體等多種盈利方式。三重縣的水壩工程也是對技術進行實地驗證的舞臺。

 

       2017年全球建工企業排名中,銷售額前30名當中有12家中國企業,遠遠超過日本的4家。日本國內最大的建工企業大林組在全球排在第15名。要想在與海外企業的競爭中勝出,需要在數位化方面先行一步。

     

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