В статье рассматривается роботы-строители и автоматизированные машины, сфера их применения.
Ключевые слова: робот, строительство, автоматизация процесса стройки.
Сегодня в Казахстане ведется массовое строительство индивидуальных жилых и административных зданий, объектов сервиса, торговли и культуры. В рамках программы по усилению транзитного потенциала в республике, строиться, и реконструируется большое количество линейных инженерных сооружений, в частности, автомобильных и железных дорог, с устройством объектов инфраструктуры, на возведение которых и в основном используется местные материалы, расходуются значительные средства. При грамотном капиталовложении этот бизнес является весьма прибыльным и успешным. В объеме ВВП Казахстана доля строительной отрасли составляет от 6 до 8,5 %. С учетом влияния отрасли на развитие смежных отраслей, в том числе малого и среднего бизнеса, роль строительной сферы в экономике страны является существенной.
Август 2015 года в Казахстане был рекордным по количеству введенного в эксплуатацию жилья. Так, по данным аналитиков, площадь введенных в эксплуатацию жилых зданий в августе составила около 720 тысяч квадратных метров. Это больше прошлогоднего результата как минимум на треть. Средние фактические затраты на строительство одного квадратного метра в многоквартирных домах в этом году составляют 128,3 тысячи тенге, а в частных домах — 72,9 тысячи тенге [5].
Используя современные технологии и строительные материалы, можно снизить затраты, практически не теряя в качестве.
С каждым днем возрастает сложность и увеличивается разнообразие выполняемых строительных проектов. В то же время заказчики предъявляют все более жёсткие требования к срокам и качеству строительных работ. Чтобы повысить эффективность операционной деятельности и успешно конкурировать в современных условиях, строительным компаниям необходимо изменение методов ведения строительного бизнеса, в соответствии с мировыми практиками и технологиями. Для этого существуют роботизированные технологии, позволяющие ускорить процесс возведения зданий, улучшить качество выполняемых операций и снизить затраты на рабочую силу.
Роботы — технические средства, которые эффективно могут быть использованы для выполнения работ, связанных с высокой точностью и скоростью; в недоступных и опасных для жизни и здоровья условиях и средах; связанных с необходимостью внедрения техники, заменяющей тяжелый физический труд десятков и сотен человек; направленных на повышение эффективности охраны государства, окружающей среды и жизнедеятельности человека; по автоматизации предупреждения и предотвращения катастроф и аварий; по повышению производительности труда и т. д. [3]
Ведущими странами по внедрению роботов в строительство являются Япония, США, Германия, что объясняется значительным увеличением объемов строительства и высоким уровнем социальных требований.
В связи с большой относительной стоимостью средств робототехники первоначальное применение средства роботизации стали находить на специфических дорогостоящих работах: подводное строительство, устройство тоннелей, спецсооружений.
Рассмотрим применение роботов-строителей.
Роботы для земляных работ: Земляные работы являются одними из самых сложных строительных работ. Роботы в этой сфере представляют собой обычные экскаваторы, управление которыми обходится без участия человека. Робот-экскаватор Brokk может использоваться в различных задачах, так как обладает возможностью быстрой смены оборудования. Кроме земляных и демонтажных работ, робот ломает огнеупорные материалы, железобетонные и металлические конструкции, выгребает мусор, проводит погрузочные и аварийно-спасательные работы.
Рис.1. Робот-экскаватор Brokk
Робот-экскаватор компании Husqvarna DXR 250 предназначен для выполнения различных земляных работ, а также для разрушения строительных сооружений в труднодоступных для человека местах. Робот способен автономно перемещаться при помощи гусениц, а также работать с использованием дополнительных инструментов: отбойного молотка, ковша и клещей. Управление машиной осуществляется при помощи пульта дистанционного управления.
Рис.2. Робот-экскаватор DXR 250
Роботы для демонтажа: Наряду с монтажными работами весомое место занимают демонтажные операции. Снос зданий и сооружений иногда занимает много времени, но современные технологии позволяют значительно ускорить этот процесс. Робот Bob Cat легко справится с демонтажем зданий и сократит ваши расходы на рабочую силу за счет своей автономности. На практике один оператор с дистанционно управляемой машиной оказывается дешевле и производительнее бригады из 16 рабочих-строителей.
Роботы для внутренней отделки: По завершению первичного строительства необходимо обратить внимание на отделочные работы. Уже стало возможным доверить такую тонкую и ответственную работу, как штукатурка стен роботу-штукатурщику INTONAX.
Робот INTONAX 3 выполняет гипсовую штукатурку стен, выравнивая, разглаживая и затирая поверхность стены с идеальным результатом, абсолютно самостоятельно без вмешательства человека с помощью запрограммированных действий. Кроме штукатурки робот способен выполнять покрасочные работы, поскольку оснащён покрасочным манипулятором.
Роботы для транспортных и специальных работ: На стройке важную роль играет вопрос транспорта, который служит для доставки стройматериалов от склада на строительную площадку.
Робогрузовик TerraMax используется в качестве грузового робоавтомобиля. Комплекс требует минимального участия и подготовки оператора. Основным предназначением TerraMax является обслуживание грузоперевозок во время боевых действий, но производитель заявляет, что его технические характеристики и функциональность позволяют выполнять перевозки стройматериалов и различных объектов в автономном режиме.
Транспортные и погрузочно-разгрузочные роботы: В процессе стройки важную роль играют транспортные работы и погрузо-разгрузочные работы, которые включают в себя перемещение тяжёлых грузов, доставку материалов, вывоз строительного мусора.
Роботы-погрузчики выполняют значительный объем погрузочно-разгрузочных работ благодаря их высокой мобильности и универсальности. Mногофункциональный робот Mesa Robotics Acer можно использовать не только в военных целях, но и в строительстве. Робот с лёгкостью расчищает территорию для строительства, а также служит для погрузки материалов, оборудования и буксировки транспортных средств.
Роботы для специальных строительных работ: К специальным относят главным образом работы, связанные с особыми видами материалов и способами производства, применяемыми при возведении конструкций или сооружений. Специальные строительные работы требуют повышения эффективности производства на базе научно-технического прогресса, широкого развития механизации и автоматизации технологических процессов.
Робот Robotic Cable Inspection System определяет информацию о кабеле посредством исследования его поверхности с помощью трёх сенсоров: теплового, звукового и визуального. Инженеры могут контролировать работу робота с помощью беспроводного интерфейса и наблюдать за происходящим через небольшую видеокамеру.
Водопроводные трубы подвергаются ржавчине и трещинам. Робот-водопроводчик опускают внутрь трубы для проведения диагностики. Он проходит внутри уложенной трубы и проверяет, не осталось ли в ней строительного мусора, а в случае обнаружения мусора, робот чистит трубу. Вся информация, собранная механическим помощником, мгновенно попадает на монитор инженера.
В целях повышения долговечности строительные поверхности защищают от коррозии. Процесс покрытия поверхности специальными защитными материалами, как правило, проводится вручную, но существуют также и специальные приспособления для этого. Манипуляторы Kuka и ABB позволяют производить автоматизированное покрытие, так как оснащены системой автоматизированного управления и видеонаблюдения, а искусственный интеллект позволяет наносить высококачественные и износостойкие покрытия на любые поверхности.
Опыт ряда японских корпораций, в частности Toyota, показывает, что полностью автоматизированное производство по своей себестоимости приближается к предприятиям с дешевой рабочей силой. В частности, опытные цеха по автоматической сборке автомобилей этого концерна показали, что они, в сущности, по себестоимости продукта мало отличаются от аналогичных предприятий, размещенных в Китае.
Для Казахстана это особенно важно тем, что страна — относительно малолюдная. А вот роботы могут резко увеличить экономический вес Казахстана в мире. Поскольку для проектирования и обслуживания роботов нужно совсем немного работников высокой квалификации, то общее количество роботов в стране может быть больше, чем численность населения в несколько раз, а вероятно, и в десятки раз.
Если создать еще роботов по обслуживанию и ремонту роботов, то перевес машинной «рабочей силы» над людской можно увеличить до сотен раз. Значение широкого использования роботов только-только начинает осознаваться, но еще далеко не так четко, как это нужно. [2]
Основной причиной непопулярности подобных технологий является то, что стоимость жилья у нас не зависит от себестоимости рабочей силы. Тем не менее, сегодня некоторые передовые производственные предприятия начинают задумываться о применении технологических роботов. Факторами, сдерживающими применение промышленных роботов являются:
отсутствие у предприятий не только собственного опыта применения роботов, но даже общего представления о технических и экономических основах роботизированных технологий;
отсутствие у предприятий квалифицированных кадров, способных обеспечить эксплуатацию роботов; [6]
Таким образом, можно подвести итог: роботы-строители являются действительно эффективным и мощным инструментом в процессе сооружения зданий, так как благодаря своим комплектующим и запрограммированному интеллекту они способны заменить человека при выполнении трудной и монотонной работы.
По расчетам экспертов, несмотря на дороговизну технологий создания самих роботов, их массовое внедрение позволит в разы сократить себестоимость строительства и сроки возведения здания до минимума. Как мы видим, научно-технический прогресс в области строительства уже существенно приносит свои плоды. Роботы и автоматизированные машины активно применяются в строительном процессе и с каждым днем всё более совершенствуются и избавляют людей от трудоёмких операций.
Профессиональная деятельность выпускников — строителей, в ближайшем будущем будет связана с эксплуатацией различных роботизированных систем для выполнения своих обычных, повседневных обязанностей с использованием инновационных технологий. Поэтому будущие выпускники-строители, сегодня нуждаются в обучении основам робототехники на том или ином уровне в зависимости от компетентностной модели выпускника. Поэтому проблема внедрения элективных курсов для будущих инженеров- строителей по основам робототехники, не терпит отлагательства. [1]
Литература:
- Абдулгалимов Г.Л, Казагачев В.Н, Гулюта А. А. Всеобщее обучение будущих инженеров робототехнике — вложение в конкурентоспособное будущее нашей страны// Высшее образование сегодня. -2015. -№ 6. — С. 9–11.
- ВерхотуровД. Роботы для Казахстана. http://www.zakon.kz/kazakhstan/115297-roboty-dlja-kazakhstana.html
- Казагачев В.Н, Гулюта А. А. Введение понятия «робот» и «робототехника» в образовании // Аспирант и соискатель. -2015. -№ 4. — С. 45–47.
- Современное строительство! Как автоматизировать процесс постройки зданий?-http://robotics.com.ua/shows/series_business/1515-modernconstructionhowtoautomatetheprocessof_construction_of_buildings.
- http://today.kz/news/economics/2015–09–27/627584-v-kazahstane-nabludaetsa-stroitelnyj-bum/.
- Шагина Е. С. Роботизация как метод повышения безопасности строительного производства. // Строительство уникальных зданий и сооружений. -2014. — № 6 (21). –С.128–147
