Prihodnost gradbeništva: bodo roboti, umetna inteligenca in pametno orodje rešili pomanjkanje delavcev?

Gradbeništvo se sooča z vse večjim pritiskom. Projektov je veliko, roki so kratki, usposobljenih delavcev pa primanjkuje. Hkrati se razvijajo roboti, ki že zidajo stene, sistemi za 3D-tiskanje betona in digitalna orodja, ki pomagajo bolje načrtovati delo na gradbišču. Toda ali lahko tehnologija res spremeni način gradnje in kakšno vlogo ima pri tem profesionalno orodje, kot je DEWALT POWERSHIFT in povezljiv sistem za upravljanje opreme? 

Gradbeništvo ima vse več dela, vendar ne nujno dovolj ljudi 

Pomanjkanje delovne sile ni več zgolj težava posameznih izvajalcev, temveč širši izziv evropskega gradbeništva. Evropsko združenje gradbene industrije FIEC ocenjuje, da bo EU do leta 2030 potrebovala približno dva milijona dodatnih gradbenih delavcev. Ocena jasno kaže na velik pritisk na zagotavljanje ustrezno usposobljenih ekip. Vir: FIEC – Labour shortages in the construction industry in figures. 

Posledice pomanjkanja ljudi se ne kažejo samo pri zaposlovanju. Manjše ekipe morajo opraviti enak obseg dela, izkušeni delavci pogosto porabljajo čas za ponavljajoča se ali fizično naporna opravila, izvajalci pa morajo skrbno usklajevati posamezne faze gradnje. Če se eno opravilo zavleče, lahko to vpliva na delo drugih ekip in podaljša celoten projekt. 

Odgovor zato ni nujno zgolj zaposlovanje dodatnih ljudi. Del rešitve je tudi v tem, da obstoječe ekipe delo opravijo učinkoviteje: s premišljeno organizacijo, avtomatizacijo ponavljajočih se opravil, digitalnim načrtovanjem ter profesionalno opremo, ki zmanjša nepotrebne prekinitve. 

Roboti na gradbišču  

Robotika na gradbiščih že danes ni več omejena na laboratorije in predstavitvene videoposnetke. Eden od konkretnih primerov prihaja iz Češke, kjer avstrijsko gradbeno podjetje PORR pri stanovanjskem projektu Kladno Living uporablja zidalnega robota Walter. 

Projekt obsega pet stanovanjskih stavb s skupno 371 stanovanji in pokritim parkiriščem. Robot sodeluje pri gradnji nosilnih sten in predelnih sten med stanovanji iz natančno izdelanih akustičnih zidakov. 

Po podatkih podjetja PORR Walter dosega produktivnost približno 7,5 m² zidu na uro, največja navedena produktivnost pa znaša 10 m² na uro. Robot lahko dviguje zidake, težke do 52 kilogramov, za njegovo upravljanje pa sta potrebni dve osebi. Vir: PORR – Deploys bricklaying robot at construction site. 

Kako lahko robot dejansko pomaga na gradbišču? 

Robot Walter ne zgradi celotne stavbe samostojno. Gre za sistem, ki opravlja velik del ponavljajočega se zidarskega procesa, medtem ko ljudje skrbijo za upravljanje, pripravo in usklajevanje dela. Robot tako ne odpravi potrebe po gradbenih strokovnjakih, temveč spremeni način, kako ti porabljajo svoj čas in fizični napor. 

Pomembna je tudi pravilna razlaga podatkov. PORR navaja produktivnost robota, ki je primerljiva s produktivnostjo izkušenega zidarja. Iz teh številk zato ne moremo sklepati, da robot samodejno podvoji hitrost gradnje ali da dve osebi z njim nadomestita poljubno veliko zidarsko ekipo. Za takšno primerjavo bi potrebovali podatke o celotnem delovnem procesu, pripravi materiala, zastojih in dejanskem številu opravljenih ur. 

Kljub temu je primer pomemben, saj je razvidno, da tehnologija že danes prevzema del fizično zahtevnega in ponavljajočega se dela. Pri pomanjkanju delovne sile lahko to pomeni učinkovitejšo uporabo razpoložljivih ljudi in manjšo fizično obremenitev ekipe. 

3D-tiskanje betona: ko robot steno izdela plast za plastjo 

Še drugačen pristop je robotsko 3D-tiskanje betona oziroma gradbene malte. Namesto da bi delavci polagali posamezne zidake, namenski tiskalnik ali robotska roka nanaša material v zaporednih plasteh po digitalno določenem vzorcu. Tako nastajajo stene in drugi gradbeni elementi, pri nekaterih sistemih pa tudi opaž, ki je del končne konstrukcije. 

Prednost takšnega načina gradnje je predvsem avtomatizirano izvajanje ponavljajoče se geometrije. Robot lahko sledi digitalnemu modelu, medtem ko mora ekipa še vedno zagotoviti ustrezno mešanico, pripravo delovišča, nadzor kakovosti, vgradnjo potrebnih instalacij in izvedbo delov konstrukcije, ki jih tiskanje ne nadomešča. 

Raziskava, objavljena v reviji Buildings, je s simulacijo primerjala 3D-tiskanje betonskih sten s tradicionalno gradnjo pri dveh različno velikih objektih. Pri manjšem, dvonadstropnem objektu s površino približno 309 m² je model pokazal, da bi lahko 3D-tiskanje sten trajalo do 45 % manj časa kot tradicionalni postopek. Pri bistveno večjem, 12-nadstropnem objektu pa je bila v analiziranem scenariju tradicionalna gradnja približno 40 % hitrejša, saj je bil za celoten objekt predviden le en robot. Vir: Performance Analysis of 3D Concrete Printing Processes through Discrete-Event Simulation. 

Hitrejši robot torej še ne pomeni nujno hitreje zgrajene stavbe. Končni rezultat je odvisen od velikosti objekta, načina gradnje, števila naprav, razpoložljive ekipe in usklajenosti z drugimi opravili. 

Kako lahko na gradbišču pomaga umetna inteligenca?  

Robotika in umetna inteligenca sta pogosto predstavljeni kot ena tehnologija, vendar ne pomenita istega. Umetna inteligenca lahko pomaga pri analizi podatkov, prepoznavanju odstopanj, načrtovanju ali sprejemanju odločitev. Medtem ko na drugi strani robot deluje po vnaprej pripravljenem programu, ne da bi pri tem uporabljal umetno inteligenco, in je namenjen predvsem za ponavljajoča se in težja fizična dela.  

Na gradbiščih se možnosti uporabe umetne inteligence razvijajo na več področjih: 

• Načrtovanje in razporejanje dela: analiza terminskih načrtov, razpoložljivih ekip in opreme lahko pomaga prepoznati, kje grozijo zamude ali neskladja med posameznimi fazami. 
• Spremljanje napredka: primerjava digitalnega modela z dejanskim stanjem na gradbišču lahko olajša odkrivanje odstopanj in izboljša pregled nad izvedenimi deli. 
• Upravljanje materiala in opreme: podatki o lokaciji, uporabi in razpoložljivosti opreme pomagajo pri razporejanju sredstev med delovišči. 
• Varnost in kakovost: digitalni sistemi lahko pomagajo prepoznati določena tveganja ali nepravilnosti, vendar ne nadomeščajo strokovnega nadzora in odgovornosti izvajalcev. 

Največji učinek se lahko pokaže takrat, ko se tehnologije dopolnjujejo. Digitalni model določa, kaj je treba zgraditi, robot prevzame izbrano ponavljajoče se opravilo, vodja gradbišča spremlja napredek, preostala ekipa pa se osredotoča na naloge, ki zahtevajo prilagajanje, presojo in strokovno znanje. 

Kakšno mesto ima profesionalno orodje v prihodnosti gradbišč? 

Tudi na gradbišču, kjer robot zida stene ali tiskalnik nanaša beton, ostaja veliko opravil, ki jih morajo opraviti ljudje. Priprava delovišča, montaža, vrtanje, pritrjevanje, rezanje, obdelava betona, zaključna dela in vzdrževanje zahtevajo ustrezno profesionalno opremo. 

Prav zato avtomatizacija ne zmanjšuje pomena orodja. Spreminja pa pričakovanja do njega. Ko je delovni proces tesno časovno usklajen, lahko nedelujoče orodje, prazen akumulator, iskanje ustreznega pribora ali neustrezna organizacija opreme povzročijo nepotrebne prekinitve. 

V praksi učinkovitost ni odvisna samo od moči posameznega orodja. Pomembni so tudi izbira pravega orodja za opravilo, avtonomija, organizacija baterij in polnjenja, ergonomija ter zanesljivost pri vsakodnevni uporabi. 

Pri profesionalnih sistemih DEWALT so to pomembni vidiki razvoja akumulatorskega orodja in baterijskih platform. Več o njihovem delovanju si lahko preberete v članku DEWALT sistem upravljanja baterije: kako deluje pametna povezljivost orodja. 

DEWALT POWERSHIFT: elektrifikacija zahtevnejših gradbenih opravil 

Pri nekaterih gradbenih opravilih so bile zmogljive naprave tradicionalno odvisne od bencinskih motorjev ali električnih kablov. DEWALT POWERSHIFT je sistem akumulatorske opreme, razvit posebej za zahtevna gradbena opravila, zlasti na področju obdelave betona. 

Pri betoniranju je časovna organizacija posebej pomembna. Priprava, vgradnja, zgoščevanje, rahljanje in obdelava betona morajo potekati usklajeno. Nepotrebne prekinitve lahko otežijo izvedbo in vplivajo na samo kakovost končnega rezultata. 

Akumulatorska oprema lahko pri takšnih opravilih zmanjša odvisnost od bencina in napajalnih kablov. To lahko olajša razporeditev opreme po delovišču, zmanjša nekatere omejitve pri premikanju ter omogoči drugačno organizacijo dela. Električni pogon lahko prinese tudi manj lokalnih izpušnih emisij in manj hrupa v primerjavi z ustrezno primerljivo bencinsko opremo, čeprav je dejanski učinek odvisen od naprave, obremenitve in delovnih pogojev. 

Ne smemo pa pozabiti na še eno prednost, ki v današnjih negotovih časih prihaja še bolj v ospredje. Bencinski sistemi se napajajo z gorivom, katerega tržna cena tedensko niha in povzroča negotovosti – soočali smo se že in se v prihodnosti verjetno še bomo, tudi s pomanjkanjem samega goriva. Vse to lahko močno vpliva tako na stroške kot sam rok izvedbe gradbenih del.  

Pametni sistemi DEWALT: ko je pomembna tudi organizacija opreme 

Pri večjih izvajalcih produktivnost ni odvisna samo od zmogljivosti naprav, temveč tudi od tega, ali je ustrezno orodje ob pravem času na pravem mestu. Oprema se premika med ekipami, delovišči in skladišči, zato lahko slaba evidenca pomeni dodatno iskanje, podvajanje nabav ali zamude. 

DEWALT TOOL CONNECT je primer digitalnega sistema za upravljanje opreme. Glede na uporabljeno opremo lahko izvajalcem pomaga pri: 

• evidentiranju in dodeljevanju orodja posameznim ekipam ali deloviščem; 
• spremljanju lokacije združljive opreme oziroma zadnje zaznane lokacije; 
• preglednejšem upravljanju inventarja na več lokacijah; 
• pridobivanju podatkov o uporabi pri podprtih napravah in različicah sistema; 
• pri določenih združljivih izdelkih tudi pri upravljanju nastavitev ali onemogočanju orodja. 

Pomembno je razlikovati med posameznimi ravnmi povezljivosti. Elektronsko upravljanje baterije skrbi za spremljanje delovnih pogojev in zaščito baterijskih celic. TOOL CONNECT pa pri podprtih napravah in dodatkih omogoča določene funkcije digitalnega evidentiranja in upravljanja opreme. To nista ista sistema in ne pomenita, da je vsako orodje povezano z internetom ali da samodejno uporablja umetno inteligenco. 

Prav tako se funkcije, podprti izdelki in razpoložljivost programskih rešitev razlikujejo glede na trg. Pred načrtovanjem uporabe na konkretnem gradbišču je zato treba preveriti združljivost izbrane opreme in razpoložljivost funkcij. 

Kako lahko ažurirane informacije zmanjšajo nepotrebno izgubljanje časa? 

Predstavljajmo si izvajalca, ki ima več ekip na različnih lokacijah. Če lahko hitro preveri, katera oprema je dodeljena posameznemu projektu, kje je bila nazadnje zaznana in katera orodja so na voljo, lahko lažje načrtuje razporeditev opreme in delovne procese. S tem ne postane vrtanje ali betoniranje samo po sebi hitrejše, lahko pa se zmanjša čas, porabljen za iskanje, preverjanje in premeščanje opreme. 

Ko se takšno upravljanje poveže z digitalnim načrtovanjem gradnje, postane pomembno tudi vprašanje prihodnosti: kako bodo podatki o napredku projekta, razpoložljivosti ekip in uporabi opreme med seboj sodelovali? Večja preglednost lahko izboljša odločanje, vendar mora biti povezava med sistemi dejansko podprta.  

Koliko dni gradnje lahko dejansko prihranimo s tehnologijo? 

To je vprašanje, ki ga želi poznati vsak izvajalec. Toda enovitega odgovora žal ni.  

Pri robotskem zidanju lahko merimo površino zidu na uro in število potrebnih operaterjev. Pri 3D-tiskanju lahko primerjamo čas izdelave sten v primerjavi s tradicionalno metodo. Pri orodju lahko merimo čas posameznega opravila, prekinitve, logistične omejitve in stroške delovanja. Pri sistemih za upravljanje orodja pa je smiselno spremljati čas iskanja, razpoložljivost opreme in njeno uporabo ter vzdrževanje.  

Da bi lahko zanesljivo trdili, da je bila na primer celotna gradnja skrajšana z 20 na 15 dni, bi morali primerjati primerljiva projekta oziroma celotna delovna procesa. Upoštevati bi bilo treba tudi velikost objekta, število delavcev, uporabljeno opremo, pripravo gradbišča, vremenske razmere, čakanje na material, nadzor kakovosti in čas, potreben za dokončanje vseh faz. 

Tehnologija lahko posamezne naloge pospeši, vendar se prihranek na ravni celotnega projekta pokaže šele, ko so tudi preostale faze ustrezno organizirane. 

Za izvajalca je zato koristno spremljati nekaj konkretnih kazalnikov: koliko kvadratnih metrov stene je izdelanih v izmeni, koliko časa ekipa porabi za pripravo in prestavljanje opreme, kako pogosto pride do prekinitev ter koliko časa posamezna naprava dejansko opravlja delo. Šele takšni podatki omogočajo realno oceno, ali nova tehnologija izboljšuje produktivnost. 

Prihodnost gradbišča: manj ponavljanja, več nadzora in boljša organizacija 

Gradbišče v prihodnosti tako ne bo prostor, kjer bi roboti popolnoma nadomestili ljudi. Bolj verjeten je razvoj hibridnega delovnega okolja: avtomatizirani sistemi bodo prevzemali izbrana ponavljajoča se ali fizično zahtevna opravila, digitalna orodja bodo pomagala pri načrtovanju, profesionalna oprema pa bo še naprej ključna za izvedbo nalog, ki zahtevajo človeško presojo in prilagajanje razmeram. 

Prihodnost gradbeništva zato ni zgolj v tem, da gradimo z roboti. Pomembno je, da gradimo pametneje – z ustrezno tehnologijo, učinkovitim profesionalnim orodjem in organizacijo, ki omogoča, da vsak delovni dan prinese čim več dejanskega napredka. 

Pogosta vprašanja 

Ali lahko gradbeni robot popolnoma nadomesti zidarja? 

Ne. Robot lahko prevzame izbrana ponavljajoča se opravila, vendar še vedno potrebuje pripravo, nadzor in usklajevanje. Primer gradbenega robota Walter kaže, da sta za upravljanje sistema potrebni dve osebi, navedena produktivnost pa je primerljiva s produktivnostjo izkušenega zidarja. 

Ali 3D-tiskanje betona vedno skrajša čas gradnje? 

Ne. Učinek je odvisen od velikosti objekta, uporabljene opreme, načina izvedbe in organizacije projekta. Simulacijska raziskava je pokazala prednost pri manjšem objektu, pri večjem pa je bil v analiziranem scenariju tradicionalni način gradnje hitrejši. 

Kako DEWALT POWERSHIFT prispeva k produktivnosti na gradbišču? 

POWERSHIFT je sistem akumulatorske opreme za zahtevna gradbena opravila, zlasti na področju obdelave betona. Njegov prispevek je predvsem v elektrificiranem načinu delovanja in lažji organizaciji dela brez omejitev, povezanih z bencinsko opremo ali napajalnimi kabli. Dejanski prihranek časa je odvisen od konkretnega opravila in delovnih pogojev. 

Opombe:
Naslovna grafika je ustvarjena z umetno inteligenco.