nieuws

Kloof praktijk en theorie automatisering

bouwbreed Premium

Er is een grote kloof tussen theorie en praktijk van de automatisering en robotisering in de bouw. Alleen in Japan volgt de praktijk de theorie. In andere landen heeft het bedrijfsleven slechts belangstelling als er direct herkenbare problemen uit de praktijk aangepakt worden, zoals het nauwkeurig uitvoeren van diepwanden en het ombouwen van handbediende tot halfautomatische bouwkranen.

Dat bleek tijdens het elfde internationale congres over automatisering en robots in de bouw (ISARC), gehouden door de International Association for Automation and Robotics in Construction (IAARC), te Brighton in Engeland. Er waren deelnemers uit 21 landen met 95 bijdragen. Het ging niet alleen over robots, maar ook over de werkmethoden op de bouwplaats en in de fabriek. Er werd niet alleen aandacht besteed aan het automatiseren van de bouw, maar ook van aanpassing van de bouw aan de mogelijkheden van de automatisering.

Bedrijfsleven

Uit Nederland namen onder andere ir. R.P. Krom en ir. R.P.W.J. Kloek, van respectievelijk Bouwinformatica en het Centrum voor Mechanische Constructies van TNO Bouw te Rijswijk en Delft, deel aan het congres. Het viel hen op dat er veel belangstelling voor het onderwerp bestaat vanuit de universiteiten en onderzoeksinstellingen, maar weinig vanuit de praktijk. Alleen in Japan is dat anders. Daar beschikken de grote aannemingsbedrijven over eigen researchafdelingen. Die werken nauw samen met de uitvoerende partijen en veel van hun resultaten worden in de praktijk toegepast.

Meer belangstelling

Kloek: “Er zou in Nederland meer belangstelling moeten komen van de aannemers. TNO Bouw wil graag aan de automatisering van de bouw werken, maar dat moet dan niet zonder het bedrijfsleven gebeuren.” Voorzover het Nederlandse bedrijfsleven was vertegenwoordigd, ging de belangstelling vooral uit naar praktische onderwerpen zoals de TRUST-methode voor het dieper en nauwkeuriger vervaardigen van diepwanden en een manier om bestaande bouwkranen te automatiseren.

Kraanbesturing

“Kranen zijn niet alleen het grootste en meest in het oog springende, meest symbolische materieel op de bouwplaats, maar het zijn ook echte ‘bottlenecks’, die verantwoordelijk zijn voor veel vertraging in de bouw”, aldus Y. Rosenfeld D.Sc. van het Israel Istitute of Technology te Haifa in Israel. “Een kraan staat vaak stil en er zijn altijd twee wachtende ploegen, namelijk een voor het laden en een voor het lossen van de kraan.” Daarom heeft Rosengeld een semi-automatisch navigatiesysteem ontwikkeld, dat aan traditionele bouwkranen toegevoegd kan worden. De kraanmachinist kan de kraan hiermee ‘leren’ hoe hij een bepaald traject moet doorlopen. Het gaat om een kennissysteem, dat een deel van de repeterende taken van de machinist over kan nemen.

Tijdens het congres werd ook het uit Japan afkomstige TRUST-systeem behandeld. Hiermee ke diepere en dunnere diepwanden dan met het huidige materieel gemaakt worden. De nauwkeurigheid van de machine is groot: diepwanden tot 200 m, met een dikte van 20 cm, hebben een afwijking van max. 5 cm en ke in elke grondsoort tot zachte rots toe gemaakt worden. Het positioneren en loodrecht naar beneden werken gaat met een ‘real time’ laser systeem.

Er waren meer systemen voor kranen en ander materieel. R. Fukagawa en T. Muro van de Ehime Universiteit te Matsuyama in Japan hebben een alarmsysteem ontwikkeld om te voorkomen dat truckkranen omkiepen. F. Malaguti van Cemoter-CNR te Cassana (FE) in Italie gaf een wiskundige beschrijving van de interactie tussen bodem en machine bij graafwerkzaamheden. Anderen hebben een machine uitgerust met apparatuur ter ondersteuning van de machinist. De bak ‘herkent’ grondcondities en past zijn bewegingen daaraan aan.

Instructie

Het Tasmaanse Building and Construction Training Board in Australie gebruikt de automatisering om leerlingen vertrouwd te maken met het gedrag van graafmachines.

Het is een toepassing van de recente ontwikkeling van ‘virtual reality’. Die techniek wordt ook gebruikt om de bouw van een constructie vooraf te simuleren, om de meest gunstige bouwmethode en detaillering uit te zoeken.

Voor de ontwerper werd een ‘intelligent’ gereedschap voor het beoordelen van plannen op ‘bouwbaarheid’ gepresenteerd. Het systeem heet ‘Automated Design Aid’ (ADA) en beoordeelt het ontwerp op vaktechnische kwaliteiten, uitgedrukt in hoe nauwkeurig, vakkundig en snel het uitgevoerd kan worden. Door het vereenvoudigen van het ontwerp kan de ‘bouwbaarheid’ verbeterd worden. Het expert systeem ADA beschikt over een uitgebreide bibliotheek met ‘skill models’, voorbeelden waarin de deskundigheid van vakmensen is verwerkt.

Prefab industrie

Hoewel het congres zich niet specifiek richt op de prefab industrie, waren er wel voorbeelden van toepassingen van automatisering in betonfabrieken. A. Nurminen van Partek Ergon NV te Lier in Belgie presenteerde een robot voor het polijsten van architectonisch beton en het vervaardigen van stortmallen. Zijn conclusie is, dat het gebruik van robots in de prefab beton fabriek mogelijk is, de doorlooptijd aanzienlijk verkort (vooral bij mallen met gecompliceerde vormen) en de flexibiliteit vergroot. Per saldo kan de toepassing van robots een aanzienlijke besparing opleveren.

Bij een aantal voorstellen vervaagt de grens tussen fabriek en bouwplaats.

De geautomatiseerde bouwplaats is als het ware een fabriek, die de constructie ter plekke vervaardigt. Er zijn voorbeelden van gerobotiseerde bouwplaatsen voor hoogbouw, maar het is ook mogelijk om een complete laagbouw woonwijk uit een machine te laten komen. Dat kan met de Khawand Construction Mega Machine (KCMM), waarvan een 60 meter breed prototype reeds een woning heeft gebouwd.

Individuele robots

Tenslotte zijn er de individuele robots voor bepaalde afgebakende taken in de bouw. Hoewel het de vraag is of stapelbouw wel de constructie van de toekomst is, wordt veel aandacht besteed aan de ontwikkeling van stapel- en metselrobots. Daar hoort dan een programma bij voor het ontwerpen van de stapeling en het uitzoeken van de bijbehorende blokken. Er zijn ook programma’s voor het automatisch verzagen en sorteren van de blokken en stenen.

Voor het aanleggen van asfaltwegen is er een ‘course control’, die ervoor zorgt dat de machine de juiste route aflegt. Het is een systeem van het Advanced Construction Technology Centre in het Otowa Building te Bunkyo-ku, Tokyo, in Japan. Voor het afvlinderen van betonvloeren zijn er nieuwe versies van de vlinderrobot ontwikkeld.

Staalconstructie

Zeer tot de verbeelding spreekt een robot, die in staat is om langs stalen kolommen en balken te klimmen. Hij is verzonnen door R. Kamei, K. Ogasawara en R. Katamura van het Kajima Technical Research Institute te Chofu-shi, Tokyo, in Japan. Hij is handig voor bijvoorbeeld het laswerk bij de uitvoering van een hoge staalconstructie. Dat is gevaarlijk en moeilijk te beveiligen werk. De arbeid van de robot wordt gecontroleerd door een zelfde exemplaar, uitgerust met apparatuur voor de controle van lasnaden. Hij ‘wandelt’ achter zijn collega aan en inspecteert het resultaat.

Afhankelijk van de situatie heeft het zin om aan de inzet van robots te denken. Het kan gaan om de veiligheid, de verbetering van efficientie, een kostenbesparing, het ontbreken van gekwalificeerde werknemers of het verhogen van de kwaliteit. Meestal wordt met automatisering een verbetering bereikt. En voor wie de weg in het bos van de robots niet meer weet te vinden is er een databank in ontwikkeling bij de Universiteit van Texas te Austin in de Verenigde Staten. Het is de Automation Research Database (CARD).

De wandelende robot van het Kajima Technical Research Institute in Tokyo. Hij verricht laswerk aan hoge staalconstructies en inspecteert het werk van zijn ‘collega’. De robot is in staat om over balken te lopen en in kolommen te klimmen. Hij neemt het onveilige werk op grote hoogte over en levert een kwalitatief constant en hoogwaardig resultaat.

Reageer op dit artikel