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1、營建自動化 -營建自動化之發展與概況,授課老師:劉俊杰 副教授 中華民國89年9月27日,Government Regulation,Dangerous health and safety programs training hazard communication toxic materials trenching and excavation support fall protection Incomplete and inaccurate job site records are difficult to inspect,Owners Demand More,The NSF resear
2、ch in construction automation are set to Investigate construction dynamics of both structured and unstructured facilities Develop a better understanding of analysis, design and constructing processes, leading to basic principles and methods for robust automation computer-integrated-construction to b
3、uild up the technology base. multidisciplinary research collaborations academic, industry, government agencies knowledge and technology transfer industry and users.,Examples of NSF Research Areas,System Architecture Organizational Structure Structure Formalization Classification Knowledge New Langua
4、ges Intelligent Interfaces Designing for Automation Sensing and Monitoring,The objectives of the research in construction automation were:,Coupling design and construction through project databases and knowledge bases integration planning control ,end use maintenance computer models whole constructi
5、on process methodologies planning scheduling incorporating knowledge management knowledge interacting adaptable construction logistics parts materials,歐洲營建自動化之發展與概況,一、英國 英國1990年產值,超過450億英鎊,生產毛額(GDP)10%,勞工人數100萬人,超過全國勞工人數之5%. 技術勞工之缺乏及勞工逐漸年老化,年輕人不喜歡進入營建業,必須提昇生產力,改善工程品質,逐漸體會營建自動化及營建機器人之重要.進而引進電腦輔助工程設計及
6、營建施工(Computer Aided Comstruction and Engineering),高科技之雛形機具. 引進自動化,可改善營建之生產效能,如:應用資訊技術(Information Technology),英國高級機器人發展中心(Advanced Robotics Initiative),創設於1985年 營造組(Construction Group) 研究爬牆機器人(Wall Climbing Robot) 隧道組(Tunneling Group) 採礦及土木工程隧道之應用 下水道組 海下作業交通工具,繫纜式,針對海上結構物進行檢視,維修或幫助海下工程作業,其他營建自動化相關發
7、展,自動化開挖機(Automatic Excavator) 利用專家系統及知識庫來控制開挖機之操作 土壤打釘機(Soil Nailing Machine) 砌牆工作自動化(Automation of Masonry Tasks) 核能反應器之檢查(Inspection of Nuclear Reactors),其他營建自動化相關發展(續),彈性製造系統(Flexible Manufacturing Systems) 自動化安裝外牆,高科技商業大樓及工程廠房為案例來說明工程之設計與施工 機器人應用之評估(Task Selection for Robotic Evaluation) 資訊技術之應用
8、(Application of Information Technology) 專家系統,施工規劃與管理,估算與編製預算,細部設計,專案管理.,二、德國 混凝土、瀝青攪拌、混凝土塊(Concrete Block) 、移動性營建機具之控制、隧道、房屋重建. 德國自動化發展主因: 技術工人極度缺乏及勞工平均年齡上升 增加工程品質之要求 再危險及不易施作之工作環境下施作 績效提高及成本減少之改善 持續需求的營建量 營建機械在國際競爭之壓力,德國目前營建自動化項目,預鑄混凝土之製作(Fabrication of precast Concrete Units) 砌磚機械(Bricklaying Mach
9、ines) 移動性營建機具之控制與監控(Control and Monitoring of Mobile Construction Machinery) 規劃與控制之專家系統(Expert system for Planning and Controlling) 電腦控制之營建設備(Computer Controlled Equipment) 隧道施工自動化(Tunneling) 建築物之重建(Renewing of Building),三、法國 法國建設部(Ministry of Construction)從1984年開始推動營建機器人之研究，在1987年首先製作出歐洲第一個建築工程用之可移
10、動之實驗性機器人。 1988年及1989年，道路工程用營建工程機器人之可行性之研究。 並不侷限於水平性之移動，而且也對傾斜或垂直方向之移動進行研究。營建單元之組合(Assembly of Construction Components)之自動化 法國工業用機器人協會(French Association of Industrial Robotics,A.F.R.I),由英國發起之歐洲營建研究中心(European Contruction Institute ,ECI)由歐洲許多國家之業界、學術界共同參與。,日本營建自動之規劃及推動,具體改善案例 1.生產機械化、自動化 相關研究 發包系統 品質
11、管理與品質保障 科學的管理 施工之革新 全自動施工之實施 承包商和包商之合作關係 發包系統,現況 潛盾隧道 山坡地隧道 水壩 舖設 2.構造物之預鑄化 3.生產管理合理化,建築工程之實例,1.構法之改善 RC積層工法，標準層結構體工程之循環作業時間規劃為五天，較傳統工法可縮短43%，而勞動基本單位約0.31人/m2，約為傳統工法之一半。 2.管理技術之提昇 以多分區同步施工方式，有效率之結構體施工系統實例。作業人員每天反復從事同一作業內容，達到勞務平均化、作業標準化、縮短工期、提高生產力之目標，但事前需有綿密計劃。 3.傳統工法之改善 提高品質、縮短工期、省化工，進行工法之檢討，改善作業方法與
12、技術、勞務平均化及品質穩定化。,營建自動化研發效益,一、經濟效益 1.集合住宅之變遷及辦公大樓，研發新工法與改善施工技術 2.使工作多面展開，縮短工期、降低營建成本。 二、社會效益 1.提昇營建生產力，解決勞工短缺現象 2.提昇營建技術水準，保障工作安全 三、環境效益 1.達到環境保育之效果 2.回收再利用Recycle有效處理副產品，積極進行再利用。,未來展望,一、發包體系與建設產業政策 二、品質管理與品質保證 三、採用電腦進行科學化管理 四、施工革新省力化技術之開發 五、實施全自動施工之方向 六、承包商與小包商之合作關係 多層複雜的承包轉包結構，儘可能予以簡化。,我國自動化之實施與檢討,產
13、業現況 營建業係一項重要的民生工程，在先進國家國民生產毛額中佔有重要的比例，可帶動52種上、下游關鍵產業及120多種建材的發展，每一元投資於營建業即能產生3.4元之國民生產毛額。 營建業仍屬勞力密集及生產力偏低之行業 營造業就業人口約為全國勞動人口之6-10%，占全國人口約3%,生產力偏低之主因,技術層次不高，無法大量自動化施工 勞工大多無一定雇主，進退頻繁 人力無法24小時作業 作業場所不固定，流動性。,產業特性,營建工程之生命週期大致可分為企劃評估、規劃設計、細部設計、招標發包、營造施工及維護管理六個階段。 營造工程業主中，55.47%為公家機關，44.53%為民間業主。 工程技術顧問機構
14、已愈1000家，從業人員約達15000人。建築工會登記之建築師約為2238人。,全國產業自動化計劃,營建自動化推動之項目 規劃設計自動化 施工技術自動化 營建管理自動化 施工機具自動化 營建材料自動化 智慧型建築,預期成果,a.經濟方面 提高營建業生產力 提昇營建工程品質 縮短工期 b.社會方面 解決勞工短缺問題 保障勞工安全,c.環境方面 減少營建公害 改善施工環境,我國營建自動化推動之檢討,自動化定義 早期之自動化定義只係機械化，使生產過程自動化，可將人工智慧型電腦應用於生產程序或機械之控制，趨向無人化發展。舉凡能增進效率及效能，而增加生產力之方式皆稱為自動化。,國內營建業相關問題,市場不
15、健全 制度不健全 產業結構不平衡 勞工短缺，技術人力不足 工程技術水準不足 國內營建業僅習於低科技、勞力密集之傳統工法技術，對新科技之研發很少，技術水準不易提昇。,營建自動化推動策略探討,1.軟體領域 電腦文書處理 電腦輔助設計(CAD) 電腦實體模擬(S.M) 電腦實境模擬(V.R) 專家系統(E.S) 資料庫管理(D.M) 資訊系統(IS) 人工智慧(AI),2.硬體領域 一般機器化 強化機械化 智慧型機械化 程序化機器人 遙控機器人 自主性機器人,機械人(智慧型機械)的技術開發課題,機械人需具備自體移動的能力 能適用於惡劣環境 以大尺寸、大重量的物體為對象 複雜的工作內容 推展施工的省力化 營建產業工業化，預鑄成品在省立化工法扮演先頭角色 設計交由設計或顧問公司負責,政策面之探討,自動化的學習過程中，應避免著重於船堅炮利之考量，應以典章制度為學習之內容。 1.法令及組織，無完整體制，發展方向無一貫性 2.我國營造業本身之運作分為兩個團體運作，投標及經營管理之營造團體，土木或專業包工團體 3.發包制度係-推動營建自動化之阻力 4.重視公共工程之建設計劃，維護操作問題不予重視。,