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建筑机械自动化:利用IT遥控无需熟练工

行业上下游中国仪表网2013年06月21日 10:57人气:21394

  德国慕尼黑于4月中旬举行了建筑机械国际博览会。日本小松公司发布的新款推土机在本届展会上备受关注。该公司的演示区整齐地插着印有“KOMATSU”字样的旗子,而且为保证安全设置了约1m高的围墙,演示区内人头攒动。
  
  哗啦、哗啦、当当当。伴随着巨大的声响,推土机用推土刀铲起大量沙土,以灵活的动作,反复平整土地。
  
  其实,展会上的挖掘演示全部是新款推土机利用IT(信息化技术)自动完成的。普通推土机需要由操作人员判断一次铲起的沙土量。铲土量过多的话,会加重推土刀的负荷,导致行驶时打滑。而铲土量太少的话,又必须反复多次作业,会导致效率低下。因此,操作人员必须具备熟练的操作技术。
  
  “所有发达国家的建筑公司都苦于确保熟练的操作人员。(新款推土机)引起了强烈的反响,上市前就接到了大量订单”(小松常务执行董事黑本和宪)。
  
  那么,小松的新款推土机是如何使需要丰富的经验和直觉的操作实现自动化的呢?
  
  首先,利用个人电脑等制作三维设计图(规划地形)数据,发送至推土机配备的“控制盒”。
  
  其次,利用GPS(全球定位系统)测量推土机的位置。同时利用推土机配备的多个传感器,掌握推土铲和机械臂的位置以及地面的情况。
  
  然后,控制盒对三维设计图上显示的X、Y、Z坐标和当前地形的X、Y、Z坐标进行比对,快速计算出二者的差。推土机由此判断该如何实施挖掘作业,从而对推土刀进行控制。
  
  自动化还有助于削减成本
  
  如果铲土量过多导致负荷太重,推土机会自动向上抬起推土铲,减少铲土量以防止打滑。小松与日本测量设备厂商TOPCON共同开发了该系统。
  
  自动化还有助于削减成本和缩短工期。以前在施工前首先要测量施工现场。需要进行“准备工作”,比如确定基准地面的高度、打很多桩、拉水线等。
  
  开始施工后还需要进行检查,以确认是否是按设计图施工的。而利用自动操作技术的话,这些在施工前后实施的人工测量作业“基本都不需要了,还能提高施工精度”(TOPCON)。
  
  虽然为确保安全和基本运转仍然需要施工人员,但即使不具备熟练的操作技能也可以高精度完成复杂的作业。
  
  小松预定6月份在北美推出新款推土机。2013年内还计划在欧洲上市。在日本,计划2014年度以后尽快投放市场。
  
  除推土机外,小松还在致力于其他建筑机械的自动化。液压挖掘机方面也与TOPCON共同开发出了与推土机相同的技术。预定2013年内在欧洲市场上市。
  
  小松常务执行董事黑本表示,“虽然还取决于工程的类型,不过(使用相同能力和数量的建筑机械时)可将工程时间缩短4成左右”。小松将在大型翻斗车的自动驾驶技术方面领先于同行。
  
  小松为何如此热衷于建筑机械的自动化呢?这是因为该公司认为,自动化是与国内外的竞争对手实现差异化,提高竞争力的关键。
  
  小松以前就一直积极致力于建筑机械的网络化。从2001年起,为建筑机械标配了利用GPS和卫星通信(或手机通信)来掌握建筑机械的位置和运转情况的系统机制——“KOMTRAX”。目前已经为全球70个国家的30多万辆建筑机械配备了该功能。虽然其竞争对手也想构筑同样的机制,但在建筑机械的网络化方面,目前走在行业前列的依然是小松。
  
  小松把建筑机械网络化方面的优势用到了建筑机械的操作自动化上。正因为技术难度高,如果能率先起步,就更容易与竞争对手拉开距离。
  
  最近,建筑机械厂商的全球竞争也日益激烈。不仅是日本和欧美的竞争对手,中国和韩国厂商的实力也不断增强。中国厂商在低价格的基础上,还采取了贷款零首付等促销政策来扩大份额。
  
  “虽然(新兴市场国家的厂商)制造建筑机械硬件的技术实力越来越高,但在信息化方面似乎仍需要一定的时间才能赶上我们”(小松)。小松的目标是,通过销售建筑机械以及包含自动化和网络技术在内的系统来实现差异化。
  
  日立建机凭借无人驾驶翻斗车追击小松
  
  对率先起步的小松紧追不舍的是日立建机。2013年6月,日立建机的大型翻斗车在澳大利亚北部的煤矿启动了无人驾驶实验。该翻斗车全长15m,最大载重量达到290吨。
  
  日立建机的无人驾驶翻斗车在澳大利亚的煤矿开展验证实验
  
  利用无人驾驶翻斗车,翻斗车的驾驶及装卸等矿山开采现场的作业无需司机即可完成。自动驾驶的基本机制与小松的建筑机械有很多相同之处。首先用GPS确认翻斗车的位置。然后利用车辆配备的传感器掌握车身、发动机、马达以及路面的状况,通过控制中心管理运行。矿山上很多时候都是以基本相同的路线往返,易于实现无人驾驶。
  
  日立建机的无人驾驶翻斗车利用日立集团的多项技术实现。例如,在容易打滑且凹凸不平的路面上起步、加速和减速时发挥作用的“车体稳定化控制系统”。该系统能检测轮胎的空转和抱死,防止车辆打滑。另外,还配备了防侧滑技术。“日立建机的车身设计采用了日立集团面向汽车开发的多种技术”(日立建机开发战略部长平见一郎)。
  
  矿山大多都位于山中等远离人烟的场所。因此,人工费容易上涨。以澳大利亚的矿山为例,24小时不间断运行一辆翻斗车通常需要大约5名施工人员。“如果每月一次包机前往城市中休假,再加上娱乐设施的扩充,一般5个人每年的人工费折合成日元需要约1.5亿日元左右”(大型建筑机械厂商)。
  
  建筑机械今后仍会进一步推进自动化。日立建机和日立电力解决方案预定向东京电力的福岛第一核电站投入双方共同开发的应对核灾害的小型双臂重型机器人“ASTACO-SoRa”。该机器人用来在人类因存在放射线风险等而难以进入的场所清除瓦砾和搬运资材。
(本文来源:日经商业出版转载请注明出处
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