신마루야마 댐 건설 중 제방 공사 중 "통합 건설 관리 시스템" 시연 성공
토공 계획, 시공 및 품질 메가 슬롯를 자동화하고 생산성 향상을 확인
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보도자료
오바야시 주식회사(본사: 도쿄도 미나토구, 사장: 하스와 켄지)가 발주한 신마루야마 댐 건설 프로젝트(기후현 가모군 야오츠초, 가니군 미타케초)에 건설 계획부터 건설, 품질메가 슬롯까지 모든 과정을 자동화하는 '통합 건설 메가 슬롯 시스템'을 적용하고 있습니다 국토교통성 주관으로 시스템의 기능 향상과 적용 범위 확대를 위해 노력하고 있습니다
2023년 12월 본 건설사업의 토목공사 중 다수의 건설기계의 자동/자율운전을 이용한 성토공사와 측정로봇을 이용한 품질메가 슬롯를 포함한 실증사업을 성공적으로 수행하여 생산성 향상을 확인하였습니다
개발 배경
건설업계에서는 노동인구 감소와 2024년 문제에 대응하여 DX를 통한 생산성 향상이 시급한 과제가 되었습니다 본 사업에서는 국토교통성과 함께 댐 건설 현장의 생산성과 안전성 향상을 목표로 자동화·자율 건설 등 다양한 건설 DX를 활용하는 선진적인 사업을 진행하고 있습니다
로봇 건설(*1)의 실현을 위해 메가 슬롯은 후쿠시마현 이타테 마을에서 제방 건설 중 여러 건설 기계의 자동 및 자율 작동을 실현하는 건설 장비 함대 관리 시스템(건설 장비 FMS)의 시연(*2)을 실시해 왔습니다 건설기계 FMS는 건설 계획 및 품질관리 시스템과 연계하여 생산성 향상을 기대할 수 있으므로, 건설기계 FMS의 기능 향상과 더불어 각 시스템을 연계하여 건설 계획부터 품질관리까지 모든 것을 자동화하는 '통합 건설 관리 시스템'(*3)을 개발하고 이번 건설 프로젝트에서 시연했습니다
이 데모 건설의 내용
"통합건설관리시스템"은 건설계획을 자동으로 작성하는 건설관리시스템(CMS), 제방 품질관리를 자동화하는 AtlasX™, 건설장비 FMS, 품질관리 데이터를 공유하는 현장 대시보드로 구성됩니다
이번 시연에서는 시스템 간의 협업을 검증하고 협업으로 인한 각 시스템 기능의 생산성 향상 효과를 확인했습니다
시스템 간 상호 운용성 검증
CMS에서 자동으로 생성된 건설계획 및 좌표정보는 건설장비 FMS와 연동되어 건설장비에 작업지시를 내리는데 사용되어 자동 및 자율운행을 하게 되었습니다 시공 후에는 건설장비 FMS에서 얻은 시공 완료 결과와 품질메가 슬롯 정보를 CMS로 연계할 수 있어 시공 결과를 보다 쉽게 시각화하고 다음날 시공 계획에 반영할 수 있습니다
또한 CMS에서 생성된 시공 결과와 AtlasX를 이용해 자동으로 측정된 제방 품질메가 슬롯 데이터를 클라우드 현장 대시보드에 공유함으로써 관계자들이 원격에서 실시간으로 확인할 수 있었습니다
건설통합메가 슬롯시스템 개요/통합감시실 건설기계 원격감시
협업을 통한 생산성 향상 효과
이 시범 프로젝트에는 제방용 흙과 모래를 적재하는 백호 2대, 흙을 운반하는 덤프트럭 6대, 운반된 흙을 평평하게 하는 불도저 1대, 흙을 다지는 진동 롤러 1대 등 총 10개의 기계가 포함되었습니다 일련의 작업은 현장 통합감시실에서 1명의 공사메가 슬롯자가 메가 슬롯하고, 총 4대의 기계(백호, 덤프트럭, 불도저, 진동롤러 각 1대)를 무인으로 운용하였으며, 기타 유인 건설기계에는 건설장비 FMS를 이용하여 자동으로 작업지시 및 완료보고를 함으로써 공사의 자동화를 달성하였다
이번 실증공사의 제방공사량은 하루 285m 입니다3토목공사비 산정기준에 따른 동일 종류의 건설장비를 사용할 경우 1일 기준 공사량은 260m입니다3을 초과하여 생산성 향상이 확인되었습니다
건설 계획 및 품질 메가 슬롯 측면에서 건설 메가 슬롯자 한 명이 약 20분 만에 자동으로 건설 계획을 작성할 수 있으며, 양식 작성을 자동화함으로써 건설 메가 슬롯자의 하루 근무 시간이 약 13% 단축되었습니다 또한, AtlasX를 이용한 자동 측정으로 품질메가 슬롯 데이터를 한 사람이 작성하는데 필요한 인력이 줄어들었고, 측정 및 시공 결과를 현장 대시보드에서 공유함으로써 공사 인력의 현장과 사무실 간 이동 횟수도 줄어들었습니다
이번 실증공사 결과에 따르면 제방의 양은 500,000m입니다3건설 중 건설메가 슬롯자의 건설계획 업무를 계산해 본 결과, 약 88% 정도 절감할 수 있는 것으로 확인되었습니다 또한, 건설기계 무인화 및 차량 대수에 소요되는 작업자 수를 줄일 수 있으므로, 건설 통합메가 슬롯 시스템이 범용화되면 대규모 토공사에 적용할 때 생산성 향상 효과가 더 크다는 것을 확인했습니다
| 시스템 이름 | 기능 | 생산성 향상 효과 | ||
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| 대상 | 업적 | |||
| CMS | 건축 계획자동 생성 | 건설 메가 슬롯자(주 계약자) |
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| 자동 문서 생성 | 건설 메가 슬롯자(주 계약자) |
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| AtlasX | 제방 품질 메가 슬롯 | 건설 메가 슬롯자(주 계약자) |
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| 건설기계 FMS | 여러 건설 기계/차량통합메가 슬롯 | 건설 메가 슬롯자(주 계약자) |
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| 숙련자 |
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| 사이트 대시보드 | 원격 존재・실시간 정보 공유 | 건설 메가 슬롯자(주 계약자)주문자 등 |
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이번 실증공사의 생산성 향상 효과
미래 전망
이 프로젝트를 위해 메가 슬롯과 국토교통부는 골재 생산부터 콘크리트 타설까지 일련의 프로세스를 자동화하고 자율적으로 수행하는 '자율 콘크리트 타설 시스템'을 공동으로 개발하고 도입할 계획입니다 '건설통합관리시스템'의 기능을 향상하고 현장 환경에 맞게 개선하며 콘크리트 타설을 자동화해 댐 제방 건설 자동화를 구현하는 것이 목표다
로봇 건설의 실현을 위해 메가 슬롯은 건설 기계의 자동 및 자율 작동을 촉진하고 있으며, 2030년까지 연간 약 10개 현장에 시스템을 구현하는 것을 목표로 원격 위치에서 여러 현장을 중앙에서 지원하는 시스템을 구축하고 있습니다 인간과 로봇의 협력을 통해 건설 산업의 생산성을 향상시키고, 환경 변화로 인한 인력 부족 등의 문제를 해결하겠습니다 노동인구 감소
- ※1 무료 슬롯 게임 Robotics Construction
동적 CPS(Cyber Physical Systems) 기술을 사용하여 실제 공간과 사이버 공간을 연결하여 건설 과정을 디지털화하고 작업을 기계화하고 기계 작동을 원격, 자동화, 자율화하여 노동력을 절약하는 개념입니다 사람을 활용하고 동기를 부여하며 인간적으로나 환경적으로 지속 가능한 건설 프로세스의 실현을 목표로 합니다 - ※2 Fukushima Perfecture의 Iitet Village에서 여러 건축 기계의 자동 및 슬롯 사이트 운영 및 초소형
- ※3 “통합건설메가 슬롯시스템”
“통합 건설 메가 슬롯 시스템”은 다음 시스템으로 구성됩니다
- (1) 건설계획을 자동으로 생성하는 건설메가 슬롯시스템(CMS)
토공 작업의 연속인 적재, 운반, 레벨링, 다짐을 위한 최적의 건설 계획을 자동으로 생성하는 시스템입니다 설계도서 데이터를 가져와서 건설기계 대수와 공사일수를 설정하면 최적의 건설계획이 자동으로 생성되어 계획데이터가 건설기계 FMS로 전송됩니다 - (2) 건설기계의 자동 및 자율운전을 메가 슬롯하는 건설기계 FMS
31127_31299 - (3) AtlasX™는 제방 품질 메가 슬롯를 자동화합니다
α 온라인 슬롯/솔루션, 자체추진 산란 RI 로봇, 3D 레이저 스캐너 등 3종의 IoT 측정 장비를 이용하여 성토 다짐 품질을 자동으로 제어하는 시스템입니다 건설기계 FMS에서 메가 슬롯하는 건설기계에 센서를 부착하는 등의 간단한 준비만으로 성토 품질 데이터를 클라우드에서 자동으로 취득, 가공, 시각화할 수 있습니다 또한 이 시스템에서 처리된 데이터는 CMS로 전송되어 품질 메가 슬롯 및 공작물 메가 슬롯 양식을 자동으로 생성할 수 있습니다 - (4) 주문자 간 품질 메가 슬롯 데이터 공유를 위한 현장 대시보드
클라우드에서 볼 수 있는 다양한 시스템을 한 화면에 표시하는 시스템으로, CMS에서 생성된 품질메가 슬롯 및 제작메가 슬롯 양식의 데이터를 계약자뿐만 아니라 발주자와도 쉽게 공유할 수 있습니다
또는 그 이상
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오바야시 주식회사 기업커뮤니케이션실 홍보부
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