Az építőipari robotok hatása
az építésgazdaságra

Definíció

Építő robotként az építési kivitelezés során használt olyan automatizált eszközöket definiálhatunk, amelyek kifejezetten az építési munkálatokhoz terveztek és a rábízott feladatokat csak kismértékű segítséggel vagy teljesen felügyelet nélkül képesek elvégezni. Szofisztikált szenzorokkal és előre programozott szoftverrel rendelkeznek, hogy megkönnyítsék az építőiparban dolgozók munkáját, növeljék a hatékonyságot, csökkentsék a munkahelyi balesetek számát.

Építő robotoknak három csoportját különböztetjük meg, megjegyezzük viszont, hogy egyes források ettől eltérő felosztást is alkalmazhatnak.

- gyártó gépek (pl. téglagyártás, csavargyártás, stb.)

- szállító eszközök (pl. autonóm járművek, drónok, stb.)

- helyszíni robotok (pl. vakológép, betonnyomtató, stb.)

Robotokat nem csak az előkészületi és építési fázisokban alkalmaznak, nagy jövő előtt áll az "okos otthon", mint komplex rendszer is. A háztartási robot porszívótól a kenyérgépen és az automata termosztáton át az okos redőnyig ezernyi különféle kreatív eszköz található meg a piacon, de megjelentek már a robot portások is. 

Történet

Az első mechanikus, automatizált szerkezetek már az ókori Egyiptomban megjelentek. A későbbi korokban is jelen voltak az önműködő szerkezetek, a késő középkorban terjedtek el az óraművek, toronyórák, harangjátékok. Az 1500-as években már hordozható órákat is készítettek, ilyen volt például Peter Henlein által készített nürnbergi tojás 1542-ben.

Japánban élen jártak az automatizált szerkezetek létrehozásában, igazi kuriózumnak számít a karakuri baba, mely akár teát is tudott készíteni. 

Jóllehet már az ókori irodalomban feltűnnek autonóm gépek, a mai értelemben vett modern, elektormechanikai robotok csak az 1920-as években jelentek meg. A 20. század közepétől a robotipar óriási fellendülésen ment keresztül. Az első autonóm robotokat hamar követte a digitális technológia alkalmazása. Az építőiparban 1970-től kezdték alkalmazni a különféle robotokat. A kivitelezési folyamatok megkönnyítését szolgáló robotok (például téglarakó robot) mellett autonóm járműveket, robotkarokat, sőt humanoid építő robotokat is fejlesztettek már.

Az építési folyamat számos pontját támogatják ezek az eszközök, a kivitelezés mellett a felmérésben, áruszállításban, gyártásban, karbantartásban, sőt a jövőben a tervezésben is részt vehetnek robotok.

Fontos személyek

Az építő robotok fejlődésének első lépcsőfokaként az Unimate tekinthető, az első ipari robot(kar), amelyet 1961-ben kezdtek alkalmazni a General Motors gyárában. Ennek szabadalmát George Devol nyújtotta be még 1954-ben, ez pedig nagy előrelépést jelentett a robotika további fejlődésében. Az Unimate képes volt a digitális parancsokat lépésről lépésre végrehajtani és ami még fontosabb, tárolni azokat.

Az építőiparban az 1970-es években először Japánban kezdtek el robotokat alkalmazni leginkább földmunkákra, betonacél elhelyezésre és betonozásra, valamint anyagszállításra. Az építő robotok fejlesztésében a Shimizu Corporation, az Obayashi Corporation és a Takenaka Corporation voltak azok a cégek, amelyek úttörőnek számítottak. 

Az építő robotok fejlesztése szempontjából mindenképpen érdemes megemlíteni Scott Peters-t, a Construction Robotics elnökét és társalapítóját, aki számos iparágban képes volt újítót alkotni. A vállalatnál jelentős szerepet játszott a SAM (Semi-Autodmated Mason) félautomata téglarakó robot, illetve a MULE (Material Unit Lift Enhancer) építőanyag-emelő robot megtervezésében és kereskedelmi forgalomba helyezésében. 

A lényeg rövid bemutatása

Az automatizálás építőiparban elfoglalt helye az idő előrehaladtával tovább fog növekedni, amely nagyban hozzájárulhat a világ számos pontján (Magyarországot is beleértve) tapasztalt munkaerőhiány kezeléséhez, illetve az építőipar újbóli fellendüléséhez. Alkalmazásuk, fejlesztésük nemcsak a hatékonyság és balesetmentesség javára szolgál, hanem a környezetvédelemére is. Egy-egy robot élettartama jellemzően 3-5 év, azonban az olyan területeken, ahol automatizálással fejlesztettek, jóval kevesebb építési hulladék keletkezett.

A sorozatos fejlesztések következtében nagy jövő előtt áll ez a terület az építőiparban. A fent említett munkaerőhiány és környezetvédelem miatt egyre nagyobb hangsúlyt fognak kapni a hatékony építési alternatívák. A ma még gyakran gyerekcipőben járó fejlesztések az építőipari robotizációt illetően a más iparágakkal való összefogás révén sikeresebbé tehető, a költségek csökkentése révén szélesebb körben elterjedhet.

Az építőiparban az egyedi és gyakran élőmunkát igénylő megoldásai miatt lassabban tud elterjedni az automatizálás. A szerkezeteknek ugyanakkor egyre nagyobb követelményszintnek kell megfelelnie, így egyre összetettebb megoldásokkal találkozhatunk. A fejlesztéseknek köszönhetően egyre bonyolultabb feladatokat is képesek lesznek hatékonyan végrehajtani ezek az eszközök, így elképzelhető, hogy jövőnk építői a robotok lesznek.

Összefoglaló, az építésgazdasági hatások kiemelése

A World Economic Forum tájékoztatása szerint a robotika és az automatizálás, a “negyedik ipari forradalom” része. Egyrészt ezek a robotok megkönnyítik az emberek mindennapjait, mert elvégzik a repetitív, a veszélyes és az időigényes munkák jelentős részét, másfelől átvesznek olyan munkahelyeket, amelyeken eddig emberek dolgoztak.

Aggasztó a kérdés, hogy akinek már nem lesz lehetősége a saját szakterületén dolgozni (mivel azt már átvették a robotok), és nincs lehetőségük más területen szakmai tapasztalatot és tudást szerezni, hogyan tudnak túlélni a kapitalista gazdasági rendszerben. Ennek ellenére nem szabad félve tekinteni a technológiai fejlődésre: az innovációk új típusú munkalehetőségeket is teremtenek.

Előrejelzések szerint a “Z gerenáció” jövőbeli munkalehetőségeinek 65%-a még nem is létezik. Az építészet és építési kivitelezés területén jellemző, hogy csökkenni fog a fizikai erőnlétet igénylő munkák száma, ezzel párhuzamosan növekedni fog a mérnöki tudást megkövetelő szakterületek jelenléte. Ennek ellenére összességében a munkahelyek száma csökkeni fog (hozzávetőleg minden új munkalehetőségért három másik szűnik meg). Ezzel együtt más iparágak területei (főként informatika) nagyobb szerepet fognak kapni az építési, tervezési folyamatokban.

Sztorik, érdekességek

A robotok fejlesztésének ma már szinte semmi nem szab határt. Léteznek úszó vízi robotok, különféle automatizálást segítő 3D szkennerek. Sőt, a „Boly” nevű kisméretű robotok képesek együttműködni egymással, így összehangolt munkavégsét tesznek lehetővé.

A robotok segítségével olyan munkák is elvégezhetőek, melyek korábban az emberek számára nagy nehézségekbe ütköztek, vagy nem voltak lehetségesek. A fejlesztők (elméletben) képesek olyan extrém körülmények között is építő robotokat alkalmazni, mint a víz alatt, a jég birodalmában.

A NASA legújabb kutatásai alapján az sem kizárt, hogy a jövőben nemcsak felderítésre küldenek robotokat a világűrbe, hanem építkezni is tudunk majd egy-egy közeli bolygó felszínén. Futurisztikus jövőképet mutat, de nem kizárt, hogy egy nap robotokkal teli városok fognak létezni valamelyik bolygón, melyeket a Földről irányítanak.

De mégis hogyan viszonyul a hétköznapi ember a robotokhoz? Vajon reménnyel teli a robotokkal teli jövő vagy félünk tőlük?

Karl Čapek cseh író használta először a robot kifejezést 1921-ben, R.U.R. című játékában. A műben a robotokat alkalmazó társadalom sötét képet tár az olvasó elé, a robotok fellázadnak alkotóikkal szemben.

A robotokkal szembeni ellenérzés az elmúlt száz év alatt sok ember számára nem változott. Legtöbben attól félnek, hogy a robotok elveszik a munkát, leigázzák a világot vagy elpusztítják az emberiséget. Mások szerint a robotok által végzett munka miatt elveszítjük mindazt, ami különlegessé, emberivé tesz minket, a túlzottan racionális gondolkodás még több pusztításhoz vezethet.

Bár aggodalmaink nem feltétlenül alaptalanok, ha képesek vagyunk jóra használni a legújabb fejlesztéseket, az az egész emberiség jólétét szolgálhatja.

Statisztikák, a terület számokban

Számos tanulmány létezik, amelyek leírják, hogy az építő robotok alkalmazása mennyivel tudja javítani az építés hatékonyságát, illetve csökkenteni annak a költségét, a humán erőforrás kivonásával. Abraham Warszawski 1985-ös tanulmánya szerint egy robot értéke az alábbi összefüggés alapján számítható ki: V = (kL- M- O- T+ rP)*((1+i)n -1/i*(1+i)n), ahol P- a robot egyszeri beruházási költsége, L- egy ember munkavégzésének megtakarított költsége éves szinten, k- “felszabadított” dolgozók száma, M- egy robot karbantartásának évi költsége, O- egy robot működésének évi költsége, T- egy robot szállításának éves költsége, r- adóköltségek (10-16%) i- nyereség/ tiszta haszon (7-10%) n- egy robot gazdasági életciklusa (3-5 yr).

Az USA-ban évente 8.9 milliárd dollár értékben történnek baleseti károk építési iparban. Ezek a biztosítási károk lehetnek közvetlenek (munkahelyi baleset, haláleset, stb.) vagy közvetlenek (orvosi alkalmassági vizsgálat, munkaeszköz javítás, megzavart munkarend és ütemezés, dolgozó kiesése miatti parciális leállás, stb.) Építő robotok segítségével temérdek baleseti kárt lehet megelőzni. 

Egy másik amerikai tanulmány szerint az összes építési folyamat 49%-a automatizálható robotok által. Az építési területeken belül az eloszlás a következő: 35% a földmunkán, 50% az ácsmunkán, 42% a villanyszerelésen, 50% a gépészeten, 88% az üzemeltetésen belül lehet automatizálható. Közel 2.7 millió építési munkavégzőt lehet helyettesíteni 2057-re, melyek közül 435.000 ács, 411.000 földmunkát végző, 404.000 üzemeltetési dolgozó.

Ez azt jelentené, hogy az élőmunka bevétel 31,5 milliárd dollárral csökkenne, mivel az építési dolgozók kevesebb bérért mennének alacsonyabb szakmai tudást elváró cégekhez. Ez kb. 498.000 munkahely elvesztését jelenti. Hozzá szükséges tenni, hogy mivel az építőipar folyamatos növekedésben van, az összes munkahely száma a jövőbeli becslés miatt nem biztos, hogy csökkeni fog a jelenlegihez képest, de a jövőbeli potenciális munkahelyek jelentős részét vehetné át a robot társadalom. 

Mesterséges intelligencia véleményezése

A feladat megoldása során segítségül hívtuk 2023 legújabb trendjét, az OpenAI által üzemeltetett ChatGPT alkalmazást, amely egy mesterséges intelligencia alapú írásos nyelvi modell. Kérdéseink és utasításaink mind az építő robotok témához kapcsolódtak, ChatGPT pedig kivétel nélkül témánál tudott maradni, sőt, nehezen rugaszkodott el az alap felvetésektől (munkahelyi balesetek, hatékonyság, munkaerőhiány), ezeket ismételgette.

Válaszai bővek és viszonylag pontosak voltak, egységes struktúrával. Pár mondatnyi bevezető szöveget egy 3-5 elemű lista követett, majd ismét pár mondat befejezés, ami lényegében megegyezett a bevezetés szövegével. Az így készített szöveg nyelvtanilag nagyjából helyes volt, az alkalmazott szakszavak kontextusba illettek, azonban esetenként előfordult, hogy valótlan tényeket állított, mint pl. "Magyarországon széleskörűen elterjedt a gipszkarton szerelés automatizálása". Az ilyen előfordulások miatt ChatGPT szakszerű használatra nem alkalmas. Általános gondolatok megfogalmazására segítségül szolgálhat, az ötletelés munkafázisban kifejezetten jótékony a használata, de nem ajánlatos megbízni benne lektorálás nélkül.

Szakirodalom, web

Mark Davis: A Brief History of Construction Automation, 2023.04.17.
https://www.markdavisdesign.com/blog/insights-from-the-constructionindustry

Judd Spicer, Senior Writer, California Business Journal: Welcome to the construction industry’s automated augment, 2020. október.
https://calbizjournal.com/welcome-to-the-construction-industrys-automatedaugment/

The Robot Hall of Fame
http://www.robothalloffame.org/inductees/03inductees/unimate.html
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

National Inventors Hall of Fame
https://www.invent.org/inductees/georgedevol
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

Center for Real Estate
https://www.mitworldreforum.com/scott-peterssbio.html
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

OH, Eric: New Construction Robot Lays Bricks 3 Times as Fast as Human Workers. Archdaily, 2016.
https://www.archdaily.com/779906/new-construction-robotlays-bricks-3-times-as-fast-as-human-workers

KING, Ben: The house the robots built. BBC, 2019
https://www.bbc.com/future/bespoke/the-disruptors/the-house-the-robotsbuilt/
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

COUSINS, Stephen: The rise of construction robotics. Construction Management, 2019.
https://constructionmanagement.co.uk/riseconstruction-robotics/
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

VERMA, Pranshu: These robots might build your house. Washington Post, 2023. https://www.washingtonpost.com/technology/2023/01/30/constructioncompanies-robotic-technology/
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

HOUSER, Kristin: Massive autonomous robot is 3 to 5 times faster than a human construction crew. Freethink, 2023. https://www.freethink.com/robotsai/construction-robot
(utolsó elérés: 2023.05.27.) 

STANTON, Justin: Top five construction robots in 2022: doing our dirty work. Global Construction Review, 2023. https://www.globalconstructionreview.com/top-five-construction-robots-in2022-doing-our-dirty-work/
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

KUCZOGI László: Robotizáció az építőiparban. Magyar Építéstechnika, 2021.
https://magyarepitestechnika.hu/index.php/epites-it/robotizacio/robotizacioaz-epitoiparban/
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

PEREI Dóra: Száz éve robotokkal élünk, de akkor miért félünk még mindig tőlük? Rakéte, 2021.
https://raketa.hu/szaz-eve-robotokkal-elunk-de-akkor-miertfelunk-meg-mindig-toluk
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

ABB: Robotika az építőiparban. Jövő gyára, 2021.
https://www.jovogyara.hu/robotika-az-epitoiparban.html
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

HVG: Úszó robotokat indítana útnak más bolygókra és holdakra a NASA. HVG, 2022. https://hvg.hu/tudomany/20220705_hold_bolygo_urkutatas_jegocean_ocean _robot_swim
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

The Future of Jobs. World Economic Forum, 2016.
https://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs.pdf
(utolsó elérés: 2023.05.27.)

MANZO, Jill, MANZO Frank IV, MPP, BRUNO Robert, PhD: The Potential Economic Consequences of a Highly Automated Construction Industry. Midwest Economic Policy Institute, 2018.
the-economic-consequences-of-a-highlyautomated-construction-industry-final.pdf (wordpress.com)
(utolsó elérés: 2023.05.27.) 

KANEHIRO Fumio, KANEKO Kenji, SAKAGUCHI Takeshi: Toward a Society where Humanoid Robots do Heavy Labor in place of Humans. AIST, 2018. https://www.aist.go.jp/aist_e/list/highlights/2018/vol6/index.html
(utolsó elérés: 2023.05.27.) 

A tanulmányt készítette: Bognár Ádám, Farkas Dániel, Tóth Regina, Zsidró Zsolt