Bina inşaat projelerinde kullanılan otomasyon ve robotik teknolojisi

Abstract

Bu tez ART’nin (Otomasyon ve Robotik Teknolojisi) geliştirilmesi, tanıtılması ve sahada uygulanma operasyonları ile ilgili konuları ele almaktadır. Son on iki yıllık (2000-2012) süre içersindeki ART’nin sanatsal yanı, potensyel uygulama alanları, sürümleri ve kullanıcılar üzerindeki etkisi inclenmiştir. İnceleme sadece otomasyon ve robotik Teknolojisi ile ilgilenen özel bilimsel dergilere sınırlı kaldı, örneğin, Journal of Automation in Construction, Proceeding of Automation and Robotics in Construction (ISARC), Journal of Computing in Civil Engineering, Journal of Construction Engineering Management. Bu dergi ve makaleler, Otomasyon ve Robotik Teknolojisi konusunda lider olanlardır, ve ISAARC tarafından önerilmiştir, nitekim, bu dergiler SCI (Science Citation Index) listesindedir. Otomasyon ve robotik Teknolojisinin bir çok araştırma ve yaklaşımlarını inceledikten sonra, ART özel faktörlere göre sınıflandırılmıştır. Bu faktöler şöyle: Robot Tipi, Coğrafi Bölge, Ülke, Gelişme aşaması, Kurum Referansı, görevler, Yıl, GSYİH (Gayri Safi Yurtiçi Hasıla). Tüm bu faktörler yerinde inşaat projeleri operasyonlarında ART sanatsal durumu keşfetmek ve ART uygulanabileceiği veya verimli uygulandığı potansiyel alanları belirlemek için kullanılmıştır, ayrıca, hangi ülkenin bu teknolojileri diğerler ülkelerden daha çok kullandığını bulmak, tezin niteliksel bölümündeki literatür taramasına dayalı yüksek düzeyli uygulama sebeplerini tanıtmak. Bu tez, sınıflandırma faktörlerinin arasındaki ilişkiyi incelemiştir. ART’nin gerçekte uygulanmasına engel teşkil eden boşluk veya bariyerleri tespit etmeye yarayabilir. Bu araştırmada, o faktörlerin (sınıflandırma faktörleri) arasındaki ilişkiyi keşetmek için SPSS programındaki bazı testler kullanılmıştır, örneğin, bağımsızlık için Ki-Kare testi ve tezin saysal bölümü için Spearman testi. ART’yi inceleyen 542 makalenin içinde, yerinde inşaat işleri faaliyetlerine doğrudan bağlı olan sadece 65 makale vardı. Her sınıflandırma faktörü üzerindeki frekans dağılımı gösterdi ki: robotların %63.1’I yarı otomatik, yerinde inşaat ART’lerin %57’si Güney Kore ve Japonya’da bulunur, ART’lerin %58.2’si prototip gelişim aşamasındadır, kurum referansı ART’lerin %60’ını geliştirmesinde büyük rol oynadı, ART’lerin %60’ı denetim ve bakım, malzeme teslimi ve montajı görevlerinde kullanılıyor. Sonuçların yorumlarının hepsi bölüm 5’te anlatılmıştır. SPSS (Ki-Kare bağımsızlık testi) sonuçlarına göre; tespit edilen 11 ilişkiden, sadece 6’sı önemli çıkmıştır. Yıl faktörleri ile coğrafi bölge, görevler ve kurum referansı faktörlerinin arasında ilişki var. Ayrıca, kurum referansı ile robot tipi, coğrafi bölge ile robot tipi ve, sonunda, robot tipi ile gelişme aşaması arasında göçlü ilişki tespit edilmiştir. Spearman testinden çıkan tek ilişki sadece robot tipi ile gelişme aşaması arasında tespit edilmiştir. Tez sonuçlarına göre, Japonya ve Güney Kore Asia ülkeleri gibi sağlanan devlet desteğinden dolayı ART’yi inşaat projelerinde kullanmaktalar. Yeterli derecede kazı ve toprak işi olduğu için, ART etkin bir şekilde kullanılabilir. Öte yandan, malzeme teslimi ve denetim ve bakım görevlerine bakan ART’ler uzman taşeron tarafından yapılmaktadır ki gelecekteki benzer projelerde aynı teknoloji kullanılsın. Tavsiyeler, ART’nin yerinde inşaat operasyonlardaki uygulamaları nasıl arttıldığı yönündedir. ART maliyeti, inşaat şirketlerinin organizasyon yapısı, inşaat işleri süreci, kültür ve işçi sendikası, ART’nin uygulanmasını etkileyen en büyük faktörlerdır. Her ülkenin inşaat standart, kod ve politikalarına göre özel ve açık tavsiyeler vermek için, gelecekte daha kapsamlı çalışmalar yapılmalıdır. O yüzden, bu araştırma, yerinde inşaat faaliyetlerinde otomasyon ve robotik Teknolojisine yararlı bir analiz sağlamak ve gelecekte akademik araştırmacı ve uygulayıcılar için bir yol haritası sunmaktadır. Bu araştırma, daha ileri seviyede incelenirse ve inşaat projelerindeki iş safhalarında uygulanırsa yararlı olabilecek ve fayda sağlayacaktır. Sanata daha fazla ilgi çekmek için, starteji ve ilkeler genel olmamalı, tam tersine her ülkenin kodlarına, kanunlarına ve inşaat kurallarına göre özel olarak düzenlenmelidir. Bu araştırma, 2000-2012 yılları arasındaki sanata ait potansiyel uygulama alanlarını, sanat uygulamalarını önleyen engelleri, boşlukları incelemiş ve bunlar arasında ilişki (sınıflandırma faktörleri) kurmuş olması nedeniyle güzel bir başlangıç olup, araştırmanın ana öneri alanları şunlardır:

 Sanatın inşaat sürecinde verimli bir şeklide inşaat işlerine uygulanması için araştırma ve geliştirmeler gereklidir. Bu da daha fazla özel sektör ve akademik ARGE işbirliği gerektirmektedir.

 Sanat uygulamaları için izlenen finansal yol, inşaat sektöründeki otomasyon ve robotik teknoloji maliyetlerini net bir tablo ortaya çıkacak şekilde incelenmelidir. Çünkü, ancak böylelikle sanatın uygulama popülaritesi arttıtrılabilir.

 Hükümet desteği sanat uygulamalarında önemli bir faktördür. Hükümetin inşaat projelerinde sanat uygulamalarını teşviki inşaat sektörüyle hükümet politikaları arasında daha iyi bir iletişim kanalı oluşturur. Bu da inşaat şirketlerini gelecek projelerde sanat uygulamalarına yer vermesi için cesaretlendirecektir.

 Sanat kullanımı; bina yüzey kaplaması, boyama, yangın koruması ve sıva gibi yüksek özenli ve komplike işlerde önerilmektedir. Bu işlerdeki hasssasiyet, bu işlerin maliyetinin büyük bir kısmını malzeme maliyeti oluşturduğu için bu işlerin maliyetini azaltacaktır.

 Bina dizaynları sanat uygulamalarına uygun olmalıdır. Sanat uygulamasının yapılabilmesi için yeterli miktarda iç ve dış alan bulunmalıdır. Bu daancak bütün inşaat iş bölümlerinde çalışanların birbiriyle iletişim halinde çalışmasıyla mümkün olur.

 Prefabrikasyonda, ulaştırmada ve sahada birleştirmede modüler bina dizaynı kullanılarak sanat her alanda uyugulanabilir.

 Türkiye için, ölümcül kazaları azaltmanın - inşaat sektöründe 2012 yılında ölümcül kazalar tüm kazaların %30.2 sini oluşturmaktadır - potansiyel önleyicilerinden biri de sanatı inşaat projelerine uygulamak olacaktır.

This thesis has discussed some issues ascribed to the ART (Automation and Robotics Technology) developing, introducing and implementing in on-site construction work operations. The state of art of ART in the last twelve years (2000-2012), potential areas of ART implementations, the drivers for ART, and impact of ART on users were reviewed. The review was limited to specific journals that are directly related to the field of automation and robotics technology such Journal of Automation in Construction, Proceeding of Automation and Robotics in Construction (ISARC), Journal of Computing in Civil Engineering, Journal of Construction Engineering Management, and these journals and proceeding are the leading journal in the field of Construction Automation and Robotic Technology and recommended by ISAARC, also theses journals are listed in the SCI (Science Citation Index) list. After reviewing various studies and approaches for construction automation technology, the ART were classified based on specific factors such as: Robot Type, G. Region, Country, Development stage, Institution Reference, Tasks, Year, GDP (Gross Domestic Product). All these factors have been used to explore the current state of art of ART in on-site construction projects operations, and identify the potential areas where ART can be applied or implemented efficiently, in addition try to explore which countries are applying these technologies more than others and identify the reasons of high level of implementation based on the literature review in the qualitative part of the thesis. This thesis, also, examined the relationship between the classification factors of ART. As, may be, this will be helpful to find the potential gaps or barriers that are inhibiting or preventing ART to be applied in real. This research has used some tests in SPSS program such as Chi-square test for independence and Spearman test in the quantitative of part of the thesis to explore the relationships between those factors (classification factors). Out of 542 reviewed papers of ART, only 65 papers related directly to the on-site construction work activities. The frequency distribution over each classification factor has shown that: most the robots are semi-automated with 63.1%; most of the on-site construction ART’s are in South Korea and Japan with 57%; most of the ART’s are in the prototype development stage with 58.2%; institution reference was the dominant in developing ART with 60%; inspection and maintenance, and material handling & installation tasks are the most areas where ART can be implemented with 60%. All the interpretations for these results are explained in the chapter 5. From the SPSS results (Chi-square for independence test), out of 11 relationships have explored, only 6 relationships were significant. There was a strong relationship between year factors and other factors such geographical regions, task and institution reference. Also, there is relationship between institution reference and robot type, another relationship between geographical region and robot type, finally a strong relationship between Robot Type and Development stage. From the Spearman test results, there was a relationship just between robot type and development stage only. Based on the thesis results, it is clear that Asian countries such as Japan and S. Korea are applying ART in their construction projects because of the government support. Because there is enough spaces for excavation and earth moving task, ART can be applied with a great efficiency. In another hand, the tasks ascribed to material handling, inspection and maintenance are built by specialist sub-contractor, so they have a good chance to apply these technologies in future similar projects. The recommendations are suggested on the way how ART implementations in on-site construction operations can be increased. The constraints such as cost of ART; organizational structure of the construction companies; construction work process; culture and labor union are the most factors that can affect the ART implementation. Further future studies should be done to give a specific and clear recommendation for each country according to its construction regulation, code and policies. Therefore, this research would be able to provide useful insights into the anatomy of construction automation and robotics technology application in on-site construction work activities, and suggest academic researchers and practitioners a road map and framework for future attempts.