【中國路麵機械網 獨家】隨著日本、中國逐漸進入老齡化社會，適齡工作人口將急劇減少，必然導致用工成本增加，施工方降低人工成本、提升施工效率和質量的需求會越來越強烈，數字化施工技術應用前景廣闊。

隨著定位技術與測量技術的不斷發展，在人力成本高昂的歐美國家，融合了3D衛星定位測量技術、自動控製技術等的數字化施工技術在工程機械領域的應用越來越廣泛，並從早期的客戶定製化項目化應用發展到現在量產化標配應用。

智能施工技術上的探索

智能化已經成為新一輪工業革命的最主要特征，工程機械的智能化發展方向，已經成為行業人的共識，那麽，人工智能技術是如何助力施工呢？讓我們通過幾家工廠機械企業的產品來一窺究竟。

卡特彼勒開創“智能機器時代”

近年來，卡特彼勒在全球一直引領智能機器領域的發展。

早在2007年，卡特彼勒的多款產品就開始配備標準的智訊係統（Cat Product Link），通過收集機器的關鍵性能和運行狀況數據，利用網絡提供給相關人員以指導決策。卡特彼勒通過不斷融合數字技術和互聯互通性已將智訊係統（Cat Product Link）擴展至能夠幫助實現整個機隊互聯的Cat智能（Cat Connect）技術， 並實現了應用大幅增長。現在，在全球投入使用的約300萬台Cat（卡特）機器和發動機中，約50萬台已實現互聯互通。在這個機器展現智慧的時代，整機與零部件之間、機械設備之間以特定的方式溝通並共享數據。互聯互通使工程作業變得更加安全、高效、精準和便捷。

“智能機器時代”數字技術戰略

2017年6月，卡特彼勒在第八屆國際基礎設施投資與建設高峰論壇上，展示卡特彼勒的“智能機器時代”數字技術戰略。卡特彼勒“智能機器時代”數字化解決方案的呈現讓更多人看到了工程機械行業的未來，正如卡特彼勒公司全球副總裁兼卡特彼勒（中國）投資有限公司董事長陳其華所言：“工程機械行業現在進入了一個新的時代，也就是智能時代，智能機器和智能服務的時代已經到來。”

卡特彼勒的智能科技和服務

卡特彼勒正在積極實施數字技術戰略，為客戶提供多種數字服務和解決方案，幫助他們提高生產力、工作效率、安全性和盈利水平。Cat智能科技和服務便是該戰略的重要組成部分。實踐證明，使用Cat智能科技和服務，能夠幫助客戶實現實時監測、管理設備，並預測設備的潛在故障；同時，幫助使用該服務的設備節油約30%。

貴州省貴陽市的張先生（化名）就是Cat智能科技的忠實用戶。作為Cat挖掘機機主，張先生的機隊主要從事高速公路以及一級公路的路基及土石方工程。在使用了Cat坡度控製係統後，張先生機隊的工作效率得到了大幅提升。通過Cat智能科技，邊坡平整和場地平整作業能夠一步到位，平均節約用量約30%，縮短時間約20%，減少油耗30%。更重要的是，使用該控製係統刷出來的邊坡平整，且不存在返工或修補情況，成本的降低和工程質量的提升。

卡特彼勒智能化施工的設備

Cat虛擬現實平台：依托Cat虛擬現實平台，卡特彼勒能夠實現人機交互虛擬現實。通過模擬技術，能夠大大縮短設計周期、產品設計得以改善優化，同時實現全流程模擬驗證，從而降低研發成本。

通過運用數據連接、坡度控製、壓實控製、有效載重、監測和遠程操控等先進技術和大數據分析服務，Cat（卡特）智能技術與服務幫助客戶更好地管理和跟蹤項目，監控安全和設備性能，監測生產效率。客戶可基於數據盡快做出決策，使運營更加精準、安全、有效，從而提升盈利能力。

在中國，卡特彼勒的智能機器已經在一些客戶和一些重要工程上得到應用，例如福建三明的一家公司已經應用了10多台卡特彼勒搭載智能技術的液壓挖掘機。其中的坡度控製功能幫助操作手快速、精準地實現坡度作業目標，幫助引導整平作業，包括：深度、坡度、平距等施工指標。根據這家公司的使用效果，工程效率的提升可以達到70%。

小鬆正將人工智能帶入施工領域 瞄準建築機械無人化

世界工程機械巨頭小鬆正致力於把人工智能運用到建築施工領域，以提高施工安全性和施工效率。他們正與全球顯卡巨頭NVIDIA (英偉達)強強聯合，共同推進這一項目。小鬆和圖形處理器(GPU)製造商NVIDIA宣布，共同致力於通過部署智能相機的方式，以計算機視覺技術開發建築施工領域的AI解決方案，該AI平台“將成為重型設備的超級大腦”。

小鬆用無人機指導挖掘機施工

小鬆基於信息技術(IT)提供建築工程的省人化服務。使施工現場實現可視化，設想了將來實現無人化。自動駕駛建築機械的開發也將納入視野。使用英偉達人工智能半導體處理的圖像數據，能實時準確掌握土地平整等作業的進度，易於迅速修正工程計劃。還可在大型施工現場上空放飛無人機，通過配備人工智能半導體的攝像頭拍攝畫麵，掌握土地平整和建築物的工程進度。

人工智能在解決施工中的“安全風險和低效率”方麵大有所為。借助安裝在重型設備上的用來采集圖像的智能攝像頭和部署在施工現場的無人機，施工現場環境的數據可以被實時地收集並被分析，這可以讓操作人員更好地了解施工環境，提高施工安全性和工作效率。在美國，與2010年相比，因施工安全問題導致死亡的人數上漲了34%，小鬆與NVIDIA共同開發的AI係統可以大大減少施工人員的傷亡。

小鬆正在部署的AI項目是其智能化建設（Smart Construction）計劃的延伸。在美國，智能化建設（Smart Construction）計劃是一種一站式服務，可以讓用戶更加智能地進行機群管理，小鬆提供全麵的培訓以及與土方作業相關的基於GPS/GNSS技術的專業服務。而在日本，小鬆推出的智能化建設（Smart Construction）服務是一個由無人機輔助的自動化設備服務，旨在減輕日本技術工人嚴重短缺的情況。

具有智能機器控製技術(IMC)的小鬆產品施工原理圖

智能化建設（Smart Construction）將小鬆的智能機器控製技術與無人機和三維激光掃描儀施工現場測繪技術相結合，以此來實現自動化施工。

如今小鬆已經在日本各地的4000多個工地部署了智能化建設（Smart Construction）。

小鬆智能化建設（Smart Construction）平台上的GPU將與無人機和智能攝像頭進行通信，共同組成AI平台的基礎，對采集到的數據進行分析和可視化處理，SkyCatch平台為無人機采集和繪製三維圖像提供支持。物聯網管理軟件公司OPTiM將提供計算機視覺技術來識別從智能攝像頭采集到的影像。

無人機繪製三維地圖

此外，NVIDIA的Jetson嵌入式超級視覺計算係統將與NVIDIA雲技術協同工作，為安裝在小鬆建築設備上的攝像頭提供360度全景視圖，以便隨時識別施工場所中的人員和機器，防止碰撞等事故。

小鬆的這項技術的目標是創建建築工地三維可視化界麵，實時識別人員、設備和其他物體，並且對設備自身進行密切監控，以確保設備的使用效率最高。

小鬆AI平台中的智能攝像頭將安裝在施工設備的駕駛室內，以便實時快速評估不斷變化的工況並對操作人員進行相應的指導。小鬆這一人工智能平台最初將在操作人員的配合下工作，對操作人員進行提示和預警，其最終目的是不斷進行自我學習，訓練模型，最終利用該技術達到設備自動操作的目的。

PC360LCi-11是小鬆推出的36噸級的智能挖掘機

PC360LCi-11是小鬆推出的36噸級的智能挖掘機，駕駛室采用兩個監視器，一個為ECU顯示器，增加的一個為智能控製係統的顯示器，同樣將上麵提到的智能技術應用其中。

小鬆首台智能挖掘機以ICT中的IMC（智能機器控製）技術為核心，配備了GNSS天線，IMU+（慣性測量單元）、行程感應油缸和控製器等等。GNSS天線用於確定機器的坐標和高程，動臂、鬥杆和鏟鬥液壓缸內部的行程傳感器，用於精確測量液壓缸行程以及速度，IMU+能夠檢測挖機的姿勢，保證坡道工作更加精確。

在PC210LCi-11的全自動模式下，不熟練的操作人員也可以快速精準地完成複雜施工要求

PC360LCi-11是小鬆推出的36噸級的智能挖掘機，駕駛室采用兩個監視器，一個為ECU顯示器，增加的一個為智能控製係統的顯示器，同樣將上麵提到的智能技術應用其中。

未來的設備將會感知建築工地、礦山施工的周圍環境並進行預警，幫助操作人員更高效、更安全地工作。

三一DCS數字施工係統！每一鏟都由衛星引導！

2017年11月初，三一成功在三一SY215挖掘機上完成了數字化施工係統（Digital Construction System）的研發。該係統利用高精度的GNSS信號精確計算挖掘機鏟鬥齒尖位置，將鏟鬥齒尖3D定位誤差縮小到了30毫米以下，完全能夠滿足土方作業的精度要求。鏟鬥3D位置與事先導入機載電腦的3D設計圖紙實時比對，從而達到自動控製或引導施工的目的。

三一SY215挖掘機在進行施工測試

在實際測試中，安裝有數字化施工係統的挖掘機完成了各種複雜工程的施工挑戰，該款設備也受到了操作手的一致好評：“它就是一個挖溝、修坡利器，速度快、無需返工，比起原來的設備，操作要簡單很多。”在整個操作過程中，操作手隻需查看駕駛室內右前方的10寸觸摸屏，就可以實時了解鏟鬥坐標和挖填量，並根據挖填量信息精確控製挖掘機動作，快速準確的完成設計麵的作業。

數字化施工係統（Digital Construction System）

按照傳統施工流程，在施工要求高的工程如修邊坡、挖排水溝、特殊造型、水下作業、夜間施工等，都是先打樁放樣，然後一邊施工一邊測量，施工效率低下，施工人員存在安全性風險。數字化施工技術的應用推動了傳統的施工流程再造，省去了一邊施工一邊測量，能為施工方節約大量人力成本，同時能夠大幅度提升施工效率，消除人員安全隱患。相關統計數據表明，在施工精度要求高的應用中使用數字化施工技術，效率提升30%-70%，質量提升50%，同時燃油節省43%，建築材料節省11%，時間節省55%，三一數字化施工挖掘機能夠為客戶大幅度提高效率、降低成本。

三一將逐步在各型號挖掘機上搭載該數字化施工係統，為客戶提供更加精準的施工引導，從而進一步提高挖掘機施工效率、減少能耗，為客戶創造更多的價值。

我們相信，隨著人工智能技術快速發展，更加智能化、更加環保的工程機械設備將會不斷湧現出來，將為人類的美好生活繼續共享力量！

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