Öğr. Gör. Dr. Selçuk İz
Yeditepe Üniversitesi Müh. Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
İ.M.O İstanbul Şube Yönetim Kurulu Üyesi

İnşaat en tehlikeli mesleklerden biridir. Türkiye iş gücünün % 16’sı, iş ve trafik kazalarında ölümlerin% 40’ı yılda yaklaşık 2.000 ölüm, yıllık yaklaşık 20.000 ciddi yaralanma meydana gelmektedir. Bu vahim tablo bir türlü değiştirilememekte giderek ölümlü kazalar artmaktadır. Bunu değiştirebilmek şantiyelerimizde otomasyona gitmekle olacağı dünyadaki örneklerde görülmektedir. Madenlerde göçük altında kalma işleri otonom kazı ve yükleyicilerle çözülmesi örneği gibi.

İnşaat sektörü, otomasyon teknolojisinin geliştirilmesi ve benimsenmesinde imalat sanayinin gerisinde kalmaktadır. İnşaat sektörünün gelecekteki evrimi, otomatik dijital tasarım ve analiz süreçlerinden inşaat çizimlerinin otomatik üretimine ve inşaat görevlerine kadar pek çok biçimde otomasyona güvenmeye devam edecektir. Yirmi birinci yüzyılda inşaat sektörünün yapım zorlukları olan binalara ve altyapıya yönelik yüksek talep ve yaşam döngüleri boyunca sürdürülebilirlik ihtiyacı gibi zorlukların üstesinden gelinmesindeki başarı, gelişmiş imalat en iyi uygulamalarını taklit eden saha dışı imalata bağlıdır. İnşaat otomasyonu, üretim süresini ve malzeme verimliliğini, işgücü üretkenliğini ve işçi sağlığı ve güvenliğini iyileştirmenin yanı sıra işgücü eksikliklerini gidermeye, çevresel etkiyi azaltmaya ve yeni tasarım fırsatları yaratmaya yardımcı olabilir. Üretim süreçlerinde otomasyon günümüzde çözülmesine rağmen, Şantiye uygulamalarında henüz yaygınlaşamamıştır. Kısacası, inşaat otomasyonu, büyüyen bir nüfusun küresel inşaat ve altyapı ihtiyaçlarını güvenli bir şekilde karşılama potansiyeline sahiptir.

İNŞAAT OTOMASYONU NEDİR?

İnşaat otomasyonu terimi, binaları ve altyapıyı inşa etmek için otomatikleştirilmiş iş akışlarını kullanan süreçleri, araçları ve ekipmanı tanımlar.  İnşaatta otomasyon, yazılım tabanlı tasarım aşamasından saha dışı ve saha içi inşaatın otomatikleştirilmesine, tamamlanmış binadan toplanan sistem ve enerji kullanım verilerinin paylaşılmasına kadar bir projenin çeşitli aşamalarında gerçekleşir. Günümüzde endüstriyel inşaat, esas olarak imalat tekniklerinin yaygın olarak uygulandığı saha dışı inşaatı ifade eder. Hacimsel endüstrileşmiş mimari, otel odası gibi belirli bir alan için fabrika benzeri bir ortamda modüller üretme, bunları şantiyeye taşıma ve binayı tamamlamak için bir araya getirme sürecidir.

Üretim kökenleri nedeniyle endüstriyel yapı, geleneksel inşaatta bulunmayan öngörülebilir değişkenlerin kesinliğini, güvenliğini ve kalite güvencesini sunar. En iyi sonuçların, işçi sağlığı ve güvenliğinin insan-makine iş birliğinden geldiğine inanıyoruz.

İNŞAAT OTOMASYONUNUN TARİHİ

İnşaat sahalarında uçan robotlar ve otomatik araçlar uzak bir gelecek gibi görünebilir, ancak bu araçları yerleştirmek için temel stratejiler binlerce yıldır var. Mekanize inşaat otomasyonu potansiyeli yüzyıllardır kanıtlanmış durumda. MÖ 3. yüzyılda Çin’de Terracotta Ordusu’nu inşa etmek için kullanılan prefabrike tekniklerden, 1920’lerde Berlin’de şantiyede monte edilen prefabrik konut panellerine kadar, erken saha dışı inşaat örnekleri 2.000 yılı aşkın bir geçmişe sahiptir. Bununla birlikte, robotların kullanıldığı modern inşaat otomasyonu, ilk endüstriyel robotların 1950’lerde icat edilmesi ve 1960’larda otomobil endüstrisinde pratik kullanıma girmesiyle başladı.Yaşlanan nüfus ve gençlerin sirkülasyonu nedeniyle inşaat işçisi sıkıntısı yaşayan ülkelerde, inşaatın otomasyonu ve robotlaşması 1970’ler ve 1980’lerde ilerledi.Malzeme taşıma, beton yerleştirme ve bitirme, yangın önleme çalışmaları, hafriyat ve donatı yerleştirme gibi inşaat işlerini yapan robotlar ve uzaktan kumandalı makineler inşaat sektörü tarafından kullanılmaktadır.

Dünyada ve ülkemizde geleneksel yapım yöntemlerine alışık ,İnşaat endüstrisinde , otomasyon süreçlerini geliştirmek ve uygulamak yavaştır.. Ancak şu anda inşaat otomasyonu ve bununla birlikte gelişmiş işgüvenliği yeniden canlandırılmaya çalışılıyor.

Aşırı işgücü eksikliklerinin yanı sıra, yüksek başlangıç yatırımı, uygulamanın karmaşıklığı, görevlerin ayrılığı ve inşaata özgü araçların eksikliği göz önüne alındığında, inşaat endüstrisindeki otomatik süreçlerin gelişimi azalmaya devam ediyor ve uygulama gecikiyor. Düşük donanım fiyatları ve tasarımdan robot üretimine kadar yeni iş akışlarının birleşimi, endüstriyel robotların inşaat sektörüne girmesi için yeni fırsatlar yaratıyor.

İNŞAAT OTOMASYONU TÜRLERİ

•  Şantiye dışı üretimde otomasyon

•  Şantiyede üretim ve montajda otomasyon

ŞANTİYE DIŞI ÜRETİMDE OTOMASYON ve İŞGÜVENLİĞİ

Tesis dışı inşaat otomasyonu, inşaat sürecini modern otomatik üretime yaklaştıran uygulamaları ifade eder. Prefabrikasyon, hacimsel panel modüler konstrüksiyon ve prekast, saha dışı inşaat otomasyonu ile eşanlamlı olmayan terimlerdir. Tesis dışı otomasyon, inşaat endüstrisinde saha operasyonlarının otomasyonundan daha yaygındır ve bitişik imalattan doğrudan teknoloji transferine izin verir, Üretilen parçalar binaların, yolların ve köprülerin yapımında monte edilir, ancak Fabrika otomasyonu büyük bir yatırımdır, ancak uzun vadede kalite kontrol ve kalite güvencesini geliştirirken zamandan, paradan ve kaynaklardan tasarruf sağlar. Aynı zamanda, tipik inşaat süreciyle ilişkili tekrarlayan görevlerin çoğunu ortadan kaldırarak çalışanlara daha güvenli ve daha rahat bir ortam sağlar. İnşaat, atıklarının, su kullanımını azaltarak, operasyonel enerjiyi ve toz kirliliğini ve malzemelerin kullanımını, yeniden kullanımını ve geri dönüşümünü optimize ederek çevresel faydalar sunar. Ve otomatik süreçlerle birleştirildiğinde, binalara ve altyapıya yönelik küresel talebin karşılanmasında önemli bir rol oynayacaktır.

ŞANTİYEDE ÜRETİM VE MONTAJDA OTOMASYON

Ancak şantiyelerde inşaat otomasyonu benzersiz zorluklar ve geliştirilmesi gereken çeşitli fırsatları sektöre getirecektir. Ekipman geliştirme ve tanıtımı, doğrudan transferler yerine yeni ekipman ve süreçler gerektirecek ve bu da onu araştırma, yeni işler ve yeni kurulan şirketler için zengin bir alan haline getirecektir. Sahada çalışmaya yönelik otomatik inşaat makineleri, şantiyeye kolayca taşınabilecek, orada kurulabilecek ve bir sonraki iş için kullanımdan sonra kaldırılabilecek şekilde mobil olmalıdır. Bazı durumlarda, inşaat mühendisliği için ağır makineler gibi mevcut makineler değiştirilmekte ve otomasyon veya yarı otomasyon amacıyla yeni ekipmanların imalatı da artmaktadır. Örneğin, beton donatı yerleştiren otomatik bir cihaz, sahada tekrar eden işleri ortadan kaldırır, hiçbir ek ücret ödemeden performans odaklı inşaat demiri yerleştirme değişikliklerini mümkün kılar ve malzemeleri tam olarak ihtiyaç duyuldukları yerde israf eder.

ROBOT İNŞAAT İŞÇİSİ ve İŞGÜVENLİĞİ

Robotlar, özellikle endüstriyel robotik kollar ve mobil robotik platformlar, inşaat otomasyonunda önemli bir rol oynamaktadır. Bazı okuyucular, inşaatta uzmanlaşmış robotlarla bir gelecek tasavvur ediyor, ancak şimdilik üretim tabanlı robotlar inşaat için yeniden tasarlanıyor. ULC Technologies gibi şirketler, endüstriyel robotları şantiyelere uygun çalışma hücrelerine entegre etmek için özel çözümler geliştirdi. Örneğin, şirketin Yol Çalışmaları ve Hafriyat Sistemi , yolların altındaki altyapı onarımlarını otomatikleştirip doğru bir şekilde gerçekleştirerek şantiyedeki iş güvenliği risklerini en aza indirebilir. İşbirlikçi robotlar (cobot’lar), farklı seviyelerde özerkliğe sahip olan ve insanlarla birlikte çalışan robotlardır. Bu cobot’lar, insanlara zarar vermelerini önlemek için genellikle çift yedekli güvenlik standartlarına sahiptir.

OTONOM İNŞAAT MAKİNELERİ

Şehirlerde nasıl otonom araçlar ortaya çıkıyorsa, şantiyelerde de yarı otonom ya da tam otonom iş makineleri boy gösteriyor. Tarım ve madencilik gibi endüstriler, makinelerin otomasyonundan ve uzaktan kontrolünden uzun süredir yararlanmaktadır ve inşaat, bu tür makineleri giderek daha fazla benimsemektedir. Diğer otomasyon biçimlerinde olduğu gibi, artan iş güvenliği, üretkenlik ve verimlilikte faydalar beklenebilir.

Avustralya’da Rio Tinto, sürücüsüz kamyonlar da dahil olmak üzere 100’den fazla araçla demir cevheri madenciliği operasyonları üzerinde çalışıyor. ile donatılabilir. Yeni tipolojiler, teknikler ve tutumlar ortaya çıktıkça şantiyedeki otomasyonun geleceği parlaktır. Yerinde makinelerin otomasyonu daha da ilerlese bile, sorunsuz iş için vasıflı işçiler şarttır ve robotları dikkate alan yeni bir iş güvenliği sistemi gerekli olacaktır.

İNŞAAT OTOMASYONUNUN AVANTAJLARI

SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

İnşaat otomasyonunun faydalarının çoğu birbiriyle ilişkili ve bağlantılıdır, bu nedenle bir faydayı geliştirmeye odaklanmak daha fazla fayda sağlayacaktır. Otomasyon, projelerin daha hızlı ve daha verimli bir şekilde tamamlanmasına yardımcı olarak genellikle çevresel faydalar ve daha sürdürülebilir inşaat sağlar.

İnşaat endüstrisini sürdürülebilir ve çevre dostu hale getirmek için çok şey gerekiyor. Türkiyede inşaat ve yıkım sektörü, atığın yaklaşık %23’ünü üretiyor . Binalar (inşaat ve işletme) dünyadaki karbon ayak izinin yaklaşık %40’ını oluşturmaktadır. Neyse ki inşaat otomasyonu, endüstrinin sürdürülebilirlik çabalarına birçok yönden katkıda bulunuyor .

İnşaat robotları insanlardan daha hızlı ve daha doğru çalışma eğilimindedir , Bu da üretim gecikmelerini azaltabilir ve böylece makine hareketinin ve gürültünün etkisini azaltabilir. Robotun yüksek hassasiyeti ayrıca hatalar ve yeniden işleme nedeniyle malzeme israfını da azaltır.

Artık nüfus talebi olduğuna göre konut krizi denebilecek bir durumdayız. Geleneksel yöntemlerle inşa etmeye devam ettiğimiz sürece gezegenin sonu gelecek. Talebi karşılamak için Portland çimentosu elde etmek için yeterli malzemeyi doğadan alarak çevreyi katletmek yok. Bu yüzden insanların yapım yöntemlerini değiştirmeleri gerekiyor.

İŞGÜCÜ AÇIĞININ GİDERİLMESİ

Türkiye de yürütülen iki yeni çalışma , inşaat sektöründeki işgücü sıkıntısının ciddiyetini doğrulamaktadır. İnşaat şirketlerinin %80’i kalifiye teknisyen bulmakta zorlanıyor. İnşaat şirketlerinin %91’inin önümüzdeki on yılda bir beceri kriziyle karşı karşıya kalması bekleniyor .İnşaat şirketlerinin %45’i vasıflı işçiler geliştirmek için zayıf bir iş gücü temin hattına sahip olduklarını söylüyor.

İnşaat sektöründeki işgücü açığının ele alınması, ortaokul ve liselerde teknik ve mesleki eğitimin yeniden başlaması da dahil olmak üzere çeşitli girişimleri gerektirecektir. Bununla birlikte, inşaat otomasyonunun artan kullanımı, vasıflı işçiler için emekliliğe yaklaşan geleneksel tekniklere bağımlılığı azaltma ve ileri teknolojilere alışık olan ve bu teknolojileri memnuniyetle karşılayan genç işçilere etkili bir şekilde hitap etme çabalarının bir kombinasyonunu içerir. Önümüzdeki on yıl içinde inşaat otomasyonu kullanımı yaygınlaşacaktır.

Ancak makineler iş yapmaz, görevleri otomatikleştirir. Bu tür teknolojilerin getirilmesi, gerekli becerilere sahip işçiler için temel maaşları da yükseltebilir Bu nedenlerden dolayı, inşaat otomasyonu, inşaat şirketleri ve hükümetler tarafından sübvanse edilen, işçilere kariyerleri boyunca beceri kazandırma ve yeniden beceri kazandırma sağlayan bireyselleştirilmiş ve yaşam boyu eğitimin önemi ortaya çıkmaktadır. Üniversiteler ayrıca otomasyonla ilgili yeni kariyer yolları için yeni fırsatlara yanıt veriyor. Önümüzdeki dönemlerde, inşaat endüstrisinde otomasyonun geleceğine odaklanan özel lisans ve lisansüstü programlara ihtiyaç olacaktır..

GELİŞTİRİLMİŞ İŞ GÜVENLİĞİ

İnşaat sektörünün çalışanlar için yüksek riskli bir sektör olduğu bilinmektedir. 2019’da ABD’deki inşaat işçilerinin %1,7’si yaralanma nedeniyle işsiz kaldı ( ABD Çalışma İstatistikleri Bürosu) ve ABD’deki işçi ölümlerinin yaklaşık %20’si inşaat işlerinde meydana geldi (İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresi: OSHA).

İnşaat sektörü, saha dışı endüstriyel inşaat, dronlar, otonom robotlar ve daha fazlasıyla daha fazla inşaat sürecini ve görevini otomatikleştirerek, daha fazla insanı düşme ve yaralanma ve ölüme neden olan nesnelerle çarpışma gibi risklerden uzaklaştırıyor. Robotlar daha büyük ve daha ağır yükleri kaldırabilir ve insanlar için tehlikeli olabilecek alanlarda çalışabilir.

Otomasyon ve endüstrileşmiş inşaat, daha fazla inşaat sürecini kontrollü bir ortama getirebilir ve insan güvenliği risklerini azaltabilir.

California, Sacramento’da, yılın 365 günü, günde 24 saat, insan varlığı olmadan çalışan tam otomatik bir fabrika var. İnsanlar olmadan, çalışan fabrika çok güvenli olmaktadır. İç mekanlarda çalışabilme veya sahada montajı kolaylaştırma gibi otomasyon, kontrol edilemeyen olay riskini azaltabilir.

ARTAN VERİMLİLİK VE ÜRETKENLİK

Dünyada imalat sanayinde üretkenliğin 1947 ile 2010 arasında sekiz kattan fazla artmasına karşın, inşaat sektöründe üretkenliğin çok az arttığını kaydetti. Bu dönem, imalat sanayinde yüksek otomasyon dönemine denk geldi ve bu dönemin sonlarına doğru, otomasyon vasıflı işçilere olan talebi artırdığından, imalatta açık pozisyonlarda aşırı bir artış oldu. İnşaat işlerinde otomatikleştirmenin üretkenliği artıracağını, ancak inşaat işi fırsatlarını önemli ölçüde azaltmayacağını tahmin ediyor. İnşaat otomasyonunun getirdiği verimlilik kazanımlarının örnekleri bu öngörüyü destekliyor gibi görünüyor.

Ancak verimlilikten en büyük fayda inşaat aşamasında gelir. İnşaatta otomasyon  yüksek üretkenlik, daha iyi sağlık ve güvenlik performansı, daha düşük maliyetler ve yüksek kalite sunar.

VERİ TOPLAMA YOLUYLA DAHA İYİ İÇGÖRÜLER VE ANALİZLER

İnşaat otomasyonunun doğası gereği veriler geride kalır. Bu verileri uygun şekilde analiz etmek ve değişiklik yapmak riski azaltabilir, karı artırabilir ve zamandan ve malzemeden tasarruf sağlayabilir. Öte yandan, doğruluğu, eksiksizliği ve tutarlılığı olmayan kötü verilerin, yalnızca 2020’de küresel inşaat endüstrisine 2 trilyon dolardan fazlaya mal olacağı tahmin ediliyor . İnşaat yönetimi yazılımı, verileri hızlı ve doğru bir şekilde işlemenize ve analiz etmenize yardımcı olur.

Pek çok mimarlık firması, projeleri kar taneleri gibi düşünür: sıfırdan başlayarak her şey benzersizdir. Bu çok verimsiz. Her inşaat projesine sıfırdan başlamak, etkili otomasyonu sağlayacak bilgi ve birikimi sağlamaz.

Bunun yerine amaç, neyin işe yarayıp neyin yaramadığını, makinede neyin yanlış gittiğini ve manuel çalışmada neyin yanlış gittiğini açıklamak olmalı ki böylece bir sonraki proje biraz daha verimli olabilsin, Yapay zeka-insan işbirliği sistemi bu süreci tekrarlayarak ilerler ve sürekli güncellemelerle daha da akıllı hale gelir. Sonuç olarak, hem insan hem de makine bilgisi zenginleşerek her projeyi daha iyi hale getirir.

Toplanan inşaat verilerinin yeni projelere sürekli olarak uygulanması, insanlar ve yapay zeka arasındaki işbirliğini geliştirir

DAHA İYİ ÖNGÖRÜLEBİLİRLİK VE KALİTE

Denetimler ve izinler için standart inşaat süreci, imalata kıyasla verimsizdir. Bir üretim sertifikası  üreticinin bir ürünün belirli, öngörülebilir bir kalitede tekrar tekrar üretilebileceğini kanıtlaması durumunda verilir. İnşaat sektörü, otomasyonu ve endüstriyel inşaatı giderek daha fazla benimserken, denetim süreçlerini azaltırken tekrarlanabilir ve öngörülebilir yüksek kaliteli bina bileşenlerinden yararlanabilecektir.

ÖLÇEKLENEBİLİRLİK

Sanayileşmiş inşaat, parçalar standartlaştırıldığında büyük ölçekli projelerin yürütülmesini kolaylaştırır. Örneğin, bir bina 2.000 sıhhi tesisat duvarına veya çok sayıda banyo ünitesine ihtiyaç duyuyorsa, tesis dışı bir imalat şirketi bu bileşenleri önceden hazırlayabilir, depolayabilir ve gerektiğinde şantiyeye getirebilir. Büyük projeler, bileşenlerin tedarik edilmesi için malzeme, sarf malzemesi ve işçiliği beklemek zorunda kalmadan programa devam edebilir. Ayrıca, eğer bu bileşenler standartlaştırılırsa (bazı özelleştirmeler mümkün olsa da), bina projeleri çok fazla zorlanmadan büyütülebilir.

İnşaat otomasyonu doğası gereği çok fazla veri toplar.  Anahtar, bu verileri neyin işe yaradığını, neyin işe yaramadığını ve bir sonraki proje için sürecin nasıl iyileştirilebileceğini anlamak için kullanmaktır.

İNŞAAT OTOMASYONUNUN GELECEĞİ ve İŞGÜVENLİĞİ

ABD’ de Boston Robotics tarafından yapılan küresel bir ankete göre, inşaat şirketlerinin yalnızca %55’i 2025 yılına kadar robot kullanıyor olacak. Bununla birlikte, inşaat otomasyonunu benimsemeye olan ilgi, vasıflı işçi eksikliği ve inşaat sektöründe daha fazla sürdürülebilirliğe ve iş güvenliğine  doğru ilerleme göz önüne alındığında, otomasyon ve robot teknolojisinin büyük ölçekte benimsenmesi yakında inşaat sektöründe bir norm haline gelecektir. Ancak bu uygulama nasıl bir biçim alacak?

Her şeyden önce, inşaat işlerinin otomasyonu, yapılı çevrenin inşasında imalat teknolojisini uygulamaya devam edecektir. Uygun fiyatlı ve sürdürülebilir konut projeleri, hacimsel modüler binaların üretimi için ileri üretim teknolojileri geliştirmeye devam edilecektir.

Üretim verimliliği, işgücü kıtlığı, malzeme israfı ve üretim süresinin zorlukları inşaat sektöründe aynıdır. Otomasyon, imalat endüstrisinin bu zorlukları çözmek veya ele almak için benimsediği bir araçtır. Şu anda inşaat otomasyonu, yapılı çevrenin geliştirilmesinde giderek artan bir zorluğu ele almaktadır.

İnşaat işlerinin otomasyonunun son 50 yılda önemli ölçüde ilerlediği açıktır ve mevcut inşaat endüstrisinde yaygın olan sorunları çözmek için iyi bir konumda olduğu söylenebilir. İleri teknolojiyle ilgilenen genç işçi ve mühendislere hitap etmek, vasıflı işgücü eksikliğinin giderilmesine yardımcı olacaktır. Ayrıca, iş yerinin tüm çalışanlar için daha güvenli bir yer olmasına yardımcı olur ve veri toplama yoluyla içgörüleri ve analitiği geliştirir. Ve belki de en önemlisi, konut sorununu çözmeye yardımcı olabilir.

Tarihsel olarak çevre üzerindeki olumsuz etkisi ve artan dünya nüfusu ile ünlü olan inşaat sektörü, otomasyon teknolojisi, saha dışı modüler inşaat, robotik ve elektrikli inşaat ekipmanlarının sektöre kazandırılması ile daha sürdürülebilir dünya için otomasyonun şart olduğu inkar edilemez bir gerçektir. İş güvenliğine büyük katkı sağlayacak inşaatta otomasyon sürekli artan sektördeki iş kazalarının azalmasına büyük katkı sağlayacaktır.