건설 자동화 현황(3)-3
건설 자동화의 이점
이 글은 Mark Davis(Autodesk Sr. Director) 시니어 디렉터가 쓴 <What Is Construction Automation, and How Will It Drive the Future of Building?>의 일부를 번역 및 요약한 글입니다. 전문 내용은 다음의 링크를 통해 확인하시길 바랍니다.
What Is Construction Automation, and How Will It Drive the Future of Building?
보러 가기> https://redshift.autodesk.com/articles/construction-automation
건설 자동화의 이점
지속가능성
건설 자동화의 많은 이점은 상호 연관성이 있고 계단식으로 연결되어 있기 때문에 한 가지 이점을 높이는 데 집중하면 추가적인 이점을 경험할 수 있습니다.
자동화는 프로젝트를 더 빠르고 효율적으로 완료하는 데 도움을 주며, 일반적으로 환경적 이점과 지속가능한 건설로 이어집니다. 예를 들어 캐나다 밴쿠버의 인텔리전트 시티(Intelligent City)는 조립식 모듈형 주택에 로봇 자동화를 도입하여 생산 효율성을 15% 높이고 완공 속도는 38% 빨라졌으며 폐기물이 30% 감소하는 결과를 얻었습니다.
글로벌 건설 회사인 스칸스카(Skanska)는 현장 로봇 용접을 통해 철근 바스켓을 제작함으로써 품질과 직원 생산성 및 안전성을 개선했습니다. 또한 부피가 큰 완성된 철근 바스켓을 건설 현장으로 운반하는 데 드는 비용과 환경에 미치는 영향도 줄였습니다.
건설 산업을 지속가능성과 친환경 산업으로 개선하기 위해서는 많은 노력이 필요합니다. 미국 교통 통계국에 따르면 미국 경제의 건설 및 철거 부문은 국가 폐기물의 약 23%를 발생시킵니다. 아키텍처 2030(Architecture 2030)에 따르면 글로벌 이산화탄소 배출량 중 거의 40%가 건물에서 발생합니다. 다행히도 건설 자동화는 다양한 방식으로 건설업의 지속가능성 계획에 기여하고 있습니다:
Many of construction automation’s benefits are correlated and cascading so that focusing on increasing one benefit leads to experiencing additional benefits. Automation helps complete projects faster and more efficiently, which usually also results in environmental benefits and more sustainable construction. For example, Intelligent City in Vancouver, Canada, employs robotic automation on its prefabricated modular homes, with the result of 15% greater production efficiency, 38% faster completion, and 30% waste reduction. Global construction company Skanska uses on-site robot welding to fabricate steel reinforcement baskets, which has improved quality, employee productivity, and safety. It has also reduced the cost and environmental impact of transporting bulky finished reinforcement baskets to building sites.
Much needs to be done to revamp the construction industry toward sustainability and environmental friendliness. The construction and demolition sector of the US economy generates about 23% of the national waste stream, according to the Bureau of Transportation Statistics. And buildings (both their construction and operation) account for almost 40% of global carbon-dioxide emissions, according to Architecture 2030. Fortunately, construction automation contributes to the sustainability initiatives of the industry in a variety of ways:
Photo by Ricardo Gomez Angel on Unsplash노동력 부족 격차 감소
ABB 로보틱스(ABB Robotics)와 미국건설업 단체연합회(AGC)가 오토데스크와의 파트너십으로 실시한 최근 두 가지 설문조사에서 건설 분야 인력 부족의 심각성을 확인할 수 있었습니다:
건설업체의 80%가 시간제 기술직을 충원하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
건설 기업의 91%는 향후 10년 동안 기술 위기에 직면할 것으로 예상합니다.
건설 기업의 45%는 숙련된 인력을 양성하기 위한 현지 파이프라인이 열악하다고 답했습니다.
건설 노동력 부족 문제를 해결하기 위해서는 중고등학교에 직업 교육을 재도입하는 등 다양한 계획이 필요합니다. 그러나 건설 자동화의 활용도를 높이면 전문가들이 은퇴하고 있는 전통 기술에 대한 의존도를 낮추는 동시에 첨단 기술 작업에 익숙하고 흥미를 느끼는 젊은 인력을 끌어들이는 복합적인 효과를 얻을 수 있습니다.
실제로 ABB 로보틱스 설문조사 응답자의 81%는 향후 10년 이내에 건설 자동화를 구현하거나 사용을 늘릴 계획이라고 답했습니다. 이러한 전략은 또한 기업이 100% 효율성을 달성하는 데 필요한 기술을 제공함으로써 현재 보유한 직원을 최대한 활용할 수 있도록 지원합니다.
Two recent surveys conducted by ABB Robotics and the Associated General Contractors of America (AGC), in partnership with Autodesk, confirmed the magnitude of the labor shortage in construction:
- 80% of construction firms have a hard time filling hourly craft positions.
- 91% of construction businesses expect to face a skills crisis during the next 10 years.
- 45% of construction firms say the local pipeline for training skilled workers is poor.
Addressing the labor shortage in construction will take a variety of initiatives, such as reintroducing trade education into middle and high schools. However, increasing the use of construction automation can have a combined effect of lessening the reliance on traditional skills, whose experts are retiring, and attracting younger workers who are accustomed to and excited by working with advanced technology. In fact, 81% of the respondents of the ABB Robotics survey plan to implement or increase their use of construction automation within the next 10 years. That strategy also helps companies make the most of the employees they do have by giving them the technology they need to be 100% efficient.
하지만 이것이 기계가 직업을 자동화한다는 의미는 아닙니다. 작업을 자동화할 뿐입니다.
예를 들어 인간은 구멍을 드릴로 직접 뚫는 대신 빠르고 정확하게 구멍을 뚫는 로봇과 협업하고 유지하는 업무를 맡을 수 있습니다. 컨설팅 회사 맥킨지 앤드 컴퍼니(McKinsey & Company)는 국가가 기반 시설과 저렴한 주거 공간 개선에 집중한다면 자동화로 인해 일자리가 줄어들지 않고 2030년까지 약 2억 개의 건설 일자리가 창출될 것으로 예상하고 있습니다.
따라서 건설 자동화는 건설 회사 및/또는 정부의 보조금을 받아 직장 생활 동안 작업자에게 업스킬링과 리스킬링을 제공하는 평생 맞춤 교육 전략과 함께 이루어져야 할 것입니다. AGC/오토데스크 설문조사에 따르면 종합 건설업체의 절반이 이미 경력 개발 프로그램에 참여하고 있다고 답했습니다.
또한 대학은 자동화와 관련한 새로운 경력 개발 기회에 대응하고 있습니다. 취리히 연방 공과대학교, 펜실베이니아 대학교, 카네기 멜론 대학교 등의 학교에서는 건설 산업의 자동화된 미래에 초점을 맞춘 전문 학부 및 대학원 프로그램을 개설했습니다.
But machines don’t automate jobs; they automate tasks. For example, instead of drilling holes, a person’s job may be to work with and maintain a faster, more accurate hole-drilling robot. Introducing such technology is also likely to increase the base pay for workers with the necessary skills. And instead of automation shrinking the number of jobs, the consulting firm McKinsey & Company expects an additional 200 million construction jobs by 2030 if countries commit to improving infrastructure and affordable housing.
For those reasons, construction automation will have to come in conjunction with new strategies for lifelong, personalized education that upskills and reskills workers throughout their careers, subsidized by construction firms and/or governments. Already half of the general contractors from the AGC/Autodesk survey reported being engaged with career-building programs.
In addition, universities are responding to the emerging opportunities for new career paths related to automation. Schools such as ETH Zurich, University of Pennsylvania, Carnegie Mellon, and others have created specialized undergraduate and graduate programs focusing on the automated future of the construction industry.
안전성 증가
건설 산업은 근로자에게 가장 위험한 산업 중 하나로 알려져 있습니다. 미국 노동통계국에 따르면 2019년 미국 건설 근로자의 1.7%가 부상으로 결근했으며, 미국 산업안전보건국(OSHA)에 따르면 전체 미국 근로자 사망자 중 약 20%가 건설업에서 발생했습니다.
건설현장 이외의 공간에서의 산업화 건설, 드론, 자율 로봇으로 더 많은 건설 프로세스와 작업을 자동화함으로써 건설업계는 낙상, 물체와 충돌과 같은 대부분의 산업재해 및 사망을 유발하는 위험으로부터 더 많은 사람을 보호할 수 있습니다. 로봇은 또한 더 크고 무거운 적재량을 감당할 수 있으며, 사람에게 안전하지 않은 공간에서 작업할 수 있습니다.
자동화와 산업화된 건설은 인간의 안전에 대한 위험을 줄이면서 더 많은 건설 프로세스를 통제된 환경으로 가져올 수 있습니다.
캘리포니아주 새크라멘토에는 사람이 없는 상태에서 24시간 연중무휴로 가동되는 공장들이 있습니다. 사람이 없을 때 오히려 더 안전한 환경입니다. 자동화를 통해 물건을 실내에서 생산하도록 하거나 현장에서 쉽게 조립할 수 있다면 사람이 통제할 수 없는 상황으로 인한 위험을 줄일 수 있습니다.
The construction industry is known as one of the more dangerous industries for workers. In 2019, 1.7% of American construction workers missed work due to injury, according to the US Bureau of Labor Statistics, and about 20% of all American worker fatalities were in construction, according to the Occupational Safety and Health Administration (OSHA).
By automating more construction processes and tasks with off-site industrialized construction, drones, autonomous robots, and more, the industry can protect more people from the risks that cause most construction injuries and fatalities, such as falls and collisions with objects. Robots can also handle larger and heavier loads and work in spaces that are unsafe for people.
Automation and industrialized construction can bring more construction processes into controlled environments, with less risk to human safety.
Automation and industrialized construction can bring more construction processes into controlled environments, with less risk to human safety. There are factories in Sacramento, CA, that run lights-out 24/7 with no humans in them. That’s a very safe environment when people aren’t around. If automation can force things indoors or make things easier to assemble on-site, it lessens the risk from things you can’t control.
Photo by Randy Fath on Unsplash효율성 및 생산성 개선
맥킨지 앤 컴퍼니는 1947년부터 2010년까지 미국에서 건설업 생산성은 거의 증가하지 않은 반면 제조업 생산성은 8배 이상 증가했다고 지적합니다. 이 시기는 제조업 자동화를 위한 대대적인 노력과 맞물려 있었고, 자동화가 숙련된 노동력에 대한 수요를 창출하면서 제조업 일자리는 여전히 과잉 상태였습니다.
맥킨지는 건설 자동화가 건설 일자리를 고갈시키지 않으면서 생산성을 높일 수 있을 것으로 예측합니다. 건설 자동화의 효율성 사례는 이러한 예측을 뒷받침하는 것 같습니다.
건축 설계 단계의 자동화는 예측 설계와 같은 인공지능(AI) 기능을 사용하여 일상적인 작업을 수행하고 설계자가 창의성에 더 많은 시간을 할애할 수 있도록 합니다. 또한 시공 자동화를 통해 수집되고 디지털 방식으로 공유되는 데이터는 여러 팀이 새로운 방식으로 협업하는 데 도움이 됩니다.
그러나 효율성 면에서 가장 큰 이점은 아마도 실제 건설 현장에서 제공될 것입니다.
McKinsey & Company notes that in the United States from 1947 to 2010, productivity in construction hardly increased while manufacturing productivity multiplied by more than eight. That time period coincided with a great effort to automate manufacturing, and by its end, there was still a glut of unfilled manufacturing jobs as automation created demand for skilled labor. McKinsey also predicts that construction automation is likely to increase productivity while not depleting construction job opportunities. The examples of construction automation’s efficiency seem to bear out that prediction.
Automation at the architectural design stage uses artificial intelligence (AI) functions such as predictive design to fulfill mundane tasks and allow the designer to spend more time on creativity. And data collected from construction automation and shared digitally helps different teams collaborate in new ways.
But perhaps the greatest benefits to efficiency are conferred at the actual construction stage.
데이터 수집을 통한 인사이트 및 분석 확대
본질적으로 건설 자동화는 그 특성상 데이터 흔적을 남깁니다. 해당 데이터를 적절하게 분석하고 변경하면 위험을 줄이고, 수익을 높이며, 시간과 자재를 절약할 수 있습니다. 반대로 부정확하고 불완전한 일관성 없는 불량 데이터는 2020년 한 해에만 전 세계 건설 업계에 1조 8,500억 달러의 손실을 입혔습니다. 건설 관리 소프트웨어는 데이터를 빠르고 정확하게 변형 및 분석하는데 도움을 줄 수 있습니다.
안타깝게도 오늘날 현장의 대다수 고객은 건물을 설계하고 건설한 이후 다음 프로젝트에 기여할 수 있는 정보를 거의 보유하고 있지 않습니다. 많은 건축 회사들이 자신의 프로젝트를 눈송이처럼 생각합니다: 모든 프로젝트를 고유하다고 생각하며 모두 처음부터 시작합니다. 이는 매우 비효율적입니다. 만약 모든 건설 프로젝트를 매번 처음부터 다시 시작해야 한다면, 효율적인 자동화를 추진할 정보를 절대 갖지 못할 것입니다.
오히려 건설 자동화를 통해 얻은 데이터를 충분히 수집하여 무엇이 잘되고 잘못되었는지, 기계 측에서 무엇이 실패했는지, 사람이 무엇을 잘했는지 파악함으로써 향후 프로젝트에 적용하여 모든 후속 프로젝트의 효율성을 높이는 것이 목표가 되어야 합니다
이 과정을 반복하면 지속적으로 정보가 갱신되어 인공지능과 인간의 협업을 바탕으로 시스템이 개발되고 인간의 지식과 기계의 지식이 모두 더 풍부해지면서 각 프로젝트가 더 큰 성공을 거둘 수 있을 것입니다.
By its nature, construction automation leaves a trail of data; properly analyzing and making changes according to that data can reduce risk, increase profits, and save time and materials. Conversely, bad data—which is inaccurate, incomplete, or inconsistent—is estimated to have cost the global construction industry $1.85 trillion in 2020 alone. Construction-management software can help wrangle and analyze data quickly and accurately.
Unfortunately, a majority of customers in the field today design and create a building, then retain very little information they can contribute toward the next project. A lot of architecture firms think about their projects as snowflakes: Every one’s unique; they all start from scratch. That’s highly inefficient. If people start construction projects from scratch every time, they’ll never have that intelligence to drive effective automation.
Rather, the goal should be to collect enough data from construction automation to apply toward future projects by knowing what went right and wrong, what may have failed on the machine side, and what people did well so that every successive project is a fraction more efficient. Repeating this process will develop a collaborative AI and human-based system that gets smarter as it is constantly refreshed, resulting in both the human knowledge and machine knowledge getting richer and each project going better.
Photo by Saad Salim on Unsplash예측 가능성 향상 및 품질 개선
검사 및 허가를 위한 표준 건설 프로세스는 제조업과 비교할 때 비효율적입니다. 제조업체가 예측 가능한 품질 수준에서 무언가를 반복적으로 만들 수 있다고 증명하면, 검사 인증인 UL(Underwriters Laboratories) 인증을 받게 됩니다. 건설업계가 자동화되고 산업화된 건설을 더 많이 채택할수록 반복 가능하고 예측 가능한 좋은 품질의 건축 구성 요소를 바탕으로 검사 프로세스를 더 많이 줄일 수 있습니다.
Standard construction processes for inspection and permitting are inefficient when compared to manufacturing. Once a manufacturer proves that it can build something repeatedly at a certain predictable level of quality, it receives an Underwriters Laboratories (UL) Listing, which is an inspection approval. The more the construction industry adopts automation and industrialized construction, the more it can cut down on the inspection process while relying on repeatable, predictable quality building components.
확장성
산업화된 건설은 구성요소가 표준화되면 대규모 프로젝트를 더 쉽게 수행할 수 있습니다. 예를 들어 어떤 건물에 2,000개의 배관 벽 또는 많은 수의 욕실 공간이 필요한 경우, 건설현장을 벗어나 존재하는 제조업체는 이러한 구성요소를 조립식으로 사전에 제작하여 보관했다가 필요할 때 현장에 정확히 배송하면 됩니다.
성 요소를 조달하기 위해 자재, 소모품, 인력을 기다릴 필요가 없으므로 대규모 프로젝트를 일정에 맞춰 진행할 수 있습니다. 또한 이러한 구성요소가 사용자 정의가 가능할 정도로 표준화된다면 건물 프로젝트 규모를 보다 쉽게 확장할 수 있습니다.
Industrialized construction makes large-scale projects easier when components are standardized. If a building needs, for example, 2,000 plumbing walls or a large number of bathroom pods, an off-site manufacturer can prefabricate those components in advance, store them, and deliver them to the site exactly when they’re needed. Not having to wait for the materials, supplies, and labor to source components allows large projects to proceed on schedule. And if those components are standardized (with degrees of customizability), a building project can scale up in size with less difficulty.
