UITVOERINGSTECHNIEKROBOTISERING ENAUTOMATISERINGIN DE BOUWIMPRESSIES VAN EEN STUDIEREIS NAAR JAPANir.A.J.M.van Kempen, Betonson BV, SonDit artikel is een verslag van een studiereis naar Japan, medio september 1990,waarbij een bezoek is gebracht aan enkele grote bouwondernemingen, de beursAEC systems '90 (AEC staat voor Architecture, Engineering and Construction) eneen seminar over Computer Integrated Construction (CIC). Alvorens in te gaan opde stand van zaken met betrekking tot de robotisering en automatisering van deJapanse bouwindustrie, wordt eerst een beeld geschetst van de bouwondernemingenen hun werkwijze.e Japanse bouwindustrie wordtgedomineerd door een tientalzeer grote bouwonder-nemingen. Om een indruk te geven vanhun omvang: de omzet van de grootstebouwonderneming, Tasei Corporation,bedroeg in 1989 ruim 11 miljard dollar,waarvan ongeveer 65% betrekking hadop bouwkundige en 30% op civiele wer-ken, gerealiseerd door ruim 11000werknemers. Daarnaast werd nog 5% inonroerend goed omgezet.Tasei Corporation wordt op de voet ge-volgd door Shimizu en Obayashi Cor-poration. Al deze bouwondernemingenomvatten naast het uitvoerend bouwbe-drijf ook eigen bureau's voor architec-tuur, constructies, bouwfysica en instal-laties. Hierdoor is het mogelijk een pro-ject geheel in eigen huis te ontwerpen, teberekenen en uit te voeren.OnderzoekDe bouwondernemingen besteden veelgeld aan onderzoek, dat zich uitstrektover allerlei disciplines. Als voorbeeldTasei Corporation: in 1989 waren daar350 onderzoekers werkzaam op het ge-bied van constructies en civiele techniek(50%), elektronica en telecommunicatie(30%), machines (10%) en chemie (7%).Iedere onderneming heeft een eigen la-boratorium ter beschikking, waarin on-der meer beproevingsapparatuur, eenklimaatkamer, een brandtest-ruimte,een offshore testbasin, een windtunnelen een aardbevingssimulator (foto l)aanwezig zijn. Het onderzoeksla-Cement 1991 nr. 1Aardbevingssimulator in hetlaboratorium van TaseiCorporation, de grootstebouwonderneming in Japanboratorium is nauw betrokken bij depraktijk. Zo worden constructiedetailsbeproefd en composiet-materialen uit-getest die aansluitend in de praktijkworden toegepast. Hetzelfde geldt voorhet ontwerpen van bijvoorbeeld kan-toorgebouwen, waarbij het ontwerpuitvoerig wordt gecontroleerd op stede-bouwkundige inpassing en bouwfysi-sche consequenties.Tussen de onderzoeksafdelingen van deverschillende bouwondernemingen be-staat nauwelijks tot geen samenwer-king, waardoor hetzelfde onderzoeksoms meermalen wordt uitgevoerd.Op de onderzoeksafdelingen vindtnaast praktijkgericht ook 'theoretisch'onderzoek plaats, waarmee veelal grotefuturistische proj ecten worden bedoeld,waarin veel geld wordt gestoken. Enkelevoorbeelden hiervan zijn een hotel in deruimte, een stad onder de grond, eenstad in de oceaan en een staalconstructievan 2100 m hoog en 3650 m lang, waar-mee ruimtevliegtuigen kunnen wordengelanceerd.De kennis die hiermee wordt opgedaanwordt weer in de praktijk toegepast, zo-als een space-frame dat met klikverbin-dingen in elkaar gezet kan worden eneen methode om een dubbelsporigetunnel te graven. Behalve het opdoenvan kennis voor en over de toekomsthebben deze projecten nog een anderdoel: het profileren van de bouwonder-neming. Met dergehj ke proj ecten wordtaan (toekomstige) opdrachtgevers ge-toond dat de onderneming in staat is omdergelijke uitdagingen aan te gaan.ConstructiesVanwege de hoge grondprijzen wordt inTokyo veel hoogbouw gepleegd, veelaluitgevoerd in staal. De hoofdwegen, diezich om dezelfde reden vaak boven el-kaar bevinden, bestaan uit betonnenkolommen en een stalen wegdek. Hetgebruik van staal komt voort uit het feitdat Japan arm is aan grondstoffen, zodatalles dient te worden ge?mporteerd. Te-vens speelt het gevaar van aardbevingeneen rol.Een recente ontwikkeling, bedacht in23D1UITVOERINGSTECHNIEKhet onderzoekslaboratorium van Shi-mizu Corporation, is een gecombineerdstaal-beton systeem voor gebouwen totcirca vier bouwlagen. De kolommenbestaan uit geprefabriceerde stalen wa-peningskorven met stalen verbindings-profielen, de liggers zijn geheel van staal(foto 2).Door Tasei Corporation is het compo-siet-materiaal PIC (Polymer Impregna-ted Concrete) ontwikkeld, waarin decementmatrix wordt versterkt met po-lymeren. PIC wordt gebruikt als eenblijvende .bekisting (voor bijvoorbeeldliggers) die wordt ge?ntegreerd met hette storten beton.UitvoeringDe uitvoering van bouwwerken wordtzo industrieel mogelijk aangepakt omde kwaliteit en de veiligheid te verho-gen. De veiligheidseisen op de bouw-plaats zijn in Japan zeer streng. Iederemorgen worden de werkzaamheden ende veiligheidsaspecten van die dag metalle werknemers besproken. De werk-vloer is altijd schoon en opgeruimd eniedereen dient een uniform, handschoe-nen, een helm en een veiligheidsgordelte dragen. Overigens bezit iedere werk-nemer ook een ID-chipkaart die zijnwerkuren registreert. Deze kunnen welzo'n 10 ? 12 uur per dag bedragen.Verder worden de kwaliteit en de veilig-heid verhoogd door zoveel mogelijkhandelingen naar de begane grond of defabriek te verplaatsen. Dit wordt gerea-liseerd door het integreren van diverseonderdelen in units, die op wagentjesworden aangevoerd. Deze standaard-wagentjes worden door de toeleve-ranciers enigszins aangepast aan hunspecifieke produkten.De grotere bouwdelen worden zo doel-matig mogelijk samengevoegd tot units.Hierbij wordt geen onderscheid ge-maakt in functie. Zowel delen van deconstructie, installaties, bevestigings- enafbouwmaterialen kunnen in ??n unitworden ge?ntegreerd. Enkele voorbeel-den hiervan zijn:- een natte cel waarin de doucheruimte,wc en wastafel zijn samengevoegd, ge-maakt van een glasvezel-versterktcomposiet-materiaal?,- alle standleidingen van een aantalruimten worden gevat in een stalenframe dat in ??n keer wordt gemon-teerd. Deze units bevatten leidingenvoor water, riolering, elektra en air-conditioning voor verschillendebouwlagen;- op de stalen vloerconstructie worden(delen van) installaties en leidingengemonteerd en in ??n keer geplaatst(foto 3).RobotiseringEvenals in de westerse wereld treedt inJapan een snelle vergrijzing van de be-volking op. Het gevolg is schaarste op dearbeidsmarkt die zich vooral laat voelenin de arbeidsintensieve bouwsector[1,2].Een logische oplossing voor dit pro-bleem is het robotiseren van het bouw-proces. Zoals de beschrijving en dewerkwijze van de bouwondernemingenin Japan duidelijk maken, lenen dezebedrijven zich hiervoor uitstekend: zijhebben alle benodigde kennis in huis,van elektronica en machines tot het ont-werpen en uitvoeren van bouwwerkentoe. Reeds enkele jaren geleden is in Ja-pan met de ontwikkeling van bouwro-bots begonnen. Tot dusver heeft dit ge-resulteerd in een aantal prototypes dieop de eerste plaats gevaarlijk, vuil enzwaar werk moeten vervangen. Naast deverhoging van de veiligheid en de be-Staal-betonsysteem voorgebouwen tot circa vierverdiepingen met aansluitdetail. Ditsysteem is ontwikkeld door ShimizuCorporationMontage van een ge?ntegreerdevloer- en installatie-unit in hetstaalskelet (Shimizu Corporation)Robot voor het afwerken vanbetonvloeren (ShimizuCorporation)sparing van arbeid worden als voordelenook de verhoging van de produktiviteiten de kwaliteit en het verlagen van dekosten genoemd.Enkele voorbeelden zijn robots voor:- positioneren van plafond- en wand-platen;- verven van buitenmuren;- afwerken van betonvloeren (foto 4),- spuiten van brandwerend materiaalop staalconstructies;- samenvoegen van stalen balken enkolommen in een skelet;- slopen van radio-actief beton (foto 5),- fabriceren van wapeningskorven voorbetonnen liggers (foto 6).De vraag rijst of de gepresenteerde ro-bots ook daadwerkelijk gebruikt wor-den of gebruikt gaan worden. Zij wor-den namelijk alleen getoond op foldersen demonstratie-video's en een grootaantal daarvan is ook reeds gesignaleerd24 Cement 1991 nr. 1234Robot voor het slopen vanradio-actief beton (ShimizuCorporation)Robot voor het fabriceren vanwapeningskorven voor betonnenliggers, detail van de vlecht-unit. Eenontwikkeling van Tasei Corporationin november 1988 tijdens een doorCIAD georganiseerde studiereis naar Ja-pan [3]. Het lijkt erop dat de robots meerworden gebruikt als leerobject en terverhoging van het prestige dan voorpraktische toepassing. Bij navraag bleekdat veel prototypes inderdaad niet inproduktie waren genomen. Enkele re-denen voor de terughoudendheid in detoepassing van robots zijn dat deze teduur zijn en niet flexibel kunnen wor-den ingezet. Verder spelen bij de roboti-sering niet alleen de technische oplos-sing en inzetbaarheid van de robots eenrol, maar ook de standaardisatie van deprodukten en hun toepassingen. Deaandacht is het laatste jaar dan ooksteeds meer verschoven naar het auto-matiseren van het ontwerpproces.AutomatiseringHet gebruik van tekensystemen in Japanheeft de laatste jaren een grote vluchtgenomen. Het tekensysteem AutoCADhad in 1989, evenals in Nederland, hetgrootste marktaandeel met 30%. Er ko-men echter steeds meer Japanse teken-systemen op de markt die aangepast zijnaan het Japanse (kanji-)schrift. Het pro-bleem is echter dat voor een Japans te-ken meer bytes nodig zijn dan voor eenletter uit het latij nse alfabet. Vandaar datde Engelstalige tekensystemen groten-deels moeten worden herschreven. DeJapanners hebben deze situatie aange-grepen om eigen CAD-systemen te ont-wikkelen, waarbij het tekensysteem isCement 1991 nr. 1ge?volueerd tot een ontwerpsysteemdoor het te koppelen aan een database.Hierin kunnen zowel objecten als rela-ties tussen de objecten worden vastge-legd, waardoor de consistentie van eenontwerp kan worden gewaarborgd [4].De grote bouwondernemingen zijn allanger bezig met het ontwikkelen vanprogramma's voor de diverse ontwerp-afdelingen. Zij hebben hun aandachtvooral gericht op het integreren van dediverse disciplines door het ontwikke-len van een EDM (Engineering DataManagement)-systeem [5]. Een EDM-systeem legt een gemeenschappelijkegegevensstructuur op aan een verzame-ling programma's op het gebied vanCAD, CAE en CAM, die te zamen elkaspect van ontwerpen bevatten.Bij Obayashi Corporation is dit hetEDM-systeem Pegasus. Tot dusver be-vat het systeem modules voor het bere-kenen en tekenen van betonconstructiesen het ontwerpen van plafondinde-lingen, trappenhuizen en gevels in met-selwerk. Opvallend is dat de presentatie(op het scherm) alleen tweedimensio-naal geschiedt, terwijl in de database hetmodel driedimensionaal is vastgelegd.Het ligt in de bedoeling om ook het ar-chitectonisch ontwerp aan het systeemte koppelen.Ook bij Tasei Corporation wordt, te za-men met Mitsubishi, een EDM-systeemontwikkeld, genaamd Loran-T. Het sys-teem is nu vier jaar in ontwikkeling entot dusver zijn het architectonisch, con-structief, mechanisch en elektrisch ont-werp en de kostencalculatie samenge-voegd door al deze programma's te base-ren op een gemeenschappelijke, object-geori?nteerde database. Binnen vijfjaarverwacht men dat ook de planning enproduktie in het systeem zullen zijn ge-?ntegreerd. Hiermee zal de automa-tisering van het bouwproces zijn vol-tooid.ConclusieDe Japanse bouwondernemingen zijngroot van omvang, besteden veel geldaan onderzoek en omvatten alle disci-plines in de bouw. Hierdoor vormen zijeen goede basis voor het robotiseren enautomatiseren van het bouwproces. Hetdoel hiervan is het verhogen van pro-duktiviteit en kwaliteit en het besparenvan tijd, geld en mensen.In de praktijk is echter gebleken dat ro-bots in de bouw (nog) niet haalbaar zijn;ze zijn te duur en weinig flexibel. Van-daar dat de meeste ontwikkelingen be-perkt blijven tot het maken van prototy-pes. In hoeverre toeleveranciers en fa-brieken (die vaak ook behoren tot debouwondernemingen) bezig zijn metrobotisering is buiten het gezichtsveldvan de auteur gebleven, maar het ligt inde lijn der verwachting dat daar wel de-gelijk ontwikkelingen plaatshebben.De aandacht bij de bouwonderne-mingen is verschoven naar het automa-tiseren van het bouwproces om de ge-5625BELGISCHE BETONDAG INTEKEN VANTOEKOMSTPERSPECTIEFDe op 25 oktober 1990 in Brussel gehouden 10e Betondag werd door de voorzitterir.E.Berleur van de Belgische Betongroepering (BBG) in het teken van het jaar 2000geplaatst. De BBG werd in 1980 opgericht en werd in haar bestaansperiodegeconfronteerd met een afnemende markt. Enkele sectoren van de bouw zijn zichnu duidelijk aan het herstellen, vooral de utiliteitsbouw. De hoeveelheid verwerktbeton bedroeg in 1980 17 miljoen m3. Dat zakte tot 12 miljoen in dejaren 1983-1985.In 1989 steeg de produktie weer tot 16 000 miljoen m3. Een en ander is vergelijkbaarmet de markt in de omringende landen.e keuze van het jaar 2000 alsrichtdatum, met op de voor-grond 1992 als begin van eengezamenlijke Europese markt, bete-kende niet meer dan een bespiegelendvooruitzien. Prognoses werden er nietaan verbonden. Het thema leidde toteen bezinning op de huidige positie entot beschouwingen over de verwachtin-gen van inmiddels ingezette ontwikke-lingen. Daarbij behoorde ook een korteterugblik op de verworvenheden uit hetrecente verleden. Berleur noemde eenaantal van deze ontwikkelingen op be-tongebied. Enkele daarvan zijn:- de bouw van voertuigkeringen, typeNew Jersey;- overlagingen van wegen met staalve-zelbeton en doorgaand-gewapend be-ton;- de zichtbare toepassing van beton inhet uiterlijk van gebouwen en wonin-gen. Zowel het veelvuldige metsel-werk met betonblokken- en stenen alsde toepassing van grote geprefabri-ceerde gevelelementen. Er is veel erva-ring opgedaan met oppervlakken vangepolijst beton. Daarmee worden deesthetische mogelijkheden van betonaanzienlijk verruimd;- de bruggenbouw toonde spectacu-laire ontwikkelingen: toepassing vande schuifmethode in gebogen trace's,het indraaien van een compleet brug-dek met een grote overspanning, detoepassing van voorspankabels buitende betondoorsnede en de bouw vantuibruggen.Elk land kent zijn eigen bouwcultuur.Zo bestaan er op betongebied ook ver-schillen tussen Nederland en Belgi? zo-als uit de voorgaande opsomming mogeblijken.ProgrammaOok de Betondagen inBelgi? en Neder-land verschillen nogal van elkaar. In Bel-gi? ligt het accent sterker op de voor-drachten omdat er geen grote levendigeexpositie is die de aandacht afleidt. Devoordrachten zelf zijn veelomvattenden onderdeel van een thema. Ditmaalprobeerde men in ??n dag een vollediginzicht te geven in de situatie van de be-tonbouw. Aan de deelnemers werd, zo-als gebruikelijk, een map met de volle-dige teksten van de voordrachten uitge-(vervolg van blz. 25)stelde doelen te bereiken. Het accent ligtdaarbij in de eerste plaats op het auto-matiseren van het ontwerpproces.Daarbij wordt gebruik gemaakt van eengemeenschappelijke database waaraandiverse reken- en tekenprogramma'sworden gekoppeld die een consistentontwerp waarborgen.In Nederland leggen enkele grote aan-nemingsbedrijven en toeleverancierszich toe op het automatiseren van de lo-gistiek van het produktieproces. Hetwordt echter tijd dat ook de architec-ten-, ingenieurs- en installatiebureau'shet belang van automatiseren inzien enhun programma's evolueren tot ont-werpsystemen. Pas dan kan sprake zijnvan een ge?ntegreerd en geautomati-seerd bouwproces waarin robots een rolkunnen spelen.Literatuur1. Powell, ., Personeel gezocht. Inter-mediair, 10 augustus 1990.2. Tekort aan arbeidskrachten dwingtJapan tot snelle bouwrobotisering. Poly-Technisch weekblad, 12 juli 1990.3. Wagter, H., Tijd en middelen voorR&D vanzelfsprekend. CA techniek inbedrijf, maart 1990.4. Van Kempen, A.J.M., Op weg naar in-telligente tekensystemen. Cement 1990,nr. 11.5. Communicatie tussen CAD/CAE/CAM via EDM-systeem. Computable, 26oktober 1990.26 Cement 1991 nr. 1D