拓普康机械控制介绍与展望

从可以自动平整的挖掘机到自动驾驶的卡车，机械控制技术正在彻底改变建筑行业。但这项技术是如何工作的呢？

要理解机械控制如何彻底改变建筑行业，我们首先需要了解“机械控制”这一术语的含义及其发展的原因。简单来说，机械控制硬件和软件解决方案的开发是为了确定机器在地球上的当前位置，并将其与所需的设计表面进行比较。该技术使用来自卫星或全站仪的数据以及 3D 模型，确保机器操作员能够准确定位机器、检查坡度、自动化设备功能和收集数据。通过使用各种定位传感器和显示器，机械控制为操作员提供了机器铲斗或铲刀位置与设计表面之间的清晰参考。

自20世纪90年代末以来，建筑行业在土方工程设备上使用了这项技术，它使得决策可以基于数据，而不是依赖于容易出错的传统方法或操作员的技能和经验。因此，机械控制有效地提高了操作员的生产力和准确性。

在挖掘机、推土机和平地机上使用的机械控制解决方案，如拓普康的MC-Max，准确性的提高和性能的增强，为操作员节省了时间、金钱和燃料。通过使用如MC-X平台等解决方案，操作员可以访问将所有标准现场定位解决方案和不同机器类型结合在一起的技术，这意味着他们可以灵活地将全站仪或GNSS与挖掘机、推土机和平地机结合使用。

机械控制的历史

机械控制正在各种不同类型的建筑设备（包括平地机、推土机以及最近的挖掘机）中迅速发展。然而，在这之前，操作员必须手动检查坡度和定位机械——这一过程准确性较低、耗时且由于坡度检查员或信号员需要接近机器而存在较高的安全风险。随着2D和3D技术的发展，早期的机械控制技术也随之发展。为操作员提供简单的视觉指引，这种早期技术通常使用指示系统来展示挖掘深度，甚至实现对推土机和平地机铲刀位置的控制。

为了实现这个目标，起初通过设置旋转激光来传输信号，这些信号可以被安装在推土机或平地机上的传感器接收。这为操作员提供了他们所需的基本信息。然而，与现代机械控制相比，这些早期系统无法提供全面且准确的图像信息，而且通常过于昂贵或复杂。

当今行业面临的挑战

建筑行业发展到今天正面临一些重大挑战。众所周知，该行业缺乏新鲜血液的注入。特别是承包商难以吸引年轻人，因此进入该行业的操作员越来越少。如果这种趋势继续下去，行业将面临经验丰富且可靠的操作员短缺的问题，这意味着项目的质量和生产力将受到技能缺口的严重影响。为了达到建筑目标并正面应对技能缺口，行业正在转向自动化机械控制以进一步改善其工作流程。

自动化机械控制

自动化机械控制不仅仅是向操作员提供铲斗或铲刀位置的视觉指引，它还通过与机器的液压系统通信来移动铲刀到正确位置。与常规机械控制不同，自动化机械控制技术将准确性和速度的责任完全交给了性能增强技术。这意味着通过使用这项技术，新手或技能较低的操作员可以像专业人士一样操作，而那些经验丰富的操作员则可以工作得更好更快。

自动化机械控制的采用情况如何？

观察当前的建筑形势，很明显，尽管自动化机械控制具有显著的优势，但机器控制自动化并没有以相同的速度在所有机器上得到推广。事实上，尽管像平地机和推土机这样的机器正在采用自动化，但挖掘机的采用速度要慢得多，欧洲的自动化机械控制采用率估计仅为10%，而推土机的采用率则超过50%。过去，这并不令人惊讶，因为虽然行业以前有稳定的技术工人供应，但挖掘机的自动化需求并不高。今天，挖掘机的生产力提高可以说是精度的提高和过度挖掘的减少，这相对容易证明。然而，很明显，该行业现在需要重新评估挖掘机的需求。随着生产力需求的增加和熟练操作员的短缺，建筑行业需要接受投资自动化机械控制带来的好处。

MC-Max 挖掘机系统

现在，行业有机会通过投资自动化挖掘系统来改变建筑工作流程，迈出实现完全自动化现场的第一步。

例如，拓普康MC-Max挖掘机解决方案通过增加超平滑液压接口扩展了原始机械控制系统。该技术具有易于使用的指尖控制功能，该技术旨在在平坦、阶梯或斜坡应用中挖掘到坡度时提供自动深度控制。该系统使有经验的操作员能够提高他们的技能，而新操作员也能够迅速像专业人士一样操作。

通过简单地拉回操纵杆，操作员可以自动控制挖掘深度、动臂高度和铲斗角度——确保每次都在正确位置上并避免过度挖掘。这为新老操作员节省了时间和金钱，估计生产力提高了约30%。该技术还意味着操作员只移动所需的土方，从而避免过度挖掘——节省了燃料和不必要的材料运输的额外成本。

自动化3D机械控制系统，如MC-Max，还提供了现场安全优势。通过使用领先的GNSS定位技术和传感器，操作员可以实时、动态地在屏幕上查看铲斗位置和设计视图。访问实时设计意味着操作员可以更准确地挖掘，并在驾驶室中检查复杂设计，而无需人工到沟槽中检查坡度。由于车载连接性，像这样的自动化机械控制系统还可以与工地管理软件一起使用，如拓普康的Sitelink3D服务。这为团队提供了对挖掘机的远程访问的可能，并且可以从每台机器生成报告并传送到数据中心。报告、数据甚至设计可以在办公室和驾驶室显示器之间共享，以确保操作员在计划发生变化时实时更新——这减少了计划变更时的返工需求。为团队提供最新的性能信息的同时，还确保他们可以监控现场进度并实时修改设计，即使在远程工作时也是如此。

自动机械控制的未来

自动化只是机械控制的第一步。展望未来，自动化不仅将控制机器的角度和深度，而且整个挖掘过程很可能变得自动化——提高整个建筑工作流程的生产力。通过使用自动化机械控制技术，如MC-Max和现场管理工具如Sitelink3D服务，机器将能够充当传感器——实时监控项目进度并共享准确的生产力报告。对于更广泛的建筑工作流程，这些报告将用于同步项目中的其他功能和相关设备——如卡车，以简化建筑过程并避免项目延误。

目前，决定是否需要更多挖掘机是基于工期和运输距离的人为决策，这反过来又影响了自卸卡车的数量。在未来，完全自动化的建筑工作流程将使项目经理能够准确评估进度并适当分配资源。

建筑专业人员需要确保他们通过这项技术提升员工的技能，并接受它为项目带来的好处，因为完全自动化的建筑工作流程似乎是未来实现基础设施目标的答案。

供稿：数字化施工业务部 WTQ