ענף הבניין נחשב למסורתי במיוחד מבחינה טכנולוגית. כלי עבודה ממוכנים כמו עגורן, דחפור, מחפרים למיניהם וטרקטורים מסוגים שונים עדיין מבצעים פעולות דומות להפליא לאלו שביצעו לפני שנים, כאשר פותחו לראשונה. שיטות הבנייה גם הן לא השתנו באופן מהותי בשנים האחרונות. יחד עם זאת, ישנה פעילות רבה מאחורי הקלעים, וחברות רבות בתעשייה (אפילו זו הישראלית) משקיעות בפיתוח שיטות מתקדמות השואפות להצעיד את הענף קדימה.

המכשיר הנפוץ ביותר, שנראה ממרחקים ברוב אתרי הבנייה, הוא העגורן, המכונה בלשון העם מנוף. מדובר במכשיר מכני הנדסי המיועד להרמת עצמים כבדים [1]. מקור שמו, בדומה לשפות אחרות, נגזר מהעגור, שעמידתו על רגל אחת מזכירה את מראהו. ייחודו של העגורן הוא בזרועו הארוכה, המאפשרת לו לשנע משאות במהירות וביעילות בין נקודות שונות ובגבהים שונים באתר הבנייה. העגורן משתמש בעקרון המנוף [2] כפעולה מכנית (נהוג לייחס את פיתוח העיקרון הזה לארכימדס, שאמר, "תנו לי נקודת משען ואוכל להזיז את העולם"). את עקרון המנוף ניתן לתאר בקלות בעזרת נדנדה, אשר עליה ממוקמים מושבים לאורכה ומשני צדדיה. כל ילד שעולה על הנדנדה מפעיל כוח בכיוון מטה, ובעזרת הזרוע (המרחק בין הילד לבין ציר הנדנדה) יפעיל מומנט (כתבנו בעבר על מהו מומנט [3]), אשר יטה את הנדנדה כלפי מטה. ילד שיתיישב רחוק יותר מציר הנדנדה יפעיל מומנט גדול יותר, וכך ישפיע בהתאם על תנועת הנדנדה. 

נחזור לעגורן. הוא מרים מטען מסוים בקצהו, אך מתאזן בעזרת מטען כבד הרבה יותר מן הצד השני של נקודת העגינה שלו, וכך המטען שהוא מרים אינו "מנדנד" את המנוף לכיוון המטען.

אם כך, העגורן בפרט והמנופים בכלל בנויים על עקרון מכני הידוע לנו מזה דורות רבים. אז האם אנחנו עדיין בונים כפי שבנו בדורות הקודמים? ובכן, לא. חברות רבות שואפות להכניס לתעשיית הבנייה כלים אוטומטיים וטכנולוגיים, אשר שומעים עליהם בתעשיות מקבילות - כמו למשל זו של הרכבים האוטונומיים. אם כלי רכב הנוסעים בכביש מהיר יכולים לבצע פעולות מורכבות בצורה אוטונומית, מדוע מכונות עבודה מועטות בהרבה, באזור תחום ובמהירויות עבודה נמוכות בהרבה, לא יוכלו לבצע את אותה הפעולה בדיוק?

המרוץ לפיתוח עגורן אוטונומי בעיצומו [4, 5]. על העגורן יהיה להבחין בהתרחשויות מתחתיו: לוודא שאינו מבצע פעולה מסוכנת, ושהוא מרים את המטען הנכון ומניח אותו במקומו. בנוסף, נדרש מהעגורן להיות בטיחותי ככל הניתן - אסור לו להתנגש בעצמים שבסביבתו. חשוב גם שהעגורן יתכנן את המסלול האופטימלי עבור ביצוע כל פעולה. לשם כך נדרשת חישה מתקדמת בעזרת שילוב מידע ממספר רב של חיישנים מסוגים שונים - חיישני תאוצה ומהירות, מצלמות, חיישני אינפרא אדום המסוגלים לזהות את המרחק מעצמים (בדומה לטכנולוגיה שאנו מכירים מרכבים אוטונומיים) ועוד. בעזרת חיישנים אלו יצטרך המנוף האוטונומי לבצע מטלות שאנו מכירים היטב - זיהוי עצמים ואנשים בסביבתו, חישוב מיקומו בוודאות גבוהה, זיהוי סכנות ומניעתן ועוד.

התפתחות הטכנולוגיה מאפשרת גם לבנות תמונת מצב אמיתית, המשקפת את סטטוס הפרויקט והעמידה ביעדים תוך כדי העבודה. לדוגמה, פועלים חמושים במצלמות יכולים לצלם את האתר תוך כדי עבודה, ובעזרת מיפוי זה לבצע השוואה של המצב הקיים אל מול זה המתוכנן [6], בעזרת שימוש בהשוואה של מודלים תלת ממדיים, המיוצגים על ידי ענני נקודות [7]. בשיטה זו ניתן גם לזהות תקלות בטיחותיות המסכנות את פועלי האתר, ולמנוע את התאונה הבאה לפני שהיא קורית. 

כתבנו בעבר על שחזור מודל תלת ממדי בעזרת צילום ותנועה [8]. שיטה זו נפוצה היטב גם ביצירת מודלים אלו. ניתן גם לעקוב אחר פעולת העגורן בעזרת חיישנים הממוקמים עליו, כדי לבחון את יעילותו ואופן שימושו [9].

יוזמה נוספת אשר בהחלט יכולה לצמצם פגיעה בנפש באתרי הבנייה היא להוציא את האדם מהכלי ולנהג אותו מרחוק. ניתן להפעיל את העגורן מהקרקע בעזרת מצלמות, אשר מספקות מידע ישירות למנהלי האתר למטה [10]. בנוסף,אפשר לבצע התאמה מקבילה גם לכלים זחליים הפועלים במתחם - למשל לדחפורים ולטרקטורים באתר העבודה. כלים אלו יכולים להיות מנוהגים מרחוק, או להיות מצוידים באמצעים מתקדמים המסייעים לאדם המפעיל את הכלי להימנע מהתהפכות [11]. במקרה הזה - כמה מצלמות ומחשב, המסוגל להפעיל שיטות חישוביות מתקדמות, יכולים לספק בינה מלאכותית אשר תתריע למפעיל מתי הוא נמצא בסכנת התהפכות. מצלמות אלו יצלמו את הכלי ויזהו את מרכיביו השונים בעזרת שיטות זיהוי עצמים. זווית ההטיה של הכלי ביחס לאופק יכולה גם היא להיכלל בחישוב בעזרת מצלמה, וכך, בעזרת שקלול זוויות ההטיה והשפעתן על הכלי, ניתן לחשב את שולי הבטיחות של הכלי לסכנת התהפכות. ישנן גם התפתחויות בתחום הרובוטיקה בענף, בשימוש ברובוטים ורחפנים למטרות סימון וביצוע מדידות מדויקות במהלך הבנייה [12, 13].

ענף הבנייה, כמו ענפי תעשייה רבים, נמצא מאחור מבחינת הקִדמה והטכנולוגיה. ארגונים ושיתופי פעולה, כמו תעשייה 4.0 וחברות סטארטאפ רבות, מנסים לתקוף בדיוק את הבעיה הזו, ולקדם רעיונות עתיקים אל המאה ה-21 בעזרת רחפנים, חיישנים מתקדמים, מעקבי בנייה דיגיטליים וכלים אוטונומיים. נוכל לקוות שילדינו יוכלו כבר להדפיס את בית חלומותיהם ולהשתמש בכלים חכמים ויעילים, אשר יוזילו עלויות בצורה משמעותית ויוכלו לבצע את העבודה בצורה מקצועית יותר. נוכל לקרוא לפרויקט הזה "מחיר למשתכן 2050". בנוסף, אולי לא נשמע יותר על סיפורים נוראיים של פגיעות באתרי בנייה [14], שיוכלו להימנע בעזרת הבטחת איכות העבודה והחלפת העובדים באמצעים טכנולוגיים חליפיים.

קישורים והרחבות:

[1] הסבר על פעולתו של המנוף

[2] סרטון הסבר על עקרון המנוף

[3] פוסט במדע גדול בקטנה המסביר מהו מומנט

[4] סרטון של חברת Intsite המפתחת מערכות אוטונומיות לתעשיית הבניה

[5] סרטון של חברת Syracuse המפתחת מנוף אוטונומי

[6] סרטון של חברת Buildots המתאר צילום של אתר בנייה בעזרת מצלמת קדסה וביצוע שחזור תלת ממדי של האתר לטובת השוואת המודל מול התכנון

[7] פוסט במדע גדול בקטנה בנושא ענני נקודות

[8] פוסט במדע גדול בקטנה בנושא שחזור מודל תלת ממדי בעזרת צילום ותנועה

[9] סרטון של חברת Versatile בנושא מערכת מידע המאפשרת מעקב אחר יעילות העבודה ועל קצב העבודה תוך השוואה בין התכנון למצב הקיים

[10] סרטון של חברת Ultrawis המפעילה מנוף מרחוק בעזרת חיישנים מתקדמים

[11] הרצאה של חברת Intsite בנושא מניעת התהפכות של דחפור באתרי עבודה

[12] סרטון של חברת civ robotics המציג אילוסטרציה לסימון מטרות באתר ע"י רחפן

[13] מעבדת CEAR של פרופ' אמיר דגני מהיחידה למערכות אוטונומיות בטכניון

[14] כתבה מעיתון הארץ מתאריך 13/7/21 - "שלושה פועלים נהרגו היום בתאונות עבודה באשדוד, בפתח תקווה ובבית שאן"