AI en robots op de werf

De renovatiegolf versnelt, er is veel vraag naar nieuwbouwwoningen, kortom: geen gebrek aan werk in de bouwsector. Maar wie gaat het doen? Er is te weinig geschoold personeel en metselende robots zijn nog niet voor morgen. Hoe kan technologie wél al helpen op korte termijn?

Bram Vanderborght: Hoewel er experimenteel onderzoek rond gebeurt, is automatiseren en robotiseren op een werf vandaag nog een enorme uitdaging. Dat heeft te maken met het gebrek aan standaardisatie. Elke werf is verschillend, en werven zijn beslist geen steriele labo’s: je hebt er wind, regen, stof en uiteraard ook heel wat mensen – wat extra uitdagingen inhoudt richting veiligheid. Niet toevallig opereren de meeste robots in de industrie vandaag in afgesloten kooien. Dat zal veranderen op het ogenblik dat robots een volledig omgevingsbewustzijn krijgen. In het Safebot-project onderzoeken we hoe sensorfusie (de combinatie van een hele variatie aan sensorinformatie via software) ervoor zorgt dat mens en robot veilig kunnen samenwerken in één ruimte, ook in omstandigheden met regen en stof.

Belangrijk onderzoek, want sommige taken zullen enkel op de werf kunnen gebeuren. Maar de vraag is of we het ons altijd zo moeilijk moeten maken. Stel dat we een woning meer modulair zouden opbouwen, met geprefabriceerde modules die in een gecontroleerde omgeving gebouwd worden, dan is de inzet van robots en machines een no-brainer. Een ander praktisch voordeel van die aanpak: je zou bouwtaken die veel stof genereren in de bouwplaats kunnen verrichten. Stel dat je je elektriciteitskabels op voorhand al kan inslijpen bijvoorbeeld, dan vermijd je een pak bouwstof en gedoe in huis. En wat dat metselen betreft: sommige bouwprocessen zijn ontwikkeld op maat van mensenhanden, maar er bestaan efficiëntere manieren om zo’n taak machinaal te volbrengen. Op iets langere termijn zie ik dronetechnologie de stap zetten van observeren naar manipuleren, bijvoorbeeld. Zeker als we verschillende drones kunnen laten samenwerken, kunnen ze complexe of zware constructietaken overnemen.

Gaan er nog jobs zijn in de bouw?

Kris Van de Voorde: Zonder twijfel. Als je kijkt naar het tekort aan arbeidskrachten en de toename van het werk, dan redden we het simpelweg niet zonder automatisatie. Exoskeletten kunnen arbeiders ondersteunen op de werf bij fysiek belastende taken, cobots kunnen 24h/24 werken en 360 gradencamera’s, drones en IoT-sensoren kunnen zorgen voor een betere opvolging van de verschillende stappen op de werf. Maar menselijke kennis en skills zullen essentieel blijven. En door gevaarlijk of belastend werk uit te besteden aan cobots, kunnen bouwbedrijven net aantrekkelijker worden als werkgever. Wel is het zo dat de jobs in de bouw gaan veranderen, en zullen blijven veranderen. Digitale vaardigheden gaan cruciaal worden, en dat vergt investeringen in opleiding en continue bijscholingen.

Bram Vanderborght: De data die gebruikt worden om AI en robots te trainen, kunnen trouwens ook gebruikt worden voor simulatietraining bij arbeiders – denk maar aan veiligheidstrainingen, of de bediening van bepaalde machines die door een expert overschouwd moeten worden.

Kris Van de Voorde: Op een gestructureerde manier verschillende werven documenteren, is een kans om de bouwexpertise binnen een bouwbedrijf te vergroten. Het is dan wel belangrijk dat de bouwbedrijven zorgen dat ze zélf eigenaar blijven van de data.

Hoe speelt data een rol in de bouwsector van de toekomst?

Kris Van de Voorde: Je kan het zien als een drietrapsraket: data uit IoT-sensoren en camerabeelden voeden AI-modellen, die inzichten verlenen voor een betere planning en opvolging. Op basis daarvan worden robots aangestuurd die bouwtaken verlichten of veiliger maken. Het resultaat: meer efficiëntie en minder fouten.

Er gebeuren vandaag namelijk relatief veel bouwfouten, en die zijn duur om te corrigeren, zeker in een context met stijgende materiaalprijzen. Soms gaat het om metingen die onvoldoende exact zijn, soms om miscommunicatie tussen twee vakmensen. Digitalisatie op de werf kan die fouten beperken, en een beter inzicht geven op de precieze vorderingsstatus van de werf. 

Het ICON-project BoB onderzocht hoe communicatie tot stand kan komen tussen (digitale) BIM-modellen en de eigenlijke werf. De onderzoekers van imec-onderzoeksgroepen IDlab Antwerpen, IDlab Gent en IPI, focusten op de analyse van real-time on-site camerabeelden via statische cameraopstellingen. AI werd ingezet voor de automatische herkenning van activiteiten zoals betonstorten of uitgravingen, maar ook om die camerabeelden te linken aan het BIM-model. Resultaat: een automatische voortgangsanalyse van de werkzaamheden op de werf.

Het bouwproces wordt steeds complexer: het moet klimaatbestendig, mensgericht en circulair verlopen. Daar is een kwalitatief en geïntegreerd ontwerpproces voor nodig dat alle disciplines in een vroeg stadium bijeenbrengt. Vandaag is de bouwketen van ontwerpers, aannemers, toeleveringsindustrie en overheid nog erg gefragmenteerd. Digitalisering en data-uitwisseling is nodig om daar verandering in te brengen.

Wat zal een klant merken van gedigitaliseerde en geautomatiseerde bouwsector?

Bram Vanderborght: Bouwen en renoveren is duur, vandaag de dag. Bovendien valt het vaak duurder uit dan vooraf ingecalculeerd. Gevoed met kwaliteitsvolle data kan AI in de bouwplanning automatisch planningsvoorstellen genereren, inclusief tijdsplanning en kosten. Of het maakt A/B-testing mogelijk om de invloed van bijvoorbeeld een materiaalkeuze op het budget en schema direct te evalueren. Zo weet je als klant meteen waar je aan toe bent. En finaal zal ook de kost van bouwen en renoveren zakken, wanneer het bouwproces meer geïndustrialiseerd en geautomatiseerd verloopt.

Kris Van de Voorde: Een typische frustratie van klanten (of het nu gaat om grote weginfrastructuur of een woning) is ook de onvoorspelbare duur van werven. Vaak sluiten verschillende bouwfases niet aan, waardoor er lange tijd helemaal niets gebeurt op een werf, terwijl dat wel al zou mogen. Anderzijds is te snel werken, wanneer bijvoorbeeld het beton nog niet uitgehard is, een groot risico voor bouwfouten.

Een interessante piste om dat proces vlotter te trekken en de bouwtijd te verkorten, is de inzet van draadloze sensoren om de uitharding van beton te meten. Onderzoekers van WAVES – Ugent, KU Leuven – CiTiP, Stichting imec Nederland en UGent – DBm  werkten daaraan in het ICON-project CoMMoDore.

Hoe kan de sector zich klaar maken voor die toekomst?

Kris Van de Voorde: De hoge investeringskosten in technologie en opleiding zullen bedrijfsstrategieën in de richting van specialisatie en doorgedreven integratie duwen. Transformeren zal dan allicht gemakkelijker zijn voor dynamische, technologiegerichte spelers dan voor grotere of traditionelere bedrijven. Er is tegelijk ook kant-en-klare technologie nodig, zeker voor de vele kmo’s in de sector.

Om het samen te vatten: R&D zal meer dan ooit een strategische activiteit worden in de bouwsector.