長能否持續(xù)科技前沿：卡特彼勒、小松、三一在智能施工技術(shù)上的探索年月份

【路面機(jī)械網(wǎng) 獨家】隨著日本、逐漸進(jìn)入老齡化社會，同比增長14.7%。裝載機(jī)：9月份銷售9836臺，適齡工作人口將急劇減少，同比增長17.2%；2019年1-9月份累計銷售93716臺，必然導(dǎo)致用工成本增加，同比增長3.29%。推土機(jī)：9月份銷售477臺，施工方降低人工成本、提升施工效率和質(zhì)量的需求會越來越強(qiáng)烈，同比增長27.9%；2019年1-9月份累計銷售4573臺，數(shù)字化施工技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。

隨著定位技術(shù)與測量技術(shù)的不斷發(fā)展，同比減少20.4%。平地機(jī)：9月份銷售331臺，在人力成本高昂的歐美，同比減少8.56%；2019年1-9月份累計銷售3394臺，融合了3D衛(wèi)星定位測量技術(shù)、自動控制技術(shù)等的數(shù)字化施工技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，同比減少19.2%。汽車起重機(jī)：9月份銷售2679臺，并從早期的客戶定制化項目化應(yīng)用發(fā)展到現(xiàn)在量產(chǎn)化標(biāo)配應(yīng)用。

智能施工技術(shù)上的探索

智能化已經(jīng)成為新一輪工業(yè)的最主要特征，同比增長9.21%；2019年1-9月份累計銷售33243臺，工程機(jī)械的智能化發(fā)展方向，同比增長34.6%。隨車起重機(jī)：9月份銷售1094臺，已經(jīng)成為行業(yè)人的共識，同比增長18.3%；2019年1-9月份累計銷售11890臺，那么，同比增長8.03。工業(yè)車輛：9月份銷售50725臺，人工智能技術(shù)是如何助力施工呢？讓我們通過幾家工廠機(jī)械企業(yè)的產(chǎn)品來一窺究竟。

卡特彼勒開創(chuàng)“智能機(jī)器時代”

近年來，同比減少0.11%；2019年1-9月份累計銷售451951臺，卡特彼勒在全球一直引領(lǐng)智能機(jī)器領(lǐng)域的發(fā)展。

早在2007年，同比減少1.76。壓路機(jī)：9月份銷售1287臺，卡特彼勒的多款產(chǎn)品就開始配備標(biāo)準(zhǔn)的智訊系統(tǒng)（Cat Product Link），同比增長0.16%；2019年1-9月份累計銷售13357臺，通過收集機(jī)器的關(guān)鍵性能和運行狀況數(shù)據(jù)，同比減少11.7%。攤鋪機(jī)：9月份銷售207臺，利用網(wǎng)絡(luò)提供給相關(guān)人員以指導(dǎo)決策。卡特彼勒通過不斷融合數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)互通性已將智訊系統(tǒng)（Cat Product Link）擴(kuò)展至能夠幫助實現(xiàn)整個機(jī)隊互聯(lián)的Cat智能（Cat Connect）技術(shù)，同比增長38.9%；2019年1-9月份累計銷售2265臺， 并實現(xiàn)了應(yīng)用大幅增長?，F(xiàn)在，同比增長16.2%。2019年1-9月份，在全球投入使用的約300萬臺Cat（卡特）機(jī)器和發(fā)動機(jī)中，以上工程機(jī)械主要產(chǎn)品累計銷售793584臺，約50萬臺已實現(xiàn)互聯(lián)互通。在這個機(jī)器展現(xiàn)智慧的時代，同比增長3.10%。哪些因素在助推工程機(jī)械持續(xù)增長呢？專項債托底 重大項目繼續(xù)助推行業(yè)增長自8月下旬以來，整機(jī)與零件之間、機(jī)械設(shè)備之間以特定的方式溝通并共享數(shù)據(jù)?；ヂ?lián)互通使工程作業(yè)變得更加安全、高效、精準(zhǔn)和便捷。

“智能機(jī)器時代”數(shù)字技術(shù)

2017年6月，發(fā)改委先后3次以“緊急通知”的形式，卡特彼勒在第八屆國際基礎(chǔ)設(shè)施投資與高峰論壇上，展示卡特彼勒的“智能機(jī)器時代”數(shù)字技術(shù)?？ㄌ乇死?ldquo;智能機(jī)器時代”數(shù)字化解決方案的呈現(xiàn)讓更多人看到了工程機(jī)械行業(yè)的未來，正如卡特彼勒公司全球裁兼卡特彼勒（）投資有限公司董事長陳其華所言：“工程機(jī)械行業(yè)現(xiàn)在進(jìn)入了一個新的時代，也就是智能時代，智能機(jī)器和智能服務(wù)的時代已經(jīng)到來。”

卡特彼勒的智能科技和服務(wù)

卡特彼勒正在積極實施數(shù)字技術(shù)，為客戶提供多種數(shù)字服務(wù)和解決方案，幫助他們提高生產(chǎn)力、工作效率、安全性和盈利水平。Cat智能科技和服務(wù)便是該的重要組成分。實踐證明，使用Cat智能科技和服務(wù)，能夠幫助客戶實現(xiàn)實時監(jiān)測、管理設(shè)備，并預(yù)測設(shè)備的潛在故障；同時，幫助使用該服務(wù)的設(shè)備節(jié)油約30%。

貴州貴陽市的張先生（化名）就是Cat智能科技的忠實用戶。作為Cat挖掘機(jī)機(jī)主，張先生的機(jī)隊主要從事高速公路以及一級公路的路基及土石方工程。在使用了Cat坡度控制系統(tǒng)后，張先生機(jī)隊的工作效率得到了大幅提升。通過Cat智能科技，邊坡平整和場地平整作業(yè)能夠一步到位，平均節(jié)約用量約30%，縮短時間約20%，減少油耗30%。更重要的是，使用該控制系統(tǒng)刷出來的邊坡平整，且不存在返工或修補(bǔ)情況，成本的降低和工程質(zhì)量的提升。

卡特彼勒智能化施工的設(shè)備

Cat虛擬現(xiàn)實平臺：依托Cat虛擬現(xiàn)實平臺，卡特彼勒能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互虛擬現(xiàn)實。通過模擬技術(shù)，能夠大大縮短設(shè)計周期、產(chǎn)品設(shè)計得以改善優(yōu)化，同時實現(xiàn)全流程模擬驗證，從而降低研發(fā)成本。

通過運用數(shù)據(jù)連接、坡度控制、壓實控制、有效載重、監(jiān)測和遠(yuǎn)程操控等先進(jìn)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，Cat（卡特）智能技術(shù)與服務(wù)幫助客戶更好地管理和項目，監(jiān)控安全和設(shè)備性能，監(jiān)測生產(chǎn)效率。客戶可基于數(shù)據(jù)盡快做出決策，使運營更加精準(zhǔn)、安全、有效，從而提升盈利能力。

在，卡特彼勒的智能機(jī)器已經(jīng)在一些客戶和一些重要工程上得到應(yīng)用，例如福建三明的一家公司已經(jīng)應(yīng)用了10多臺卡特彼勒搭載智能技術(shù)的液壓挖掘機(jī)。其中的坡度控制功能幫助操作手快速、精準(zhǔn)地實現(xiàn)坡度作業(yè)目標(biāo)，幫助引導(dǎo)整平作業(yè)，包括：深度、坡度、平距等施工指標(biāo)。根據(jù)這家公司的使用效果，工程效率的提升可以達(dá)到70%。

小松正將人工智能帶入施工領(lǐng)域 瞄準(zhǔn)建筑機(jī)械無人化

世界工程機(jī)械巨頭小松正致力于把人工智能運用到建筑施工領(lǐng)域，以提高施工安全性和施工效率。他們正與全球顯卡巨頭NVIDIA (英偉達(dá))強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同推進(jìn)這一項目。小松和圖形處理器(GPU)制造商NVIDIA宣布，共同致力于通過署智能相機(jī)的方式，以計算機(jī)視覺技術(shù)建筑施工領(lǐng)域的AI解決方案，該AI平臺“將成為重型設(shè)備的超級大腦”。

小松用無人機(jī)指導(dǎo)挖掘機(jī)施工

小松基于信息技術(shù)(IT)提供建筑工程的人化服務(wù)。使施工現(xiàn)場實現(xiàn)可視化，設(shè)想了將來實現(xiàn)無人化。自動駕駛建筑機(jī)械的也將納入視野。使用英偉達(dá)人工智能半導(dǎo)體處理的圖像數(shù)據(jù)，能實時準(zhǔn)確掌握土地平整等作業(yè)的進(jìn)度，易于迅速修正工程計劃。還可在大型施工現(xiàn)場上空放飛無人機(jī)，通過配備人工智能半導(dǎo)體的攝像頭拍攝畫面，掌握土地平整和建筑物的工程進(jìn)度。

人工智能在解決施工中的“安全風(fēng)險和低效率”方面大有所為。借助安裝在重型設(shè)備上的用來采集圖像的智能攝像頭和署在施工現(xiàn)場的無人機(jī)，施工現(xiàn)場環(huán)境的數(shù)據(jù)可以被實時地收集并被分析，這可以讓操作人員更好地了解施工環(huán)境，提高施工安全性和工作效率。在美國，與2010年相比，因施工安全問題導(dǎo)致死亡的人數(shù)上漲了34%，小松與NVIDIA共同的AI系統(tǒng)可以大大減少施工人員的傷亡。

小松正在署的AI項目是其智能化（Smart Construction）計劃的延伸。在美國，智能化（Smart Construction）計劃是一種一站式服務(wù)，可以讓用戶更加智能地進(jìn)行機(jī)群管理，小松提供全面的培訓(xùn)以及與土方作業(yè)相關(guān)的基于GPS/GNSS技術(shù)的專業(yè)服務(wù)。而在日本，小松推出的智能化（Smart Construction）服務(wù)是一個由無人機(jī)輔助的自動化設(shè)備服務(wù)，旨在減輕日本技術(shù)工人嚴(yán)重短缺的情況。

具有智能機(jī)器控制技術(shù)(IMC)的小松產(chǎn)品施工原理圖

智能化（Smart Construction）將小松的智能機(jī)器控制技術(shù)與無人機(jī)和三維激光掃描儀施工現(xiàn)場測繪技術(shù)相結(jié)合，以此來實現(xiàn)自動化施工。

如今小松已經(jīng)在日本各地的4000多個工地署了智能化（Smart Construction）。

小松智能化（Smart Construction）平臺上的GPU將與無人機(jī)和智能攝像頭進(jìn)行通信，共同組成AI平臺的基礎(chǔ)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化處理，SkyCatch平臺為無人機(jī)采集和繪制三維圖像提供支持。物聯(lián)網(wǎng)管理軟件公司OPTiM將提供計算機(jī)視覺技術(shù)來識別從智能攝像頭采集到的影像。

無人機(jī)繪制三維地圖

此外，NVIDIA的Jetson嵌入式超級視覺計算系統(tǒng)將與NVIDIA云技術(shù)協(xié)同工作，為安裝在小松建筑設(shè)備上的攝像頭提供360度全景視圖，以便隨時識別施工場所中的人員和機(jī)器，防止碰撞等事故。

小松的這項技術(shù)的目標(biāo)是創(chuàng)建建筑工地三維可視化界面，實時識別人員、設(shè)備和其他物體，并且對設(shè)備自身進(jìn)行密切監(jiān)控，以確保設(shè)備的使用效率。

小松AI平臺中的智能攝像頭將安裝在施工設(shè)備的駕駛室內(nèi)，以便實時快速評估不斷變化的工況并對操作人員進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。小松這一人工智能平臺最初將在操作人員的配合下工作，對操作人員進(jìn)行提示和預(yù)警，其最終目的是不斷進(jìn)行自我學(xué)，訓(xùn)練模型，最終利用該技術(shù)達(dá)到設(shè)備自動操作的目的。

PC360LCi-11是小松推出的36噸級的智能挖掘機(jī)

PC360LCi-11是小松推出的36噸級的智能挖掘機(jī)，駕駛室采用兩個監(jiān)視器，一個為ECU顯示器，增加的一個為智能控制系統(tǒng)的顯示器，同樣將上面提到的智能技術(shù)應(yīng)用其中。

小松首臺智能挖掘機(jī)以ICT中的IMC（智能機(jī)器控制）技術(shù)為核心，配備了GNSS天線，IMU+（慣性測量單元）、行程感應(yīng)油缸和控制器等等。GNSS天線用于確定機(jī)器的坐標(biāo)和高程，動臂、斗桿和鏟斗液壓缸內(nèi)的行程傳感器，用于精確測量液壓缸行程以及速度，IMU+能夠檢測挖機(jī)的姿勢，保證坡道工作更加精確。

在PC210LCi-11的全自動模式下，不熟練的操作人員也可以快速精準(zhǔn)地完成復(fù)雜施工要求

PC360LCi-11是小松推出的36噸級的智能挖掘機(jī)，駕駛室采用兩個監(jiān)視器，一個為ECU顯示器，增加的一個為智能控制系統(tǒng)的顯示器，同樣將上面提到的智能技術(shù)應(yīng)用其中。

未來的設(shè)備將會感知建筑工地、礦山施工的周圍環(huán)境并進(jìn)行預(yù)警，幫助操作人員更高效、更安全地工作。

三一DCS數(shù)字施工系統(tǒng)！每一鏟都由衛(wèi)星引導(dǎo)！

2017年11月初，三一成功在三一SY215挖掘機(jī)上完成了數(shù)字化施工系統(tǒng)（Digital Construction System）的研發(fā)。該系統(tǒng)利用高精度的GNSS信號精確計算挖掘機(jī)鏟斗齒尖位置，將鏟斗齒尖3D定位誤差縮小到了30毫米以下，完全能夠滿足土方作業(yè)的精度要求。鏟斗3D位置與事先導(dǎo)入機(jī)載電腦的3D設(shè)計圖紙實時比對，從而達(dá)到自動控制或引導(dǎo)施工的目的。

三一SY215挖掘機(jī)在進(jìn)行施工測試

在實際測試中，安裝有數(shù)字化施工系統(tǒng)的挖掘機(jī)完成了各種復(fù)雜工程的施工挑戰(zhàn)，該款設(shè)備也受到了操作手的一致好評：“它就是一個挖溝、修坡利器，速度快、無需返工，比起原來的設(shè)備，操作要簡單很多。”在整個操作過程中，操作手只需查看駕駛室內(nèi)右前方的10寸觸摸屏，就可以實時了解鏟斗坐標(biāo)和挖填量，并根據(jù)挖填量信息精確控制挖掘機(jī)動作，快速準(zhǔn)確的完成設(shè)計面的作業(yè)。

數(shù)字化施工系統(tǒng)（Digital Construction System）

按照傳統(tǒng)施工流程，在施工要求高的工程如修邊坡、挖排水溝、特殊造型、水下作業(yè)、夜間施工等，都是先打樁放樣，然后一邊施工一邊測量，施工效率低下，施工人員存在安全性風(fēng)險。數(shù)字化施工技術(shù)的應(yīng)用推動了傳統(tǒng)的施工流程再造，去了一邊施工一邊測量，能為施工方節(jié)約大量人力成本，同時能夠大幅度提升施工效率，消除人員安全隱患。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在施工精度要求高的應(yīng)用中使用數(shù)字化施工技術(shù)，效率提升30%-70%，質(zhì)量提升50%，同時燃油節(jié)43%，建筑材料節(jié)11%，時間節(jié)55%，三一數(shù)字化施工挖掘機(jī)能夠為客戶大幅度提高效率、降低成本。

三一將逐步在各型號挖掘機(jī)上搭載該數(shù)字化施工系統(tǒng)，為客戶提供更加精準(zhǔn)的施工引導(dǎo)，從而進(jìn)一步提高挖掘機(jī)施工效率、減少能耗，為客戶創(chuàng)造更多的價值。

我們相信，隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展，更加智能化、更加環(huán)保的工程機(jī)械設(shè)備將會不斷涌現(xiàn)出來，將為人類的美好生活繼續(xù)共享力量！

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標(biāo)簽：土方機(jī)械 挖掘機(jī)