An Empirical Estimation of Cycle Time and Dozer Production in Earthwork Grading Using Machine Guidance

Abstract

In construction projects, earthmoving operations are vital considerations for estimating construction cost since the earthwork cost commonly occupies 25% in the total construction cost. Recently, new sensing and information technologies are adopted to increase productivity in the construction and to enhance autonomous operations in the earthwork. Automated machine guidance systems use positioning devices such as Global Positioning System (GPS) and total stations to identify the real-time position of construction equipment by using 3D Building Information Modeling (BIM) technology as a visual representation for operators. However, operators have a difficulty to access geotechnical properties during grading tasks because there is no information such as soil types and dry density. Although terrain models and coordinate system (x, y, z) are contained in the system, geotechnical properties and parameter are not included in the software. The aim of this study is to examine geotechnical properties for a dozer by investigating operations of a dozer and collecting soil for experiment in site conditions. The findings from the research provide correlations between geotechnical properties and production. The proposed method in this study is limited to apply practical method. The findings expand an integrated approach between geotechnical data and the standard BIM format to help improving efficiency in the construction and earthwork. |건설 프로젝트에서 일반적으로 토공사에 대한 비용이 총 건설 비용에서 25%를 차지하기 때문에 건설 공사비를 추정하는데 토공 작업은 중요하 게 여겨진다. 최근에 건설 생산성을 높이고 토공 자동화 작업을 향상시 키기 위해 새로운 센서와 정보 통신 기술을 활발히 건설 산업에 활용하 고 있다. 특히 자동 머신 가이던스 시스템은 GPS와 토탈 스테이션과 같 은 위치 추적하는 장치를 사용하여 건설 장비의 실시간 위치를 파악한 다. 그러나 건설 장비 작업자는 토양의 유형 및 건조 밀도와 같은 지반 정보와 정지 작업 중에 지반에 대한 특성을 파악하기 어렵다. 또한 머 신 가이던스 시스템에 지형 모델과 좌표계 (x, y ,z)는 적용이 되어 있지 만 지반 공학 속성 및 매개 변수는 머신 가이던스 시스템에 포함되어 있지 않다. 따라서 본 연구의 목적은 도저의 작업을 조사하고 현장 조 건에서 실험을 위한 토양을 수집하여 도저와 지반 특성과의 관계를 연 구하는 것이다. 본 연구의 결과로 지반 공학적 특성과 생산성 사이의 상관 관계를 확인했다. 본 연구에서 제안하는 방법은 실제적으로 적용 할 수 없는 한계점이 있었다. 이 연구를 통해 제안된 방법은 건설 장비 에 대한 지반 공학 데이터와 BIM 표준 형식을 활용한 통합적 접근 방 식으로 확대할 수 있었고 향후 건설 및 토공 작업의 효율성을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.