Development of an automated design program's framework of target model for automation equipment

Abstract

Recently, smart construction technologies such as AI (Artificial Intelligence), BIM(Building Information Model), and robots have been actively developed and applied on-site. The Ministry of Land, Infrastructure and Transport is also making efforts to ensure that smart construction technology can be applied to the field by announcing smart construction technology roadmap and BIM-based construction industry digital transformation roadmap. This is to improve low construction labor productivity compared to overseas, and for this reason, digitalization and automation of the construction industry are essential. For construction automation, BIM and automation equipment such as Machine Guidance, and Machine Control are the most frequently applied to the site. It has already been known through many case studies that automation equipment, which is widely used among smart construction technologies, can improve productivity. However, no research has been conducted on target models that are essential for operating automation equipment. Currently, BIM technology is only available to designers who have experience in design work. The actual target model users are construction equipment drivers or constructions/earthworks workers who have no experience in designing, but there are limitations in generating target models themselves using existing software. To overcome these limitations, it is necessary to develop a program in which a target model can be created through a simpler process. This study aims to present the automated design program's framework of target models for automation equipment that allows construction equipment drivers, constructions and earthworks employees without knowledge of BIM to easily create target models. Therefore, first, the entity and file format of the model that can be inserted into the automation equipment were investigated to derive the model form to be extracted from this program. Second, the target model creation process in this program was established by analyzing the target model creation process of existing software such as Civil 3D and e-BIM Modeler. Finally, a survey was conducted on the design expert of the target model to analyze the input parameters required when creating the target model, and to derive the essential input parameters. Through this, this study intend to suggest the automated design program's framework of the target model for automation equipment.| 국내외에서 최근 AI(Artificial Intelligence), BIM(Building Information Modeling), 로봇 등 스마트건설기술의 개발 및 현장 도입이 활발히 이루어지고 있다. 정부에서도 스마트건설기술 로드맵, BIM 기반 건설산업 디지털 전환 로드맵 등을 발표하며 스마트건설기술이 현장에 적용될 수 있도록 노력하고 있다. 이는 해외 대비 낮은 건설 노동생산성을 향상시키기 위해서이며, 이러한 이유로 건설 산업의 디지털화 및 자동화는 필수적인 상황이다. 건설 자동화를 위해서 현장에 가장 많이 적용된 것이 BIM과 Machine Guidance, Machine Control과 같은 자동화 장비이다. 스마트건설기술 중 많이 활용되고 있는 자동화 장비가 생산성을 향상시킬 수 있다는 사실은 이미 많은 실증 연구를 통해 알려진 바 있다. 하지만 자동화 장비를 운용 시 필수적으로 사용되는 타겟 모델에 관련된 연구는 진행된 바가 없다. 현재 BIM 기술은 설계 업무를 진행해본 경험이 있는 설계사 직원들이 사용할 수 있는 데에 그친다. 실제 타겟 모델을 사용하는 주체는 현장에서 자동화 장비를 사용하는 건설장비 운전자나 설계 업무 경험이 없는 시공사/토공사 직원이지만, 이들이 현존하는 소프트웨어를 사용하여 타겟 모델을 직접 만드는 데에는 복잡다단한 프로그램 사용법 등 한계가 존재한다. 이러한 한계를 극복하기 위해서는 좀 더 단순한 과정을 통해 타겟 모델이 생성될 수 있는 프로그램의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 BIM에 관한 지식이 없는 건설 장비 운전자, 시공사 및 토공사 직원도 손쉽게 타겟 모델을 작성할 수 있는 자동화 장비를 위한 타겟 모델 자동 설계 프로그램의 프레임워크를 제시하고자 한다. 이를 위해 먼저 자동화 장비에 삽입 가능한 모델의 entity와 파일 포맷을 조사하여 본 프로그램에서 추출되어야 하는 모델의 형태를 도출하였다. 두 번째로 Civil 3D, e-BIM Modeler와 같은 기존 소프트웨어의 타겟 모델 작성 과정을 분석하여 본 프로그램에서의 타겟 모델 작성 과정을 수립하였다. 마지막으로 타겟 모델 설계 전문가에게 설문조사를 실시하여 타겟 모델 작성 시 필요한 입력 인자를 분석하고, 필수적으로 요구되는 입력 인자를 도출하였다. 이를 통해 자동화 장비를 위한 타겟 모델 자동 설계 프로그램의 프레임워크를 작성 및 제시하고자 한다.