日本电信电话(NTT)集团与大成建设于4月10日宣布,双方成功完成了利用先进通信技术实现重型机械远程操作与自动控制的实证实验。此次实验旨在推动施工高度自动化,通过结合NTT西日本的IOWN APN、NTT东日本的本地5G(GigaRaku 5G Select)以及60吉赫兹频段无线局域网(WiGig),大成建设利用其连接切换系统,实现了从远程据点通过单台操作台同时控制多台重型机械的目标。
日本建设行业正面临严峻的结构性危机。数据显示,55岁以上从业者比例居高不下,而29岁以下年轻劳动力占比极低,导致技能人员严重短缺。此外,该行业年实际劳动时间比行业平均水平高出62小时,长时间劳动问题亟待解决。为应对这一挑战,日本国土交通省推出了"i-Construction 2.0"战略,致力于通过施工、数据联动及施工管理的自动化,提升现场生产效率并推动工作方式的变革。
然而,实现重型机械的远程操作与自动控制并非易事。这不仅要求通信具备低延迟和低抖动特性以确保实时操作感,还需要在移动设备间建立稳定的无线连接。特别是当自动控制的机械或机器人在广阔工地内作业时,必须构建能够覆盖广域、传输多路高清影像的无线环境。大成建设生产技术开发部室长青木浩章指出,除了机械本体开发,通信网络构建同样是关键,随着从单台控制向多台控制挑战的推进,对高速且稳定的通信需求愈发迫切。
本次实证实验于2月2日至27日期间进行,连接了位于三重县桑名市的远程操作据点与位于同县员弁郡东员町的实证实地。两地通过IOWN APN连接,现场则利用本地5G构建了覆盖约300米范围的大容量自动控制系统,并利用WiGig构建了用于传输多路摄像头影像及控制信号的低抖动远程操作网络。实验结果表明,借助低延迟、无抖动的IOWN APN与大成建设的连接切换系统,原本需要3人协作的重型机械作业,成功实现由1人远程操作与自动完成。
实验还验证了机器控制(基于位置与设计数据自动半自动控制系统)及机器引导(向操作员提示位置差异以辅助施工)功能的精度,其表现与传统同场地内使用相当。在IOWN APN与WiGig组成的端到端网络区间内,延迟控制在数毫秒级别,抖动仅为数十微秒。此外,利用IOWN APN传输无人机获取的大容量现场地形数据,将传输时间缩短至原来的约八分之一,极大提升了从办公室三维设计到施工现场反馈的效率。
针对现场移动中的通信稳定性,实验确认在300米范围内,通过本地5G构建的大容量无线网络,结合基于全球导航卫星系统(GNSS)的位置信息传输,实现了全程无断连的精准控制。在特定区域,利用搭载NTT访问服务系统研究所“站点多样性技术”的WiGig设备,确保了低延迟与低抖动的信号传输。该技术通过终端主导的切换控制,有效保障了端到端网络的稳定性。同时,利用WiGig替代既有局域网,将原本需整日搭建的无线网络环境时间缩短至约1小时。
NTT IOWN产品设计与APN推进项目负责人坂本诚治表示,计划于2026年度在长距离大型土方工程现场进行实证,并展望在2027年度将远程操作与自动控制技术应用于大坝淤积治理等更复杂场景。这一技术突破标志着日本建设业在应对劳动力危机方面迈出了实质性的一步,通过数字化手段将单人作业效率提升至新高度。
对于中国企业而言,日本在通信基础设施与工程机械融合方面的探索提供了宝贵参考。中国同样面临人口红利消退与老龄化挑战,且基建规模巨大,对无人化、智能化施工的需求更为迫切。此次日本企业通过IOWN架构与5G/WiGig的深度融合,证明了在复杂环境下实现高精度、低延迟远程控制的可行性,这为中国企业在5G+工业互联网、智慧工地等领域的技术路线选择提供了实证依据,即通过底层网络架构的革新,能够从根本上解决远程操控的实时性与稳定性瓶颈,加速行业向少人化、无人化转型。