DOI: https://doi.org/10.3389/fbuil.2025.1653188
تاريخ النشر: 2026-02-09
المؤلف: G. Scott Earnest وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الصحة والسلامة المهنية
نظرة عامة
تبحث الورقة البحثية في تأثير الروبوتات والأتمتة على السلامة داخل صناعة البناء الأمريكية، مع تسليط الضوء على الفوائد المحتملة والمخاطر المرتبطة بها. من خلال مراجعة شاملة لـ 104 مقالات محكمة و33 تقريرًا صناعيًا من 2015 إلى 2025، تصنف الدراسة تطبيقات الروبوتات إلى ثماني مجموعات ومخاطر السلامة إلى أربع فئات: ميكانيكية، وإرغونومية، ونفسية اجتماعية، وبيئية. تكشف التحليلات أن المخاطر الميكانيكية والنفسية الاجتماعية شائعة عبر تقنيات مختلفة، مما دفع المؤلفين إلى اقتراح استراتيجيات لتخفيف المخاطر التي تؤكد على دمج أولويات السلامة والصحة في وقت مبكر من عملية تحويل مكان العمل.
تؤكد الخاتمة على الثورة التكنولوجية المستمرة في صناعة البناء الأمريكية، التي كانت تاريخيًا بطيئة في اعتماد تقنيات جديدة بسبب تحديات فريدة مثل البيئات المعقدة ومشاكل التعاون بين الإنسان والروبوت. على الرغم من انخفاض معدلات الاعتماد، فإن التقدم في الروبوتات والأتمتة بدأ يعزز سلامة العمال من خلال تقليل تعرضهم للظروف الخطرة. تدعو الدراسة إلى تنفيذ مدروس لهذه التقنيات، مسترشدًا بهرم الضوابط وإطارات الوقاية من خلال التصميم، لضمان تحسين نتائج السلامة. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية معالجة نقص العمالة الماهرة، وتعزيز الإنتاجية مع تخفيف المخاطر المهنية، وتعزيز التعاون بين العمال البشريين والروبوتات في البيئات الديناميكية، بهدف تحقيق صناعة بناء أكثر أمانًا واستدامة.
مقدمة
تشمل صناعة البناء، المصنفة تحت رمز NAICS 23، مجموعة من الأنشطة مثل البناء السكني والتجاري، والهندسة المدنية، والحرف المتخصصة. على الرغم من أهميتها، كانت الصناعة بطيئة في اعتماد التقنيات المتقدمة مثل الروبوتات والأتمتة، والتي تُعرف بأنها أنظمة قادرة على أداء المهام بشكل مستقل أو من خلال التشغيل عن بُعد بواسطة الإنسان باستخدام المستشعرات وخوارزميات الذكاء الاصطناعي. يمكن أن يُعزى هذا التأخير إلى عدة عوامل فريدة، بما في ذلك البيئات المعقدة والمتغيرة للعمل، والمهام التي تتطلب الكثير من العمالة، وتكاليف التنفيذ العالية، وقوة العمل المتنوعة التي تتميز بمعدل دوران مرتفع وحواجز لغوية.
في عام 2023، وظفت صناعة البناء الأمريكية حوالي 11.8 مليون عامل، مع وجود نسبة كبيرة من العمال من أصل إسباني. على الرغم من استمرار التحديات، هناك اتجاه متزايد نحو اعتماد التقنيات المتقدمة، مدفوعًا بالجهود لتعزيز الكفاءة والسلامة في عمليات البناء. تؤكد الدراسات الحديثة على أهمية معالجة الوعي بالسلامة وتخفيف المخاطر المتعلقة بالمخاطر المرتبطة بروبوتات البناء. ستستكشف الأقسام التالية من الورقة المخاطر المهنية في البناء والتبني الإقليمي للروبوتات داخل الصناعة.
الطرق
المنهجية البحثية المستخدمة في هذه الدراسة هي مراجعة شاملة تهدف إلى تلخيص التقدمات الحديثة في الروبوتات والأتمتة في البناء مع معالجة المخاطر المرتبطة بالسلامة. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للمواضيع الناشئة ذات مصادر الأدبيات المتنوعة، كما هو موضح من قبل آركسي وأومايلي (2005) وأوكبالا ونناجي (2024). تلتزم الدراسة بإرشادات PRISMA-ScR وهي منظمة حول ثلاثة أسئلة بحث رئيسية: (1) التطور الحالي وتصنيف تطبيقات الروبوتات في البناء، (2) المخاطر المرتبطة بكل فئة، و(3) الاستراتيجيات لتخفيف هذه المخاطر.
للإجابة على هذه الأسئلة، قام الباحثون بإجراء بحث شامل في الأدبيات، مستخدمين بشكل أساسي قاعدة بيانات Scopus، المعروفة بتغطيتها الواسعة في الدراسات الاستعراضية (ليانغ وآخرون، 2021؛ شياو وآخرون، 2022؛ أوكبالا ونناجي، 2024). شملت المنهجية تعريف سلسلة كلمات مفتاحية محددة لجمع البيانات، والتي تم تمثيلها بصريًا في الشكل 1، موضحةً إجراءات البحث ونتائج عملية جمع الأدبيات.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على المخاطر المهنية الكبيرة الموجودة في صناعة البناء، والتي تسهم في ارتفاع معدلات الإصابات والأمراض والوفيات. تشمل المخاطر التقليدية الإصابات الناتجة عن الصدمات، والاضطرابات العضلية الهيكلية (MSDs)، والتعرض لمخاطر التنفس، والضوضاء، والكهرباء، والمواد الكيميائية. تُصنف الأسباب الرئيسية للوفيات تحت OSHA Focus Four: السقوط، والتعرض للاصطدام بالأجسام، والاحتجاز بين الأجسام، والصعقات الكهربائية. على الرغم من حدوث انخفاض في MSDs المرتبطة بالعمل، إلا أن مدة غيابات العمل قد زادت، مما يشير إلى تحدٍ مستمر. يقدم إدخال الروبوتات والأتمتة حلولًا محتملة لتخفيف هذه المخاطر، مثل استخدام الطائرات بدون طيار (UAVs) للتفتيش والهيكليات الخارجية لتقليل مخاطر MSD. ومع ذلك، فإن هذه التقنيات تقدم أيضًا مخاطر جديدة، كما يتضح من الحوادث الموثقة المتعلقة بالروبوتات.
تتم مناقشة الفجوات الإقليمية في اعتماد الروبوتات داخل قطاع البناء أيضًا، حيث تتخلف الولايات المتحدة عن أوروبا وآسيا في دمج تقنيات الروبوتات. على الرغم من الاستثمارات الكبيرة والاهتمام، تواجه صناعة البناء الأمريكية عوائق مثل الهياكل المجزأة، وتكاليف العمالة المرتفعة، وغياب السياسات الموحدة التي تعيق الاعتماد الواسع. تؤكد الورقة على الحاجة إلى استراتيجية منسقة لمواءمة التقدم التكنولوجي مع معايير السلامة وتدريب القوى العاملة. مع استمرار تطور تقنيات الروبوتات والأتمتة، فإن معالجة كل من الفوائد والمخاطر المرتبطة بتنفيذها أمر بالغ الأهمية لتعزيز السلامة والإنتاجية في صناعة البناء.
DOI: https://doi.org/10.3389/fbuil.2025.1653188
Publication Date: 2026-02-09
Author(s): G. Scott Earnest et al.
Primary Topic: Occupational Health and Safety Research
Overview
The research paper investigates the impact of robotics and automation on safety within the American construction industry, highlighting both the potential benefits and associated risks. Through a scoping review of 104 peer-reviewed articles and 33 industry reports from 2015 to 2025, the study categorizes robotic applications into eight groups and safety risks into four categories: mechanical, ergonomic, psychosocial, and environmental. The analysis reveals that mechanical and psychosocial risks are prevalent across various technologies, prompting the authors to propose risk mitigation strategies that emphasize integrating safety and health priorities early in the workplace transformation process.
The conclusion underscores the ongoing technological revolution in the U.S. construction industry, which has historically been slow to adopt new technologies due to unique challenges such as complex environments and human-robot collaboration issues. Despite low adoption rates, advancements in robotics and automation are beginning to enhance worker safety by minimizing human exposure to hazardous conditions. The study calls for thoughtful implementation of these technologies, guided by the hierarchy of controls and Prevention through Design frameworks, to ensure improved safety outcomes. Future research directions include addressing skilled labor shortages, enhancing productivity while mitigating occupational hazards, and fostering collaboration between human workers and robots in dynamic environments, ultimately aiming for a safer and more sustainable construction industry.
Introduction
The construction industry, classified under NAICS code 23, includes a range of activities such as residential and commercial building, civil engineering, and specialty trades. Despite its significance, the sector has been slow to adopt advanced technologies like robotics and automation, which are defined as systems capable of performing tasks autonomously or through human tele-operation using sensors and AI algorithms. This lag can be attributed to several unique factors, including the industry’s complex and variable work environments, labor-intensive tasks, high implementation costs, and a diverse workforce characterized by high turnover and language barriers.
In 2023, the U.S. construction sector employed approximately 11.8 million workers, with a significant portion being Hispanic. Although challenges persist, there is a growing trend towards the adoption of advanced technologies, driven by efforts to enhance efficiency and safety in construction processes. Recent studies emphasize the importance of addressing safety awareness and risk mitigation concerning the hazards associated with construction robotics. The subsequent sections of the paper will explore occupational hazards in construction and the regional adoption of robotics within the industry.
Methods
The research methodology employed in this study is a scoping review aimed at summarizing recent advancements in construction robotics and automation while addressing associated safety risks. This approach is particularly suitable for emerging topics with diverse literature sources, as outlined by Arksey and O’Malley (2005) and Okpala and Nnaji (2024). The study adheres to the PRISMA-ScR guidelines and is structured around three key research questions: (1) the current development and categorization of robotic applications in construction, (2) the safety risks linked to each category, and (3) the strategies for mitigating these safety risks.
To address these questions, the researchers conducted a comprehensive literature search, primarily utilizing the Scopus database, recognized for its extensive coverage in review studies (Liang et al., 2021; Xiao et al., 2022; Okpala and Nnaji, 2024). The methodology included defining a specific keyword string for data collection, which is visually represented in Figure 1, illustrating the research procedure and outcomes of the literature gathering process.
Discussion
The discussion highlights the significant occupational hazards present in the construction industry, which contribute to high rates of injuries, illnesses, and fatalities. Traditional hazards include traumatic injuries, musculoskeletal disorders (MSDs), and exposures to respiratory, noise, electrical, and chemical risks. The leading causes of fatalities are categorized under the OSHA Focus Four: falls, being struck by objects, being caught in or between objects, and electrocutions. While there has been a decline in work-related MSDs, the duration of work absences has increased, indicating a persistent challenge. The introduction of robotics and automation presents potential solutions to mitigate these hazards, such as using unmanned aerial vehicles (UAVs) for inspections and exoskeletons to reduce MSD risks. However, these technologies also introduce new hazards, as evidenced by documented robot-related fatalities and injuries.
Regional disparities in robotics adoption within the construction sector are also discussed, with the U.S. lagging behind Europe and Asia in the integration of robotic technologies. Despite substantial investment and interest, the U.S. construction industry faces barriers such as fragmented structures, high labor costs, and a lack of standardized policies that hinder widespread adoption. The paper emphasizes the need for a coordinated strategy to align technological advancements with safety standards and workforce training. As robotics and automation technologies continue to evolve, addressing both the benefits and risks associated with their implementation is crucial for enhancing safety and productivity in the construction industry.