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“機器人建房子”會引領建筑行業(yè)革命嗎?

www.help-services.cn  2021-03-11 10:49  

  來源:中國新聞周刊

  眼下,機器人建房的夢想

  正在逐漸成為現(xiàn)實

  傳統(tǒng)建筑業(yè)的變革才剛剛開始

  凌晨,某混凝土建筑工地。工人們要爬過4層腳手架,腳踩鋼筋、翻過木模板后,才能到達工作臺面,手持不同工具忙碌起來。他們的衣服、鞋子、帽子上到處是混凝土泥點。

  雜亂危險的施工現(xiàn)場,低效的施工速度,這樣艱苦的環(huán)境還要持續(xù)多久?傳統(tǒng)建筑業(yè)亟待一場變革。

  中國建筑業(yè)大而不優(yōu)

  建筑業(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè),約占我國GDP份額的26%左右。中國擁有世界上最大的建筑市場,2020年中國建筑業(yè)簽訂合同額達595577億元,同比增長9.3%。

圖/圖蟲創(chuàng)意

  然而,與巨大的市場容量不匹配的是,如今從事建筑行業(yè)的農民工老齡化嚴重,年輕勞動力從事建筑業(yè)的意愿持續(xù)降低。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2019年我國農民工總量為29077萬人,農民工平均年齡為40.8歲,其中,50歲以上農民工所占比重為24.6%,比上年提高2.2個百分點,近五年來占比逐年提高。

  傳統(tǒng)建筑業(yè)正在面臨大而不優(yōu)的挑戰(zhàn),尤其是在新冠肺炎疫情影響下,建筑業(yè)傳統(tǒng)建造方式受到較大沖擊,粗放型發(fā)展模式已難以為繼。

  “我國建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一,同時也面臨著產品性能欠佳、資源浪費巨大、安全問題突出、環(huán)境污染嚴重、生產效益低下等問題!敝袊こ淘涸菏慷×以票硎尽

  如開頭所述場景,當前中國多數(shù)建筑企業(yè)還停留在“搬磚頭、扎鋼筋、澆混凝土、裝模板”的水平,先進水平的工藝技術和工程技術整體應用程度偏低。

  有數(shù)據(jù)顯示,自1945年以來,相比制造業(yè)、零售業(yè)和農業(yè)的生產率增加了150%,我國建筑業(yè)的生產率幾乎沒有增長;在科研創(chuàng)新和新技術的投入不到總收入的1%。

  在此背景下,建筑業(yè)亟需找到新的突破口。中國建筑業(yè)協(xié)會副會長劉錦章表示,“數(shù)字化轉型是推動建筑產業(yè)高質量發(fā)展的重要途徑,從‘中國建造’走向‘中國智造’是我國建筑業(yè)發(fā)展的大勢所趨!

  智能建造是大勢所趨

  為應對全球建筑業(yè)普遍面臨的數(shù)字化、自動化程度較低的困境,世界范圍內也在發(fā)力謀求建筑業(yè)的轉型。

  不過,當前全球建筑行業(yè)智能建造的整體水平仍處于起步階段。日本、美國等智能制造技術較為發(fā)達的國家,在建筑機器人方面仍以單點研發(fā)和小批量試用為主,均未實現(xiàn)建筑全周期、系統(tǒng)化應用的目標。

  放眼國內建筑市場,盡管在通用施工機械和架橋機、造樓機等智能化施工裝備研發(fā)應用方面取得了顯著進展,但在構配件生產、現(xiàn)場施工等方面,建筑機器人應用尚處于起步階段,還沒有實現(xiàn)大規(guī)模應用。

  為了推動建筑業(yè)轉型升級、促進建筑業(yè)高質量發(fā)展,國家及相關部委先后出臺了多個指導文件。2020年8月,住房和城鄉(xiāng)建設部等13部門聯(lián)合印發(fā)《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》,明確提出要圍繞建筑業(yè)高質量發(fā)展總體目標,以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體,以數(shù)字化、智能化升級為動力,形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業(yè)鏈融合一體的智能建造產業(yè)體系。

  2021年2月,住房和城鄉(xiāng)建設部辦公廳發(fā)布《關于同意開展智能建造試點的函》,確定在上海市、重慶市和廣東省三地的7個項目中開展智能建造試點工作,要求盡快探索出一套可復制可推廣的智能建造發(fā)展模式和實施經驗。

  今年兩會期間,全國政協(xié)委員、碧桂園集團董事會主席楊國強提交了《關于加快研發(fā)應用智能建造產品技術推動建筑業(yè)數(shù)字化轉型》的提案,他建議,將建造過程與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算及大數(shù)據(jù)等新一代信息技術相結合,運用建筑機器人、建筑信息模型等產品技術,實現(xiàn)建筑工程項目全生命周期的智能化和信息化,從而有效提高建造過程的安全性以及建筑的經濟性、可靠性。

  “像生產汽車一樣在工地生產房子”

  隸屬于碧桂園集團的博智林機器人有限公司在2018年7月成立之初便率先布局,借助碧桂園豐富的項目資源和高端人才等優(yōu)勢,發(fā)力建筑機器人和智能建造。

  博智林科創(chuàng)大廈

  在當時還是空白的建筑機器人領域挑戰(zhàn)全覆蓋自主研發(fā),這絕非易事。再加上由于作業(yè)環(huán)境惡劣、場景差異性大、施工面復雜多變,建筑機器人對于核心零部件以及核心算法的要求與工業(yè)機器人等產品有很大差異。眾多復雜的現(xiàn)實性問題成了眼前的攔路虎,為實現(xiàn)從0到1的重大突破,博智林吸納了一大批來自國內外知名高校的土木工程、機器人、人工智能、數(shù)字化等領域的優(yōu)秀人才,并給予了強大的資源支持。

  值得一提的是,作為行業(yè)探路者,博智林的團隊為機器人研發(fā)進行了大量的實地調研,以混凝土施工機器人的研發(fā)為例,從2019年3月到6月,團隊用了3個月去改良機器人,終于將單次作業(yè)面積從10平方米/次,提升至連續(xù)作業(yè)2小時以上,完成100平方米以上整平工作。成績背后是團隊成員的沒日沒夜的調研和鉆研,因為混凝土施工時間不定,有時候在半夜,團隊成員在工地等著等著就睡著了;有時接到通知說有了作業(yè)面,團隊成員就馬上進工地去測試,干著干著天就亮了。有時候是大白天,混凝土水化反應一開始,現(xiàn)場就有40多度,每個人的衣服都濕透、人也曬得黢黑,團隊帶頭人也因此被工人們稱為“黑黑的博士”。

  功夫不負有心人。兩年半時間,博智林已經實現(xiàn)建筑機器人從自主研發(fā)、小批量生產到工程測試、工程服務及批量化商用,并以BIM數(shù)字化技術為基礎進行了全面的端到端規(guī)劃及實踐初步形成覆蓋建筑工程全生命周期的智能建造全系統(tǒng)解決方案。

  截至2021年2月底,博智林在研建筑機器人及智能產品近50款,其中18款建筑機器人已投入商業(yè)化應用。目前博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌磚抹灰、內墻裝飾等12個建筑機器人產品線。

  對此,中國科學院院士、清華大學人工智能研究院院長張鈸教授稱碧桂園“已走在了全國乃至世界智慧建造和建筑機器人領域的前列!

  去年9月,博智林首批9款43臺建筑機器人在順德碧桂園鳳桐花園項目完成了交接儀式,并且已分批上崗。正如樓層清潔機器人負責清理施工現(xiàn)場小石塊與灰塵,外墻噴涂機器人用于高層住宅或商業(yè)建筑外墻面的自動噴涂作業(yè)一樣,這些身懷不同絕技的機器人在專屬的作業(yè)空間正在高效、精準、安全地完成他們的任務。

  樓層清潔機器人正在施工現(xiàn)場清理小石塊與灰塵

  外墻噴涂機器人正在作業(yè)

  在楊國強看來,無論是考慮效率、質量、安全性還是成本,機器人都是傳統(tǒng)建筑行業(yè)變革的不二選擇。建筑工人出身的他曾在多個場合表達對于智能建造的期待,“過去是工人在地盤走來走去,未來是機器人在地盤走來走去,我們像生產汽車一樣在工地生產我們的房子”。

  黨的十八大以來,我國深入實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略,將科技創(chuàng)新擺在國家發(fā)展全局的核心位置,并將機器人和智能制造納入了國家科技創(chuàng)新的優(yōu)先重點領域,大力推動機器人科技研發(fā)和產業(yè)化進程。今年的政府工作報告中也明確提出,“十四五”期間,加快數(shù)字化發(fā)展,打造數(shù)字經濟新優(yōu)勢,協(xié)同推進數(shù)字產業(yè)化和產業(yè)數(shù)字化轉型。

  眼下,機器人建房的夢想正在逐漸成為現(xiàn)實,傳統(tǒng)建筑業(yè)的變革才剛剛開始。

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