建筑工地智能化是一個(gè)遠(yuǎn)比看起來(lái)更考驗(yàn)整體研發(fā)和落地能力，需要長(zhǎng)期投入的事業(yè)。加快推廣應(yīng)用建筑機(jī)器人，不僅可以提升建筑業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和建造質(zhì)量，也有助于促進(jìn)農(nóng)民工向技術(shù)工人轉(zhuǎn)型。
工業(yè)自動(dòng)化的時(shí)代過(guò)程，經(jīng)濟(jì)體量巨大的住房建筑行業(yè)也正積極擁抱。只是囿于這一行業(yè)的場(chǎng)景復(fù)雜性和流程碎片化，目前仍處在相對(duì)初級(jí)階段。
政策層面在加速推動(dòng)落地進(jìn)程。據(jù)國(guó)盛證券統(tǒng)計(jì)，僅2020年間，住建部聯(lián)合多個(gè)部門多次發(fā)文，大力推動(dòng)著建筑機(jī)器人、人工智能為代表的數(shù)字化技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用，進(jìn)而帶來(lái)“中國(guó)建造”之于產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
國(guó)內(nèi)龍頭房企已經(jīng)在此領(lǐng)域深潛多年。近日，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者走進(jìn)佛山順德發(fā)現(xiàn)，碧桂園集團(tuán)于2018年7月成立的全資子公司廣東博智林機(jī)器人有限公司(下稱“博智林”)如今已經(jīng)完成諸多場(chǎng)景的建筑工地自動(dòng)化落地。
據(jù)介紹，截至今年2月26日，博智林在研建筑機(jī)器人及智能產(chǎn)品近50款，并已有18款機(jī)器人在機(jī)器人谷中的首開區(qū)和鳳桐花園等超過(guò)15個(gè)項(xiàng)目中開展試點(diǎn)應(yīng)用，累計(jì)應(yīng)用施工面積達(dá)80萬(wàn)平方米。
“機(jī)器人正在積蓄澎湃的力量，未來(lái)的發(fā)展?jié)摿Σ豢上胂螅?rdquo;建筑工人出身的碧桂園董事會(huì)主席楊國(guó)強(qiáng)在不同場(chǎng)合表示，希望建房過(guò)程中繁重、重復(fù)、危險(xiǎn)的部分工作能夠由機(jī)器人來(lái)完成，“首先是符合我們對(duì)零傷亡和安全的追求，第二能使我們的質(zhì)量提升，第三能使我們的效率提升。我們要像生產(chǎn)汽車一樣在工地生產(chǎn)我們的房子。”
不再“灰頭土臉”的建筑工地
“我國(guó)建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一，同時(shí)也面臨著產(chǎn)品性能欠佳、資源浪費(fèi)巨大、安全問(wèn)題突出、環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效益低下等問(wèn)題。”中國(guó)工程院院士丁烈云表示。當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)大而不優(yōu)，多數(shù)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(jìn)水平的工藝技術(shù)和工程技術(shù)整體應(yīng)用程度偏低。
現(xiàn)實(shí)生活中，改變已經(jīng)悄然發(fā)生。今年2月初，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于同意開展智能建造試點(diǎn)的函》，確定上海、重慶、廣東三地的7個(gè)項(xiàng)目將開展智能建造試點(diǎn)工作，要求以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用，提升工程質(zhì)量安全、效益和品質(zhì)，盡快探索出一套可復(fù)制可推廣的智能建造發(fā)展模式和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。
佛山順德鳳桐花園項(xiàng)目正位列其中。這是博智林建筑機(jī)器人首個(gè)商業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，也是目前國(guó)內(nèi)唯一真正引入建筑機(jī)器人且批量應(yīng)用于工程建造過(guò)程的試點(diǎn)項(xiàng)目。
在機(jī)器人谷的多個(gè)建筑工地中，傳統(tǒng)場(chǎng)景隨處可見的灰蒙蒙揚(yáng)塵不再，取而代之是循環(huán)游走于各個(gè)角落的樓層清潔機(jī)器人；通常在高空外墻作業(yè)的人工也換成了機(jī)器人；在室內(nèi)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)抹膩?zhàn)雍蛧娡康娜斯まD(zhuǎn)而成為了發(fā)出指令者，他們不用再承受長(zhǎng)期抬頭作業(yè)的疲累。
“我們發(fā)現(xiàn)在室內(nèi)，工人特別喜歡這些進(jìn)行天花打磨和膩?zhàn)哟蚰サ臋C(jī)器人。”博智林助理總裁王克成向記者介紹，機(jī)器人進(jìn)駐工地帶來(lái)的直接好處就是，能夠把傳統(tǒng)工人的工作職能從繁復(fù)且沒有太多技術(shù)含量的工作中解放出來(lái)，轉(zhuǎn)身成為技術(shù)操作人員；“體驗(yàn)更好、勞動(dòng)強(qiáng)度降低，對(duì)環(huán)境也有了顛覆性變革。”他續(xù)稱。
更重要的是用工荒問(wèn)題也在此過(guò)程中得到緩解。我國(guó)建筑業(yè)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，但與之不平衡的狀態(tài)是，農(nóng)民工群體已處于持續(xù)老齡化中。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國(guó)建筑業(yè)新簽合同額為325174億元，同比增長(zhǎng)12.4%。但國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《2019年農(nóng)民工監(jiān)測(cè)調(diào)查報(bào)告》顯示，年內(nèi)50歲以上農(nóng)民工所占比重為24.6%，比上年提高2.2個(gè)百分點(diǎn)，近五年來(lái)占比逐年提高。
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)建筑工人整體工作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度高、流動(dòng)性大，整體職業(yè)化程度偏低。加快推廣應(yīng)用建筑機(jī)器人，不僅可以提升建筑業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率和建造質(zhì)量，也有助于促進(jìn)農(nóng)民工向技術(shù)工人轉(zhuǎn)型。在這方面，博智林積極與國(guó)內(nèi)職業(yè)技術(shù)院校合作，提供系統(tǒng)化職業(yè)技能培訓(xùn)，使大量建筑工人從“農(nóng)民工兄弟”變?yōu)楦咚刭|(zhì)的“現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)工人”。
基于機(jī)器人在不同場(chǎng)景的智能化應(yīng)用，博智林也進(jìn)而搭建起整個(gè)項(xiàng)目的BIM數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用，在項(xiàng)目智慧指揮中心還能對(duì)所有場(chǎng)景的施工進(jìn)度和狀態(tài)全程掌控。
建筑工地智能化不只是政策指引，也是更多同業(yè)共同在尋求的未來(lái)建筑方式。王克成向記者表示，目前已有諸多公司在與博智林保持聯(lián)絡(luò)溝通，對(duì)后期的商業(yè)化引入表達(dá)了強(qiáng)烈的興趣。“現(xiàn)階段，博智林在全球有十多個(gè)項(xiàng)目在使用這些建筑類機(jī)器人，在集團(tuán)內(nèi)大批使用后，接下來(lái)就必然會(huì)向外拓展。”
他續(xù)稱，碧桂園每年新增建筑面積大約1億平方米左右，去年實(shí)現(xiàn)了80萬(wàn)平方米的應(yīng)用，應(yīng)該說(shuō)還處在逐漸發(fā)展期；但隨著目前進(jìn)入商業(yè)化驗(yàn)證階段，今年應(yīng)該是博智林的爆發(fā)期。“未來(lái)會(huì)有更多類型的機(jī)器人進(jìn)入這個(gè)階段，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型、提供升級(jí)服務(wù)。”
本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，建筑工地智能化是一個(gè)遠(yuǎn)比看起來(lái)更考驗(yàn)整體研發(fā)和落地能力，需要長(zhǎng)期投入的事業(yè)。
在今年全國(guó)兩會(huì)期間，碧桂園董事會(huì)主席楊國(guó)強(qiáng)的提案談到了該方面。他建議，要大力支持建筑機(jī)器人及智能施工設(shè)備研發(fā)應(yīng)用，鼓勵(lì)行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)加大建筑機(jī)器人及智能施工設(shè)備研發(fā)力度，支持相關(guān)核心零部件和關(guān)鍵技術(shù)的重點(diǎn)攻關(guān)。
同時(shí)要加快推動(dòng)BIM技術(shù)在建筑全生命周期的一體化集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、建造、交付、運(yùn)行維護(hù)等階段的信息共享。推廣BIM報(bào)建審批和施工圖BIM審圖模式；并融合應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，設(shè)立建筑業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心，實(shí)現(xiàn)行業(yè)數(shù)字化賦能。
他還提出要研究建立和完善智能建造標(biāo)準(zhǔn)體系及評(píng)價(jià)體系。由行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)或龍頭企業(yè)牽頭，聯(lián)合行業(yè)研究團(tuán)隊(duì)、專家學(xué)者、骨干企業(yè)等力量，研究建立與智能建造相匹配的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、BIM集成設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、裝配式部品部件標(biāo)準(zhǔn)、新型建造工藝工法標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)體系，為推進(jìn)智能建造提供全面的技術(shù)支撐。
建筑施工智能化暢想
與家用或者工業(yè)等通用型場(chǎng)景不同，建筑工地場(chǎng)景極其復(fù)雜和碎片化，匹配細(xì)分領(lǐng)域機(jī)器人進(jìn)駐的背后，其實(shí)涉及到博智林對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈以及建筑材料等方面的體系化搭建。
博智林基礎(chǔ)技術(shù)研究院院長(zhǎng)嚴(yán)啟凡向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，建筑實(shí)際上是對(duì)精度要求較高的行業(yè)，很難從目前已經(jīng)商用化的其他機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈找到可以直接引入建筑工地的機(jī)器人零配件和材料等。
“我們聯(lián)絡(luò)了很多產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，比如導(dǎo)航類公司、建筑材料公司等，但發(fā)現(xiàn)在建筑場(chǎng)景中跑不起來(lái)。”他續(xù)稱，由于建筑型機(jī)器人需要充分適配，“舉例來(lái)說(shuō)，常規(guī)建筑材料在機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)被堵塞，這些都需要我們自己投入研發(fā)進(jìn)行改良。”
嚴(yán)啟凡介紹，為了實(shí)現(xiàn)如今在建筑工地智能化的落地，博智林在諸多核心零部件領(lǐng)域都由自主研發(fā)完成，包括控制器、伺服器、驅(qū)動(dòng)器、傳感器等，涉及底層開發(fā)框架和算法的軟件層面則幾乎可以說(shuō)100%為自主搭建。“核心價(jià)值部分都秉持著自主研發(fā)的路線。”
資料顯示，截至2021年2月26日，博智林已遞交專利有效申請(qǐng)3042項(xiàng)，其中發(fā)明專利2161項(xiàng)；已獲專利授權(quán)984項(xiàng)，其中發(fā)明專利262項(xiàng)。
其中，對(duì)建筑機(jī)器人五大核心系統(tǒng)全自主研發(fā)，包括自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、面向建筑場(chǎng)景的視覺算法、自研激光雷達(dá)等多項(xiàng)產(chǎn)品和技術(shù)的先進(jìn)性得到實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，導(dǎo)航融合模塊、激光位移傳感器、智能視覺傳感器等填補(bǔ)了世界建筑機(jī)器人領(lǐng)域的空白。
目前博智林已形成混凝土施工、混凝土修整、砌磚抹灰、內(nèi)墻裝飾等12個(gè)建筑機(jī)器人產(chǎn)品線，其中絕大多數(shù)機(jī)器人可同時(shí)適用于現(xiàn)澆混凝土工藝與裝配式建筑施工。
僅用兩年半時(shí)間，博智林實(shí)現(xiàn)了建筑機(jī)器人從自主研發(fā)、小批量生產(chǎn)到工程測(cè)試、工程服務(wù)及批量化商用，并進(jìn)行了全面的端到端規(guī)劃及實(shí)踐，構(gòu)建了完整的全周期閉環(huán)。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)人工智能研究院院長(zhǎng)張鈸教授表示：“碧桂園集團(tuán)針對(duì)BIM、裝配式建筑和建筑機(jī)器人領(lǐng)域投入了大量的研發(fā)資源和人才，開展全面的研發(fā)，目前已經(jīng)交付了大批量的機(jī)器人，已走在了全國(guó)乃至世界智慧建造和建筑機(jī)器人領(lǐng)域的前列。”
之所以這么說(shuō)，是因?yàn)槟壳靶袠I(yè)間在建筑場(chǎng)景中遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實(shí)現(xiàn)智能化改造，放眼全球同樣如此。
根據(jù)克而瑞數(shù)據(jù)，目前國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)企業(yè)將智慧建造深度應(yīng)用于測(cè)繪環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)、大型復(fù)雜工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的占比分別約為10%、8%、4%、26%。
雖然日本、澳大利亞、韓國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在建筑機(jī)器人方面取得了部分成果，但均未實(shí)現(xiàn)建筑全周期、系統(tǒng)化應(yīng)用的目標(biāo)，目前仍以單點(diǎn)研發(fā)和小批量試用為主。
住建部建筑市場(chǎng)監(jiān)管司副司長(zhǎng)廖玉平表示，我國(guó)在通用施工機(jī)械和架橋機(jī)、造樓機(jī)等智能化施工裝備研發(fā)應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展，但在構(gòu)配件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工等方面，建筑機(jī)器人應(yīng)用尚處于起步階段，還沒實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
“數(shù)字化轉(zhuǎn)型是推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑，從‘中國(guó)建造’走向‘中國(guó)智造’是我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。”中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)劉錦章指出。當(dāng)下，新基建加速數(shù)字化、智能化與建筑施工現(xiàn)場(chǎng)深度融合，促進(jìn)傳統(tǒng)建造方式升級(jí)，提高項(xiàng)目管理和生產(chǎn)效率，將助推我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)入“快車道”。
“我們研判當(dāng)下是一個(gè)很合適的時(shí)機(jī)。”嚴(yán)啟凡表示，隨著當(dāng)前數(shù)字化和人工智能等技術(shù)在各行各業(yè)興起，自動(dòng)化技術(shù)相對(duì)成熟，急需變革的建筑行業(yè)由此迎來(lái)契機(jī)。
“未來(lái)我們想象中的建筑場(chǎng)景，首先是建筑機(jī)器人幫助工地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化建造，對(duì)標(biāo)工業(yè)流程的自動(dòng)化和半自動(dòng)化；其次是打造BIM數(shù)字化系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字和信息的可視化有效傳遞，在此基礎(chǔ)上逐漸向智能化方向發(fā)展；此后，是實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工序、人員等細(xì)節(jié)領(lǐng)域的統(tǒng)籌管理。”王克成向記者指出，最終是走向智能化運(yùn)作的終極目標(biāo)。
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