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像造汽车一样造房子:建筑机器人来啦

来源:中国经济周刊 日期:2021-03-16 09:31

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  《中国经济周刊》记者 孙庭阳

  产业数字化转型,是2021年全国两会的热点话题之一。

  李克强总理在政府工作报告中,总结回顾了2020年和“十三五”期间产业数字化的成就,并提出了2021年乃至“十四五”期间数字化发展目标和举措,其中关键目标之一,就是“坚持创新驱动发展”“建设数字中国”。

  产业数字化转型已成为各界推动新旧动能转换、加快产业转型升级的共识和方向。参加全国两会的代表委员们,也纷纷从各自所在行业数字化转型的创新实践出发,提交了专业性的议案提案,分享了他们的专业思考。

  其中,作为重要支柱产业的建筑业如何数字化转型,也成为今年两会的热点话题。

  来自国内房地产行业龙头的全国政协委员、碧桂园集团董事局主席杨国强,提交了一份“关于加快研发应用智能建造产品技术,推动建筑业数字化转型的提案”。

  据了解,目前国内的建筑业数字化转型已经有实质性进展,“机器人建房子”正在引领一场行业革命,传统建筑业正在被颠覆。

  一批地面抹平机器人即将下线

  建筑业 “大而不优”,数字化转型任重道远

  中国是建筑大国,拥有世界上最大的建筑市场。

  作为建筑行业的资深从业者和领军者,杨国强委员在提案中分析说,建筑业是我国重要的支柱产业,2019年国内建筑业实现增加值7.09万亿元,占国内生产总值的7.16%。

  但与此同时,“大而不优”依然是建筑业面临的现实问题。

  “大而不优”的根本原因,在于建筑业落后的施工手段及施工方式制约了行业效率及建筑质量提升。比如,目前大多数建筑企业还停留在“搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板”的生产方式上。

  生产方式粗放,科技含量偏低,技术创新滞后,导致传统建筑业生产效率普遍较低。从生产率来看,1945年以来,制造业、零售业和农业的生产率增加了150%,而我国建筑业的生产率几乎没有增长。建筑业在科研创新和新技术的投入还不到总收入的1%。建筑行业亟需依靠科技创新提升行业效率。可以说,建筑行业是目前世界上自动化、数字化程度较低的行业之一。

  另外,用工老龄化问题,用工荒、用工成本上升等,也成为了传统建筑业面临的日益严重的现实难题。

  一方面,从事建筑行业的农民工老龄化严重,另一方面年轻劳动力从事建筑业的意愿持续降低。国家统计局发布的《2019年农民工监测调查报告》显示,2019年我国农民工总量为29077万人,平均年龄为40.8岁,比上年提高0.6岁。其中,50岁以上者占24.6%,比上年提高2.2个百分点,近五年来占比逐年提高。此外,国家统计局数据显示,2020年全国农民工总量28560万人,比上年下降1.8%。未来,用工缺口、用工成本上升、用工安全等问题将进一步凸显。

  因此,作为劳动密集型行业,建筑业亟需找到新的突破口,提高人效、降低成本,实现行业可持续发展。

  “机器人建房子”正引领建筑业新革命

  利用数字技术和智能手段赋能,建筑业也迎来了数字化转型升级的时机。

  近年来,我国政府出台了一系列政策文件,将推动智能建造与建筑工业化协同发展,作为抢占建筑业未来科技发展高地的战略选择。通过推动建筑工业化、数字化、智能化升级,提升建筑行业核心竞争力。

  面对行业转型压力、政策利好和市场需求,建筑智能制造和建筑机器人的专业化公司也应运而生。

  广东博智林机器人有限公司(简称“博智林”)是碧桂园集团全资子公司,主要集中力量研发、生产及应用建筑机器人,推进应用新型装配式建筑体系。据介绍,博智林研制中的建筑机器人及智能产品已有近50款,其中18款建筑机器人已投入商业化应用。中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹教授对此评价说,博智林已走在了全国乃至世界智慧建造和建筑机器人领域的前列。

  地坪研磨机器人作业中

  据介绍,与工业机器人相比,建筑机器人由于作业环境恶劣、场景差异性大、施工面复杂多变,对于核心零部件以及核心算法的要求与工业机器人等产品有很大差异。在建筑机器人伺服、传感器、导航、视觉、软件五大核心系统中,博智林实现了全覆盖自主研发,其中基于模糊自适应的运动控制算法、智能视觉传感器、机器人集群作业规划与调度系统、建筑机器人作业仿真系统等填补了世界建筑机器人领域的空白。

  其中,博智林自主研发的激光雷达突破了国外的专利技术封锁,使用自主可控的技术在测量距离、多回波检测、重复精度等指标上都达到了行业领先水平。其自主研发的六轴协作机械臂,在大自重比下,具备国内领先的碰撞检测、零力控制能力,保障了人机协同工作的安全与高效。另外,通过智能的调度算法,解决了多台机器人联合作业路径规划的问题,在全球首次实现了建筑场景下多机器人协同的解决方案。

  据介绍,博智林目前已拥有混凝土施工、混凝土修整、砌砖抹灰、内墙装饰等12个建筑机器人产品线,其中绝大多数机器人可同时适用于现浇混凝土工艺与装配式建筑施工。博智林也因此成为全球首家尝试用机器人大规模、系统性地完成建筑施工大部分工序的企业,是全球领先的智能建造与建筑工业化整体解决方案提供商。

  外墙喷涂机器人在作业

  行业变局是生存挑战,也是商业机遇。博智林从2018年成立至今两年多时间,已有7000多名员工,其中研发人员4000多名,平均年龄30.2岁,汇聚了一大批来自国内外知名高校的土木工程、机器人、人工智能、数字化等领域的优秀人才。2020年,博智林7项产品获中国设计红星奖(注:红星奖是目前国内最权威、影响力最大的设计奖项,被誉为“中国唯一具有国际影响力的设计奖” )。此前,博智林还斩获了1项德国IF奖、14项省长杯奖、4项市长杯奖和1项金芦苇奖。

  建筑业数字化转型加速,中国建筑科技将领先世界

  以建筑机器人为代表的智能建造,正在对传统建筑业带来革命性变革。

  建筑工人出身的杨国强委员,对于当前传统建筑业正在进行的产业数字化大变革,感受更深。他认为,无论是考虑效率、质量、安全性还是成本,机器人都是不二选择。“机器人正在积蓄澎湃的力量,未来的发展潜力不可想象,”“过去是工人在地盘走来走去,未来是机器人在地盘走来走去,我们像生产汽车一样在工地生产我们的房子”。

  楼层清洁机器人在作业

  作为建筑行业的资深从业者和领军者,杨国强委员在今年全国两会的提案中分析说,随着科学技术的发展,智能建造与建筑工业化协同发展,代表了建筑业高质量发展方向。 通过将建造过程与物联网、人工智能、云计算及大数据等新一代信息技术结合,运用建筑机器人、智能施工设备、建筑信息模型(BIM)、智能工程管理系统等产品技术,可以实现勘察、规划与设计、生产、施工、监管与验收、运维与管理等建筑工程项目全生命周期的智能化和信息化,从而有效提高建造过程的安全性以及建筑的经济性、可靠性。目前国内建筑业已开始数字化转型,中国的建筑科技已走在了世界前列。

  他在提案中提出了三条专业建议:

  第一,大力支持建筑机器人及智能施工设备研发应用。鼓励行业重点企业加大建筑机器人及智能施工设备研发力度,支持相关核心零部件和关键技术的重点攻关。在现有龙头企业研发成果基础上,大力推动建筑机器人及智能施工设备投入工程项目建设,加快试点推广,提升工程施工智能化水平。

  第二,加快推进以建筑信息模型(BIM)数字化技术为基础的产业互联网平台建设。推动BIM技术在建筑全生命周期的一体化集成应用,实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护等阶段的信息共享。融合应用传感器网络、低功耗广域网、5G、射频识别(RFID)及二维码识别等物联网技术,全面提升智能建造信息化水平。推广BIM报建审批和施工图BIM审图模式,实现信息化监管,提高监管效率。融合应用大数据、云计算技术,设立建筑业大数据创新中心,实现行业数字化赋能。

  第三,研究建立和完善智能建造标准体系及评价体系。由行业权威机构或龙头企业牵头,联合行业研究团队、专家学者、骨干企业等力量,研究建立与智能建造相匹配的产品标准、施工标准、设计标准、BIM集成设计标准、装配式部品部件标准、新型建造工艺工法标准、验收标准等标准体系,为推进智能建造提供全面的技术支撑。推动建立和完善智能建造的基本规定、评分体系、评价等级、评价机构等,加快实现智能建造技术和产品的市场化应用,推动行业转型升级。

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