爬上 4 层脚手架,脚踩钢筋、翻过木模板,工人手持不同的工具忙忙碌碌,衣服、鞋子、帽子上到处是混凝土泥点 ……
建筑工地上这一再常见不过的画面,在可见的未来,将被改写。
日前发布的政府工作报告明确提出, “ 十四五 ” 期间要 “ 加快数字化发展,打造数字经济新优势,协同推进数字产业化和产业数字化转型 ” 。
今年两会期间,建筑工人出身的全国政协委员、碧桂园董事会主席杨国强,将目光聚焦到了自己最熟悉的智能建造,并提交了《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》。他认为,目前我国建筑业大而不优,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,无法从根本上解决施工安全问题,行业 “ 招工难 ”“ 用工荒 ” 现象也在不断加剧。
基于此,提案里指出,要大力支持建筑机器人及智能施工设备研发应用;加快推进以 BIM 数字化技术为基础的产业互联网平台建设;研究建立和完善智能建造标准体系及评价体系。
事实上,碧桂园早在 2018 年就已开始在 “ 智造 ” 方面进行全方位探索,其旗下的广东博智林机器人有限公司便着力研发、生产及应用建筑机器人,以期实现兼顾效率、质量、安全、环保、成本等要素的精益建造。
如今,这一探索已现出成效。截至 2021 年 2 月,博智林已有 18 款 机器人 在超过 15 个项目中开展试点应用,累计应用施工面积达 80 万平方米。
大而不优,建筑业待革新
建筑业是我国国民经济的重要支柱产业。数据显示,建筑业是我国国民经济的支柱产业, 2020 年约占我国 GDP 份额的 26% 左右,有力支撑了国民经济持续健康发展。
但这样的支柱行业目前存在着大而不优的现象。 “ 我国建筑业创造了诸多世界第一,同时也面临着产品性能欠佳、资源浪费巨大、安全问题突出、环境污染严重、生产效益低下等问题。 ” 中国工程院院士丁烈云表示。当前,我国建筑行业多数企业还停留在 “ 搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板 ” 的水平,先进水平的工艺技术和工程技术整体应用程度偏低。
在 5G 时代加速到来的当前,众多行业在加紧做 “ 智能加法 ” 之时,建筑行业仿佛被抛在时代之后,成为数字化和自动化程度最低的行业之一。
相关数据表明,自 1945 年以来,相比制造业、零售业和农业的生产率增加了 150% ,我国建筑业的生产率几乎没有增长;在科研创新和新技术的投入不到总收入的 1% ,建筑业数字化转型任重道远。
不止如此,建筑业还面临着更现实的问题:用工老龄化、用工荒、用工成本上升等。
国家统计局《 2019 年农民工监测调查报告》显示, 2019 年我国农民工平均年龄为 40.8 岁,比 2018 年提高 0.6 岁;其中, 50 岁以上农民工所占比重已经超过 24% ,比上年提高 2.2 个百分点,近五年来占比逐年提高。
由此来看,在人口红利逐渐褪去、生产方式落后的背景下,建筑业亟待一场革新,需要寻找到实现高质量、可持续发展的突破口。
机器人技术有望成为这道曙光。杨国强在不同场合表示,希望建房过程中繁重、重复、危险的部分工作能够由机器人来完成, “ 首先是符合我们对零伤亡和安全的追求,第二能使我们的质量提升,第三能使我们的效率提升 ” 。
当前机器人正处于创新突破的重要关口,相关技术的不断突破将进一步赋能传统产业,包括建筑行业。智能建造已经成为世界建筑业大国不断加大投入、积极探索的最前沿领域,特别是建筑机器人应用前景广阔、市场巨大,已经成为全球建筑业的关注热点。
在行业自身变革的需求之外,国家近年来也从在发展战略的高度出台了一系列积极利好政策,明确、鼓励发展智能建造,推动并引导行业向前。
据了解,国家及相关部委先后颁发多个指导性文件,加速建筑业改革发展和转型升级。
2020 年政府工作报告提出,要持续推动制造业升级和新兴产业发展,发展工业互联网,推进 智能制造 ,打造数字经济新优势; 2020 年 8 月,住建部等 9 部门联合印发意见,提出要加快新型建筑工业化发展,带动建筑业全面转型升级,打造具有国际竞争力的中国建筑品牌 ……
“ 数字化转型是推动建筑产业高质量发展的重要途径,从 ‘ 中国建造 ’ 走向 ‘ 中国智造 ’ 是我国建筑业发展的大势所趋。 ” 中国建筑业协会副会长刘锦章表示。
主动改变,碧桂园促升级
在此次的提案之前,碧桂园早已主动改变和琢磨生产技术升级。
“ 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 ” 。这是碧桂园创始人对建筑工地未来模样的设想。
带着这样的图景, 2018 年 7 月,广东博智林机器人有限公司(以下简称 “ 博智林 ” )成立了。
据介绍,博智林集中力量研发、生产及应用建筑机器人,推进应用新型装配式建筑体系,同时以 BIM (建筑信息模型)数字化技术为基础构建建筑产业互联网平台,创新运用新型施工组织方式,将自主研发的建筑机器人大规模、系统性地应用于建筑施工环节,让机器人像人类一样智慧地工作。
智能施工升降机
背靠碧桂园集团,博智林快速成长。截至今年 2 月底,博智林有 7000 多名员工,其中研发人员 4000 多名,平均年龄 30.2 岁;同时,其在研建筑机器人及智能产品近 50 款,已递交专利有效申请 3042 项,其中发明专利 2161 项;已获专利授权 984 项,其中发明专利 262 项,在关键领域拥有一批自主核心技术。
据介绍,博智林目前拥有多款明星机器人产品,大大提升了传统建筑工艺的效率。
其中,用于施工实测实量的测量机器人可利用 AI 测量算法处理技术,通过模拟人工测量规则,使用虚拟靠尺、角尺等完成实测实量作业,自动生成报表,测量结果客观准确,综合工效为 2min/ 站点,测量效率较人工提升 2 到 3 倍,并可为作业机器人提供作业面数据。
测量机器人
楼层清洁机器人的清扫效率较人工提升 3 倍,重点解决保洁行业人力资源紧张、成本上涨、清洁效率低下问题;智能随动布料机将过去 3 人的工作量,变成 1 人即可完成;地坪研磨机器人的整体工效约为人工作业的 2 倍 ……
楼层清洁机器人
这些并不是停留在实验阶段的数据。得益于碧桂园丰富的地产项目资源,博智林的建筑机器人产品从一下线就可以投入到严格的工地测试应用环节。目前已有一大批建筑机器人产品真实应用于工地作业现场,部分场景实现了少人化或无人化施工作业,产品和技术的先进性在工地实际应用中得到充分验证。
今年 2 月初,佛山顺德凤桐花园项成为住建部公布的 7 个智能建造试点项目之一。这是博智林建筑机器人首个商业应用项目,也是目前国内唯一真正引入建筑机器人且批量应用于工程建造过程的试点项目。
自 2020 年 9 月,首批 9 款 43 台建筑机器人在顺德碧桂园凤桐花园项目举行交接仪式后,以建筑机器人为核心的人机协同作业施工体系正式在一线投入使用,开启实战模式。
能自主规划行程的楼层清洁机器人,在行进过程中展开小石块与灰尘清理作业,机器人走过的地方很快清洁如新;在地下车库作业面,工程师在平板电脑上一键下发任务, “ 身高 ”1.7 米的地坪研磨机器人随即启动自主工作,遇见柱子能灵活地自动调整避障 ……
截至目前,凤桐花园项目已开展了建筑机器人应用的多项试点,包括首次完成机器人参与示范区建造、首次建立机器人调度中心、首次跑通修整类机器人施工模式等。
“ 碧桂园集团在短短近三年时间里,针对 BIM 、装配式建筑和建筑机器人领域投入了大量的研发资源和人才,开展全面的研发,目前已经交付了大批量的机器人,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。 ” 中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹教授表示。