文/樂(lè)居財(cái)經(jīng) 李奕和
由于作業(yè)場(chǎng)景差異性大、施工面復(fù)雜多變等，建筑行業(yè)一直以來(lái)相較其他行業(yè)的智能化、數(shù)字化水平都較低。
近年來(lái)，隨著人口老齡化的趨勢(shì)逐漸加快，用機(jī)器人蓋房子，成為行業(yè)的急切期盼。不少企業(yè)近年也在該領(lǐng)域投入重金研發(fā)，尋求突破。
碧桂園集團(tuán)旗下全資子公司廣東博智林機(jī)器人有限公司（以下簡(jiǎn)稱“博智林”）是其中較有影響力的一家。從目前可見(jiàn)的成果看，其正在讓“機(jī)器人造房”的夢(mèng)想一步步照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
近日，博智林在汕頭金平項(xiàng)目首次完成“BIM+FMS+WMS+建筑機(jī)器人”多機(jī)施工系統(tǒng)的驗(yàn)收。項(xiàng)目建筑工地上，8款施工機(jī)器人、6款運(yùn)輸及上料機(jī)器人、5款集中工作站開(kāi)展多機(jī)聯(lián)動(dòng)作業(yè)，跑通了端到端智能建造生態(tài)實(shí)驗(yàn)，形成了完整的全周期閉環(huán)。
從企業(yè)到行業(yè)，隨著智能建造領(lǐng)域更多瓶頸得以突破，建筑機(jī)器人的商業(yè)化，或就在不久的將來(lái)。而高效解決建筑業(yè)老齡化、用工荒等問(wèn)題，甚至助力“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，智能建造將作為重要角色登上歷史舞臺(tái)。
智能建造進(jìn)階：從單機(jī)硬件，到系統(tǒng)軟件
建筑機(jī)器人的多機(jī)聯(lián)動(dòng)作業(yè)得以實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在博智林自主研發(fā)的“BIM、FMS、WMS”三大平臺(tái)系統(tǒng)。這三大系統(tǒng)通過(guò)緊密聯(lián)系，從前期的智能施工規(guī)劃，到現(xiàn)場(chǎng)施工的指揮，再到所需物料的運(yùn)送保障，為各場(chǎng)景環(huán)節(jié)的機(jī)器人裝上了“大腦”和“眼睛”。
BIM又稱“建筑信息模型”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就像一個(gè)功能強(qiáng)大的智能施工任務(wù)規(guī)劃中心。在機(jī)器人開(kāi)始工作前，BIM會(huì)結(jié)合項(xiàng)目數(shù)據(jù)生成模型地圖，規(guī)劃出機(jī)器人施工路徑。
同時(shí)，它會(huì)根據(jù)施工計(jì)劃算出所需的材料用量，最終形成機(jī)器人施工工單，下發(fā)至FMS系統(tǒng)。由此完成了智能建造的第一步——智能規(guī)劃布局。
FMS，則更像多機(jī)施工系統(tǒng)的“首席指揮官”。接收工單后，“指揮官”開(kāi)始按照工單指派相應(yīng)的機(jī)器人到所需的崗位進(jìn)行施工。這個(gè)過(guò)程，F(xiàn)MS還會(huì)同步派發(fā)工單給WMS系統(tǒng)，以進(jìn)行物料調(diào)配，滿足機(jī)器人施工的用料需求。
最后，作為物料和后勤保障的主要部分，WMS可以被看作是這套系統(tǒng)的“物料管理大師”。它可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)物流類機(jī)器人、智能電梯的全自動(dòng)調(diào)度和控制；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的物料消耗，保證施工用料的及時(shí)調(diào)配和供給。在WMS的智能調(diào)度下，物流機(jī)器人即便批量出動(dòng)，也能有序運(yùn)行，不會(huì)“堵車”，并做到自主搭乘智能升降梯前往指定樓層和自動(dòng)返回。
可以看出，這個(gè)基于建筑機(jī)器人、BIM技術(shù)、人工智能技術(shù)的多機(jī)施工系統(tǒng)，將原本獨(dú)立的單機(jī)設(shè)備通過(guò)集成調(diào)度，首次實(shí)現(xiàn)了裝修階段的多機(jī)協(xié)同施工，初步構(gòu)建了智能建造的完整閉環(huán)。
整個(gè)施工過(guò)程，智能建造產(chǎn)業(yè)技師只需做一些簡(jiǎn)單的輔助和調(diào)度，如通過(guò)手中的平板電腦一鍵下發(fā)指令，建筑機(jī)器人便開(kāi)始高效作業(yè)，完成后，還可以同步反饋?zhàn)鳂I(yè)完成進(jìn)度。
“多機(jī)協(xié)同作業(yè)”的成功驗(yàn)收，表明博智林通過(guò)自主研發(fā)的“BIM、FMS、WMS”三大平臺(tái)系統(tǒng)，可以讓建筑機(jī)器人做到輕松應(yīng)付建筑施工過(guò)程中的各種復(fù)雜場(chǎng)景，并自主“判斷”和“選擇”，做到像工業(yè)機(jī)器人一樣流水線作業(yè)。
自2018年成立以來(lái)，博智林從最初階段的建造設(shè)計(jì)建筑機(jī)器人單品，是硬件技術(shù)的突破；到現(xiàn)階段開(kāi)始設(shè)計(jì)系統(tǒng)，造機(jī)器人的“大腦”和“眼睛”，是軟件系統(tǒng)的突破。意味著博智林建筑機(jī)器人已進(jìn)入多機(jī)協(xié)同系統(tǒng)化應(yīng)用的全新階段。這也將突破建筑機(jī)器人一直來(lái)不能普及和商業(yè)化的瓶頸，加速智能建造時(shí)代的到來(lái)。
解決行業(yè)痛點(diǎn)，建筑機(jī)器人大有可為
2020年7月，住建部、國(guó)家發(fā)改委、科技部等13部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確指出要加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)的應(yīng)用。
2021年2月，住建部發(fā)布《關(guān)于同意開(kāi)展智能建造試點(diǎn)的函》，確定全國(guó)七個(gè)項(xiàng)目開(kāi)展智能建造試點(diǎn)工作，其中，博智林建筑機(jī)器人首個(gè)商業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目——佛山順德碧桂園鳳桐花園位列其中，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。7月，《智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展可復(fù)制經(jīng)驗(yàn)做法清單（第一批）》印發(fā)，提出要推動(dòng)智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展。
無(wú)論企業(yè)投入還是政策推動(dòng)，國(guó)內(nèi)智能建造領(lǐng)域有了明顯加快。其背后，是建筑行業(yè)人口老齡化、用工荒等問(wèn)題的加劇和“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的推動(dòng)。
國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)農(nóng)民工共28560萬(wàn)人，較2019年減少517萬(wàn)人，下降1.8%。農(nóng)民工平均年齡41.4歲，比上年再提高0.6歲。當(dāng)中，50歲以上的農(nóng)民工占比高達(dá)26.4%，較2016年的19.1%上升7.3個(gè)百分點(diǎn)。
與此同時(shí)，自2015年以來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑業(yè)從業(yè)人員增長(zhǎng)速度連年下滑并出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。2020年，我國(guó)建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)5367萬(wàn)人，同比下降1.1%。從業(yè)人員逐年下降、老齡化、用工荒，成為建筑行業(yè)的普遍痛點(diǎn)。
以大數(shù)據(jù)、BIM等技術(shù)為基礎(chǔ)，智能建造被視為解決這一系列問(wèn)題的最佳途徑。但目前而言，建筑業(yè)的智能化、數(shù)字化水平仍在初期階段。據(jù)中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)2018年統(tǒng)計(jì)的一項(xiàng)數(shù)據(jù)，我國(guó)建筑信息化占總產(chǎn)值的比例為0.1%，而在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家投入可達(dá)1%。
這個(gè)層面看，碧桂園旗下的博智林比行業(yè)看得更遠(yuǎn)。成立近四年，博智林聚焦建筑機(jī)器人、BIM數(shù)字化、新型建筑工業(yè)化等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，目前在研建筑機(jī)器人46款，已有18款建筑機(jī)器人投入商業(yè)化應(yīng)用。
這些已投入使用的建筑機(jī)器人，可輕松完成多個(gè)作業(yè)場(chǎng)景的施工，將有效緩解建筑業(yè)面臨的勞動(dòng)力逐年緊缺和老齡化的壓力。
此外，通過(guò)建筑機(jī)器人完成危險(xiǎn)系數(shù)較高、操作繁重、作業(yè)環(huán)境惡劣的工序，也能為有效保障安全質(zhì)量，降低職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。而且相比人工，機(jī)器人的效率更高。
以博智林外墻噴涂機(jī)器人為例，不僅能在危險(xiǎn)的高空作業(yè)，施工效率更可達(dá)人工作業(yè)的3-5倍。其室內(nèi)噴涂機(jī)器人，能有效減少粉塵、油漆等對(duì)于工人健康的傷害，同時(shí)最大綜合工效也達(dá)人工輥涂的4倍，自動(dòng)作業(yè)覆蓋率可達(dá)90%-100%，施工質(zhì)量甚至優(yōu)于人工。
截至2021年底，博智林建筑機(jī)器人已在全國(guó)各地開(kāi)啟智能化作業(yè)，服務(wù)覆蓋超25個(gè)省份（直轄市、自治區(qū)），超350個(gè)項(xiàng)目；累計(jì)交付超730臺(tái)，累計(jì)應(yīng)用施工面積超700萬(wàn)平米。多個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了少人化或智能化施工作業(yè)。
助力“碳中和”，智能建造蓄勢(shì)待發(fā)
推動(dòng)和助力“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是智能建造背后更深遠(yuǎn)的社會(huì)議題和使命要求。
數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)作為全球最大的原材料和能源消耗產(chǎn)業(yè)，目前全球建筑運(yùn)營(yíng)能耗已占到總能耗的30%以上，若加上建設(shè)過(guò)程中的能耗更接近50%。而我國(guó)傳統(tǒng)的粗放型建造，更造成資源消耗大、浪費(fèi)嚴(yán)重及環(huán)境污染問(wèn)題。
通過(guò)提升大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在建筑業(yè)的使用和普及，可以助力建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，有效減少建設(shè)過(guò)程的資源能耗，降低碳排放，甚至實(shí)現(xiàn)零排放。
如在上述博智林的多機(jī)施工系統(tǒng)中，“BIM、FMS、WMS”通過(guò)對(duì)建筑前期施工規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)施工指揮以及后勤物料的保障，全鏈條、全周期緊密協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑機(jī)器人的精準(zhǔn)調(diào)度，高效節(jié)能、清潔環(huán)保。
整個(gè)施工過(guò)程的管理、用料，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、計(jì)算均能做到精準(zhǔn)控制，精益施工，大大降低了施工過(guò)程的能耗，減少資源浪費(fèi)。
不僅如此，在資源循環(huán)利用方面，博智林已研制了一款“建筑廢棄物再利用流動(dòng)制磚車”，可對(duì)工地建筑廢棄物進(jìn)行加工，并轉(zhuǎn)化為各類市政道路用磚。在解決建筑垃圾污染的同時(shí)，更實(shí)現(xiàn)了建筑廢棄物的回收利用。
從各個(gè)方面看，建筑機(jī)器人的使用更安全、高效、環(huán)保，對(duì)于助力“雙碳”目標(biāo)更具長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。此外，放到更廣闊的背景下，我國(guó)作為基建大國(guó)，建筑機(jī)器人應(yīng)用前景不可限量。
住建部建筑市場(chǎng)監(jiān)管司副司長(zhǎng)廖玉平在接受媒體采訪時(shí)表示，加大建筑機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用，有效進(jìn)行安全、高效、精確的建筑部品部件生產(chǎn)和施工作業(yè)，已經(jīng)成為全球建筑業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。我國(guó)在構(gòu)配件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工等方面的建筑機(jī)器人應(yīng)用尚處于起步階段，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊、市場(chǎng)巨大。
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2020年我國(guó)建筑行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)26.4萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)6.2%。預(yù)計(jì)2024年建筑行業(yè)總產(chǎn)值將進(jìn)一步達(dá)到34萬(wàn)億元。數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)智慧建筑市場(chǎng)產(chǎn)值已超過(guò)千億元，并且正以每年20%至30%的速度增長(zhǎng)，未來(lái)市場(chǎng)可達(dá)數(shù)萬(wàn)億元。
碧桂園集團(tuán)董事會(huì)主席楊國(guó)強(qiáng)此前曾表示，機(jī)器人會(huì)顛覆傳統(tǒng)的地產(chǎn)行業(yè)和建筑行業(yè)，未來(lái)一定會(huì)給行業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大價(jià)值。