在廣東順德碧桂園鳳桐花園項目工地上，一臺粉紅色“高個子”智能隨動布料機(jī)矗立在施工作業(yè)面上，這個項目所有樓棟的標(biāo)準(zhǔn)層都是這款機(jī)器人泵出的混凝土澆筑而成的，累計作業(yè)量已超過2.2萬立方米；在8號樓一層通道處，樓層清潔機(jī)器人迎面緩緩而來，自動執(zhí)行施工現(xiàn)場小石塊與灰塵清理工作，所過之處地面變得潔凈如新……
今年2月初，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在全國范圍內(nèi)確定了7個智能建造試點(diǎn)項目，要求加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用，盡快探索出一套可復(fù)制可推廣的智能建造發(fā)展模式和實施經(jīng)驗。鳳桐花園項目位列其中，這是碧桂園集團(tuán)全資子公司廣東博智林機(jī)器人有限公司（簡稱“博智林”）首個建筑機(jī)器人商業(yè)應(yīng)用項目，也是目前國內(nèi)唯一引入建筑機(jī)器人并批量應(yīng)用于工程建造過程的試點(diǎn)項目。人和建筑機(jī)器人相互協(xié)同造房子，這種有些“科幻”的場景，在這個工地上已成為現(xiàn)實。
混凝土布料、地面研磨、墻面噴涂……“機(jī)器人建房”夢想照進(jìn)現(xiàn)實
中國擁有世界上最大的建筑市場，建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，2020年約占我國GDP份額的26%左右，但整體大而不優(yōu)。中國工程院院士丁烈云就曾表示，我國建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一，同時也面臨著產(chǎn)品性能欠佳、資源浪費(fèi)巨大、安全問題突出、環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效益低下等問題。同時，現(xiàn)今從事建筑行業(yè)的農(nóng)民工老齡化嚴(yán)重，用工荒、用工成本上升等問題持續(xù)加劇。
建筑行業(yè)亟需尋找實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的突破口。當(dāng)前機(jī)器人正處于創(chuàng)新突破的重要關(guān)口，相關(guān)技術(shù)的不斷突破將進(jìn)一步賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，包括建筑行業(yè)。讓“機(jī)器人建房”，繁重、重復(fù)、危險的部分工作由機(jī)器人來完成，這是不少行業(yè)人士的一大夢想。碧桂園集團(tuán)董事會主席楊國強(qiáng)就曾多次表示：“過去是工人在地盤走來走去，未來是機(jī)器人在地盤走來走去，我們要像生產(chǎn)汽車一樣在工地生產(chǎn)我們的房子?！?/p>
博智林公司目前有7000多名員工，其中研發(fā)人員4000多名，包括一大批來自國內(nèi)外的土木工程、機(jī)器人、人工智能、數(shù)字化等領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。公司成立兩年多來，與清華大學(xué)、香港科技大學(xué)等知名高校開展產(chǎn)學(xué)研項目、人才聯(lián)合培養(yǎng)、項目聯(lián)合申報等方面合作，與華為、達(dá)索、埃森哲等知名企業(yè)合作共建特種機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
截至2021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，已遞交專利有效申請3042項；已獲專利授權(quán)984項，其中發(fā)明專利262項。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個建筑機(jī)器人產(chǎn)品線，適用于大多數(shù)現(xiàn)澆住宅、PC裝配式住宅、工廠、公共建筑等建筑類型。針對市面上缺少建筑機(jī)器人行業(yè)可用的核心零部件的現(xiàn)狀，博智林堅持核心技術(shù)自主研發(fā)，深耕機(jī)器人伺服、傳感器、導(dǎo)航、視覺、軟件五大核心系統(tǒng)，其中基于模糊自適應(yīng)的運(yùn)動控制算法、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，自研的激光雷達(dá)多項指標(biāo)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。
博智林機(jī)器人公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，建筑機(jī)器人施工相比人工具有獨(dú)特的優(yōu)勢，標(biāo)準(zhǔn)化施工可以極大地提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時保障施工過程的安全性，達(dá)到綠色、安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)的綜合效果。比如，外墻噴涂機(jī)器人可用于高層住宅或商業(yè)建筑外墻面的自動噴涂作業(yè)，沒有傳統(tǒng)作業(yè)的高墜風(fēng)險，最大噴涂效率可達(dá)300m2/h，安全又高效。
“揚(yáng)塵少了很多，磨得快，還很干凈！”在鳳桐花園地下車庫作業(yè)現(xiàn)場，一名工人在平板電腦上一鍵下發(fā)任務(wù)，高約1.7米的地坪研磨機(jī)器人隨即開啟自主作業(yè)，遇到柱子等障礙無需人工干預(yù)即可自動轉(zhuǎn)向，地面在下方磨盤打磨下很快變得光滑如鏡面，沙塵被全部收進(jìn)后方的集塵袋中，再也看不到灰塵彌漫的場景。據(jù)介紹，以1000㎡施工面積計算，傳統(tǒng)施工需要3-4名工人連續(xù)工作8小時才能完成，但采用地坪研磨機(jī)器人只需要1個人，7個小時即可完工，效率提升近3倍。
依托碧桂園豐富的應(yīng)用場景，博智林建筑機(jī)器人產(chǎn)品在研發(fā)過程中通過嚴(yán)格的工地測試應(yīng)用不斷迭代完善，過程繁復(fù)而艱辛。博智林混凝土施工機(jī)器人產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人曲強(qiáng)博士，在產(chǎn)品研發(fā)過程中曾長時間跟團(tuán)隊成員泡在工地，在廣東夏日烈日暴曬下變成了大家口中那位“黑黑的博士”，胳膊上的“熊貓手”讓人印象深刻。
“工地的環(huán)境復(fù)雜多變，沒有任何經(jīng)驗借鑒，也無法預(yù)測，我們只能泡在工地上請教經(jīng)驗豐富的施工工人，搞清每道工序背后的原理，經(jīng)過無數(shù)次試驗，才能做到讓機(jī)器人靈活自主應(yīng)對工地復(fù)雜的現(xiàn)場情況。”曲強(qiáng)說。
去年9月25日，首批9款43臺建筑機(jī)器人在順德碧桂園鳳桐花園項目舉行交接儀式，以建筑機(jī)器人為核心的人機(jī)協(xié)同作業(yè)施工體系正式在一線投入使用，開啟實戰(zhàn)模式。截至目前，鳳桐花園項目已累計進(jìn)場各類機(jī)器人20多款50余臺。
截至2021年2月，公司已有28款建筑機(jī)器人及智能產(chǎn)品進(jìn)入工地測試，并有18款機(jī)器人在佛山鳳桐花園、?？趪d安居房（PC裝配式項目）、萬寧興隆湖畔二期（PC裝配式項目）等超過15個項目中開展商業(yè)化試點(diǎn)應(yīng)用，累計應(yīng)用施工達(dá)80萬㎡，“機(jī)器人建房子”引領(lǐng)的建筑行業(yè)革命正在到來。
推進(jìn)全周期信息化、數(shù)字化，搭建先進(jìn)的智能建造整體解決方案
凡是進(jìn)過建筑工地的人們，對于繁雜的工序、復(fù)雜的現(xiàn)場、粗放的管理會有直觀的感受。在如此復(fù)雜的空間里，讓機(jī)器人像人類一樣智慧地工作，實現(xiàn)兼顧效率、質(zhì)量、安全、環(huán)保、成本等要素的精益建造，用“比登天還難”來形容也不算夸張。即使研制出了聰明的建筑機(jī)器人也未必能達(dá)到目的，如何通過信息化、數(shù)字化技術(shù)將不同的建筑機(jī)器人與施工環(huán)節(jié)一一匹配，并且系統(tǒng)整合起來完成整棟樓的施工任務(wù)，才是重中之重。
鳳桐花園項目通過BIM數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，采用無人機(jī)、BIM集成設(shè)計優(yōu)化、BIM協(xié)同平臺等7大類產(chǎn)品21項應(yīng)用，把建設(shè)一棟樓的每一道工序細(xì)化拆分，實現(xiàn)建筑工程項目全生命周期的智能化和信息化，實現(xiàn)建造方案可視化、項目管理數(shù)字化，提高建造過程的安全性以及建筑的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。
在項目智慧指揮中心，工作人員面對大屏幕點(diǎn)擊鼠標(biāo)，項目任一樓棟、任一樓層、任一位置的工程細(xì)節(jié)都能以平面或三維視圖來直觀呈現(xiàn)，能遠(yuǎn)程監(jiān)控任一項目工地上建筑機(jī)器人的實時狀態(tài)，并遠(yuǎn)程對機(jī)器人下發(fā)工單。
作為全球首家嘗試大規(guī)模、系統(tǒng)性地研發(fā)及應(yīng)用機(jī)器人來提升建筑工業(yè)化水平的企業(yè)，博智林通過兩年半時間的全力奔跑，公司已經(jīng)實現(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)劃及實踐，構(gòu)建了完整的全周期閉環(huán)，成為全球領(lǐng)先的智能建造與建筑工業(yè)化整體解決方案提供商。
中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)人工智能研究院院長張鈸教授表示：“碧桂園集團(tuán)在短短近三年時間里，針對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，已走在了全國乃至世界智慧建造和建筑機(jī)器人領(lǐng)域的前列?！?/p>
推動世界建筑科技發(fā)展，貢獻(xiàn)智能建造的中國方案
當(dāng)前，科技創(chuàng)新正在重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，代表了建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展方向，已經(jīng)成為世界建筑業(yè)大國不斷加大投入、積極探索的最前沿領(lǐng)域，特別是建筑機(jī)器人應(yīng)用前景廣闊、市場巨大，已經(jīng)成為全球建筑業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。
不過，全球智能建造整體水平仍處于起步階段。業(yè)內(nèi)專家介紹，日本、澳大利亞、韓國、美國等發(fā)達(dá)國家在建筑機(jī)器人方面取得了單點(diǎn)研發(fā)和小批量試用部分成果，但均未實現(xiàn)建筑全周期、系統(tǒng)化應(yīng)用的目標(biāo)。國家住建部建筑市場監(jiān)管司副司長廖玉平表示，我國建筑機(jī)器人應(yīng)用也還處于起步階段，還沒有實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
博智林在建筑機(jī)器人、智能建造方面的布局探索，很好地契合了國家戰(zhàn)略、行業(yè)趨勢和市場需求。同時，碧桂園已有29年房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)經(jīng)驗和2000多個項目，2020年在建面積約3億平方米，此外還有擁有行業(yè)少有的全產(chǎn)業(yè)鏈資源優(yōu)勢，這都為建筑機(jī)器人提供了豐富的落地試驗應(yīng)用場景。
作為智能建造的引領(lǐng)者，2020年11月，博智林受邀與中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院等單位發(fā)起成立中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會建筑機(jī)器人專業(yè)委員會，開展建筑機(jī)器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制、建筑機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建等工作。截至目前，博智林已主導(dǎo)編制了《智能施工升降機(jī)》、《外墻噴涂機(jī)器人》2項團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)廣東省建設(shè)科技與標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布；主導(dǎo)編制的《自升造樓平臺》、《建筑工程智能清潔機(jī)器人》、《建筑工程室內(nèi)實測實量機(jī)器人》等團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)正在審查或立項中，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級貢獻(xiàn)經(jīng)驗智慧。
近日，全國政協(xié)委員楊國強(qiáng)在全國“兩會”上提交提案，呼吁國家大力支持建筑機(jī)器人及智能施工設(shè)備研發(fā)應(yīng)用，支持相關(guān)核心零部件和關(guān)鍵技術(shù)的重點(diǎn)攻關(guān)；加快推進(jìn)以BIM數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，融合應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)、低功耗廣域網(wǎng)等技術(shù)，全面提升智能建造信息化水平；研究建立與智能建造相匹配的產(chǎn)品、施工、設(shè)計BIM集成設(shè)計等標(biāo)準(zhǔn)體系，為推進(jìn)智能建造提供全面的技術(shù)支撐，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
黨的十八大以來，我國大力推動機(jī)器人科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，國家也出臺多項利好政策，新基建加速數(shù)字化、智能化與建筑施工現(xiàn)場深度融合，我國建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化正進(jìn)入“快車道”。中國建筑業(yè)協(xié)會副會長劉錦章表示，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是推動建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑，從“中國建造”走向“中國智造”是中國建筑業(yè)發(fā)展的大勢所趨。