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从“建造”到“智造”,碧桂园用高科技助推建筑业技术革命

第一财经 2021-03-06 20:29:31

作者:张歆晨    责编:王艺

在杨国强看来,要突破建筑行业大而不优的瓶颈,解决生产效率低下、建筑质量参差不齐、“招工难”“用工荒”等难题,行业生产方式的变革势在必行,而建筑机器人及智能施工设备的研发应用则将承担破题的重任。

3月5日,国务院总理李克强政府工作报告中指出,十四五期间,将坚持把发展经济着力点放在实体经济上,推进产业基础高级化、产业链现代化,保持制造业比重基本稳定,改造提升传统产业,发展壮大战略性新兴产业,促进服务业繁荣发展。统筹推进传统基础设施和新型基础设施建设。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,加快数字社会建设步伐,提高数字政府建设水平,营造良好数字生态,建设数字中国。

“改造提升传统产业”,为“中国建造”向“中国智造”的跨越指明方向。作为第9次出席全国两会的政协委员,碧桂园董事局主席杨国强对此感触颇深,他在今年提交的名为《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》中,充分阐释了对于通过智能建造与建筑工业化协同发展,助推中国建筑业高质量发展,引领中国建筑科技走向世界前列的思考和愿景。

在杨国强看来,要突破建筑行业大而不优的瓶颈,解决生产效率低下、建筑质量参差不齐、“招工难”“用工荒”等难题,行业生产方式的变革势在必行,而建筑机器人及智能施工设备的研发应用则将承担破题的重任。

事实上,碧桂园已经在用行动,借助高科技的力量,推进传统建筑业的升级。2018年7月的碧桂园集团全资子公司广东博智林机器人有限公司(以下简称“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大部分环节,让机器人像人类一样智慧地工作,实现兼顾效率、质量、安全、环保、成本等要素的精益建造。

中国建筑业协会副会长刘锦章表示:“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。”

建筑业转型升级风口已至

中国是建筑大国,拥有世界上最大的建筑市场。2020年,建筑业约占我国GDP份额的26%左右,签订合同额达595577亿元,同比增长9.3%;中国建筑业新签合同额为325174亿元,较上年同比增长12.4%。

与巨大的市场容量不匹配的是,从事建筑行业的农民工老龄化严重,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,农民工平均年龄为40.8岁,比上年提高0.6岁;其中,50岁以上农民工所占比重为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%。传统建筑业属劳动密集型行业,随着人口红利逐渐退去,过去主要凭借丰富而廉价的劳动力实现规模扩张的方式将无以为继。

与此同时,建筑行业是世界上数字化、自动化程度较低的行业之一。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。

中国工程院院士丁烈云表示,当前,我国建筑行业大而不优,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。“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。”

当前传统建筑业正面临诸多制约,在产业数字化的时代背景下,亟需进行一场深刻变革。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,”建筑工人出身的杨国强曾在不同场合表示,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,以人工智能、大数据、机器人等为代表的新技术推动的第四次工业革命,正在不断走向深入,科技创新正在重塑全球经济结构。在国内,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。

国家住建部建筑市场监管司副司长廖玉平表示,我国在通用施工机械和架桥机、造楼机等智能化施工装备研发应用方面取得了显著进展,但在构配件生产、现场施工等方面,建筑机器人应用尚处于起步阶段,还没有实现大规模应用。

近年来,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7月,住建部等13部委联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,指出要以大力发展建筑工业化为载体,以数字化、智能化升级为动力,创新突破相关核心技术,加大智能建造在工程建设各环节应用,形成全产业链融合一体的智能建造产业体系。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。

建筑机器人行业领头羊

春江水暖鸭先知,作为房地产行业龙头,碧桂园所主营的房地产开发业务与建筑业密切相关,对于建筑业转型升级的迫切性有着更深刻的认知。截至2020年6月底,碧桂园已签约或已摘牌的中国内地项目总数为2662个,业务遍布中国内地31个省/自治区/直辖市,布局广泛性居行业之首,2020年全年在建面积约3亿平方米。

因此,提升建筑行业生产力,改变落后粗放的作业模式,既是碧桂园自身发展的客观需要,亦是该集团推动行业发展进步的社会责任。“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”,这是杨国强对于建筑这个古老行业最大的期许。

测量机器人施工作业

自2018年7成立博智林机器人有限公司以来,杨国强对建筑机器人这一事业倾注了极大的精力和热情,带领团队不断攻克技术难题,取得不俗成绩。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,包括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。

仅用两年半时间,博智林就实现了建筑机器人从自主研发、小批量生产到工程测试、工程服务及批量化商用,并进行了全面的端到端规划及实践,构建了完整的全周期闭环。截至目前,博智林是全球首家尝试用机器人大规模、系统性地完成建筑施工工序的企业,成为全球领先的智能建造与建筑工业化整体解决方案提供商。

据介绍,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。针对建筑机器人伺服、传感器、导航、视觉、软件五大核心系统,博智林投入了大量人力物力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。

地坪研磨机器人作业中

同时,自研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;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。混凝土修整机器人产品线多机协作施工模式,通过自研多机调度系统,实现了建筑室内墙面、天花修整及螺杆洞封堵等多种机器人的协同全自动施工作业。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。此外,博智林针在施工质量的智能化评判、建筑的大数据治理、智慧工地的监管等行业细分领域,也实现了从0到1的重大突破。

外墙腻子涂敷机器人在作业中

截至2021年2月26日,博智林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。目前博智林已形成混凝土施工、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。

2020年11月,博智林7项产品获中国设计红星奖。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,受到业内广泛认可。

博智林研发生产的建筑机器人产品从一下线开始,就依托碧桂园丰富的地产项目资源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,住房和城乡建设部发布《关于同意开展智能建造试点的函》,确定上海市、重庆、广东三地的7个项目将开展智能建造试点工作,要求围绕建筑业高质量发展,以数字化、智能化升级为动力,创新突破相关核心技术,加大智能建造在工程建设各环节应用,提升工程质量安全、效益和品质,尽快探索出一套可复制可推广的智能建造发展模式和实施经验。其中,佛山顺德凤桐花园项目位列其中,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。

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