智能建造在建筑工业化中的价值分析.docx

1、智能建造工业化基础

从技术发展历史的角度来看，智能建造仍处于技术发展的初期，其未来发展的可能性仍然很多。但是主要着力点主要涉及自动化的工作流程、工具和装备。

回顾建筑技术的发展，现在讨论最多的替代人们体力的工具最早的雏形可能已经存在了数千年。从公元前3世纪中国用于建造木制宫殿的预制技术到1920年代在柏林的施工现场最早被组装的预制混凝土板结构，工厂预制建造方式的早期例子已有2?000多年的历史。然而，以机械臂技术为代表的机器人技术，直到在1950年代被汽车行业成功使用之后才开始迅速发展，并向工程建设行业转移。工厂自动化遍及整个工业世界，建筑机器人技术在20世纪60~70年代开始浮出水面。面对由于人口老龄化和年轻工人不愿涉足而导致的建筑劳动力短缺，日本在20世纪70~80年代开始认真研究建筑自动化和机器人技术。日本建筑工程公司，如清水公司、大林公司和竹中公司创造了用于挖掘、搬运材料、浇筑和修整混凝土、防火、土方工程、放置钢筋和其他建筑任务的机器人和遥控机器。中国从21世纪初大型国有企业的主动投入研发，到近些年跨领域公司的入局，为工程建设行业不断带来新的智能化工具。清水建设机器人及管理系统如图1所示。

图1、清水建设机器人及管理系统

以上阶段重点关注的是机械设备的自动化，并将传统工作的一些环节用自动化的工具替代。然而在另一些情况下，自动化工具也可衍生出匹配新技术的新流程，也就是发展基于智能化技术的全新建造模式。这种结合了全新管理模式的智能建造很多时候是从工业化建筑（Industrializedconstruction–IC）发展而来。

工业化建筑是一个术语，用于定义建筑过程中材料、工艺和系统流程的整体部署，其主要思路、生产和管理手段，都充分借鉴了先进制造业。工业化建筑并不是智能建造的同义词，但两者从根本上是联系在一起的。因为自动化工具的日益普及使工业化建筑战略能够对建筑的生产建造方式产生根本性的影响。典型的工业化建筑有预制混凝土构件组装建筑、钢结构建筑、木结构建筑、模块化建筑等。模块化酒店如图2所示。

图2、模块化酒店

因其起源于制造业，工业化建筑提供了传统建筑中一直缺乏的确定性、安全性和工业级的质量保证。当下，建筑业与制造业及其他技术行业均出现了前所未有的融合趋势，加之全球企业、政府和学术界之间的合作，智能建造的繁荣已经逐步显现。来自BIM（建筑信息模型）和人工智能注入的自动化设计、分析和计算工具，已与快速发展的机器人技术和物联网（IoT）技术相结合。同时，更低成本的硬件，加上将机器人制造工作流程联系起来的新工作流程，为将工业机器人技术转移到建筑领域提供全新的机会。

2、智能建造的价值逻辑

2.1、可持续发展的需求

2.1.1、符合碳排放要求

根据美国交通运输局的统计数据，美国建设行业在建造和拆除过程中产生的垃圾大约占全国总垃圾运输量的23?%。另根据“建筑2030”计划中涉及的调研报告指出，全球建筑业（包括其建造和运营）的CO2排放占全球CO2排放量的近40?%。

例如在一些模块化建筑的建造过程中，通过算法统筹的现场部署、增加回收和减少废料等环节可以最大限度地减少对环境的影响。有效地将工厂加工模块集中运输到工地，可以将工人的平均零散搬运量减少75?%，或者经过智能化改造的新型电驱动设备，单台机器可减少多达52?t的碳排放。

更加直观的是，由于建筑机器人往往比人类更快、更准确地执行任务，因此可以减少人为失误，且能准确地减少返工造成的材料浪费。例如，加拿大温哥华的智能城市在其预制模块化房屋中采用了机器人辅助安装，生产效率提高了15?%，完成速度提高了38?%，废物减少了30?%。

2.1.2、改善劳动力市场

在不同的国家，资源短缺在建筑行业将突出的表现为劳动力资源的短缺。美国总承包商协会（AGC）最近进行的两项调查进一步证实了美国建筑业劳动力短缺的严重程度：80?%的建筑公司急需小时工；91?%的建筑企业预计在未来10年内将面临专业工程师危机；45?%的建筑公司表示培训技术工人的效率很低。在弥补实际工程需求和不断萎缩的劳动力市场之间的差距方面，智能建造有其独特的解决方式。

（1）以往传统建造经验和知识伴随专家的不断退休将不再流失，而是伴随智能建造的一系列软件和硬件技术得以传承。甚至智能建造的技术水平将是企业在人才市场中不断吸引优秀人才的手段。

（2）随着自动化装备融入实际工作现场，大量重复、低技术含量的工作不断被替代，这是那些装备最直接节约劳动力的途径。但是机器不会使工作本身智能化，只是使任务执行智能化。引入这种技术也可能会增加具有必要技能的工人的薪资，于是产业工人的概念也会出现在建筑业。咨询公司麦肯锡预计，如果各国承诺改善基础设施和经济适用房，到2030年智能化不但不会减少工作岗位的数量，还会增加2亿个建筑工作岗位。

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