建筑自動化施工現場，機器人代替人工勞動力

多年來，施工部門一直面臨勞動力短缺的問題，這催生了建筑行業對自動化的興趣高漲。而健康危機更是加劇了這個趨勢，促使自動化公司將注意力從汽車制造轉向施工行業，在接下來的幾年內，施工行業的自動化率預期將提高到30%。下文探討了施工過程自動化的現狀和未來可能性，其在主流建筑實踐中的應用以及對設計的影響。

技術性勞動力的短缺、建筑項目的增加、降低施工對環境影響的強制性條文，這些都使施工業寄希望于自動化以提高生產率和成本效率，并將材料浪費降低到最低。ABB機器人與離散自動化（Robotics & Discrete Automation）總裁 Sami Atiya 表示，“就機器人和自動化的密度而言，現在的施工業相當于50 年前的汽車業。其基礎較薄弱，但增長速度卻相對快得多。”麥肯錫全球研究所（McKinsey Global Institute）的一項涵蓋54個國家和全球78%勞動力市場的研究表明，建筑行業 44% 的工作有可能實現自動化。然而，這并不是說未來的建筑工地會完全自動化，而是僅將人力用于必要的任務。

 

自動化路徑

目前，自動化被研究應用在兩條截然不同的路徑上：其一是將傳統施工過程中的特定任務自動化，其二是通過自動化創建由新材料和技術支持的全新施工過程。幾年前，SAM（半自動化泥瓦匠）引起了極大的轟動，因為機器人砌磚的速度幾乎是人工的三倍。由澳大利亞公司 Fastbrick Robotics 開發的新型砌磚機器人 Hadrian X已在墨西哥和澳大利亞完成了多個住宅試點項目，并準備批量化生產。針對當前的施工框架，香港中文大學（CUHK）的工程和建筑研究團隊設計了一個高層幕墻作業機器人，可進行從外墻粉刷到維修的廣范圍作業，將工人從危險的高空作業中解放出來。

傳統施工過程和材料限制了機器人技術在特定任務中的應用。然而，無論是機器人操控還是增材制造（3D打?。?，數字制造都具有重塑整個施工過程的巨大潛力，正如德國斯圖加特大學計算機設計學院（ICD）和建筑結構與設計學院（ITKE）建造的研究展亭，其體現了材料創新和機器人制造的可能性。

 

早期使用者

去年11月福斯特建筑事務所與機器人設計公司波士頓動力宣布的合作表明，施工過程的自動化已不再是建筑行業的難題。作為Spot早期應用計劃的一部分，該機器狗已在施工現場進行了數據采集和進度監控測試。結果顯示，機器狗的性能是不可否認的，相比于人工監工，其能發現更多的施工錯誤，從而提高了生產力和效率。該機器狗還能夠檢查比對竣工模型與設計模型，大大減少了掃描和后續處理的時間，從而可以騰出人手處理其他事務。福斯特建筑事務所的參與使建筑工地的自動化成為可能，不久之后 Spot 機器狗出現在建筑工地“看起來就像如今推土機或叉車的到來一樣平常”。該機器狗已被世界各地的幾家建筑公司采用并用于各種任務。

2018年，迪拜宣布，計劃至2025年（現已修改為2030年），其25%的新建筑將用3D打印技術完成。當時，迪拜已經建造了第一座功能齊全且永久占用的3D打印辦公樓——由Killa Design和Gensler設計的未來辦公室。在之后的2019年，迪拜又一次突破，建造了全球最大的3D打印建筑，其施工現場僅需三個人。盡管不確定這項計劃是否能實現，但是目前，當地決策者正在制定有關增材制造的建筑規范。

人們一致認為，自動化將開啟一個定制設計越來越多的時代，因為它可以保證整個施工過程的精確度和準確性，從而節省大量時間。在大多數情況下，組件的幾何復雜性與機器人的建造過程無關，也不會影響建造成本，因此自動化有助于實現復雜的形體表達。因此可以說，自動化為研究新美學提供了可能性，并重塑了整個設計和施工過程。

 

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