建筑自动化施工现场，机器人代替人工劳动力

多年来，施工部门一直面临劳动力短缺的问题，这催生了建筑行业对自动化的兴趣高涨。而健康危机更是加剧了这个趋势，促使自动化公司将注意力从汽车制造转向施工行业，在接下来的几年内，施工行业的自动化率预期将提高到30%。下文探讨了施工过程自动化的现状和未来可能性，其在主流建筑实践中的应用以及对设计的影响。

技术性劳动力的短缺、建筑项目的增加、降低施工对环境影响的强制性条文，这些都使施工业寄希望于自动化以提高生产率和成本效率，并将材料浪费降低到最低。ABB机器人与离散自动化（Robotics & Discrete Automation）总裁 Sami Atiya 表示，“就机器人和自动化的密度而言，现在的施工业相当于50 年前的汽车业。其基础较薄弱，但增长速度却相对快得多。”麦肯锡全球研究所（McKinsey Global Institute）的一项涵盖54个国家和全球78%劳动力市场的研究表明，建筑行业 44% 的工作有可能实现自动化。然而，这并不是说未来的建筑工地会完全自动化，而是仅将人力用于必要的任务。

 

自动化路径

目前，自动化被研究应用在两条截然不同的路径上：其一是将传统施工过程中的特定任务自动化，其二是通过自动化创建由新材料和技术支持的全新施工过程。几年前，SAM（半自动化泥瓦匠）引起了极大的轰动，因为机器人砌砖的速度几乎是人工的三倍。由澳大利亚公司 Fastbrick Robotics 开发的新型砌砖机器人 Hadrian X已在墨西哥和澳大利亚完成了多个住宅试点项目，并准备批量化生产。针对当前的施工框架，香港中文大学（CUHK）的工程和建筑研究团队设计了一个高层幕墙作业机器人，可进行从外墙粉刷到维修的广范围作业，将工人从危险的高空作业中解放出来。

传统施工过程和材料限制了机器人技术在特定任务中的应用。然而，无论是机器人操控还是增材制造（3D打印），数字制造都具有重塑整个施工过程的巨大潜力，正如德国斯图加特大学计算机设计学院（ICD）和建筑结构与设计学院（ITKE）建造的研究展亭，其体现了材料创新和机器人制造的可能性。

 

早期使用者

去年11月福斯特建筑事务所与机器人设计公司波士顿动力宣布的合作表明，施工过程的自动化已不再是建筑行业的难题。作为Spot早期应用计划的一部分，该机器狗已在施工现场进行了数据采集和进度监控测试。结果显示，机器狗的性能是不可否认的，相比于人工监工，其能发现更多的施工错误，从而提高了生产力和效率。该机器狗还能够检查比对竣工模型与设计模型，大大减少了扫描和后续处理的时间，从而可以腾出人手处理其他事务。福斯特建筑事务所的参与使建筑工地的自动化成为可能，不久之后 Spot 机器狗出现在建筑工地“看起来就像如今推土机或叉车的到来一样平常”。该机器狗已被世界各地的几家建筑公司采用并用于各种任务。

2018年，迪拜宣布，计划至2025年（现已修改为2030年），其25%的新建筑将用3D打印技术完成。当时，迪拜已经建造了第一座功能齐全且永久占用的3D打印办公楼——由Killa Design和Gensler设计的未来办公室。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，其施工现场仅需三个人。尽管不确定这项计划是否能实现，但是目前，当地决策者正在制定有关增材制造的建筑规范。

人们一致认为，自动化将开启一个定制设计越来越多的时代，因为它可以保证整个施工过程的精确度和准确性，从而节省大量时间。在大多数情况下，组件的几何复杂性与机器人的建造过程无关，也不会影响建造成本，因此自动化有助于实现复杂的形体表达。因此可以说，自动化为研究新美学提供了可能性，并重塑了整个设计和施工过程。

 

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