第A07版:建筑科技

“机器人建楼时代”离我们有多远?

畅想未来十年建筑业自动化技术的变革之路

在过去几年中,我们已经见证了云计算、无人机、机器人、增强现实、虚拟现实、物联网、BIM、预制施工等技术在建筑业的快速应用,因而我们有理由相信新技术与建筑业的融合还将继续加速。而在以自动化、智能化为核心的技术变革之下,建筑业在未来对人类劳动力的需求量将大幅下降。

一家专门从事建筑技术集成平台工作的公司中的内容策划师对此进行了分析并认为,在未来不到十年的时间里,建筑业就会发生天翻地覆的变化。其中,最大的变化就是,随着自动化的深入,人工智能与自动化装备将逐步接管施工现场,并带来一个高度自治的建筑业新时代。

如果这一预测准确,是否意味着到2030年,建筑工地将大幅减少对劳动力的需求,未来是否会出现主要由机器人施工和管理的建筑工地?或许只有时间可以证明答案。但是可以肯定的是,在到达由机器人大幅掌管的施工现场之前,我们还需要经历一个分阶段发展的过程。对此,结合前述预测,整理了2019-2029年建筑业或将面临的自动化变革时间线。

2019年

增强现实与物联网成为主流

今年开始,部分智慧建筑工地上已经开始利用无人机、全息眼镜或其他增强现实设备以及材料传感器来试验增强现实和物联网环境下构件与施工信息的智能集成与反馈。然而,一方面,绝大多数技术与设备都是独立运作的,并没有构建高效的系统;另一方面,能推动这些设备高效应用的成熟软件也还处于开发中的阶段。

随着智慧工地的深入发展,基于大量项目的施工经验,上述设备已经能够在工地上明确各自的职能,海量数据则为开发出用于无缝整合这些资料的软件提供了试验环境。可以想象,用一张图呈现出整个工地状况的可视化图像与项目的无人机监控、原材料运输实况、施工图的审批与确认等数据将因物联网而整合起来,最后通过增强现实生成为全生命周期中各个参与方的合作平台,跨越时间与空间约束,达成更为高效的团队协作。

2020年

预制施工成熟,3D打印普及

2018年1月,创立近三年的美国预制建筑开发商Katerra获得了软银集团领投的8.65亿美元巨额投资。2017年,另一家同类创业公司Project Frog也获得了工程与软件巨头Autodesk的投资。这两起投资从一个侧面反映出预制建筑技术正在快速发展。比传统施工方法成本更低、更高效、更环保的预制建筑技术正在走向主流,并吸引了投资者的更多关注。

预计到2020年底,大多数主要施工承包商将会转向这种模块式的建造方式。而转向预制建筑这一举措也将成为信息技术成熟后建筑自动化的第二步,并让建筑施工变得像说明书一般更加简单而井然有序。

除此之外,通过3D打印已能在几天之内建起一所小房子了。那么将其推广、普及用于打造模块化构件的场景也不会太遥远。在未来几年间,这一技术或将发展到足以应付重要项目中的大部分施工场景。3D打印技术与预制结构相结合,将标志着现代建筑项目在流程上的最大转变。

2021年

相关法律逐步配套形成体系

技术大步前进的同时,为了适应可能出现的新情况,法律界人士或将在这个阶段开始关注建筑领域的变化。比如,无人机技术出现、应用以前,与之配套的法律法规都没有出台。尽管无人机检测的空中数据对跟踪项目进度和监测建筑工地来说非常有价值,但如果项目施工方需要取得无人机数据,相关规定要求其员工中须有一个有执照的无人机操作者,或者雇佣一个专业的无人机操作者。

既然能够按程序设定飞向建筑工地并进行测量的无人机技术已经存在,一旦法律完善,并与技术进步保持一致,我们很可能会看到项目团队使用数架无人机,每天数次沿预先设定的飞行路线收集数据,以实时监控项目进度。同时,为了确保无人机进行监测所获取的数据不至于被滥用,相关约束与规程也需做出合理约束。

2022-2024年

机器主导的工程增加,人工智能取得进展

以自动化机器为导向的建设活动目前还处于雏形阶段,但经过此前三年的酝酿,这一技术将会在此后以极快的速度成熟起来。到2022年,我们可能会看到包括挖掘作业在内的多种基础作业会初步实现自动导向机器的应用。一旦证明这一举措是安全而高效的,其应用将以势如破竹之势展开,并推广到更多复杂的作业领域。到2023年,在统计了此前几年的运作数据后,建筑软件或将开始推出能够预测施工进展以及能够对简单项目管理任务做出决策的第一版人工智能。

这一进展将全面推进自治的建筑工地的实现,因为人工智能具有快速学习和创新改进的能力。同时,人工智能将从之前发展成熟的各项新技术应用中收集、分析数据,不仅能够实时比人类更加精确、快速地做出决策,还能学习如何改进施工进程。

2025-2029年

完全自动化机器时代的到来,更多新技术崛起

可以预计,自动化机器出现的前两年可能不会对建筑工地产生多大影响,但随后它们将开始完全接管大部分的任务,而这些任务主要由能够监测和控制工地的人工智能系统支持。从运来原材料和运走废料的自动驾驶卡车,到自动组装预制部件并转移到预定地点的机器人,自动化机械将开始在建筑工地上提供绝大部分服务。当然,留在建筑工地的人员主要是为了在无人类参与的情况下,确保自动化的工地能成功打造出一个建筑结构。

有了无人机充当天空中的眼睛,传感器充当地面上的眼睛,自动导向机器充当手臂,人工智能将把建筑工地变为终极自动化实体,并将以更快的速度和更高的精确度来进行建造工作。在那时,打造一幢摩天大楼可能只需要设置一些初级计划和相关的信息输入,就像按下发射键一样简单。

届时,第一批由人工智能与自动化技术实现自治的建筑工地已经完成,承包商将用机器员工来替代施工工人完成项目监控。到那时,我们还将看到更多完全陌生的新技术的崛起。这些技术会进一步快速整合,并推动建筑业进入一个全新的时代。

不过,有一点前提在于,如果没有合适的软件,硬件设施是无法有效运作的。因此,在获得任何其他进展之前,软件必须对这个行业产生深度影响。目前,我们已经看到软件即服务(SaaS)、云计算、大数据等信息技术逐渐在建筑业渗透融合。这类信息技术对未来建筑业自动化的主要贡献在于它具有从多个传感器和端口获得数据交换的能力。因而,随着这些系统在工程项目中打好基础,未来便可以逐渐与更多的先进技术相集成,并不断适应新的工程环境。

100年前,也就是1900年前后,一批艺术家预测,在21世纪的建筑工地,可能还会有一些“有创造力”的人在工作,比如建筑师和设计师。他们会通过电线或无线电把指令发送给那些会进行施工的机器,包括机器人瓦工。而那些繁重、枯燥而危险的工作,已经没有人会去做了。

100年过去了,虽然我们仍然没有实现艺术家所想象的场景,但是我们依旧在路上,并一步步向这一科幻般的场景靠拢。

2019-06-20 畅想未来十年建筑业自动化技术的变革之路 2 2 建筑时报 content_3513.html 1 3 “机器人建楼时代”离我们有多远? /enpproperty-->