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开拓建筑科技领域,数字技术赋能建筑行业智能升级

2021
03/10
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jihong

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中国建设报
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【摘要】拓展数字技术、用智能手段赋能建筑业转型升级迫在眉睫,强化以技术创新为核心的竞争力,已经成为建筑业实现可持续发展的必然选择。

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  推动传统行业转型升级,是适应社会智能化发展的必然要求。今年政府工作报告指出,依靠创新推动实体经济高质量发展,培育壮大新动能。促进科技创新与实体经济深度融合,更好发挥创新驱动发展作用。在建筑领域,拥抱数字化、迈向智能化成为业界共识,主管部门、市场主体已经开始推动行业的转型升级。

  大而不优,变革迫在眉睫

  当我国制造业开始实现无人工厂、远程监控等智能化场景时,我国建筑业处在什么阶段?曲强的经历或许能说明一二。

  曲强毕业于日本东京大学机械工学专业,是广东博智林机器人有限公司(以下简称“博智林”)混凝土产品线负责人,主要工作是牵头研发混凝土施工机器人。团队第一次走进建筑工地看到的场景让他震惊不已。一天凌晨,他带领团队爬了4层脚手架,脚踩钢筋、翻过木模板,只见十几名工人在工作面上手持不同工具忙忙碌碌,衣服、鞋子、帽子上到处是混凝土泥点。曲强当时就在想,如果自己的父母在如此艰苦的环境中工作,他能为他们做什么?

  艰苦的工作环境导致年轻人从事建筑业的意愿降低,从事建筑业的农民工老龄化严重。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岁以上农民工占比为24.6%,比上年提高2.2个百分点,且近5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%。未来,用工缺口大、用工成本上升、用工安全等问题将进一步在建筑业凸显。

  传统建筑业属于劳动密集型行业,随着人口红利逐渐消退,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,建筑业急需找到新的突破口,提高效率、降低成本,实现行业可持续发展。“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。”中国工程院院士丁烈云表示,当前我国建筑业大而不优,多数企业还停留在“搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板”的水平,先进的工艺技术和工程技术整体应用程度偏低。

  拓展数字技术、用智能手段赋能建筑业转型升级迫在眉睫,强化以技术创新为核心的竞争力,已经成为建筑业实现可持续发展的必然选择。

  拓荒科技,迎来政策风口

  春江水暖鸭先知。面对建筑业存在的发展瓶颈,有些企业已经开始采取行动,勇当创新发展的拓荒牛。曲强所在的企业博智林便是代表之一。

  成立于2018年7月的碧桂园集团全资子公司博智林,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中,让机器人像人类一样智慧工作,实现兼顾效率、质量、安全、环保、成本等要素的精益建造。

  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业性应用,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。中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹表示:“碧桂园集团在短短3年时间里,针对BIM、装配式建筑和建筑机器人领域投入大量研发资源和人才,开展全面研发,目前已经交付大批量机器人,走在了全国乃至世界智慧建造和建筑机器人领域前列。”

  据了解,博智林研发的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;研发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。

  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。2020年11月,博智林7项产品获中国创新设计红星奖。红星奖是目前我国最权威、影响力最大、参评数量最多的设计奖,被誉为中国设计界的“奥斯卡”。在此之前,博智林还斩获了1项德国IF设计奖、14项省长杯奖、4项市长杯奖和1项金芦苇奖。

  博智林与众多行业企业在去年迎来了政策红利。2020年7月3日,住房和城乡建设部等部门印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,提出发展目标:到2025年,我国智能建造与建筑工业化协同发展政策体系和产业体系基本建立,建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高,建筑产业互联网平台初步建立,产业基础、技术装备、科技创新能力以及建筑安全质量水平全面提升,劳动生产率明显提高,能源资源消耗及污染排放大幅下降,环境保护效应显著;推动形成一批智能建造龙头企业,引领并带动广大中小企业向智能建造转型升级,打造“中国建造”升级版。到2035年,我国智能建造与建筑工业化协同发展取得显著进展,企业创新能力大幅提升,产业整体优势明显增强,“中国建造”核心竞争力世界领先,建筑工业化全面实现,迈入智能建造世界强国行列。

  2021年2月2日,住房和城乡建设部办公厅发布《关于同意开展智能建造试点的函》,碧桂园开发的佛山顺德凤桐花园项目是全国7个试点项目之一,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的试点项目。

  健全机制,助力智能建造

  虽然智能建造迎来政策风口,但是相比制造业,我国建筑业信息化、数字化、智能化水平还很低,现阶段我国智能建造尚处于起步阶段,相关领域没有可供借鉴的经验,与之相匹配的产品、施工、设计和验收等标准体系还比较欠缺。

  作为智能建造的引领者,2020年11月,博智林受邀联合中国建筑标准设计研究院等单位发起成立中国工程建设标准化协会建筑机器人专业委员会(以下简称“建筑机器人专委会”),这是我国首个专注于建筑机器人及智能建造标准的权威组织。建筑机器人专委会将从建筑机器人研发及工程应用调研、组织编制建筑机器人相关标准、研究构建建筑机器人标准体系、组织开展行业技术交流等方面展开工作。

  截至目前,博智林已主导编制《智能施工升降机》《外墙喷涂机器人》2项团体标准,并经广东省建设科技与标准化协会发布;主导编制的《自升造楼平台》《建筑工程智能清洁机器人》《建筑工程室内实测实量机器人》等团体标准正在审查或立项中。此外,博智林还承担了《基于数字孪生技术的装配式智能施工平台研发及应用示范》等住房和城乡建设部科技计划项目。同时,参与《基于建筑信息模型和人工智能技术的建筑机器人研究与应用示范》等项目,为建筑业“十四五”规划制定提供建议,为推动我国建筑业向智能建造加快转型升级贡献经验智慧。

  今年全国两会期间,智能建造成为代表委员的热议话题。全国人大代表、山东省住房和城乡建设厅厅长王玉志接受本报采访时表示,目前,以人工智能、大数据、物联网、5G(第五代移动通信技术)和区块链等为代表的新一代信息技术日臻成熟,并加速向各领域、各行业全面融合渗透,成为推动传统产业转型升级、可持续发展的重要驱动力。在新型建筑工业化、智能建造发展方面,目前还存在一些短板,如发展机制不健全、产业支撑能力不强、市场主体动力不足等。王玉志建议,完善顶层设计,推进新型建筑工业化与智能建造产业园区建设,打造一批集服务交易、协同管理、信息集成功能于一体的平台应用范例,加强人才队伍建设。

  全国政协委员、碧桂园董事会主席杨国强在“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”中建议,大力支持建筑机器人及智能施工设备研发应用。杨国强认为,应鼓励行业重点企业加大建筑机器人及智能施工设备研发力度,支持相关核心零部件和关键技术的重点攻关。在现有龙头企业研发成果基础上,大力推动建筑机器人及智能施工设备投入工程项目建设,加快试点推广,提升工程施工智能化水平。

  杨国强在提案里指出,要加快推进以BIM技术为基础的产业互联网平台建设。推动BIM技术在建筑全生命周期的一体化集成应用,实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护等阶段信息共享。融合应用传感器网络、低功耗广域网、5G、射频识别(RFID)等物联网技术,全面提升智能建造信息化水平。推广BIM报建审批和施工图BIM审图模式,实现信息化监管,提高监管效率。融合应用大数据、云计算技术,设立建筑业大数据创新中心,实现行业数字化赋能。

  杨国强建议,由行业权威机构或龙头企业牵头,联合行业研究团队、专家学者、骨干企业等力量,研究建立与智能建造相匹配的产品标准、施工标准、设计标准、BIM集成设计标准、装配式部品部件标准、新型建造工艺工法标准、验收标准等标准体系,为推进智能建造提供全面的技术支撑。推动建立和完善智能建造的基本规定、评分体系、评价等级、评价机构等,加快实现智能建造技术和产品的市场化应用,推动行业转型升级。

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