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(yè)對自動化的興趣高漲。而健康危機(jī)更是加劇了這個(gè)趨勢，促使自動化公司將注意力從汽車制造轉(zhuǎn)向施工行業(yè)，在接下來的幾年內(nèi)，施工行業(yè)的自動化率預(yù)期將提高到30%。下文探討了施工過程自動化的現(xiàn)狀和未來可能性，其在主流建筑實(shí)踐中的應(yīng)用以及對設(shè)計(jì)的影響。
技術(shù)性勞動力的短缺、建筑項(xiàng)目的增加、降低施工對環(huán)境影響的強(qiáng)制性條文，這些都使施工業(yè)寄希望于自動化以提高生產(chǎn)率和成本效率，并將材料浪費(fèi)降低到最低。ABB機(jī)器人與離散自動化（Robotics & Discrete Automation）總裁 Sami Atiya 表示，“就機(jī)器人和自動化的密度而言，現(xiàn)在的施工業(yè)相當(dāng)于50 年前的汽車業(yè)。其基礎(chǔ)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(xiàng)涵蓋54個(gè)國家和全球78%勞動力市場的研究表明，建筑行業(yè) 44% 的工作有可能實(shí)現(xiàn)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(wù)。
自動化路徑
目前，自動化被研究應(yīng)用在兩條截然不同的路徑上：其一是將傳統(tǒng)施工過程中的特定任務(wù)自動化，其二是通過自動化創(chuàng)建由新材料和技術(shù)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?yàn)闄C(jī)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(fā)的新型砌磚機(jī)器人 Hadrian X已在墨西哥和澳大利亞完成了多個(gè)住宅試點(diǎn)項(xiàng)目，并準(zhǔn)備批量化生產(chǎn)。針對當(dāng)前的施工框架，香港中文大學(xué)（CUHK）的工程和建筑研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)高層幕墻作業(yè)機(jī)器人，可進(jìn)行從外墻粉刷到維修的廣范圍作業(yè)，將工人從危險(xiǎn)的高空作業(yè)中解放出來。
傳統(tǒng)施工過程和材料限制了機(jī)器人技術(shù)在特定任務(wù)中的應(yīng)用。然而，無論是機(jī)器人操控還是增材制造（3D打?。?，數(shù)字制造都具有重塑整個(gè)施工過程的巨大潛力，正如德國斯圖加特大學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院（ICD）和建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)學(xué)院（ITKE）建造的研究展亭，其體現(xiàn)了材料創(chuàng)新和機(jī)器人制造的可能性。
早期使用者
去年11月福斯特建筑事務(wù)所與機(jī)器人設(shè)計(jì)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(yè)的難題。作為Spot早期應(yīng)用計(jì)劃的一部分，該機(jī)器狗已在施工現(xiàn)場進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和進(jìn)度監(jiān)控測試。結(jié)果顯示，機(jī)器狗的性能是不可否認(rèn)的，相比于人工監(jiān)工，其能發(fā)現(xiàn)更多的施工錯(cuò)誤，從而提高了生產(chǎn)力和效率。該機(jī)器狗還能夠檢查比對竣工模型與設(shè)計(jì)模型，大大減少了掃描和后續(xù)處理的時(shí)間，從而可以騰出人手處理其他事務(wù)。福斯特建筑事務(wù)所的參與使建筑工地的自動化成為可能，不久之后 Spot 機(jī)器狗出現(xiàn)在建筑工地“看起來就像如今推土機(jī)或叉車的到來一樣平?！?。該機(jī)器狗已被世界各地的幾家建筑公司采用并用于各種任務(wù)。
2018年，迪拜宣布，計(jì)劃至2025年（現(xiàn)已修改為2030年），其25%的新建筑將用3D打印技術(shù)完成。當(dāng)時(shí)，迪拜已經(jīng)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(shè)計(jì)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(xiàn)場僅需三個(gè)人。盡管不確定這項(xiàng)計(jì)劃是否能實(shí)現(xiàn)，但是目前，當(dāng)?shù)貨Q策者正在制定有關(guān)增材制造的建筑規(guī)范。
人們一致認(rèn)為，自動化將開啟一個(gè)定制設(shè)計(jì)越來越多的時(shí)代，因?yàn)樗梢员ＷC整個(gè)施工過程的精確度和準(zhǔn)確性，從而節(jié)省大量時(shí)間。在大多數(shù)情況下，組件的幾何復(fù)雜性與機(jī)器人的建造過程無關(guān)，也不會影響建造成本，因此自動化有助于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的形體表達(dá)。因此可以說，自動化為研究新美學(xué)提供了可能性，并重塑了整個(gè)設(shè)計(jì)和施工過程。
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