近年來,我國建筑業企業生產和經營規模的不斷擴大,建筑業總產值持續增長。2021年達到293079.31億元,比上年增長11.04%。建筑業總產值增速比上年提高了4.80個百分點,連續兩年上升。然而,建筑業企業利潤總量增速卻繼續放緩。2021年,全國建筑業企業實現利潤8554億元,比上年增加106.26億元,增速為1.26%,比上年降低0.77個百分點,增速連續五年放緩。
2012-2021年全國建筑業總產值及增速
2012-2021年全國建筑業企業利潤總額及增速
建筑業產值利潤率(利潤總額與總產值之比)自2014年達到最高值3.63%后,總體呈下降趨勢。2021年,建筑業產值利潤率為2.92%,跌破3%,為近十年最低。
造成建筑業上述困境的原因是多方面的,除了長期的粗放式經營管理模式,整體建造技術水平落后,行業工業化程度有限、新技術滲透率低,高度依賴勞動力密集作業造成效率低下是一個重要原因。
建筑智能建造產業升級是解決建筑業諸多問題的有效途徑之一。廣義的建筑機器人囊括了建筑物全生命周期相關的所有機器人設備,狹義的建筑機器人特指與建筑施工作業密切相關的機器人設備,通常是一個在建筑施工工藝中執行某個具體的建造任務(如混凝土整平、砌筑、抹灰、墻面噴涂等)的裝備系統。






2020年以來,國家住建部等部門相繼出臺了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》、《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》,鼓勵在建筑施工領域大力引進、應用建筑機器人、為國內建筑機器人行業的發展提供了強有力的政策支持。
上海自砌科技發展有限公司是一家專攻建筑機器人研發和建筑機器人產業化應用的建筑施工類科技型初創公司。初期,以砌筑機器人研發和產業化應用—為建筑業提供機械化砌筑施工服務為抓手,中長期規劃將拓展建筑機器人的研發門類,范圍逐步涵蓋建筑施工環節中適合開展機器人作業,實現機器人代人并推行產業化的其他主要工序場景。
自砌科技根據國內建筑特點,以滿足室內砌筑典型應用場景的作業需求為主攻方向。產品設計堅持現場真實施工環境下運用,不預設條件。根據人機協作施工的特點,在功能上做適當取舍,以取得效率-造價-可靠性三方面的較好平衡。
公司創辦以來,已研發出兩種適合國內室內砌體砌筑施工需要的砌筑機器人,其中mobot gt30 型,2020年9月以來,已在上海、蘇州、青島多個建筑項目開展了為期一年半的現場施工性能驗證,在實際工程環境中砌筑超過5000立方,取得了理想的工效。
另一項重要產品-二次結構通用建造機器人gcr(general construction robot)正在研發中。
蘇州星光耀項目為高層商住綜合樓,由6座高層單體組成。經過集團組織認證,選擇在1#單體(1至21f)進行智能砌筑機器人on-site砌體施工試點,并選擇相鄰的結構、體量完全一致,采取傳統人工砌筑作業的3#樓作為對比參照。
砌體結構基本情況:
1#、3#樓單層砌體砌筑量約210立方,采用600x200x240 mm規格,等級為a5.0b06的砂加氣砌塊,平均塊重24~26kg/塊。砌體結構主要為內部隔墻、窗臺/空調圍護和風井道、樓梯間圍護。砌體施工時,按照構造要求根據規范留置構造柱、過梁、圈梁,每兩皮設置通長拉結筋。
對照樓棟3#樓完全采用傳統人工砌筑作業方法,其勞動力投入為8名砌筑打工 & 2名雜工(負責材料搬運)。
砌筑作業時需輔助搭設一層半或兩層腳手架,砌筑進度人均3.5m3/天。一個樓層砌筑總用時8~9天。
mobot gt30 是一款完全根據室內砌筑應用場景的特點進行針對性開發的智能砌筑機器人,由于采取了人機協作的雙人班組作業,在快速砌筑的同時,也可有效應對安放過梁板和拉結筋的作業需要。
該型砌筑機器人裝備智能排磚系統,可根據使用砌塊的種類,砂漿種類以及構造柱留搓方案的不同,自動給出最佳磚塊排列進行砌筑。其末端抓手裝備了力矩傳感器,可確保在大速度砌筑作業下的墻體砌筑質量。
案例證明:在建筑砌體砌筑施工環節,引入砌筑機器人開展人機協作條件下的現場(on-site)施工不但符合建筑業工業化和建筑用工產業化的發展方向,而且方案合理,技術可行,產業化的經濟技術性能指標高。
該案例已被《住建部2021年智能建造新技術新產品創新服務案例(第一批)》收錄,評審專家認為:本案例為在建造施工具體工序環節(砌體砌筑)中開展建筑機器人的應用以及推行on-site智能建造提供了切實可行的路徑,可復制性強,值得推廣應用。
?顯著提升砌筑施工的科技含量和工業化水平,減少勞動用工,有效應對有技能的砌筑大工日益減少的用工困境。
? 大幅度降低砌筑施工勞動強度,有利于導入年輕一代產業工人,為建筑業可持續發展創造了條件。
面對逐年上升的人工成本,規?;菩幸云鲋C器人為主的機械化砌筑施工勢在必行。上海自砌科技發展有限公司將在2022年繼續加大對于砌筑機器人和機械化砌筑新技術的推廣運用,豐富其應用場景,擴大市場覆蓋率,實現砌筑機器人應用的產業化。