近年來,我國建筑業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營規(guī)模的不斷擴大,建筑業(yè)總產(chǎn)值持續(xù)增長。2021年達(dá)到293079.31億元,比上年增長11.04%。建筑業(yè)總產(chǎn)值增速比上年提高了4.80個百分點,連續(xù)兩年上升。然而,建筑業(yè)企業(yè)利潤總量增速卻繼續(xù)放緩。2021年,全國建筑業(yè)企業(yè)實現(xiàn)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(xù)五年放緩。
2012-2021年全國建筑業(yè)總產(chǎn)值及增速
2012-2021年全國建筑業(yè)企業(yè)利潤總額及增速
建筑業(yè)產(chǎn)值利潤率(利潤總額與總產(chǎn)值之比)自2014年達(dá)到最高值3.63%后,總體呈下降趨勢。2021年,建筑業(yè)產(chǎn)值利潤率為2.92%,跌破3%,為近十年最低。
造成建筑業(yè)上述困境的原因是多方面的,除了長期的粗放式經(jīng)營管理模式,整體建造技術(shù)水平落后,行業(yè)工業(yè)化程度有限、新技術(shù)滲透率低,高度依賴勞動力密集作業(yè)造成效率低下是一個重要原因。
建筑智能建造產(chǎn)業(yè)升級是解決建筑業(yè)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(guān)的所有機器人設(shè)備,狹義的建筑機器人特指與建筑施工作業(yè)密切相關(guān)的機器人設(shè)備,通常是一個在建筑施工工藝中執(zhí)行某個具體的建造任務(wù)(如混凝土整平、砌筑、抹灰、墻面噴涂等)的裝備系統(tǒng)。
2020年以來,國家住建部等部門相繼出臺了《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》,鼓勵在建筑施工領(lǐng)域大力引進(jìn)、應(yīng)用建筑機器人、為國內(nèi)建筑機器人行業(yè)的發(fā)展提供了強有力的政策支持。
上海自砌科技發(fā)展有限公司是一家專攻建筑機器人研發(fā)和建筑機器人產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的建筑施工類科技型初創(chuàng)公司。初期,以砌筑機器人研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用—為建筑業(yè)提供機械化砌筑施工服務(wù)為抓手,中長期規(guī)劃將拓展建筑機器人的研發(fā)門類,范圍逐步涵蓋建筑施工環(huán)節(jié)中適合開展機器人作業(yè),實現(xiàn)機器人代人并推行產(chǎn)業(yè)化的其他主要工序場景。
自砌科技根據(jù)國內(nèi)建筑特點,以滿足室內(nèi)砌筑典型應(yīng)用場景的作業(yè)需求為主攻方向。產(chǎn)品設(shè)計堅持現(xiàn)場真實施工環(huán)境下運用,不預(yù)設(shè)條件。根據(jù)人機協(xié)作施工的特點,在功能上做適當(dāng)取舍,以取得效率-造價-可靠性三方面的較好平衡。
公司創(chuàng)辦以來,已研發(fā)出兩種適合國內(nèi)室內(nèi)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(xiàn)場施工性能驗證,在實際工程環(huán)境中砌筑超過5000立方,取得了理想的工效。
另一項重要產(chǎn)品-二次結(jié)構(gòu)通用建造機器人gcr(general construction robot)正在研發(fā)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(jīng)過集團組織認(rèn)證,選擇在1#單體(1至21f)進(jìn)行智能砌筑機器人on-site砌體施工試點,并選擇相鄰的結(jié)構(gòu)、體量完全一致,采取傳統(tǒng)人工砌筑作業(yè)的3#樓作為對比參照。
砌體結(jié)構(gòu)基本情況:
1#、3#樓單層砌體砌筑量約210立方,采用600x200x240 mm規(guī)格,等級為a5.0b06的砂加氣砌塊,平均塊重24~26kg/塊。砌體結(jié)構(gòu)主要為內(nèi)部隔墻、窗臺/空調(diào)圍護和風(fēng)井道、樓梯間圍護。砌體施工時,按照構(gòu)造要求根據(jù)規(guī)范留置構(gòu)造柱、過梁、圈梁,每兩皮設(shè)置通長拉結(jié)筋。
對照樓棟3#樓完全采用傳統(tǒng)人工砌筑作業(yè)方法,其勞動力投入為8名砌筑打工 & 2名雜工(負(fù)責(zé)材料搬運)。
砌筑作業(yè)時需輔助搭設(shè)一層半或兩層腳手架,砌筑進(jìn)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(jù)室內(nèi)砌筑應(yīng)用場景的特點進(jìn)行針對性開發(fā)的智能砌筑機器人,由于采取了人機協(xié)作的雙人班組作業(yè),在快速砌筑的同時,也可有效應(yīng)對安放過梁板和拉結(jié)筋的作業(yè)需要。
該型砌筑機器人裝備智能排磚系統(tǒng),可根據(jù)使用砌塊的種類,砂漿種類以及構(gòu)造柱留搓方案的不同,自動給出最佳磚塊排列進(jìn)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(yè)下的墻體砌筑質(zhì)量。
案例證明:在建筑砌體砌筑施工環(huán)節(jié),引入砌筑機器人開展人機協(xié)作條件下的現(xiàn)場(on-site)施工不但符合建筑業(yè)工業(yè)化和建筑用工產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向,而且方案合理,技術(shù)可行,產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟技術(shù)性能指標(biāo)高。
該案例已被《住建部2021年智能建造新技術(shù)新產(chǎn)品創(chuàng)新服務(wù)案例(第一批)》收錄,評審專家認(rèn)為:本案例為在建造施工具體工序環(huán)節(jié)(砌體砌筑)中開展建筑機器人的應(yīng)用以及推行on-site智能建造提供了切實可行的路徑,可復(fù)制性強,值得推廣應(yīng)用。
?顯著提升砌筑施工的科技含量和工業(yè)化水平,減少勞動用工,有效應(yīng)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(dǎo)入年輕一代產(chǎn)業(yè)工人,為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。
面對逐年上升的人工成本,規(guī)?;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(fā)展有限公司將在2022年繼續(xù)加大對于砌筑機器人和機械化砌筑新技術(shù)的推廣運用,豐富其應(yīng)用場景,擴大市場覆蓋率,實現(xiàn)砌筑機器人應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化。