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       建築業創新史源遠流長，現已在許多前沿科技上取得重大突破。圍堰和沉箱的發展推動了水下建設；塔式起重機推動了超高層建築的建設。新型建築科技不僅可以大幅度提高大型施工項目的效率和生産力，還能增強施工項目的安全性。在經曆了漫長的建築業創新熱潮之後，建築領域自動化和技術将進一步發展。其中，這10個高科技技術值得大家關注。

▍增強現實技術（AR）

      AR技術是一種将虛拟信息與真實世界巧妙融合的技術，廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術手段，将計算機生成的文字、圖像、三維模型等虛拟信息模拟仿真後應，用到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現對真實世界的“增強”。AR市場規模不斷擴大，全球AR市場規模預計在2023年将達到215億美元。而中國作為AR市場發展最快的國家之一，AR市場規模也在不斷擴大。在工程施工領域，AR技術的應用為現場工作人員帶來了前所未有的便利與效率。施工過程中，施工人員使用電腦對準建築物後，電腦将自動顯示建築物的圖紙及其他附加信息。除此之外，AR技術在建築業還有以下用途：

1. 自動測量功能：AR技術可以實時測量物理空間，幫助工程項目按照計劃施工。

2. 可視化修改功能：通過AR技術将施工項目需要修改的地方直接分層放置于施工現場。

3. 安全信息功能：AR設備可以識别環境中的各種危險，向工人實時顯示安全信息。

      未來，AR技術的發展趨勢會向AR眼鏡靠攏，今後人們可以通過AR眼鏡随時随地訪問建築物的關鍵信息。在應用層面上，AR眼鏡在建築領域已經開始廣泛應用：Hololens被用于在建築和工程行業中進行建模、虛拟演示、故障排除和協作。建築師可以使用Hololens在現實世界中預覽建築模型，或者工程師可以使用Hololens協作解決故障。

▍智能穿戴設備

       建築業風險極高，安全事故時有發生。智能可穿戴設備可為建築業施工帶來安全保障。該類設備品種繁多，例如，智能安全帽、智能靴和智能眼鏡等等。以下是幾種目前已經上市的可穿戴式建築設備：

1. 智能靴：通過分析工人的步行狀态，智能靴可以檢測到工人與附近裝有傳感器的工程車輛是否有發生碰撞的風險。

2. 智能安全帽：通過腦電波感應，智能防護帽可以檢測到工人是否處于"微睡眠"狀态，降低工人因疲勞而受傷的風險。

3. 動力手套：工人戴上動力手套後可提高靈巧性，增強自身力量，減少雙手過度使用造成的傷害。

其他可穿戴設備，如智能手表、監控器和護目鏡，可提高單個工人的安全性，檢查工人的疲勞程度，并實現接觸追蹤。

▍建築外骨骼機器人設備

       建築業外骨骼機器人設備源于康複類外骨骼設備。建築業引入外骨骼後，作為建築工人減少傷害和提高效率的一種工具。建築外骨骼機器人是一種帶有電動關節的可穿戴式設備，一些通過電力驅動，另一些通過外骨骼在全身重新分配物體重量，可在彎腰、舉起和抓取等重複性動作中提供額外的支撐和動力。京東在2018年“618”活動期間為員工配備了外骨骼機器人輔助搬運，大幅提高員工工作效率。對于從事苦力勞動的建築工人來說，外骨骼有很大優勢。以下是建築外骨骼機器人的幾種類型：

1. 背部支撐外骨骼機器人：這種外骨骼機器人可貼合肩部、背部和腰部，減輕工人搬運時的負荷。

2. 下蹲式支撐外骨骼機器人：該類型外骨骼與腿部相連，在沒有椅子的情況下能起到“椅子”的作用，能夠使工人長時間保持下蹲姿勢。

3. 肩部支撐外骨骼機器人：通過重新分配肩部的重量，在進行舉高動作時可以防止工人肌肉疲勞。

       此外，還有全身建築外骨骼機器人設備，可以增強工人的力量，減輕高難度舉重工作的疲勞。2023年世界機器人大會中，傲鲨智能推出了一款腰部外骨骼機器人，該款機器人集成自主研發的智能數字驅動器、模塊化減速系統與自适應運動控制系統，通過基于人工智能的運動控制算法和模式識别，可幫助重體力工人減輕勞動負擔，最多可助力30公斤的搬運重量，提升工業生産作業效率。

▍建築機器人

      早在上世紀80年代，發達國家就已經開始了建築機器人的研發，包括美國、歐盟國家、新加坡、日本、挪威紛紛推出了自己的建築機器人産品。國内建築機器人發展的契機來自于互聯網、物聯網技術的發展。對比國外，中國在建築機器人方面，雖然探索較晚，但追趕速度卻很快。在國家政策的推動下，已經完成了初步的建築機器人産業鍊。縱觀當下建築機器人行業，國内已有數十家公司在此展開布局，包括碧桂園子公司博智林、帕梅艾爾、上海大界等較早一批入局的玩家，以及築橙、築石、蔚建等一批新入局者。

      雖然距離建築機器人完全取代建築工人還有一段距離，但建築行業已經相繼推出了一系列關于建築機器人的設計和建議。以下是三種建築機器人類型：

1. 工廠機器人：工廠機器人可以重複執行單一工作，如簡單的制造任務。

2. 協作機器人：協作機器人可在施工現場使用，例如，搬運工具或設備，以減輕工人的負擔。

3. 全自動機器人：與科幻小說中的機器人類似，完全自主的機器人，可以掃描環境并獨立使用工具執行複雜的任務。

▍無人機

      從無人機引入建築業以來，已為建築業創造了許多價值。例如，安裝了攝像頭的小型無人機可以大幅度降低工序成本。未來，無人機在建築業的影響力還将不斷擴大。無人機在建築業有以下用途：

1. 測繪地形圖功能：無人機可快速勘測地形，将測繪成本降低95%。

2. 設備跟蹤功能：場地過大，單靠工人容易放錯建築或設備的位置，無人機可以自動跟蹤工地上的所有設備，避免發生此類錯誤。

3. 安全監控功能：無人作業時，工地上的材料和設備容易被盜，無人機可以在無人的情況下監控工地。

      不僅如此，無人機在進度報告、人員安全和建築檢查方面也有所助益。無人機在建築業的應用詳見公衆号文章：無人機飛臨工地！傳統建築業颠覆進行時。

▍人工智能和機器學習

      人工智能（AI）是獨立于人類輸入做出決策的技術，研究、開發用于模拟、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是新一輪科技革命和産業變革的重要驅動力量。

      機器學習是一門多領域交叉學科，涉及概率論、統計學、逼近論、凸分析、算法複雜度理論等多門學科，專門研究計算機怎樣模拟或實現人類的學習行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構使之不斷改善自身的性能。機器學習也就是機器從過去的經驗和大數據分析中進行“學習”的技術。

      這兩項技術對建築業都有重大影響，高效、智能的決策能夠提高生産率和安全性。在未來，人工智能和機器學習将産生以下幾個影響：

1. 提高施工安全性：通過使用機器學習程序，軟件可以分析施工現場照片，識别風險和違反安全規定的行為。

2. 降低項目成本：通過分析過去的項目，機器學習軟件可以識别效率低下的問題，并提出更有效的日程安排。

3. 改進設計方案：由于機器學習軟件可以随着時間的推移不斷學習，因此它可以通過探索數百種變化來改進建築設計。

      我國建築業創造了諸多世界第一，但同時也面臨着産品性能欠佳、資源浪費較大、生産效益有待提升、勞務短缺以及由此帶來的用工成本上升等問題。為此，推動建築業高質量發展，實現智能建造，是建築業轉型升級的必由之路。

▍裝配式建築

      裝配式建築是一種替代性建築方法，建築的結構在場外建造，分塊交付，然後用起重機組裝。通過标準化設計、生産、運輸、裝配、信息化管理等生産方式，代替傳統的手工業生産方式，在整個生命周期内實現建造的工業化、集約化，提高建造質量和效率，實現資源節約和環境保護。由于建築施工與場地準備同時進行，因此裝配式建築的施工速度是傳統項目的兩倍。除此之外，裝配式建築還有以下優點：

1. 減少建築垃圾：裝配式建築一般都在一個工廠同時建造，因此一個項目剩餘的材料可以用于另一個項目。

2. 減少碳排放：通過減少總交付量和現場總耗時，模塊化建築減少了碳排放。

3. 優化建造流程：在工廠，建造流程會随着軟件的改進得到優化，從而進一步減少浪費，提高效率。

      雖然裝配式建築目前隻占整個行業的一小部分，但三分之二的承包商認為，未來幾年建築業對裝配式建築的需求将會大幅度增加。住房和城鄉建設部、國家發展改革委聯合印發《城鄉建設領域碳達峰實施方案》，明确2030年前城鄉建設領域碳排放達到峰值。《方案》提出，大力發展裝配式建築，推廣鋼結構住宅，到2030年裝配式建築占當年城鎮新建建築的比例達到40%。《方案》還就智能建造、綠色建築、光伏建築一體化、綠色低碳農房等提出相關要求。

▍3D打印

      3D打印技術起源于上世紀80年代,與傳統打印機一樣，利用機器逐層制作物件，将數字設計呈現在物理世界中。不過，與傳統打印機不同的是，3D打印機并不局限于平面文件，而是使用各種材料來創建物體甚至整個結構。在幾波3D打印技術浪潮中發展迅猛，作為一種特殊的打印技術存在，在建築行業的地位也越來越突出。無論是房屋整體打印、用于混凝土澆注的模闆元件又或是模型制作，3D打印都發揮着重要作用。雖然3D打印技術在大型建築項目中仍處于起步階段，但已經有人利用這項技術打印出了整個建築物。3D打印技術有以下優點：

1. 高效利用材料：與傳統方法相比，3D打印技術産生的廢料更少，因此越來越多的建築商開始使用混凝土打印建築材料。

2. 提高建造速度：與傳統建築相比，3D打印結構可在幾天内整體成型。

3. 減少試錯成本：3D打印機接收到設計信息後，會将其完美地呈現在物理世界中，避免了多次建造。

      3D打印技術相對較新，經實踐證明，在建築業能夠成功應用的3D打印技術主要為材料擠出、粘合劑噴射和粉末床熔融，但在未來這項技術對建築業将産生巨大影響。

▍建築信息模型（BIM）

      建築信息模型技術是Autodesk公司在2002年率先提出，目前已經在全球範圍内得到業界的廣泛認可。它可以幫助實現建築信息的集成，從建築的設計、施工、運行直至建築全壽命周期的終結，各種信息始終整合與一個三維模型信息數據庫中，所有參與者都能預見挑戰、消除風險、确定物流并提高效率。建築信息模型應用于施工的各個階段：

1. 施工前，BIM可以通過模型預測施工項目未來可能遇到的困難，減少未來的變更需求。

2. 施工中，BIM提供了一個最新且準确的參考文件中心，促進了各方之間的溝通，提高了施工效率。

3. 施工後，BIM可為客戶提供建築物的詳細信息，能夠對建築物進行全生命周期的管理。

      目前，BIM是對建築業影響最深的新興科技，它影響并改善了建築業從施工前到施工後的方方面面。根據中研普華産業研究院發布的《2022-2027年BIM行業市場深度分析及發展策略咨詢報告》顯示：全球建築信息模型(BIM)市場規模穩步增長，2020年全球BIM行業市場規模約為57.6億美元，同比增長15.9%。中國BIM市場保持穩定增長的态勢，市場規模從2014年的4.1億元增長至2019年的11.8億元，年複合增長率達22.1%。BIM應用方面，目前行業内擁有以廣聯達、魯班、品茗、斯維爾等為代表的中國本土軟件廠商和以Autodesk和Graphisoft為代表的國際廠商。

▍區塊鍊

      區塊鍊技術最早用于在線加密貨币比特币，是一種記錄信息的方式，在建築項目管理中有着廣泛的應用，是一種提高項目效率的直觀方式。區塊鍊在建築業中有以下用途：

1. 提高數據安全性：區塊鍊能夠對施工項目有關的所有數據進行加密，保護項目中的專有信息

2. 去中心化：區塊鍊技術能夠将項目信息儲存在各個位置，施工人員可從不同地方訪問信息。

3. 可擴展性：區塊鍊無需龐大的數據庫，可以應用于大型施工項目。

      建築工業化轉型的方向是标準化+工廠化+裝配式，BIM解決的是這個過程中的數字集成及可視化問題。因此我們說：工業化生産（BIM支持）+數字化協作（區塊鍊支持）+大數據決策（AI技術)=智慧建造未來，區塊鍊将影響到建築管理的各個方面，包括合同和資産管理、支付、材料采購等等。

      建築行業技術發展迅猛，研究人員不斷尋求創新和改進。這些創新科技已經影響了建築業的方方面面，包括項目規劃、工程進度和工人安全等等，在這些技術的推動下，建築業已經做好了進行新一輪革命（4.0）的準備。