建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的分析

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摘要：自動(dòng)化技術(shù)對(duì)人類的進(jìn)步和發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用，也是未來建筑施工一大趨勢(shì)。近年來，隨著建筑施工水平的不斷提高，自動(dòng)機(jī)器人、BIM、工廠化與裝配化施工等智能化與自動(dòng)化技術(shù)在建筑業(yè)應(yīng)用愈加廣泛。文章研究的建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)主要是指施工機(jī)械的自動(dòng)化與信息化的集合，以智能化和智慧化的手段促進(jìn)建筑施工的組織效率提升。文章結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用瓶頸，對(duì)如何在施工中更好地應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：建筑施工；自動(dòng)化；技術(shù)；應(yīng)用

1自動(dòng)化技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展趨勢(shì)

1.1建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)概述

狹義的建筑施工自動(dòng)化技術(shù)指的是施工機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化，傳統(tǒng)建筑施工依賴人力，但是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，這種方式明顯不適合現(xiàn)代建筑的發(fā)展，尤其道路、橋梁和樓宇建筑，依靠人力施工是不可能實(shí)現(xiàn)效果的。早在古代，人類就發(fā)明了滾筒、滑輪組等裝置提升施工的自動(dòng)化水平。進(jìn)入工業(yè)時(shí)代以后，建筑施工的設(shè)備自動(dòng)化水平更是日益提高。而廣義上的建筑施工設(shè)備的自動(dòng)化指的是工程機(jī)械的自動(dòng)化和信息化的結(jié)合，尤其是采用BIM等技術(shù)提升組織化的水平，采用集成自動(dòng)化和智能化的手段，降低人力投入，最為典型的例子就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讓機(jī)械自主學(xué)習(xí)，通過深度學(xué)習(xí)應(yīng)對(duì)事故突發(fā)情況。建筑機(jī)械在施工中具有檢測(cè)和預(yù)警功能，彌補(bǔ)人為施工的不足，提升精度。比如通過自動(dòng)化技術(shù)可以提高建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，比傳統(tǒng)人力的判斷要精確得多。

1.2建筑施工自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

首先，自動(dòng)化技術(shù)會(huì)提升建筑施工的效率，減少人力的使用，大大地加快工程的進(jìn)度。在施工中，如果過度依賴人力，那么施工的組織水平就會(huì)大大下降。在傳統(tǒng)施工中，很多機(jī)械都需要人力操作，不僅使用復(fù)雜，而且會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩貙?duì)工程質(zhì)量造成破壞。而采用自動(dòng)化設(shè)備，通過自主操作，減少人的主觀因素造成的破壞，確保各項(xiàng)指標(biāo)更符合要求。其次是自動(dòng)化技術(shù)會(huì)促進(jìn)工程建筑事業(yè)的發(fā)展，不僅會(huì)提高生產(chǎn)力，而且還能夠解決許多傳統(tǒng)施工技術(shù)造成的問題。比如自動(dòng)化技術(shù)的AR功能，能夠更好地觀察施工對(duì)象的狀況，進(jìn)行全方位的檢測(cè)。而依靠人為檢測(cè)，往往會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，坐標(biāo)計(jì)算容易出現(xiàn)失誤。單目攝像的應(yīng)用也是如此，在圖形圖像的處理中能夠提升工作效率。BIM計(jì)算更是如此，能夠通過工程輔助對(duì)工程造價(jià)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。第三是自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)成為施工中的主要方式，在許多工程項(xiàng)目中，都會(huì)依賴自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行施工，不僅包括測(cè)繪、檢測(cè)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，在施工中也會(huì)越來越多用到自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化設(shè)備將會(huì)成為主流，施工組織將會(huì)像汽車制造裝備一樣，出現(xiàn)流水線模式，尤其是未來裝配式建筑的發(fā)展，會(huì)讓現(xiàn)場(chǎng)施工的自動(dòng)化水平進(jìn)一步提升，管理人員可以通過自動(dòng)化方式遠(yuǎn)程遙控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)少人化甚至是無任何作業(yè)。

1.3建筑施工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

未來，為了保障工人的安全，降低施工中的危險(xiǎn)因素，有效提高效率和降低成本，自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)有著更為廣泛的應(yīng)用。到目前為止，這一趨勢(shì)已經(jīng)在三個(gè)方面呈現(xiàn)出來：一是建筑工程施工的工廠化與裝配化，大量裝配式建筑的出現(xiàn)，決定了未來建筑行業(yè)會(huì)像汽車流水線一樣，采用自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式，而且在未來，建筑的通用性會(huì)越來越高，就像汽車工業(yè)一樣，完全采用標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件生產(chǎn)，人工操作非常容易產(chǎn)生誤差。二是在各個(gè)施工環(huán)節(jié)中大量使用專項(xiàng)的自動(dòng)化施工設(shè)備，比如電子推土機(jī)，智能挖掘機(jī)，24小時(shí)作業(yè)的自動(dòng)化操作設(shè)備。在國(guó)外這類設(shè)備已經(jīng)在投入使用，日本發(fā)明了一種自動(dòng)化機(jī)械履帶式鏟車，該車輛可以無人駕駛，自主監(jiān)控，在程序設(shè)定下，通過有效的識(shí)別方式單獨(dú)作業(yè)，而無需人為控制，其可靠性極高，甚至超過了傳統(tǒng)人為作業(yè)。三是智能化施工機(jī)械和相應(yīng)的全新施工方式開始出現(xiàn)。不可否認(rèn)，自動(dòng)化施工提高了施工效率、降低了投資成本以及更大程度地保證了安全生產(chǎn)，促進(jìn)了建設(shè)工程體系化，即圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工三者間要緊密聯(lián)系和完美銜接，但是自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用還應(yīng)該更進(jìn)一步，未來會(huì)向建筑施工機(jī)器人的方向發(fā)展，比如樓宇爆破等危險(xiǎn)作業(yè)中，由機(jī)器人執(zhí)行，這就要求設(shè)備具備自動(dòng)識(shí)別、調(diào)整和程序變更的功能。

2我國(guó)建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用瓶頸

2.1自動(dòng)化水平較低

雖然現(xiàn)在自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)有很大的發(fā)展，但是還是會(huì)遇到不少的瓶頸，如技術(shù)和設(shè)備的集成，復(fù)雜工作程序如何分解為簡(jiǎn)單的單一動(dòng)作，如何預(yù)知工程項(xiàng)目中的不可控因素，根據(jù)工況的變化讓自動(dòng)化設(shè)備執(zhí)行復(fù)雜性的工作。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，大量的建筑企業(yè)都已經(jīng)采用大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，但是自動(dòng)化技術(shù)水平還相對(duì)薄弱。而建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)水平相比國(guó)外相對(duì)落后，可知我國(guó)的建筑設(shè)備施工自動(dòng)化技術(shù)還處于最初級(jí)的發(fā)展階段，仍然有非常巨大的發(fā)展空間。

2.2自動(dòng)化人才缺乏

一方面是自動(dòng)化研發(fā)人才較少，日本發(fā)明了能夠獨(dú)立操作無人駕駛的建筑工地車輛，但是我國(guó)顯然還不具備這一條件，人工智能技術(shù)和國(guó)外差距較大，而自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展緩慢的原因之一，是人才的缺少，所以即使有現(xiàn)成的技術(shù)運(yùn)用在工程機(jī)械中，我們也是大多引進(jìn)國(guó)外的設(shè)備和技術(shù)。另一方面是現(xiàn)場(chǎng)施工操作自動(dòng)化設(shè)備的水平較低，缺乏自動(dòng)化意識(shí)和思維，尤其是現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，多以農(nóng)民工群體為主，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備如何使用不甚了解。

2.3成本因素

大量采用自動(dòng)化設(shè)備需要較高的成本，尤其是人工智能機(jī)器人等方面研發(fā)投入巨大，而且研發(fā)成功了也不一定適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的情況。所以目前的設(shè)備多是平面運(yùn)行設(shè)備，如何開發(fā)高樓和其他環(huán)境的操作設(shè)備還是一個(gè)復(fù)雜的問題。單個(gè)開發(fā)某種自動(dòng)化不具備推廣性，考慮到當(dāng)前勞動(dòng)力成本的問題，企業(yè)還是愿意使用人力和傳統(tǒng)工程機(jī)械。

3我國(guó)建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用策略

要想實(shí)現(xiàn)建筑施工的信息化與自動(dòng)化，應(yīng)從以下三個(gè)方面入手：

3.1加大自動(dòng)化技術(shù)水平

為進(jìn)一步降低建筑施工的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約利用建筑材料、大幅提高施工效率，應(yīng)該加大設(shè)計(jì)研發(fā)全套自動(dòng)化施工設(shè)備。建筑施工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中除了要解決建筑主體部分自動(dòng)化施工方面的問題，為了進(jìn)一步提高施工效率、節(jié)約投資成本和盡最大可能保證安全生產(chǎn)，還需要設(shè)計(jì)研發(fā)更高效的建筑裝修自動(dòng)化設(shè)備。對(duì)于我國(guó)建筑施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)，我國(guó)應(yīng)該加大投入資金，一方面發(fā)展技術(shù)，一方面培養(yǎng)人才，兩手并抓，相信在未來的不久，建筑施工設(shè)備自動(dòng)化與信息化在我國(guó)不再是一個(gè)工程領(lǐng)域的概念，也不會(huì)在施工中處處依賴國(guó)外的技術(shù)與設(shè)備。在建筑施工設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展的道路上，技術(shù)人才一把抓，熟練運(yùn)用技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

3.2創(chuàng)新自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)

在研發(fā)中要善于創(chuàng)新，能夠根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)，實(shí)現(xiàn)以需定產(chǎn)，而且還要根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整設(shè)備。比如根據(jù)日本履帶機(jī)器人經(jīng)驗(yàn)，在工地上設(shè)計(jì)無人駕駛自動(dòng)行走機(jī)器人和搬運(yùn)機(jī)器人，代替人力進(jìn)行運(yùn)輸。筆者認(rèn)為建筑自動(dòng)化操作要更多借鑒工程機(jī)器人自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，打造一套符合工地運(yùn)作的自動(dòng)化作業(yè)體系，并且在全國(guó)范圍內(nèi)逐漸推廣。

3.3擴(kuò)大自動(dòng)化技術(shù)的使用規(guī)模

提升標(biāo)準(zhǔn)化的程度，擴(kuò)大建筑施工自動(dòng)化技術(shù)的適用范圍，比如建筑施工過程中應(yīng)盡可能使用BIM技術(shù)，通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑施工的信息化與自動(dòng)化。建筑施工應(yīng)用BIM技術(shù)，通過建立建筑模型，模擬施工，以此獲取建筑施工過程中需要的信息，大大推進(jìn)了建筑施工的效率，對(duì)建筑施工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也具有極大的促進(jìn)意義。設(shè)備研發(fā)要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具備推廣價(jià)值，切忌花了巨大投入進(jìn)行研發(fā)，最終沒有實(shí)用價(jià)值。

4結(jié)束語

隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)勞動(dòng)力密集型方式逐漸落后，未來施工自動(dòng)化設(shè)備會(huì)逐步替代大量的人工，我們會(huì)看到越來越多無人駕駛設(shè)備在工地中行走?？偟膩碚f工程領(lǐng)域自動(dòng)化的應(yīng)用，在建設(shè)工程成本節(jié)約和安全保障方面起到了巨大的作用，使看不見的盲區(qū)轉(zhuǎn)化為看得見可控制的形式。只有不斷地完善和改進(jìn)建筑施工設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)，成熟地運(yùn)用施工設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)，才可以減少人員傷亡事件，提高生產(chǎn)收益。

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作者：陳爽 單位：遼寧建筑職業(yè)學(xué)院