建筑業(yè)創(chuàng)新史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，現(xiàn)已在許多前沿科技上取得重大突破。圍堰和沉箱的發(fā)展推動(dòng)了水下建設(shè)；塔式起重機(jī)推動(dòng)了超高層建筑的建設(shè)。新型建筑科技不僅可以大幅度提高大型施工項(xiàng)目的效率和生產(chǎn)力，還能增強(qiáng)施工項(xiàng)目的安全性。在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的建筑業(yè)創(chuàng)新熱潮之后，建筑領(lǐng)域自動(dòng)化和技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。其中，這10個(gè)高科技技術(shù)值得大家關(guān)注。

▍增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）

      AR技術(shù)是一種將虛擬信息與真實(shí)世界巧妙融合的技術(shù)，廣泛運(yùn)用了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型等虛擬信息模擬仿真后應(yīng)，用到真實(shí)世界中，兩種信息互為補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”。AR市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，全球AR市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在2023年將達(dá)到215億美元。而中國(guó)作為AR市場(chǎng)發(fā)展最快的國(guó)家之一，AR市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在工程施工領(lǐng)域，AR技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)了前所未有的便利與效率。施工過(guò)程中，施工人員使用電腦對(duì)準(zhǔn)建筑物后，電腦將自動(dòng)顯示建筑物的圖紙及其他附加信息。除此之外，AR技術(shù)在建筑業(yè)還有以下用途：

1. 自動(dòng)測(cè)量功能：AR技術(shù)可以實(shí)時(shí)測(cè)量物理空間，幫助工程項(xiàng)目按照計(jì)劃施工。

2. 可視化修改功能：通過(guò)AR技術(shù)將施工項(xiàng)目需要修改的地方直接分層放置于施工現(xiàn)場(chǎng)。

3. 安全信息功能：AR設(shè)備可以識(shí)別環(huán)境中的各種危險(xiǎn)，向工人實(shí)時(shí)顯示安全信息。

      未來(lái)，AR技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)向AR眼鏡靠攏，今后人們可以通過(guò)AR眼鏡隨時(shí)隨地訪問(wèn)建筑物的關(guān)鍵信息。在應(yīng)用層面上，AR眼鏡在建筑領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用：Hololens被用于在建筑和工程行業(yè)中進(jìn)行建模、虛擬演示、故障排除和協(xié)作。建筑師可以使用Hololens在現(xiàn)實(shí)世界中預(yù)覽建筑模型，或者工程師可以使用Hololens協(xié)作解決故障。

▍智能穿戴設(shè)備

       建筑業(yè)風(fēng)險(xiǎn)極高，安全事故時(shí)有發(fā)生。智能可穿戴設(shè)備可為建筑業(yè)施工帶來(lái)安全保障。該類設(shè)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(jīng)上市的可穿戴式建筑設(shè)備：

1. 智能靴：通過(guò)分析工人的步行狀態(tài)，智能靴可以檢測(cè)到工人與附近裝有傳感器的工程車輛是否有發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

2. 智能安全帽：通過(guò)腦電波感應(yīng)，智能防護(hù)帽可以檢測(cè)到工人是否處于"微睡眠"狀態(tài)，降低工人因疲勞而受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

3. 動(dòng)力手套：工人戴上動(dòng)力手套后可提高靈巧性，增強(qiáng)自身力量，減少雙手過(guò)度使用造成的傷害。

其他可穿戴設(shè)備，如智能手表、監(jiān)控器和護(hù)目鏡，可提高單個(gè)工人的安全性，檢查工人的疲勞程度，并實(shí)現(xiàn)接觸追蹤。

▍建筑外骨骼機(jī)器人設(shè)備

       建筑業(yè)外骨骼機(jī)器人設(shè)備源于康復(fù)類外骨骼設(shè)備。建筑業(yè)引入外骨骼后，作為建筑工人減少傷害和提高效率的一種工具。建筑外骨骼機(jī)器人是一種帶有電動(dòng)關(guān)節(jié)的可穿戴式設(shè)備，一些通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)，另一些通過(guò)外骨骼在全身重新分配物體重量，可在彎腰、舉起和抓取等重復(fù)性動(dòng)作中提供額外的支撐和動(dòng)力。京東在2018年“618”活動(dòng)期間為員工配備了外骨骼機(jī)器人輔助搬運(yùn)，大幅提高員工工作效率。對(duì)于從事苦力勞動(dòng)的建筑工人來(lái)說(shuō)，外骨骼有很大優(yōu)勢(shì)。以下是建筑外骨骼機(jī)器人的幾種類型：

1. 背部支撐外骨骼機(jī)器人：這種外骨骼機(jī)器人可貼合肩部、背部和腰部，減輕工人搬運(yùn)時(shí)的負(fù)荷。

2. 下蹲式支撐外骨骼機(jī)器人：該類型外骨骼與腿部相連，在沒(méi)有椅子的情況下能起到“椅子”的作用，能夠使工人長(zhǎng)時(shí)間保持下蹲姿勢(shì)。

3. 肩部支撐外骨骼機(jī)器人：通過(guò)重新分配肩部的重量，在進(jìn)行舉高動(dòng)作時(shí)可以防止工人肌肉疲勞。

       此外，還有全身建筑外骨骼機(jī)器人設(shè)備，可以增強(qiáng)工人的力量，減輕高難度舉重工作的疲勞。2023年世界機(jī)器人大會(huì)中，傲鯊智能推出了一款腰部外骨骼機(jī)器人，該款機(jī)器人集成自主研發(fā)的智能數(shù)字驅(qū)動(dòng)器、模塊化減速系統(tǒng)與自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)基于人工智能的運(yùn)動(dòng)控制算法和模式識(shí)別，可幫助重體力工人減輕勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，最多可助力30公斤的搬運(yùn)重量，提升工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)效率。

▍建筑機(jī)器人

      早在上世紀(jì)80年代，發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始了建筑機(jī)器人的研發(fā)，包括美國(guó)、歐盟國(guó)家、新加坡、日本、挪威紛紛推出了自己的建筑機(jī)器人產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)建筑機(jī)器人發(fā)展的契機(jī)來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。對(duì)比國(guó)外，中國(guó)在建筑機(jī)器人方面，雖然探索較晚，但追趕速度卻很快。在國(guó)家政策的推動(dòng)下，已經(jīng)完成了初步的建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。縱觀當(dāng)下建筑機(jī)器人行業(yè)，國(guó)內(nèi)已有數(shù)十家公司在此展開(kāi)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，以及筑橙、筑石、蔚建等一批新入局者。

      雖然距離建筑機(jī)器人完全取代建筑工人還有一段距離，但建筑行業(yè)已經(jīng)相繼推出了一系列關(guān)于建筑機(jī)器人的設(shè)計(jì)和建議。以下是三種建筑機(jī)器人類型：

1. 工廠機(jī)器人：工廠機(jī)器人可以重復(fù)執(zhí)行單一工作，如簡(jiǎn)單的制造任務(wù)。

2. 協(xié)作機(jī)器人：協(xié)作機(jī)器人可在施工現(xiàn)場(chǎng)使用，例如，搬運(yùn)工具或設(shè)備，以減輕工人的負(fù)擔(dān)。

3. 全自動(dòng)機(jī)器人：與科幻小說(shuō)中的機(jī)器人類似，完全自主的機(jī)器人，可以掃描環(huán)境并獨(dú)立使用工具執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。

▍無(wú)人機(jī)

      從無(wú)人機(jī)引入建筑業(yè)以來(lái)，已為建筑業(yè)創(chuàng)造了許多價(jià)值。例如，安裝了攝像頭的小型無(wú)人機(jī)可以大幅度降低工序成本。未來(lái)，無(wú)人機(jī)在建筑業(yè)的影響力還將不斷擴(kuò)大。無(wú)人機(jī)在建筑業(yè)有以下用途：

1. 測(cè)繪地形圖功能：無(wú)人機(jī)可快速勘測(cè)地形，將測(cè)繪成本降低95%。

2. 設(shè)備跟蹤功能：場(chǎng)地過(guò)大，單靠工人容易放錯(cuò)建筑或設(shè)備的位置，無(wú)人機(jī)可以自動(dòng)跟蹤工地上的所有設(shè)備，避免發(fā)生此類錯(cuò)誤。

3. 安全監(jiān)控功能：無(wú)人作業(yè)時(shí)，工地上的材料和設(shè)備容易被盜，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人的情況下監(jiān)控工地。

      不僅如此，無(wú)人機(jī)在進(jìn)度報(bào)告、人員安全和建筑檢查方面也有所助益。無(wú)人機(jī)在建筑業(yè)的應(yīng)用詳見(jiàn)公眾號(hào)文章：無(wú)人機(jī)飛臨工地！傳統(tǒng)建筑業(yè)顛覆進(jìn)行時(shí)。

▍人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)

      人工智能（AI）是獨(dú)立于人類輸入做出決策的技術(shù)，研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量。

      機(jī)器學(xué)習(xí)是一門多領(lǐng)域交叉學(xué)科，涉及概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、逼近論、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門學(xué)科，專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)或技能，重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)也就是機(jī)器從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和大數(shù)據(jù)分析中進(jìn)行“學(xué)習(xí)”的技術(shù)。

      這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)建筑業(yè)都有重大影響，高效、智能的決策能夠提高生產(chǎn)率和安全性。在未來(lái)，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)將產(chǎn)生以下幾個(gè)影響：

1. 提高施工安全性：通過(guò)使用機(jī)器學(xué)習(xí)程序，軟件可以分析施工現(xiàn)場(chǎng)照片，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和違反安全規(guī)定的行為。

2. 降低項(xiàng)目成本：通過(guò)分析過(guò)去的項(xiàng)目，機(jī)器學(xué)習(xí)軟件可以識(shí)別效率低下的問(wèn)題，并提出更有效的日程安排。

3. 改進(jìn)設(shè)計(jì)方案：由于機(jī)器學(xué)習(xí)軟件可以隨著時(shí)間的推移不斷學(xué)習(xí)，因此它可以通過(guò)探索數(shù)百種變化來(lái)改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)。

      我國(guó)建筑業(yè)創(chuàng)造了諸多世界第一，但同時(shí)也面臨著產(chǎn)品性能欠佳、資源浪費(fèi)較大、生產(chǎn)效益有待提升、勞務(wù)短缺以及由此帶來(lái)的用工成本上升等問(wèn)題。為此，推動(dòng)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能建造，是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路。

▍裝配式建筑

      裝配式建筑是一種替代性建筑方法，建筑的結(jié)構(gòu)在場(chǎng)外建造，分塊交付，然后用起重機(jī)組裝。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配、信息化管理等生產(chǎn)方式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工業(yè)生產(chǎn)方式，在整個(gè)生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)建造的工業(yè)化、集約化，提高建造質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。由于建筑施工與場(chǎng)地準(zhǔn)備同時(shí)進(jìn)行，因此裝配式建筑的施工速度是傳統(tǒng)項(xiàng)目的兩倍。除此之外，裝配式建筑還有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 減少建筑垃圾：裝配式建筑一般都在一個(gè)工廠同時(shí)建造，因此一個(gè)項(xiàng)目剩余的材料可以用于另一個(gè)項(xiàng)目。

2. 減少碳排放：通過(guò)減少總交付量和現(xiàn)場(chǎng)總耗時(shí)，模塊化建筑減少了碳排放。

3. 優(yōu)化建造流程：在工廠，建造流程會(huì)隨著軟件的改進(jìn)得到優(yōu)化，從而進(jìn)一步減少浪費(fèi)，提高效率。

      雖然裝配式建筑目前只占整個(gè)行業(yè)的一小部分，但三分之二的承包商認(rèn)為，未來(lái)幾年建筑業(yè)對(duì)裝配式建筑的需求將會(huì)大幅度增加。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，明確2030年前城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放達(dá)到峰值。《方案》提出，大力發(fā)展裝配式建筑，推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅，到2030年裝配式建筑占當(dāng)年城鎮(zhèn)新建建筑的比例達(dá)到40%?！斗桨浮愤€就智能建造、綠色建筑、光伏建筑一體化、綠色低碳農(nóng)房等提出相關(guān)要求。

▍3D打印

      3D打印技術(shù)起源于上世紀(jì)80年代,與傳統(tǒng)打印機(jī)一樣，利用機(jī)器逐層制作物件，將數(shù)字設(shè)計(jì)呈現(xiàn)在物理世界中。不過(guò)，與傳統(tǒng)打印機(jī)不同的是，3D打印機(jī)并不局限于平面文件，而是使用各種材料來(lái)創(chuàng)建物體甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)。在幾波3D打印技術(shù)浪潮中發(fā)展迅猛，作為一種特殊的打印技術(shù)存在，在建筑行業(yè)的地位也越來(lái)越突出。無(wú)論是房屋整體打印、用于混凝土澆注的模板元件又或是模型制作，3D打印都發(fā)揮著重要作用。雖然3D打印技術(shù)在大型建筑項(xiàng)目中仍處于起步階段，但已經(jīng)有人利用這項(xiàng)技術(shù)打印出了整個(gè)建筑物。3D打印技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 高效利用材料：與傳統(tǒng)方法相比，3D打印技術(shù)產(chǎn)生的廢料更少，因此越來(lái)越多的建筑商開(kāi)始使用混凝土打印建筑材料。

2. 提高建造速度：與傳統(tǒng)建筑相比，3D打印結(jié)構(gòu)可在幾天內(nèi)整體成型。

3. 減少試錯(cuò)成本：3D打印機(jī)接收到設(shè)計(jì)信息后，會(huì)將其完美地呈現(xiàn)在物理世界中，避免了多次建造。

      3D打印技術(shù)相對(duì)較新，經(jīng)實(shí)踐證明，在建筑業(yè)能夠成功應(yīng)用的3D打印技術(shù)主要為材料擠出、粘合劑噴射和粉末床熔融，但在未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)對(duì)建筑業(yè)將產(chǎn)生巨大影響。

▍建筑信息模型（BIM）

      建筑信息模型技術(shù)是Autodesk公司在2002年率先提出，目前已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。它可以幫助實(shí)現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，各種信息始終整合與一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，所有參與者都能預(yù)見(jiàn)挑戰(zhàn)、消除風(fēng)險(xiǎn)、確定物流并提高效率。建筑信息模型應(yīng)用于施工的各個(gè)階段：

1. 施工前，BIM可以通過(guò)模型預(yù)測(cè)施工項(xiàng)目未來(lái)可能遇到的困難，減少未來(lái)的變更需求。

2. 施工中，BIM提供了一個(gè)最新且準(zhǔn)確的參考文件中心，促進(jìn)了各方之間的溝通，提高了施工效率。

3. 施工后，BIM可為客戶提供建筑物的詳細(xì)信息，能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行全生命周期的管理。

      目前，BIM是對(duì)建筑業(yè)影響最深的新興科技，它影響并改善了建筑業(yè)從施工前到施工后的方方面面。根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年BIM行業(yè)市場(chǎng)深度分析及發(fā)展策略咨詢報(bào)告》顯示：全球建筑信息模型(BIM)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，2020年全球BIM行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為57.6億美元，同比增長(zhǎng)15.9%。中國(guó)BIM市場(chǎng)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模從2014年的4.1億元增長(zhǎng)至2019年的11.8億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)22.1%。BIM應(yīng)用方面，目前行業(yè)內(nèi)擁有以廣聯(lián)達(dá)、魯班、品茗、斯維爾等為代表的中國(guó)本土軟件廠商和以Autodesk和Graphisoft為代表的國(guó)際廠商。

▍區(qū)塊鏈

      區(qū)塊鏈技術(shù)最早用于在線加密貨幣比特幣，是一種記錄信息的方式，在建筑項(xiàng)目管理中有著廣泛的應(yīng)用，是一種提高項(xiàng)目效率的直觀方式。區(qū)塊鏈在建筑業(yè)中有以下用途：

1. 提高數(shù)據(jù)安全性：區(qū)塊鏈能夠?qū)κ┕ろ?xiàng)目有關(guān)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保護(hù)項(xiàng)目中的專有信息

2. 去中心化：區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)㈨?xiàng)目信息儲(chǔ)存在各個(gè)位置，施工人員可從不同地方訪問(wèn)信息。

3. 可擴(kuò)展性：區(qū)塊鏈無(wú)需龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以應(yīng)用于大型施工項(xiàng)目。

      建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型的方向是標(biāo)準(zhǔn)化+工廠化+裝配式，BIM解決的是這個(gè)過(guò)程中的數(shù)字集成及可視化問(wèn)題。因此我們說(shuō)：工業(yè)化生產(chǎn)（BIM支持）+數(shù)字化協(xié)作（區(qū)塊鏈支持）+大數(shù)據(jù)決策（AI技術(shù))=智慧建造未來(lái)，區(qū)塊鏈將影響到建筑管理的各個(gè)方面，包括合同和資產(chǎn)管理、支付、材料采購(gòu)等等。

      建筑行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅猛，研究人員不斷尋求創(chuàng)新和改進(jìn)。這些創(chuàng)新科技已經(jīng)影響了建筑業(yè)的方方面面，包括項(xiàng)目規(guī)劃、工程進(jìn)度和工人安全等等，在這些技術(shù)的推動(dòng)下，建筑業(yè)已經(jīng)做好了進(jìn)行新一輪革命（4.0）的準(zhǔn)備。