文 | 適道 獅刀
請解答以下這道數(shù)學(xué)題：已知一面墻長30米，高10米，一位工人每天可以刮完100平方米的膩?zhàn)?，求完成整面墻需要多長時間？
答案是3天。但如果這道題讓機(jī)器人回答，它給出的答案是：3小時。
這不是機(jī)器人不會算數(shù)，而是一場建筑業(yè)的科技變革。如今，你可以在工地上看到機(jī)器人揮舞著機(jī)械臂，通過先進(jìn)的傳感器和控制算法，精確調(diào)節(jié)噴涂厚度。旁邊的工人只需負(fù)責(zé)簡單的操作和監(jiān)控。
有了機(jī)器人“熟練工”，一天下來，可實(shí)現(xiàn)膩?zhàn)邮┕?00平方米，速度是人類工人的8倍；乳膠漆施工3000平方米，速度是手持噴涂機(jī)的2倍。更關(guān)鍵的是，機(jī)器人能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)材料用量并均勻噴涂，可以節(jié)約20%-25%的材料成本。
根據(jù)中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，目前30萬億的建筑市場，未來十年將出現(xiàn)千萬級建筑工人缺口；與此同時，隨著國內(nèi)房地產(chǎn)市場競爭加劇，建筑企業(yè)還需要不斷降低成本、提高施工效率，以提升競爭力。
基于此，建造行業(yè)數(shù)字化改造大勢所趨。得益于人工智能、視覺傳感器、機(jī)器人控制算法等核心技術(shù)的突破，“機(jī)器換人”成為了關(guān)鍵賽點(diǎn)，建筑領(lǐng)域或?qū)⒊蔀闄C(jī)器人率先產(chǎn)業(yè)化落地的“肥沃土壤”。
01 建筑機(jī)器人移走“三座大山”
常言道，中國建筑行業(yè)的“三座大山”——勞動力短缺、安全問題、低利潤率。
首先，行業(yè)面臨嚴(yán)峻的“用工荒”，主因是人口老齡化和勞動力結(jié)構(gòu)變化。當(dāng)前國內(nèi)建筑行業(yè)面臨明顯的“三段式”困局——50、60后農(nóng)民工即將謝幕；70、80后農(nóng)民工供應(yīng)不足；90、00后農(nóng)民工寥寥無幾。近兩年農(nóng)民工總數(shù)減少近976萬，2022年至2023年間減少650萬，創(chuàng)五年新高。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，農(nóng)民工平均年齡已達(dá)43.1歲，老齡化趨勢明顯。
但同時，老年人工作也受到限制。多地政府規(guī)定，禁止60歲以上男性和50歲以上女性在建筑工地從事體力勞動，如江蘇省曾特別規(guī)定，聘用“超齡”工人將導(dǎo)致企業(yè)列入紅碼管理。
這里引出了第二個矛盾，人工施工導(dǎo)致的安全問題。根據(jù)國際勞工組織的數(shù)據(jù)，建筑行業(yè)是全球第二危險的行業(yè)，僅次于采礦，致命事故率是其他行業(yè)的4倍；在2011年至2019年間，建筑工人的死亡人數(shù)上升了41%。特別是老齡工人的傷亡比例尤為嚴(yán)重。
除了施工安全風(fēng)險，傳統(tǒng)施工的很多工序也對人體有害。例如，在膩?zhàn)哟蚰?、粉刷、管道噴油漆過程中，工人操作不當(dāng)則會吸入粉塵及有害物質(zhì)，容易罹患職業(yè)病。
第三個矛盾，技術(shù)落后還導(dǎo)致低利潤率。國家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)顯示，2023年的建筑業(yè)產(chǎn)值利潤率為2.64%，同比上年降低了0.06個百分點(diǎn)。作為對照，工業(yè)的利潤一般在9%以上，建筑業(yè)所在的第二產(chǎn)業(yè)利潤率也在6%左右。
一是施工效率低下，工人在重復(fù)勞動中容易感到單調(diào)乏味，甚至因疲憊或環(huán)境干擾而出錯返工；二是材料浪費(fèi)率高。建材使用控制靠人為，不容易精確把握。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在一座普通民用建筑的建造過程中，所用建筑材料的浪費(fèi)率居然高達(dá)4成。而建筑行業(yè)的熟練工難招難留，且工資成本也不是小數(shù)目。
由此，勞動力短缺、安全問題、低利潤率形成了惡性閉環(huán)。
行業(yè)突飛猛進(jìn)期，沉疴尚不明顯。但近幾年，搭載“城市化”電梯飛升的中國房地產(chǎn)，隨著萎縮的土地供應(yīng)和人口紅利，也不可避免地出現(xiàn)了萎縮。
兩條路擺在地產(chǎn)企業(yè)面前：一是轉(zhuǎn)行逃離“沉船”，但步子跨太大容易直接“翻船”；二是積極尋求轉(zhuǎn)型道路，提升自身競爭力，在質(zhì)量上尋求改變。
一方面，提升住宅業(yè)務(wù)的競爭力，尤其是在新項(xiàng)目乏力，增量市場有限的情況下，更要在前期環(huán)節(jié)搞好降本增效；另一方面，拓寬地產(chǎn)業(yè)態(tài)類型，包括開發(fā)和運(yùn)營與住宅配套的教育地產(chǎn)、養(yǎng)老地產(chǎn)、醫(yī)療地產(chǎn)、商業(yè)地產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)地產(chǎn)等等，這需要提高施工標(biāo)準(zhǔn)，建筑企業(yè)對高效、智能的施工方案需求愈發(fā)強(qiáng)烈。
任何行業(yè)卷到最后就會變成“大洗牌”，而科技往往就是那個引入的變量。
這次，建筑行業(yè)將目光投向了機(jī)器人技術(shù)。
“機(jī)器人能率先在生產(chǎn)、施工、維保等環(huán)節(jié)輔助和替代‘危、繁、臟、重’施工作業(yè)。”一名住建部相關(guān)人員表示，從施工效率角度來看，建筑機(jī)器人輸出效率穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，有效避免人為施工引起的誤差，且不受傳統(tǒng)施工人員的體能限制；在工程質(zhì)量方面，基于高精度激光識別系統(tǒng)的整體性控制，建筑機(jī)器人施工精度更高，施工成型質(zhì)量比傳統(tǒng)人工方式高。
省工省料方面，建筑機(jī)器人更加綠色低碳。例如，在施工時對粉塵有效收集，實(shí)現(xiàn)無塵施工。同時，建筑機(jī)器人可以通過供料控制程序提高材料利用率，避免了因精度不夠出現(xiàn)的浪費(fèi)問題。
補(bǔ)齊勞動力方面，除了替代老齡勞動者，建筑機(jī)器人還可以通過顯著改善勞動環(huán)境，吸引年輕勞動力回流建筑行業(yè)。彼時，建筑工人不再是灰頭土臉的泥瓦工、抹灰工，取而代之的是基于網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境的建筑機(jī)器人操控人員、工地巡檢人員等產(chǎn)業(yè)技師的新身份。
在“機(jī)器換人”的迫切需求下，全球建筑機(jī)器人市場預(yù)計(jì)將經(jīng)歷顯著增長。Straits Research預(yù)測，到2030年，北美的建筑機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到5400萬美元，而歐洲市場將接近5200萬美元。目前，歐洲市場領(lǐng)先，每10000名建筑工人中約有1.2個機(jī)器人，美國市場為0.2個，而中國市場的數(shù)字則僅為0.1個，顯示出中國市場的巨大潛力和成長空間。
Report Linker進(jìn)一步預(yù)測，全球建筑機(jī)器人市場規(guī)模將從2023年的3.317億美元增長至2028年的6.818億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到15.50%。其中，亞太地區(qū)尤其是中國，成為市場增長的重要推動力。
頭豹研究院綜合國家統(tǒng)計(jì)局、住建部數(shù)據(jù)預(yù)測的數(shù)據(jù)也顯示，截至2021年，中國的建筑機(jī)器人市場滲透率不足1%，但已開始進(jìn)入市場化應(yīng)用階段。預(yù)計(jì)到2025年，滲透率將達(dá)到10%，市場規(guī)模超過18億人民幣；到2030年，市場規(guī)模預(yù)計(jì)將超過113億元人民幣，滲透率可達(dá)50%；并且到2035年，市場規(guī)?？赡苓_(dá)到224億元人民幣，滲透率超過80%，展現(xiàn)出快速增長的趨勢。
（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計(jì)局、住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、頭豹研究院）
面對如此巨大的潛力，建筑機(jī)器人該先從哪個領(lǐng)域切入落地？
02 涂料工程施工賽道得以領(lǐng)跑
實(shí)際上，建造施工這根“大棒骨”看似誘人，卻實(shí)在“難啃”，更會“牽一發(fā)而動全身”。
“建造施工從報批項(xiàng)目、墊層搭基坑、主體結(jié)構(gòu)、屋面管網(wǎng)到交付驗(yàn)收整個過程，可拆分為20個大類，總計(jì)261道工序，且涉及工序穿插與人員場景交互?！笔兰o(jì)金源旗下科技住宅公司騰云智繪總經(jīng)理徐俊杰表示。
當(dāng)我們將261道工序?qū)?yīng)到建筑機(jī)器人，就出現(xiàn)了測量機(jī)器人、砌磚機(jī)器人，劃線機(jī)器人、鋼筋綁扎機(jī)器人、地面整平機(jī)器人，以及涂料工程機(jī)器人等?！叭缃?，除了相對成熟的測量機(jī)器人，涂料工程施工機(jī)器人憑借標(biāo)準(zhǔn)化程度高、工況相對友好、作業(yè)面連續(xù)等優(yōu)勢率先從萌芽期轉(zhuǎn)入成長期，可以率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地?！毙炜〗苷f。
為什么會這樣？先舉個“快進(jìn)生”例子——移動機(jī)器人。該類機(jī)器人能夠在工業(yè)領(lǐng)域快速普及，得益于倉儲與產(chǎn)線空間是結(jié)構(gòu)化的，只需每天在固定的場景，走固定的路線，執(zhí)行固定的動作，相對容易很多。
再舉個“后進(jìn)生”例子——鋼筋綁扎機(jī)器人。如果從降本增效的角度看，高工資、高稀缺性的鋼筋工種絕對是“機(jī)器換人”的關(guān)鍵崗位。但目前，鋼筋機(jī)器人只能做一些簡單的綁扎，因?yàn)槠錈o法在非結(jié)構(gòu)化的工地里穿梭，替代鋼筋工人做最辛苦的環(huán)節(jié)——鋼筋搬運(yùn)及布置。
由此，我們看到了建筑機(jī)器人普及路上的最大“攔路虎”——工地環(huán)境非結(jié)構(gòu)化。
這其實(shí)是“兩難”邏輯。一方面，建筑行業(yè)仍處于半機(jī)械化階段，還沒有到自動化階段，遑論智能化。如果按理想情況，讓所有建筑機(jī)器人各就其位，發(fā)揮所長，至少要在自動化的環(huán)境下。
另一方面，自動化的前提卻是施工場景的結(jié)構(gòu)化。如果要用自動化的方式去解決非結(jié)構(gòu)化的場景，就必須要“智能”。“智能”中包含對墻面柱子和其他障礙物的識別感知，機(jī)器人自行判斷、決策與執(zhí)行。
但現(xiàn)在的“智能”可以在復(fù)雜、多變的工地里自由穿梭嗎？
至少，從目前的感知技術(shù)來看，還沒有達(dá)到在工地側(cè)大規(guī)模落地的程度。例如，當(dāng)你想配合一些“地面”機(jī)器人工友，還要讓工人在施工前清理建筑垃圾，并改變工序穿插作業(yè)。
但如果我們改變思路，營造一個“偽結(jié)構(gòu)化”場景呢？即，先放棄“障礙滿滿”的地面，將視線轉(zhuǎn)移到“空無一物”的墻面。
這便來到了涂料工程施工機(jī)器人的“天地”。一方面，噴涂工藝是制造業(yè)已經(jīng)跑通的工藝，精度很高。例如，在航空領(lǐng)域，整機(jī)噴涂90%的環(huán)節(jié)都采用了機(jī)器人噴涂。轉(zhuǎn)換到施工現(xiàn)場，即使稍有偏差，也不影響最終結(jié)果。
另一方面，相較其他場景，涂料工程靠近工程后期，現(xiàn)場工況較好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。在具體工作中，整體作業(yè)面連續(xù)，適合大批量施工。例如，在對山墻面施工時，最大施工寬度可達(dá)十多米，一天可以完成一面高百米的大山墻噴涂，有效解決因墻面過寬而造成的接縫問題。
在細(xì)分場景上，噴涂作業(yè)聚焦公共建筑和商業(yè)建筑，作業(yè)面相對較大，樓層較高，機(jī)器換人能夠帶來顯著的效率提升。例如，每平方能夠降本20%以上，對于施工方來說，一個項(xiàng)目就可以回本。
場景需要容易落地，技術(shù)還要確實(shí)能發(fā)揮作用。“以我們投資的豐坦機(jī)器人為例，他的機(jī)器人運(yùn)用了三維點(diǎn)云和人工智能技術(shù)，可以將傳統(tǒng)工人的施工工藝數(shù)字化，并將其集成到機(jī)器人的工藝庫中。這一方面是個比較成熟的技術(shù)，另一方面還能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際操作中的不斷迭代?！毙炜〗鼙硎?，此外，通過模塊化設(shè)計(jì)和自適應(yīng)技術(shù)，這種類型的機(jī)器人還能夠有效應(yīng)對工地現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境，優(yōu)化替代傳統(tǒng)油漆工作，自主完成標(biāo)準(zhǔn)化的膩?zhàn)雍腿槟z漆施工作業(yè)。
如今，政策助力也在持續(xù)加大。2023年，工業(yè)和信息化部等十七部門印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)施方案》，提出重點(diǎn)研制測量、材料配送、鋼筋加工、混凝土澆筑、樓面墻面裝飾裝修、構(gòu)部件安裝和焊接、機(jī)電安裝等機(jī)器人產(chǎn)品，深化機(jī)器人在建筑領(lǐng)域等場景應(yīng)用。在《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案（2023—2025年）》中，建筑領(lǐng)域也是專門強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)領(lǐng)域。
“機(jī)器換人”哨音一響，建筑機(jī)器人企業(yè)不是糾結(jié)“跑不跑”的問題，而是如何“拔得頭籌”。
03 場景是關(guān)鍵：技術(shù)需為產(chǎn)業(yè)服務(wù)
趨勢、品類均已確定，最先跑出的機(jī)器人“冠軍”將會花落誰家？
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球在研室內(nèi)噴涂機(jī)器人的企業(yè)已超過30家，其中已發(fā)布室內(nèi)噴涂機(jī)器人產(chǎn)品的企業(yè)超過20家，已公開的室內(nèi)噴涂機(jī)器人產(chǎn)品達(dá)到25款，超過半數(shù)的產(chǎn)品已商業(yè)化應(yīng)用，少部分產(chǎn)品仍處于研發(fā)迭代。
由于人力成本與產(chǎn)業(yè)升級等因素，海外建筑機(jī)器人領(lǐng)域起步較早，初創(chuàng)企業(yè)中的“佼佼者”包括：以色列Okibo、美國Paintjet、以及美國Canvas等等。
以色列Okibo適用于油漆噴涂、干墻處理和墻面抹灰。除了精確地識別應(yīng)用區(qū)域，預(yù)先規(guī)劃工作路徑，Okibo的“過人之處”是自主獨(dú)立——“上工”時，只需一名工人用控制板將Okibo引入房間，填充涂料，啟動并監(jiān)控輸出，無需手動編程或事先了解室內(nèi)結(jié)構(gòu)。
Okibo的價值主張清晰而明顯：一臺機(jī)器人的成本比人工低50%，工作速度卻快10倍。雖然Okibo首批應(yīng)用主要集中在噴漆、涂層和打磨，但其前景是廣闊的。
美國Paintjet則是將模塊化機(jī)器人組件安裝到了“櫻桃采摘”升降機(jī)的籃子上。這種“末端執(zhí)行器”包括表面掃描攝像頭和噴霧器，每次可以噴涂一個50平方英尺的區(qū)域，和傳統(tǒng)應(yīng)用相比，該工藝可以減少約25%的油漆使用量。今年1月，Paintjet獲得了1000萬美元的A輪融資。
美國Canvas機(jī)器人主要是進(jìn)行干墻處理。Canvas可以自動識別墻板的接縫，噴涂密封膠，打磨，然后對整個表面進(jìn)行涂漆，其“大臂”可以伸縮至15.5英尺，在高處完成絕大部分工作，并收集99.9%的打磨產(chǎn)生的灰塵。2023年，Canvas宣布與建筑材料制造商USG合作。
相較于海外企業(yè)，國產(chǎn)建筑機(jī)器人雖然探索較晚，但追趕速度卻很快，并在行業(yè)轉(zhuǎn)型壓力，以及國家政策的推動下，完成了初步的建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。
其中，必須提及被譽(yù)為建筑機(jī)器人“黃埔軍?！钡牟┲橇?。這家碧桂園集團(tuán)的全資子公司，先后投入超百億人民幣用于研發(fā)，培養(yǎng)了眾多“跨界人才”。其中一些優(yōu)秀代表，從博智林“畢業(yè)”后，也陸續(xù)成立了自己的機(jī)器人企業(yè)，為國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化提供“加速度”。
聚焦于涂料工程機(jī)器人這條賽道，初創(chuàng)企業(yè)更是“急先鋒”。玩家包括筑橙科技（深圳）、蔚建科技（上海）、豐坦機(jī)器人（深圳）、大方智能（深圳）、方石科技（蘇州）。此外，以博智林為代表的“綜合玩家”也開發(fā)了涂料工程產(chǎn)品。
CVSource數(shù)據(jù)顯示，2019年開始，專注涂料工程的機(jī)器人公司陸續(xù)創(chuàng)立。2021年以來，該賽道開始受到資本關(guān)注，發(fā)生數(shù)十起投融資事件。在已批露金額的5起融資事件中，其中3起金額上億，2起金額上千萬。進(jìn)入2023年，賽道熱度攀升，例如“早期玩家”筑橙科技完成聯(lián)想創(chuàng)投等近億元A輪融資；2022年5月創(chuàng)立的豐坦機(jī)器人更是在一年內(nèi)連續(xù)完成兩輪融資，第一輪由昆仲資本投資，數(shù)額千萬級別；最新一輪由世紀(jì)金源進(jìn)行了戰(zhàn)略投資。
憑借著深厚的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，豐坦機(jī)器人創(chuàng)始人兼CEO李自可觀察到，信息化產(chǎn)品作為管理工具和效率工具，為建筑行業(yè)管理人員在畫圖、計(jì)算、項(xiàng)目管理等方面的工作帶來了效率提升，但建造施工的過程中，仍然依賴大量勞動力，生產(chǎn)工具自動化程度低，生產(chǎn)效率以及成本和過去相比，并沒有發(fā)生明顯變化。
“經(jīng)過一系列前期調(diào)研和技術(shù)預(yù)研，我們以標(biāo)準(zhǔn)化大場景涂料施工為切口，率先推出了室內(nèi)涂料工程施工機(jī)器人，具備膩?zhàn)訃娡?、收刮、打磨、吸塵、乳膠漆噴涂等功能，覆蓋建筑物室內(nèi)涂料工程施工的全工序、全場景?！崩钭钥烧f。
如今，豐坦機(jī)器人已實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，手握數(shù)千萬訂單，并成功應(yīng)用于全球多個項(xiàng)目，累積施工面積超50萬平方米。在國內(nèi)，產(chǎn)品通過直銷和渠道合作銷售或租賃給各類公建和商業(yè)項(xiàng)目，在海外主要市場為新加坡和歐洲。在新加坡，豐坦團(tuán)隊(duì)針對當(dāng)?shù)厥┕すに囂攸c(diǎn)完成了產(chǎn)品定制和快速交付，成為首家通過本地化驗(yàn)證的噴涂機(jī)器人供應(yīng)商；同時，也開發(fā)了適合新加坡狹窄空間的小型多角度噴涂機(jī)器人。
以前沿技術(shù)為抓手，但更看重商業(yè)化落地，基于場景問題找解決方案，是建筑機(jī)器人能夠率先落地的關(guān)鍵。正如公司創(chuàng)始人兼CEO李自可所言，“極少有建筑行業(yè)這樣規(guī)模達(dá)30萬億的市場，所以建筑行業(yè)缺的不是技術(shù)和場景，而是解決問題的能力。”