中國建筑機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題及對策研究

1、建筑業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)大盤的重要組成部分，自2013年以來，建筑業(yè)增加值在國內(nèi)生產(chǎn)總值的占比一直在6%以上，2022年達(dá)到6.89%，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。智能建造是推動我國建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)實需求，是傳統(tǒng)建筑業(yè)向信息化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵著力點。建筑機(jī)器人作為一種新型生產(chǎn)要素，已成為推進(jìn)智能建造的關(guān)鍵抓手。在國家、行業(yè)各項政策的指引下，得益于我國巨大的建筑市場體量

  與豐富的應(yīng)用場景，國內(nèi)已有眾多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主體進(jìn)入建筑機(jī)器人領(lǐng)域。

  建筑機(jī)器人是指能夠按照計算機(jī)設(shè)定的程序自動執(zhí)行任務(wù)的施工設(shè)備，主要由控制部件、傳感部件和機(jī)械部件3部分構(gòu)成，按照施工用途可以分為多種機(jī)器人類型。部分發(fā)達(dá)國家自20世紀(jì)80年代起就對建筑機(jī)器人開展了一系列研究并取得了一定進(jìn)展，例如，日本鹿島建設(shè)公司研制了混凝土噴射機(jī)器人，美國斯坦福大學(xué)等科研院校對建筑機(jī)器人相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，法國的科研院所重點聚焦建筑現(xiàn)場移動式機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)攻關(guān)。在建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和政策引導(dǎo)的行業(yè)背景下，建筑機(jī)器人基于確保施工安全、提高施工效率和質(zhì)量、助力綠色低碳和吸引年輕勞動力回流等方面的應(yīng)用優(yōu)勢，具有良好的發(fā)展前景，但現(xiàn)階段也面臨技術(shù)不成熟、成本高、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)法規(guī)不健全等在推廣普及過程中亟需破解的難題和障礙。本研究在總結(jié)分析我國建筑機(jī)器人行業(yè)發(fā)展背景、應(yīng)用優(yōu)勢和存在問題的基礎(chǔ)上，嘗試給出進(jìn)一步推廣建筑機(jī)器人的建議，以期為建筑機(jī)器人更好助力建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供政策支撐。

  2、我國建筑機(jī)器人行業(yè)發(fā)展背景

  2.1機(jī)器替人，大勢所趨

  一方面，現(xiàn)階段正由“增量時代”向“存量時代”過渡的建筑業(yè)目前仍屬于勞動密集型行業(yè)，是目前數(shù)字化、智能化程度最低的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一。我國建筑領(lǐng)域機(jī)器人普及程度與國際水平相比差距較大，2020年我國每萬名建筑工人使用的建筑機(jī)器人為108臺，同比僅為新加坡的1/6。多數(shù)建筑相關(guān)企業(yè)仍處于“搬磚頭、扎鋼筋、澆混凝土”的人工粗放狀態(tài)，生產(chǎn)效率相對偏低，且傳統(tǒng)建筑業(yè)還面臨安全事故頻發(fā)、產(chǎn)品性能參差不齊、資源浪費(fèi)巨大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。另一方面，近年來，我國建筑工人數(shù)量持續(xù)下降，據(jù)中國建筑業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2022年建筑業(yè)發(fā)展統(tǒng)計分析》，2022年，建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)為5184.02萬人，連續(xù)4年呈現(xiàn)從業(yè)人員流失趨勢，且建筑工人老齡化趨勢加重，年輕勞動力不愿從事建筑行業(yè)，用工成本持續(xù)上漲，且建筑工人工作臨時性強(qiáng)、流動性大，這些問題嚴(yán)重影響了我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。因此，建筑行業(yè)亟需找到新的技術(shù)突破口，降本增效，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，建筑機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用推廣及相關(guān)智能建造體系的搭建便成為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的最佳選擇。

  2.2政策指引，水到渠成

  近年來，我國相繼發(fā)布了一系列指導(dǎo)建筑機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的政策文件，推動行業(yè)頂層設(shè)計不斷完善、務(wù)實舉措不斷落地。2017年2月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，鼓勵大力研發(fā)、制造和推廣建筑機(jī)器人等智能建造設(shè)備。2019年9月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《關(guān)于完善質(zhì)量保障體系提升建筑工程品質(zhì)的指導(dǎo)意見》，提出要加大智能設(shè)備研發(fā)力度。2021年2月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于同意開展智能建造試點的函》，提出在全國設(shè)置7個項目開展智能建造試點工作，要求試點項目先行先試，盡快探索出一套可復(fù)制、可推廣的智能建造發(fā)展模式及相關(guān)實施經(jīng)驗。2022年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，該規(guī)劃中特別強(qiáng)調(diào)要加快建筑機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用。在住建部門持續(xù)出臺建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)扶持政策的同時，工信部等部門也將建筑機(jī)器人納入政策支持范圍。2022年4月，工信部等部門發(fā)布的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，要面向建筑業(yè)需求，重點推進(jìn)建筑機(jī)器人的研制及應(yīng)用，隨后于2023年1月印發(fā)的《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》進(jìn)一步細(xì)化了對建筑機(jī)器人的政策支持。

  3、建筑機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢和推廣過程中面臨的挑戰(zhàn)

  3.1建筑機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢

  3.1.1建筑機(jī)器人比傳統(tǒng)人工施工模式更安全傳統(tǒng)人工施工模式下，主要存在兩種安全風(fēng)險。一方面是施工安全風(fēng)險，根據(jù)國際勞工組織的數(shù)據(jù)，高達(dá)30%左右的工傷發(fā)生在建筑工地，建筑工人發(fā)生致命事故的幾率是其他行業(yè)的4倍；另一方面，傳統(tǒng)施工中很多施工工序?qū)θ梭w傷害特別大，比如膩子打磨、粉刷、管道噴油漆等。建筑機(jī)器人的普及可以極大避免以上兩類安全風(fēng)險。比如由博智林公司生產(chǎn)的外墻噴涂類機(jī)器人，可減少人工高空作業(yè)，有效避免高空作業(yè)安全隱患；室內(nèi)裝飾裝修類機(jī)器人可以減少工人吸入粉塵及有害物質(zhì)，降低施工人員患職業(yè)病風(fēng)險。

  3.1.2建筑機(jī)器人可提高施工效率和工程質(zhì)量

  在施工效率方面，機(jī)器人的輸出效率相比傳統(tǒng)人工方式更為穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可有效避免人為施工引起的誤差過大等問題，且不受傳統(tǒng)施工人員體力限制；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，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。以東方雨虹公司研發(fā)的熱熔改性瀝青防水卷材自動攤鋪裝備為例，它可以提高施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，提升熱量利用率，降低有害氣體排放，有效避免因人為施工不到位而導(dǎo)致的防水系統(tǒng)可靠度降低、出現(xiàn)病害引發(fā)工程滲漏等問題。

  3.1.3建筑機(jī)器人省工省料，助力可持續(xù)發(fā)展

  一方面，建筑機(jī)器人可以實現(xiàn)更綠色低碳的建設(shè)過程。比如，多款建筑機(jī)器人在施工時可實現(xiàn)粉塵的有效收集，以達(dá)到無塵施工的效果，避免傳統(tǒng)施工方式中揚(yáng)塵給施工工人帶來的塵肺病等危害。另一方面，建筑機(jī)器人通過供料控制程序提高材料利用率，避免了傳統(tǒng)施工方式中建材使用不能精確控制而導(dǎo)致的施工材料浪費(fèi)問題。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(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)率高達(dá)四成，若選用建筑機(jī)器人來替代傳統(tǒng)建造模式，可在很大程度上減少建筑材料的浪費(fèi)，還可能實現(xiàn)建筑材料的二次回收和再利用。

  3.1.4建筑機(jī)器人可顯著改善勞動環(huán)境，吸引年輕勞動力回流建筑業(yè)

《中國建筑勞務(wù)行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與未來前景調(diào)研報告》顯示，我國建筑業(yè)30歲以上的勞務(wù)人員占比超80%，25-29歲的工人占比不到10%，24歲以下的勞務(wù)工人占比僅有3.89%，傳統(tǒng)人工施工模式下的建筑業(yè)由于“危、繁、臟、重”的標(biāo)簽，在年輕勞動力市場中備受冷落。建筑機(jī)器人的引入可以顯著改善勞動環(huán)境，讓建筑工人更體面、舒適地工作，從而吸引年輕勞動力回流建筑行業(yè)，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。

 3.2現(xiàn)階段推廣建筑機(jī)器人面臨的挑戰(zhàn)

  近年來，我國建筑業(yè)領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)在智能建造產(chǎn)業(yè)鏈上下游頻頻發(fā)力，逐步將智能建造技術(shù)應(yīng)用在大型復(fù)雜工程中。部分企業(yè)也積極投身建筑機(jī)器人的開發(fā)應(yīng)用，已取得了一系列積極進(jìn)展。例如，上海建工集團(tuán)牽頭進(jìn)行開發(fā)研究的3D打印機(jī)器人被列入了2018年國家重點研發(fā)計劃；河北建工集團(tuán)聯(lián)合河北工業(yè)大學(xué)研發(fā)了大尺寸大重量板材安裝機(jī)器人；博智林公司研發(fā)了40余款建筑機(jī)器人，主要用于施工現(xiàn)場作業(yè)、二次結(jié)構(gòu)以及裝修工程。但總體來看，我國建筑機(jī)器人仍正處于產(chǎn)業(yè)化早期階段，其蓬勃發(fā)展勢頭伴隨著部分建筑行業(yè)參與者的疑慮，推廣普及還面臨較大挑戰(zhàn)。

  3.2.1建筑機(jī)器人與工地復(fù)雜環(huán)境的適配性不足

  工地不斷變化的環(huán)境要求建筑機(jī)器人能夠適應(yīng)動態(tài)、非結(jié)構(gòu)化和復(fù)雜的施工現(xiàn)場以及不同的天氣條件，但目前建筑機(jī)器人在環(huán)境感知、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、運(yùn)動控制等方面尚存在一些技術(shù)難點，特別是在復(fù)雜的工藝場景知識庫方面需要更高的適配性相關(guān)技術(shù)研發(fā)投入。

  3.2.2建筑機(jī)器人推廣應(yīng)用的成本較高

  一方面，部分建筑機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計之初對客戶需求把握以及應(yīng)用場景調(diào)研不足，導(dǎo)致產(chǎn)品試用階段問題層出不窮，技術(shù)服務(wù)成本較高。另一方面，傳統(tǒng)施工設(shè)備都是開箱即用的標(biāo)品，其計價簡單，租賃是比較成熟的商業(yè)模式，但機(jī)器人施工目前尚未達(dá)到開箱即用的標(biāo)準(zhǔn)，需要輔以專業(yè)操控人員或者進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，更難以獨(dú)立完成作業(yè)，因此很難按照設(shè)備租賃或銷售的模式推廣，相較而言增加成本。

  3.2.3建筑機(jī)器人行業(yè)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

  一方面，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化接口，不同廠商的機(jī)器人難以協(xié)作，導(dǎo)致不同參與方之間共享和整合數(shù)據(jù)資源存在障礙，難以有效提升決策效率和施工精度。另一方面，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程及相應(yīng)的操作規(guī)范，難以把控施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，致使項目存在潛在交付風(fēng)險。此外，建筑產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與個性化之間的矛盾，也對建筑機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程有很大制約。

  3.2.4建筑機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的相關(guān)保障機(jī)制不完善

  一方面，全國層面目前尚未出臺針對建筑機(jī)器人行業(yè)的專門立法，只有《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范管理實施辦法》《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范條件》等少數(shù)規(guī)范性文件，且欠缺執(zhí)行力度，存在對建筑機(jī)器人相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)不力等問題，不利于建筑機(jī)器人行業(yè)的市場化發(fā)展；另一方面，傳統(tǒng)施工過程中發(fā)生的安全事故可依據(jù)侵權(quán)責(zé)任相關(guān)條文加以解決，按照勞動關(guān)系等法律關(guān)系性質(zhì)不同劃分最終的責(zé)任承擔(dān)者，建筑機(jī)器人介入后，因缺乏相契合的法律條文，事故發(fā)生后責(zé)任人或許會選擇將責(zé)任推卸到機(jī)器人身上，從而拒絕為其侵權(quán)行為“埋單”。

  4、進(jìn)一步推廣建筑機(jī)器人的政策建議

  4.1提升綜合研發(fā)能力，加大應(yīng)用推廣力度

  一是加強(qiáng)對新型傳感、人機(jī)交互以及智能控制等建筑機(jī)器人相關(guān)核心技術(shù)的研發(fā)支持，打造一系列性能優(yōu)異的建筑機(jī)器人標(biāo)志性技術(shù)成果。二是積極探索建立“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化合作生態(tài)圈，以及構(gòu)建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等多方協(xié)作和資源共享模式，降低機(jī)器人研發(fā)及推廣應(yīng)用的成本，優(yōu)化企業(yè)研發(fā)布局，大幅提升企業(yè)綜合研發(fā)能力，增強(qiáng)我國建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。三是積極推進(jìn)建筑機(jī)器人在生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié)的替代應(yīng)用，重點提升建筑機(jī)器人與工地復(fù)雜環(huán)境的適配性，讓建筑工人早日告別“危、繁、臟、重”的傳統(tǒng)建筑施工環(huán)境。梳理總結(jié)建筑機(jī)器人應(yīng)用典型場景，設(shè)置產(chǎn)品分類推廣目錄，對于可顯著提升施工效率和降低管理成本的，可鼓勵社會資本參與項目推廣。

  4.2統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范產(chǎn)品研發(fā)動作

  一是積極引導(dǎo)建筑機(jī)器人通用底盤、導(dǎo)航、避障算法等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以及多機(jī)器人協(xié)同調(diào)度數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一化，建立建筑機(jī)器人行業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，編制數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，解決目前市面上多方研發(fā)接口不統(tǒng)一，研發(fā)成果泛用性差的問題。二是加速推動建筑機(jī)器人行業(yè)出臺更多適用于建筑機(jī)器人施工、驗收的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，更好地規(guī)范建筑機(jī)器人研發(fā)動作與產(chǎn)品屬性。三是以“互聯(lián)網(wǎng)+”的思路全面梳理建筑業(yè)務(wù)架構(gòu)體系，搭建以BIM數(shù)字化技術(shù)為核心的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為建筑機(jī)器人提供路徑導(dǎo)航、仿真模擬等基礎(chǔ)條件模型。

  4.3健全制度保障體系，營造良好市場環(huán)境

  一是結(jié)合實際持續(xù)完善《工業(yè)機(jī)器人行業(yè)規(guī)范條件》等現(xiàn)有法規(guī)政策，盡快補(bǔ)充上位法律，加大有關(guān)法律法規(guī)的實施及其采信力度。二是支持建筑機(jī)器人行業(yè)相關(guān)第三方獨(dú)立檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)的建設(shè)，通過規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化的市場行為持續(xù)提升市場認(rèn)可度和國際影響力。三是加強(qiáng)針對建筑機(jī)器人行業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，加大對相關(guān)侵權(quán)行為的整頓力度。四是加快構(gòu)建“國家+行業(yè)”的多元化監(jiān)管體系，完善建筑機(jī)器人的登記準(zhǔn)入制度。五是強(qiáng)化相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施及傳感設(shè)備的安全管控，加強(qiáng)對相關(guān)重要數(shù)據(jù)資源的安全保障。

  4.4強(qiáng)化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進(jìn)，加大財稅金融支持一是統(tǒng)籌行業(yè)管理、科技、財政、金融等部門的資源和力量，加強(qiáng)與用戶部門政策協(xié)同，支持建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。二是鼓勵地方相關(guān)主管部門制定針對性法規(guī)政策，協(xié)調(diào)解決建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)重大問題。三是充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、學(xué)會等組織機(jī)構(gòu)的政企橋梁作用，加強(qiáng)建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)動態(tài)監(jiān)測，及時反饋規(guī)劃實施過程中的問題并提出建議。四是創(chuàng)新完善投融資機(jī)制體系，發(fā)揮政府投資撬動作用，促進(jìn)建筑機(jī)器人創(chuàng)新產(chǎn)品應(yīng)用，落實好建筑機(jī)器人相關(guān)研發(fā)費(fèi)用加計扣除等稅費(fèi)支持政策。五是堅持市場的主導(dǎo)地位，通過政府與建筑機(jī)器人產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)社會資本合作（PPP）等多種形式，積極鼓勵引導(dǎo)各類專業(yè)企業(yè)和社會資本參與。

  4.5深化國際交流，實現(xiàn)合作共贏

  一是支持高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)、行業(yè)組織等開展技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、人才培養(yǎng)等國際交流與合作。二是鼓勵國外優(yōu)質(zhì)企業(yè)在我國設(shè)立建筑機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，同時支持國內(nèi)企業(yè)加強(qiáng)國際技術(shù)合作。三是充分利用舉辦會展或論壇等合作平臺的機(jī)會，推進(jìn)我國的建筑機(jī)器人產(chǎn)品、技術(shù)以及解決方案“走出去”，加快國產(chǎn)建筑機(jī)器人在國際成熟場景落地。

  5、結(jié)語

  隨著經(jīng)濟(jì)社會和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對建筑物的安全和質(zhì)量提出了越來越高的要求，這些需求普遍具有綜合性、超前性、實用性等特點，必須通過智能建造技術(shù)及相關(guān)設(shè)備來實現(xiàn)。建筑機(jī)器人滿足了現(xiàn)代社會對建筑物的新需求，在助力建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，降低對人工操作依賴性，提高施工安全性、質(zhì)量及效率，改善建筑行業(yè)施工環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展等方面都具有重大意義，但在現(xiàn)階段，建筑機(jī)器人的研發(fā)及推廣存在較多難點。因此，相關(guān)部門需按照實際情況和建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，加強(qiáng)對建筑機(jī)器人行業(yè)的政策扶持，助力建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。