建筑施工设备自动化技术的分析与研究

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　　摘  要：自动化技术对人类的进步和发展起到了极大的促进作用，也是未来建筑施工一大趋势。近年来，随着建筑施工水平的不断提高，自动机器人、BIM、工厂化与装配化施工等智能化与自动化技术在建筑业应用愈加广泛。文章研究的建筑施工设备自动化技术主要是指施工机械的自动化与信息化的集合，以智能化和智慧化的手段促进建筑施工的组织效率提升。文章结合自动化技术在建筑施工中的应用价值、发展趋势和应用瓶颈，对如何在施工中更好地应用该技术进行了分析。
　　关键词：建筑施工;自动化;技术;应用
　　中图分类号：TU765        文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）17-0145-02
　　Abstract： Automation technology has played a great role in promoting the progress and development of human beings， and it is also a major trend of building construction in the future. In recent years， with the continuous improvement of the level of building construction， automatic robot， BIM， factory and assembly construction and other intelligent and automation technologies are more and more widely used in the construction industry. The automation technology of construction equipment studied in this paper mainly refers to the collection of automation and information of construction machinery， which promotes the organizational efficiency of building construction by means of intelligence and intelligence. Combined with the application value， development trend and application bottleneck of automation technology in building construction， this paper analyzes how to apply this technology better in construction.
　　Keywords： construction; automation; technology; application
　　相較国外建筑施工设备自动化技术的运用，我国起步较晚，还处于追赶阶段。在建筑施工设备自动化发展过程中虽然取得明显突破，但是遇到的问题也较多，实际解决的很多问题也是经过多次实验的反复论证，还有待进一步提高。
　　1 自动化技术在建筑施工中的应用价值和发展趋势
　　1.1 建筑施工设备自动化技术概述
　　狭义的建筑施工自动化技术指的是施工机械设备的自动化，传统建筑施工依赖人力，但是随着科学技术发展，这种方式明显不适合现代建筑的发展，尤其道路、桥梁和楼宇建筑，依靠人力施工是不可能实现效果的。早在古代，人类就发明了滚筒、滑轮组等装置提升施工的自动化水平。进入工业时代以后，建筑施工的设备自动化水平更是日益提高。而广义上的建筑施工设备的自动化指的是工程机械的自动化和信息化的结合，尤其是采用BIM等技术提升组织化的水平，采用集成自动化和智能化的手段，降低人力投入，最为典型的例子就是神经网络系统，让机械自主学习，通过深度学习应对事故突发情况。建筑机械在施工中具有检测和预警功能，弥补人为施工的不足，提升精度。比如通过自动化技术可以提高建筑结构的强度，比传统人力的判断要精确得多。
　　1.2 建筑施工自动化技术的应用价值
　　首先，自动化技术会提升建筑施工的效率，减少人力的使用，大大地加快工程的进度。在施工中，如果过度依赖人力，那么施工的组织水平就会大大下降。在传统施工中，很多机械都需要人力操作，不仅使用复杂，而且会因为人为因素对工程质量造成破坏。而采用自动化设备，通过自主操作，减少人的主观因素造成的破坏，确保各项指标更符合要求。
　　其次是自动化技术会促进工程建筑事业的发展，不仅会提高生产力，而且还能够解决许多传统施工技术造成的问题。比如自动化技术的AR功能，能够更好地观察施工对象的状况，进行全方位的检测。而依靠人为检测，往往会出现很大的误差，坐标计算容易出现失误。单目摄像的应用也是如此，在图形图像的处理中能够提升工作效率。BIM计算更是如此，能够通过工程辅助对工程造价有一个全面的认识。
　　第三是自动化技术将会成为施工中的主要方式，在许多工程项目中，都会依赖自动化技术进行施工，不仅包括测绘、检测、验收等环节，在施工中也会越来越多用到自动化技术。自动化设备将会成为主流，施工组织将会像汽车制造装备一样，出现流水线模式，尤其是未来装配式建筑的发展，会让现场施工的自动化水平进一步提升，管理人员可以通过自动化方式远程遥控设备，实现少人化甚至是无任何作业。
　　1.3 建筑施工自动化技术的发展趋势
　　未来，为了保障工人的安全，降低施工中的危险因素，有效提高效率和降低成本，自动化技术将会有着更为广泛的应用。到目前为止，这一趋势已经在三个方面呈现出来：一是建筑工程施工的工厂化与装配化，大量装配式建筑的出现，决定了未来建筑行业会像汽车流水线一样，采用自动化的标准作业模式，而且在未来，建筑的通用性会越来越高，就像汽车工业一样，完全采用标准化构件生产，人工操作非常容易产生误差。二是在各个施工环节中大量使用专项的自动化施工设备，比如电子推土机，智能挖掘机，24小时作业的自动化操作设备。在国外这类设备已经在投入使用，日本发明了一种自动化机械履带式铲车，该车辆可以无人驾驶，自主监控，在程序设定下，通过有效的识别方式单独作业，而无需人为控制，其可靠性极高，甚至超过了传统人为作业。三是智能化施工机械和相应的全新施工方式开始出现。不可否认，自动化施工提高了施工效率、降低了投资成本以及更大程度地保证了安全生产，促进了建设工程体系化，即图纸设计、材料生产、现场施工三者间要紧密联系和完美衔接，但是自动化设备的应用还应该更进一步，未来会向建筑施工机器人的方向发展，比如楼宇爆破等危险作业中，由机器人执行，这就要求设备具备自动识别、调整和程序变更的功能。 　　2 我国建筑施工设备自动化技术的应用瓶颈
　　2.1 自动化水平较低
　　虽然现在自动化技术已经有很大的发展，但是还是会遇到不少的瓶颈，如技术和设备的集成，复杂工作程序如何分解為简单的单一动作，如何预知工程项目中的不可控因素，根据工况的变化让自动化设备执行复杂性的工作。我国作为发展中国家，大量的建筑企业都已经采用大规模自动化生产设备，但是自动化技术水平还相对薄弱。而建筑施工设备自动化技术水平相比国外相对落后，可知我国的建筑设备施工自动化技术还处于最初级的发展阶段，仍然有非常巨大的发展空间。
　　2.2 自动化人才缺乏
　　一方面是自动化研发人才较少，日本发明了能够独立操作无人驾驶的建筑工地车辆，但是我国显然还不具备这一条件，人工智能技术和国外差距较大，而自动化技术发展缓慢的原因之一，是人才的缺少，所以即使有现成的技术运用在工程机械中，我们也是大多引进国外的设备和技术。另一方面是现场施工操作自动化设备的水平较低，缺乏自动化意识和思维，尤其是现场作业人员，多以农民工群体为主，对自动化设备如何使用不甚了解。
　　2.3 成本因素
　　大量采用自动化设备需要较高的成本，尤其是人工智能机器人等方面研发投入巨大，而且研发成功了也不一定适应现场的情况。所以目前的设备多是平面运行设备，如何开发高楼和其他环境的操作设备还是一个复杂的问题。单个开发某种自动化不具备推广性，考虑到当前劳动力成本的问题，企业还是愿意使用人力和传统工程机械。
　　3 我国建筑施工设备自动化技术的应用策略
　　要想实现建筑施工的信息化与自动化，应从以下三个方面入手：
　　3.1 加大自动化技术水平
　　为进一步降低建筑施工的劳动强度、节约利用建筑材料、大幅提高施工效率，应该加大设计研发全套自动化施工设备。建筑施工自动化技术应用中除了要解决建筑主体部分自动化施工方面的问题，为了进一步提高施工效率、节约投资成本和尽最大可能保证安全生产，还需要设计研发更高效的建筑装修自动化设备。对于我国建筑施工设备自动化技术的研发，我国应该加大投入资金，一方面发展技术，一方面培养人才，两手并抓，相信在未来的不久，建筑施工设备自动化与信息化在我国不再是一个工程领域的概念，也不会在施工中处处依赖国外的技术与设备。在建筑施工设备自动化发展的道路上，技术人才一把抓，熟练运用技术，培养应用型人才。
　　3.2 创新自动化设备的研发
　　在研发中要善于创新，能够根据工程项目的实际进行自动化设备研发，实现以需定产，而且还要根据实际情况不断调整设备。比如根据日本履带机器人经验，在工地上设计无人驾驶自动行走机器人和搬运机器人，代替人力进行运输。笔者认为建筑自动化操作要更多借鉴工程机器人自动化的经验，在此基础上进行创新，打造一套符合工地运作的自动化作业体系，并且在全国范围内逐渐推广。
　　3.3 扩大自动化技术的使用规模
　　提升标准化的程度，扩大建筑施工自动化技术的适用范围，比如建筑施工过程中应尽可能使用BIM技术，通过BIM技术实现建筑施工的信息化与自动化。建筑施工应用BIM技术，通过建立建筑模型，模拟施工，以此获取建筑施工过程中需要的信息，大大推进了建筑施工的效率，对建筑施工自动化技术的发展也具有极大的促进意义。设备研发要经济实用，具备推广价值，切忌花了巨大投入进行研发，最终没有实用价值。
　　4 结束语
　　随着社会与经济的快速发展，传统劳动力密集型方式逐渐落后，未来施工自动化设备会逐步替代大量的人工，我们会看到越来越多无人驾驶设备在工地中行走。总的来说工程领域自动化的应用，在建设工程成本节约和安全保障方面起到了巨大的作用，使看不见的盲区转化为看得见可控制的形式。只有不断地完善和改进建筑施工设备的自动化技术，成熟地运用施工设备自动化技术，才可以减少人员伤亡事件，提高生产收益。
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