本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
想象一下，如果整个加利福尼亚州奥克兰市的人口突然需要一个新的住所。您将不得不找到一种方法，为近 50 万人建造住房和基础设施。
尽管这种情况听起来可能很 драматично，但类似的事情每天都在发生。根据联合国的数据，每天有 40 万新人口进入中产阶级。为了容纳不断增长的人口，据估计，建筑业平均每天需要建造 13,000 栋建筑物，直到 2050 年。
在现有城市内建造只是解决方案的一部分。撒哈拉以南非洲和印度等地区的人口增长 将需要在资源有限的地区进行建设，这些地区的供应链欠发达，将零部件和材料运送到施工现场可能具有挑战性。与此同时，扩大熟练劳动力队伍的机会尚未完全实现。
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为了跟上对建筑物不断增长的需求，并更好地管理日益稀缺的资源和劳动力可用性波动带来的挑战，建筑业需要重新思考其建造方式——包括机器人技术在内的新型自动化技术将发挥重要作用。
旧概念，新技术
在 20 世纪初期，我们看到像西尔斯-罗巴克公司这样的制造商和分销商采用异地制造和预制技术来解决许多相同的生产问题。该公司向客户提供西尔斯现代住宅，这是一种成套房屋，出售并运送给客户，客户在房屋到达后在现场组装。今天，我们看到像 Factory OS、Skender、Bryden Wood、Cannistraro 等公司因将现代制造原则和实践应用于当前工业化建筑的挑战而成为头条新闻。
建筑业工业化，更具体地说是自动化的目标通常是找到简化或精简流程的方法，以增加一定数量的人可以完成的建筑工作量。20 世纪 80 年代，在日本建筑公司中出现了建筑机器人的例子，这些公司面临着熟练劳动力短缺的问题，原因是人口老龄化以及年轻工人选择新兴技术行业而不是建筑业。
这些公司开发了新工具，并采用了来自制造业的一系列机器人技术，用于建筑业。这些公司为各种建筑任务创建了机器人和远程操作设备，包括焊接、混凝土抛光、材料搬运、室内外装修等等。其中一些公司——例如 大林组 和 清水建设——仍在突破建筑专用机器人的界限。
近年来，高需求建筑市场普遍存在的熟练劳动力短缺、资源日益稀缺、对更高性能的需求以及必要技术的融合，导致人们对建筑自动化技术重新产生了兴趣。在许多情况下，这些“机器人”并没有什么特别花哨或奇异之处——但它们解决了建筑业中非常常见且非常真实的痛点。
框架就是一个典型的例子。在任何高层建筑内部，您都可能有数十万平方英尺的墙壁，这些墙壁具有由轻型钢制成的内框架。通常，这种钢材被运送到施工现场，并由工人在现场使用锯子手动切割成一定长度——这是一个漫长、费力且通常会造成浪费的过程。
现在有商业上可行的解决方案可以帮助 自动化轻型钢框架的生产，无论是在现场还是异地。所有部件都经过预切割、预钻孔、为管道和电气等系统冲孔并贴上标签——所有这些都加快了组装和安装速度。除了让工人的生活更轻松并加快生产速度外，这项技术还被证明可以显着减少与内框架相关的浪费。
自动化正在获得大量关注的另一个具有重大影响的领域是机械设备撬块的生产。这些专用组件通常需要在现场花费数周时间才能构建，并且可以包括整个机械室。例如，机械建筑公司 Cannistraro 已在设计和异地生产中利用自动化技术，将现场安装时间从六周缩短至四小时。
通过使用部分自动化流程在异地建造机械撬块，可以减少施工现场所需的复杂劳动，同时提高质量。这具有加快施工进度的好处，同时减少了复杂系统现场组装过程中可能发生的浪费和低效率。
这些工艺改进非同小可。建筑施工消耗了全球 40% 的原材料。 根据美国建筑师协会 (AIA) 可持续发展讨论小组（2008 年）和 美国绿色建筑委员会 的数据，25% 至 40% 的总废物来自建筑施工。此外，一些人估计，运送到建筑工地的建筑材料总重量中，高达 30% 被浪费了。
自动化技术是制造业中类似挑战的成熟解决方案，并且已经开始提高建筑业的效率。这对所有各方来说都是一个早期的胜利：建筑公司、工人和地球本身。
令人兴奋的未来
随着新技术为了应对建筑业的机会或问题而被开发或转移，它们将帮助 AEC 行业有效地满足未来几十年全球对新建筑的需求，并以可持续的方式实现这一目标。
在 Autodesk，我们很高兴看到建筑领域正在发生的创新和探索，并很高兴成为该行业持续转型过程中的合作伙伴。在 Autodesk 技术中心，我们创建了独特的研究和开发工作室，为建筑、工程和建筑专业人士提供了一个在共享协作环境中进行实验并开发解决方案的场所，以改进我们建造居住和工作场所的方式。
例如，全球建筑公司 Perkins+Will 一直在通过在波士顿 Autodesk 技术中心驻场的方式探索机器人技术在其核心业务中的应用，该团队在那里开发了一个概念验证原型，展示了 大规模木材建筑中的复杂组件 的潜力，该原型最近在 Greenbuild 国际会议和博览会上展出。
技术公司与实际施工团队和最终用户在开发和创新方面开展的合作越多，该行业就能越早享受到建筑机器人技术所能提供的全部前景。
机器人技术开局良好——前方还有更多机会。现在是进入建筑行业的激动人心的时刻。
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