地坪施工、內外牆面施工、混凝土施工、混凝土修整、土建實測實量……都由建築機器人來完成,其中有四款——測量機器人、樓層清潔機器人、智慧施工升降機、智慧隨動式布料機,已經開始對外租售。
博智林科創大廈
就在這兩年半里,一群博士、帶領一支4000多人的研發團隊,在建築公司上摸爬滾打、當起“建築工人”,共同開啟了建築機器人從0-1的跨越。
在全世界建築機器人都還處在探索階段的時候,博智林機器人並不掩飾其雄心——在他們位於順德總部的辦公大樓,進門右手邊的牆壁上寫著,“做全球領先的機器人全產業鏈服務商”。
2020年,中國建築業總產值高達26.39萬億元人民幣、約佔GDP的1/4,這裡誕生了地球上銷售面積、銷售金額最大的房地產開發商,是否也能從中跑出引領世界建築機器人行業的龍頭?
那個曬得黑黑的博士曲強親手打碎了自己的夢想。
回顧剛加入機器人專案的情景,曲強坦言,自己在機器人研究院問了一圈,發現對於建築機器人的這件事情,大家其實都還不是很清楚、都是摸著石頭過河,只能說做一步,先看先觀察市場,再去工地學習。然後,他就成了傳說中“那個曬得黑黑的博士”。
在建築工地上的曲強(中間站立者)
博智林機器人目前有4000多名研發人員,每個人的辦公桌上,都有一頂白色安全帽,方便隨時可能上工地。曲強補充說,“還有一樣,腳上的安全鞋。”
公司內部也經常調侃,大家都以為這些博士做機器人應該是在研究院裡鑽研技術,結果他們在博智林天天下工地,曬得黑黑的。
最開始,研發人員們去施工現場,是為了測試機器人樣機。
建築工地上的混凝土施工時間不定,有時在半夜,一接到通知說有施工,團隊成員馬上準備樣機進工地去測試,幹著幹著天就亮了,有時需要等工人施完工才能入場,他們在工地等著等著就睡著了。有時是白天,混凝土水化反應開始後,施工現場溫度超過40度,每個人的衣服都溼透、人也曬得黢黑。為了避免中暑,他們上陣前都提前喝點解暑藥。有時碰上下雨,無處可躲,渾身溼透,被風一吹,很容易就生病。
混凝土澆築現場,穿著水鞋在混凝土裡走來走去,即使是現場施工的工人也很費勁,這些搞科研的就更不用提了。有時候一晚上全在這種環境裡踩下去,這些不懂施工情況的傢伙又不知道什麼時候能踩、什麼時候不能,有時候在不能踩的時候又進去踩了一圈,為此免不了挨工人師傅罵。
一開始,工人們不太喜歡這群來施工現場測試機器人的傢伙,因為經常在測試之後還要給他們收拾現場爛攤子,增加了額外的工作負擔。
“每次工人罵我們的時候,就覺得自己陷入了低谷,但是我當時想,已經沒有比這再差的了。”曲強事後坦言,機器人研發過程中,也得到了工人師傅們的幫助,採納了他們大量的意見、改善了操作性,隨著機器效果越來越好、工人越來越認可,公司對這個產品越來越有信心,開始有了轉機。
為了不錯過做測試的機會,曲強團隊實行輪班制。一批人在實驗室睡覺,一批人去工地。第一批人從工地回來,第二批接力,經常要忙到第二天早晨。當時,他們內部相互調侃,你到底有沒有看過博智林的太陽?曲強說,“什麼時間段的太陽我都看過了。”
一天早上6點多從工地回來,公司門口大顯示屏上正好出了“聞雞起舞、只爭朝夕”八個字,團隊的另一位博士賀志武眯著眼、把它拍下來,分享給大家。
一分鐘就趴窩了2019年1月,曲強團隊花了七八個小時,透過協調、塔吊,第一次把樣機弄到工地上,機器人剛啟動,大家的興奮勁還沒過,一分鐘就趴窩、陷進混凝土裡跑不動了。
他們此前一直在沙地上測試,到了施工現場才發現問題——機器人前頭太重、重心配比不對。
“真的,很沮喪”,曲強說,有時候就因為一些小問題、一些沒想到的小問題,導致你準備了很久的實驗失敗了,那份沮喪需要很大勇氣去克服。當然,後來產品逐漸穩定所帶來的那種喜悅,也是翻倍的。
曲強感慨,以前在學校做科研,比如做博士論文,基本上也是從0~1、從無到有的過程,但沒有這麼難的感覺。因為畢竟做博士論文還是有課題方向、有導師指導、也有一些業內論文可以參考,還可以出去跟人溝通。
做建築機器人,團隊是新的,面對的問題是新的,也沒有成型的產品可供借鑑。“這個行業相信有很多專家和大咖都嘗試過了,他們或者沒有成功或者半途退出了。而我們憑什麼成功?”剛到博智林的時候,曲強給同事們鼓勁,“我們並不比他們聰明,但我們一定要比他們更努力!”
回看整個研發過程,混凝土施工團隊遇到的最大的問題就是材料和環境。混凝土是種特殊的材料,沒有一個物理量可以描述混凝土的特性,全部描述都是定性描述,想要把這樣的材料控制好,是很難的事情。另外,環境也是很不穩定的,例如當天的溫度、溼度、鋼筋條件、模板的條件,以及每車混凝土都可能不同,都會影響混凝土成型過程和質量。
此外,施工場地環境不穩定,多一塊石頭、多一根鋼筋、多一個木方都是不確定的,也沒有固定參照物,實驗室場景和實際應用場景完全不一樣。實現難度大,市場上沒有現成的工業化產品可適配,甚至要自己研發一些關鍵產品,並不斷在現場測試,到一線反覆驗證,讓機器人不斷迭代升級。
混凝土機器人在進行整平工作
在博智林一樓的建築機器人展廳,就有一處專門用來堆放歷史迭代產品,算是這兩年半來的研發歷史見證。
“我很希望它成功,但是我確實不知道它能不能成功,因為我也不知道最終的結果會是什麼樣子。”在曲強看來,這一路走來並不容易,感覺就像是你一直處於黑暗狀態,你看到了一點光,但是你不知道什麼時候能追得上。
在不少博智林機器人員工看來,創始人楊國強是博智林最大的產品經理,他親自帶著研發團隊去工地現場觀摩、告訴團隊要做什麼,但是具體產品形態、功能實現,仍需要研發人員從圖紙開始去把它實現。
混凝土機器人到底應該做成什麼樣子?一開始,誰都沒有答案。
公司鼓勵研發團隊試錯,讓他們去施工現場驗證,光說不練假把式,創始人的一句話在內部流傳頗廣,“只有真理才能在博智林橫著走”。
為了弄清楚混凝土施工步驟、及其背後的物理原理,即使機器人不上工地測試,研發人員也主動去現場。趁著建築工人師傅休息的間隙,給他們遞水、套近乎,跟他們學習怎樣用耙子給混凝土抹開、收面,這是團隊每個成員的功課。而為了弄清每一個動作背後的原理,他們晚上去工地做實驗,白天在宿舍睡覺,睡醒查文獻,然後又去工地做實驗,往復迴圈。
混凝土機器人在進行抹平工作
比如,為了讓收面光滑,工人師傅會有一些手法和步驟,比如手卡住、抖一抖,這是師傅傳授的技能,卻說不清這麼做的原因。曲強團隊後來發現,它是把水分壓出來、再透過表面張力把混凝土提起來。混凝土施工機器人要實現收面光滑,倒並不需要模擬人手的抖動,而是按壓。這就類似飛機模擬鳥類飛行,並不需要像鳥一樣扇動翅膀,而是滑翔。
這也啟發了他們,建築機器人應該從機器的角度去解決技術問題,如果只是模仿人的動作,反而達不到最佳效果。
也因為一切無定式、無定法,博智林的機器人統一塗裝為粉紅色,在灰色系的建築工地上,頗為惹眼。
在工地上摸爬滾打,產品第一時間進入實戰,也大大提升了博智林機器人研發進度。截至2021年2月,博智林已有18款機器人在佛山順德機器人谷首開區和鳳桐花園等超過15個專案中開展試點應用,累計應用施工面積達80萬㎡。
用測量機器人負責人陳剛的話說,“我們離實戰的戰場很近,並不是關起門來做研究。”
真幹還是噱頭?那一次,創始人到現場給大家談了他的建築機器人夢想。當時就有人竊竊私語,這不應該是中國建築、中鐵建工這樣的國家隊做的事情嗎?
陳剛(右一)正在除錯測量機器人
“我不知道‘真幹’和‘噱頭’的定義是什麼,但是我知道,真正聚集幾千人實打實地面向一個明確的開發需求,進行實際功能的開發,有樣機的生成、產品的生成,如果這樣也是一個噱頭的話,這個噱頭應該是打引號的。”陳剛說。
不過,人們的疑慮也很容易理解。畢竟,從產業的角度看,目前全球建築機器人都還只有零星的、很小的研究,或者一些創業企業在做,基本上是處於0的狀態。
工作中的測量機器人
甚至,在博智林內部,一開始也不是每個人都相信一定能成功。在提出做地磚鋪裝機器人的時候,一名同事直接說,“我爸就是鋪地磚的,這是一個工藝,機器人肯定做不成。”後來,這名同事離開了,再後來,這款機器人已經量產了。
陳剛也坦言,自己在2018年經常工作到凌晨兩三點,看不到突破點,內心也很迷茫,掙扎著說服自己要堅持,當時給自己設定的時限是一年。2019年5月,在東莞做了第一次基於視覺引導實驗、完成第一次牆板安裝動作,瞬間信心滿滿。
“一件事情,如果沒有人做,其實很可怕——要麼是它太難了,要麼是它壓根就不可行。”在陳剛看來,投資建築機器人的門檻很高,它本身就是一場風險很大的投資。
建築業歷來是勞動密集型行業,自動化程度低。而今,建築業用工老齡化問題凸顯,用工荒、用工成本上升等問題加劇,年輕勞動力從事建築業的意願持續降低,亟需找到新的突破口,提高人效、降低成本,實現行業可持續發展。
2020年7月,中國住房和城鄉建設部、國家發展和改革委員會、科技部等13部門聯合印發的《關於推動智慧建造與建築工業化協同發展的指導意見》,提出要把握新一輪科技革命和產業變革趨勢,全面提升智慧建造水平。
建築行業要提升效率、實現數字化轉型,科技創新的關鍵,是人才和資金。
建築機器人,並沒有現成的人才。2018年起,清華大學、同濟大學、北京建築大學等才陸續開設了智慧建造相關專業的本科,目前還沒有學生畢業。
博智林智慧製造工廠
成立兩年半的博智林機器人,員工已達7000多人,其中研發人員4000多名,平均年齡30.2歲,他們大多來自國內外知名高校的土木工程、機器人、人工智慧、數字化等專業。
截至2021年2月26日,博智林在研建築機器人及智慧產品近50款,已遞交專利有效申請3042項,其中發明專利2161項;已獲專利授權984項,其中發明專利262項,在關鍵領域擁有一批自主核心技術。
他們還聯合中國建築標準設計研究院等單位,聯合發起成立中國工程建設標準化協會(CECS)建築機器人專業委員會,這是我國首個專注於建築機器人及智慧建造的標準化機構。
當然,博智林要做的不止建築機器人,他們正在結合新型裝配式建築以及基於BIM(建築資訊模型)的數字化技術打造全週期的智慧建造體系,成為集軟硬體研發、生產、應用於一體的智慧建造整體解決方案提供商,真正推動傳統建築行業轉型升級。
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