“機器人砌筑工”將正式入駐工地！

源于丨中億豐基本建設(shè)集團股份有限公司

該實例是中砌智能制造的砌筑機器人“On-site”在蘇州星光耀新項目的使用，能夠在沒預(yù)置的具體條件下進行人機協(xié)作施工，能夠滿足每塊凈重30kg以內(nèi)的各種各樣規(guī)格砌塊磚施工要求。積極與同等條件傳統(tǒng)人工砌筑狀況比照發(fā)覺，智能化砌筑機器人在砌筑大工降低50%、總體砌筑品質(zhì)提高的情形下，均值砌筑施工期節(jié)約了1天～2天，減少了工作人員勞動效率，提升了不斷施工作業(yè)能力，提高了砌筑施工環(huán)節(jié)機械自動化和工業(yè)化水平，有益于減輕施工人員招人難、用人昂貴難題。

砌筑機器人入崗建筑施工

實例執(zhí)行情況

蘇州星光耀商住兩用公寓樓新項目（如下圖1所顯示）坐落于蘇州金閶新城虎池路與金筑街交界處，建筑面積16萬㎡，由中億豐建筑集團承擔(dān)施工。此項目由6座高層住宅（21F）單個構(gòu)成，除2號樓外，1號樓和3號～6號樓的里外墻面全部采用蒸壓加氣混泥土（ALC）砌塊磚當(dāng)場砌筑（如下圖2所顯示），新項目所使用的砌塊規(guī)格級別為A5.0B06級，總需求量約2.5萬m3，砌筑施工人工費約580萬人民幣。

圖1 蘇州星光耀新項目外型

圖2 填充墻砌筑前室內(nèi)場景

此項目2020年8月正式進入墻面砌筑施工環(huán)節(jié)，高峰期時3座樓同步進行砌筑工作，期內(nèi)碰到比較嚴(yán)重的砌筑工短缺問題，砌筑工不僅征募艱難，并且年紀(jì)廣泛稍大。據(jù)工程項目匯總，在職的砌筑工年紀(jì)超出50歲占比達到了65%之上，無法適應(yīng)不斷高韌性搶工作業(yè)，進而造成施工施工期比較嚴(yán)重落后。因此中億豐建筑集團在星光耀項目實施砌筑機器人“On-site”砌筑運用示范點，已破譯砌筑工作人力資源缺乏和功效不高的一大難題。

2020年10月，星光耀1號樓的新建樓房（16F～21F）組織開展了砌筑機器人“On-site”砌筑施工示范點，然后選擇鄰近的構(gòu)造、規(guī)模完全一致，采用傳統(tǒng)式全人工砌筑的3號樓做為比照參考。示范點工程項目填充墻施工基本概況：1號樓和3號樓同樣，單面填充墻砌筑量約210m3，使用600mm*200mm*240mm規(guī)格型號、級別為A5.0B06的砂加氣砼砌塊，均值塊重24～26kg。砌體大多為內(nèi)部結(jié)構(gòu)隔斷墻、陽臺/中央空調(diào)圍護結(jié)構(gòu)和通風(fēng)井道、樓梯口圍護結(jié)構(gòu)。填充墻施工時，依照結(jié)構(gòu)要求及依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)留設(shè)框架柱、構(gòu)造柱、地圈梁，每兩皮設(shè)定通長拉結(jié)筋。

01比照樓幢3號樓人工砌筑的現(xiàn)象

做為比照參考的3號樓選用人工砌筑，依據(jù)傳統(tǒng)式工作方式進行施工（如下圖3所顯示）組織與人員配置。因為專用工具初始（如下圖4所顯示），完全依靠砌工的體力活，因而活動量大，功效沒法提高，品質(zhì)狀況也良莠不齊。

圖3 人工砌筑施工情景

圖4 人工砌筑所使用的原始工具

3號樓在施工期急迫、一再鼓勵的情形下，平均日砌筑量也只能做到3m3～3.5m3，該任務(wù)量等同于吊物起升實際操作3t～3.5t，針對廣泛大齡的從業(yè)者，已經(jīng)接近體能極限。人力資本配置方面，單面花費的砌筑隊工作人員包含8名砌筑大工（承擔(dān)黏合劑拌和和砌筑施工）和2名雜工（承擔(dān)原材料運送和衛(wèi)生清掃），單面砌筑施工期約10天進行。

02砌筑機器人“On-site”在1號樓的施工實際效果

示范點樓幢1號樓資金投入一臺MOBOT GT30型智能化砌筑機器人，該型機器人徹底對于工程建筑房間內(nèi)砌筑的使用場景特性來設(shè)計，具有輕量化的折疊式整體機身設(shè)計方案，可容易地根據(jù)施工人貨梯進到工作樓房和演訓(xùn)垂直轉(zhuǎn)運（如下圖5所顯示）。在施工組織上，采用砌筑機器人和砌筑大工混和編寫成，區(qū)別尺寸工作臺面開展分工合作，以充分運用各自優(yōu)勢和效率。

圖5 砌筑機器人垂直轉(zhuǎn)運

1號樓施工能量的實際編寫成：砌筑機器人1臺（含操作員1名），砌筑大工4名，原材料裝運和衛(wèi)生清掃和3號樓一致，由2名雜工承擔(dān)。

4名砌筑大工中3人負(fù)責(zé)不益于機器人進行這個小墻壁砌筑，1人和機器人操作員協(xié)作，編寫成兩人發(fā)電機組進行機器人工作（如下圖6、圖7所顯示）。

圖6 砌筑機器人隊組施工情景

圖7 砌筑機器人隊組施工情景

機器人兩人隊組崗位分工：操作員（通過培訓(xùn)的技能人才），承擔(dān)機器人操縱和砌塊磚送料；協(xié)調(diào)的砌筑大工主要從事批漿、放置拉結(jié)筋、過梁護欄板等輔助工作及其最終塞砌高層磚。

施工機構(gòu)層面，依據(jù)尺寸墻職責(zé)分工標(biāo)準(zhǔn)，由機器人隊組承擔(dān)擔(dān)負(fù)最有益于發(fā)揮效能的大墻砌筑，這部分砌筑量約120m3，占有率60%。MOBOT GT30型砌筑機器人因為在設(shè)計中考慮到了真正條件下的操作性和布署便利性，具有自然環(huán)境耐受力高，挪動進行布署簡易等優(yōu)點，拆換工作面后砌筑備考時間低于10min；再加上其六軸運動機構(gòu)徹底依據(jù)房間內(nèi)砌筑的工作性質(zhì)設(shè)計制作，健身運動途徑最優(yōu)控制，砌筑節(jié)奏做到3塊/min，因而，隊組日砌筑量超過了15m3，是人工砌筑速度5倍。

與此同時，該型砌筑機器人在軟件開發(fā)上有著智能化配模系統(tǒng)軟件，可根據(jù)所使用的砌塊磚類型，水泥砂漿類型及其全國各地框架柱留搓策略的不一樣，全自動得出最好磚頭排序結(jié)果進行砌筑。其尾端著力點配備了扭力傳感器，可確保墻面砌筑品質(zhì)（如下圖8所顯示）。

圖8 機器人砌筑的成墻品質(zhì)狀況

應(yīng)用成效和推廣性

01應(yīng)用成效

施工效率比照（如表1）：1號樓比照3號樓，在砌筑大工降低50%，總體砌筑品質(zhì)大幅度提升的情形下，均值砌筑施工期還節(jié)約了1天～2天。工作人員的勞動效率明顯下降，不斷施工作業(yè)能力得到提高。

表1：1號樓和3號樓施工效率比照表

02推廣性

國內(nèi)建筑填充墻砌筑銷售市場存有兩個核心特性：

一是規(guī)模較大，各種填充墻的砌筑施工量年平均超出10億m3，在ALC墻板才因為種種原因進度緩慢的情形下，人工當(dāng)場砌筑在看得到的未來仍然會是一個巨大的剛需市場。

二是商圈初始，砌筑業(yè)人力資源組織模式，主要包括工作人員征募與職業(yè)技能培訓(xùn)，施工組織結(jié)構(gòu)和作業(yè)工具基本都只停留在幾十年前情況，體現(xiàn)為用人時臨時性征募、師生相授、手工操作拼精力。領(lǐng)域業(yè)態(tài)的初始就會造成領(lǐng)域制造的規(guī)模不經(jīng)濟，體現(xiàn)為相對較低的人均產(chǎn)值和龐大用人總數(shù)（規(guī)模不經(jīng)濟中的勞動密集型工作）。2018 年全國建筑業(yè)砌筑施工從業(yè)者據(jù)估計大概600萬，占當(dāng)初建筑行業(yè)5563 萬從事總數(shù)（中國統(tǒng)計局2019年7月31日公布）的10.7%，砌筑從業(yè)者的平均建筑行業(yè)為名年產(chǎn)值比整個行業(yè)平均值低 23%。在相關(guān)600萬砌筑從業(yè)者中，具有技能砌筑大工總數(shù)約為50%，即 300 萬。雖然在稅收制度上，大工有非常大的分派權(quán)重值，但是由于總體效率不高，相較于每日砌筑 3m3，舉凈重達 3000Kg 以上帶技能重體力活，這種勞務(wù)報酬已不具有誘惑力。因而，砌筑業(yè)從業(yè)者大量流失，廣泛老年化及其砌筑價格的上行壓力進一步增強，近些年這種困擾早已十分明顯。

因此，產(chǎn)品研發(fā)適宜“On-site”房間內(nèi)砌筑這一工藝流程場景下的砌筑機器人或者自動化技術(shù)施工機械設(shè)備，實行機器人砌筑這一新技術(shù)，對比較落后傳統(tǒng)式手工操作形式進行新技術(shù)應(yīng)用支撐下工藝轉(zhuǎn)型，大幅降低砌筑勞動用工，提高領(lǐng)域施工高效率，已刻不容緩。

通過示范項目實踐探索發(fā)覺，應(yīng)用智能化砌筑機器人進行“On-site”砌筑施工沒有改變目前工藝流程步驟，對應(yīng)用領(lǐng)域無特別要求，復(fù)制性強。

此項新技術(shù)的應(yīng)用營銷推廣，不但可以大幅提升砌筑施工的技術(shù)含量，降低勞動用工，積極應(yīng)對有技能砌筑大工日益下降的用人窘境和痛點分析。與此同時機器人砌筑能夠降低勞動效率，效能提升又產(chǎn)生職工收益的提高，職位工作主動性的提高，有益于導(dǎo)進年輕一代技能人才。

應(yīng)對逐年遞增的人工成本費，產(chǎn)業(yè)化實行以砌筑機器人為突破口的智能建造刻不容緩。中億豐建筑集團將于將來持續(xù)加大針對砌筑機器人和砌筑機器人“On-site”施工新技術(shù)的應(yīng)用營銷推廣應(yīng)用，豐富多彩其應(yīng)用領(lǐng)域，擴張市場覆蓋率，并實現(xiàn)砌筑機器人運用的產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

砌筑機器人性能參數(shù)

砌筑機器人“On-site”技術(shù)性適用醫(yī)院門診、院校、商業(yè)服務(wù)、辦公室等各種公建項目的承重梁墻面房間內(nèi)砌筑施工，可以使用目前我國各種各樣流行砌塊磚原材料，原材料融入覆蓋面廣。除此之外，對于施工工作面并不預(yù)置標(biāo)準(zhǔn)，不用開展額外施工提前準(zhǔn)備，徹底在具體施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下演訓(xùn)砌筑工作，運用成本低。

本實例所采用的砌筑機器人MOBOT GT 30（如下圖9所顯示）是專門為國內(nèi)建筑房間內(nèi)砌筑情境與工藝流程工作特性而產(chǎn)生的研制的，能夠在沒預(yù)置的具體條件下進行人機協(xié)作施工。

圖9 砌筑機器人MOBOT GT 30

MOBOT GT30型砌筑機器人的重要性能參數(shù)（如表2）以及技術(shù)特征：

1．場所適應(yīng)能力強。整體機身采用可折疊設(shè)計，便捷根據(jù)工程建筑門扇，并通過施工人、載貨電梯執(zhí)行垂直轉(zhuǎn)運，具有自動調(diào)平作用，工作時對表面平整度無規(guī)定；

2．自然環(huán)境耐受力高。使用了專業(yè)的安全防護設(shè)計方案，耐濕熱轉(zhuǎn)變、能耐施工現(xiàn)場中重度煙塵、水泥砂漿環(huán)境污染、對干擾信號和施工用電量電壓波動耐受力高；

3．砌塊磚適用范圍強。針對砌體里的房間內(nèi)大砌塊磚砌筑，能夠滿足每塊凈重30kg以內(nèi)的各種各樣規(guī)格砌塊磚施工要求；

4．智能化程度高。該設(shè)備選用六軸運動控制系統(tǒng)，內(nèi)置了專業(yè)產(chǎn)品研發(fā)智能化砌筑自動控制系統(tǒng)和多種感應(yīng)器，可以靈活融入多種多樣填充墻結(jié)構(gòu)規(guī)定中的砌筑工作。與此同時，針對砌塊磚原材料的尺寸誤差和水泥砂漿粘接劑的流變性狀況具有良好的適應(yīng)能力。

表2：MOBOT GT30型砌筑機器人關(guān)鍵指標(biāo)

到目前為止，中砌智能制造的砌筑機器人“On-site”施工技術(shù)性已經(jīng)在上海市梅川一街坊、中信泰富高層住宅商辦樓、蘇州博物館西館、蘇州星光耀高層住宅公寓、我國質(zhì)檢中心、蘇州納米試驗室、中億豐三期產(chǎn)品研發(fā)大廈等多個項目上組織開展了工程項目示范點運用。在沒預(yù)置的實際施工環(huán)境下，已經(jīng)完成填充墻砌筑施工量約5000m3，并已順利通過檢測工程驗收。中億豐建筑集團在分析以上示范點運用的工作經(jīng)驗前提下，已經(jīng)制定有關(guān)的工法，下一步將增加針對砌筑機器人“On-site”施工科技的宣傳力度，進行砌筑機器人運用的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I銷推廣。

執(zhí)筆人：

中億豐基本建設(shè)集團股份有限公司（李國建、柴勤）

審批權(quán)威專家：

袁烽（上海同濟大學(xué)，建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副院長、專家教授）

宋曉剛（我國機械工業(yè)聯(lián)合會，實行副理事長、教授級高級工程師）