2022年，美國(guó)建筑業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模約為1.8萬(wàn)億美元。雖然業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，但該行業(yè)仍面臨著材料成本高、勞動(dòng)力短缺和運(yùn)營(yíng)效率低下等諸多挑戰(zhàn)。
新建筑技術(shù)的應(yīng)用有助于緩解這些壓力。這些工具不僅沒(méi)有取代傳統(tǒng)的建筑方法，反而增強(qiáng)了人類工人的作用，大大提高了工地的產(chǎn)出。例如，預(yù)計(jì)有效利用機(jī)器人技術(shù)、人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）可將建筑成本最多降低 20%。
以下是正在建筑行業(yè)掀起一場(chǎng)風(fēng)暴的13項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。
1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）通常使用移動(dòng)應(yīng)用程序、頭戴式設(shè)備和其他智能設(shè)備，在游戲行業(yè)大放異彩，但在建筑領(lǐng)域也有許多應(yīng)用。
AR 將計(jì)算機(jī)生成的圖像疊加到用戶看到的物理世界上，而VR則是完全由計(jì)算機(jī)生成的沉浸式環(huán)境，用戶可以通過(guò)看似真實(shí)或物理的方式與之互動(dòng)。
這兩種技術(shù)都被用于加強(qiáng)協(xié)作、改善現(xiàn)場(chǎng)安全、培訓(xùn)新員工和提高項(xiàng)目效率。關(guān)鍵利益相關(guān)者可以從虛擬建筑導(dǎo)覽中獲益，從而遠(yuǎn)程監(jiān)控其團(tuán)隊(duì)的進(jìn)度。
AR 護(hù)目鏡可掃描標(biāo)簽，為工人提供關(guān)鍵信息，如操作某些機(jī)械的說(shuō)明或危險(xiǎn)信息，從而提高現(xiàn)場(chǎng)安全性。
VR和AR可用于員工入職培訓(xùn)，為新員工熟悉新環(huán)境提供安全、吸引人的手段。
越來(lái)越多的建筑公司開始采用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR），它將VR和AR結(jié)合在一起，提供了兩個(gè)世界中最好的體驗(yàn)：真正身臨其境、引人入勝的體驗(yàn)，讓用戶與周圍環(huán)境保持聯(lián)系。
2、建筑機(jī)器人
建筑機(jī)器人用于建筑工地，可提高精確度、提高生產(chǎn)率、減少事故并節(jié)約成本。最常見的是拆除機(jī)器人，目前占建筑機(jī)器人市場(chǎng)的90%。然而，由于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人的自主性越來(lái)越強(qiáng)，技能也越來(lái)越高。
如今，這些機(jī)器可用于挖掘和搬運(yùn)重物、砌磚、焊接、抹灰、鉆孔、組裝和3D打印。硬件價(jià)格越來(lái)越低廉，而工人卻越來(lái)越短缺，這兩方面因素共同推動(dòng)了建筑行業(yè)對(duì)機(jī)器人需求的增長(zhǎng)。數(shù)字孿生是物理對(duì)象（如機(jī)器或建筑）或系統(tǒng)（如計(jì)算機(jī)軟件）的虛擬復(fù)制品。該設(shè)備整合了真實(shí)世界的數(shù)據(jù)和其他技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，以運(yùn)行模擬，預(yù)測(cè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的實(shí)際性能。數(shù)字孿生通常用于車輛或機(jī)械等單個(gè)產(chǎn)品，也可以在更大范圍內(nèi)應(yīng)用。例如，數(shù)字孿生城市使地方政府能夠規(guī)劃和管理公共服務(wù)。在建筑領(lǐng)域，數(shù)字孿生通常用于支持資產(chǎn)管理和空間優(yōu)化；誰(shuí)將使用該空間，如何使用，何時(shí)使用，以及哪些資產(chǎn)將存放在那里。此外，該技術(shù)還能測(cè)試安全程序和應(yīng)急行動(dòng)計(jì)劃。例如，可以模擬建筑疏散，以確定是否需要增加出口通道。在項(xiàng)目結(jié)束后，數(shù)字孿生仍將繼續(xù)發(fā)揮作用，為建筑管理團(tuán)隊(duì)提供支持。事實(shí)證明，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在整個(gè)建筑過(guò)程中都很有價(jià)值。 首先，這些技術(shù)可以幫助建筑公司設(shè)計(jì)出最適合人類最終用戶的空間，并識(shí)別項(xiàng)目計(jì)劃中可能導(dǎo)致長(zhǎng)期問(wèn)題的錯(cuò)誤。這將提高運(yùn)營(yíng)效率，降低項(xiàng)目總成本。施工開始后，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案將用于監(jiān)督日常運(yùn)營(yíng)，從而確保建筑工人的安全，并使項(xiàng)目經(jīng)理能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控進(jìn)度。此外，人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人還能執(zhí)行一些最單調(diào)和勞動(dòng)密集型的現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)，如砌磚和焊接。這樣，熟練的專業(yè)人員就能專注于增值活動(dòng)。建筑公司利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案收集和分析的數(shù)據(jù)，不斷提高運(yùn)營(yíng)水平。例如，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻錄像的分析可能會(huì)突出顯示工人的違規(guī)行為或安全隱患。這些工具還能查看建筑系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，為未來(lái)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考，使公司能夠優(yōu)化各種性能指標(biāo)，如能源效率和空氣質(zhì)量。最后，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)還可用于預(yù)測(cè)性維護(hù)，突出顯示建筑機(jī)械或建筑系統(tǒng)（如電氣系統(tǒng)）何時(shí)需要更換或維修。這可以防止設(shè)備故障，因?yàn)樵O(shè)備故障可能導(dǎo)致項(xiàng)目延誤和成本增加。 建筑信息模型（BIM）是一種用于規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開發(fā)的建筑技術(shù)，為建筑專業(yè)人員提供結(jié)構(gòu)和建筑物物理和功能特征的智能數(shù)字表示。在BIM出現(xiàn)之前，建筑公司使用二維藍(lán)圖或近期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）來(lái)繪制建筑平面圖。然而，這些技術(shù)都有其局限性，使利益相關(guān)者很難直觀地了解需求和測(cè)量結(jié)果，也很難獲取詳細(xì)的細(xì)節(jié)。而BIM工具則能為用戶提供準(zhǔn)確、靈活的三維模型，并包含有關(guān)部件和材料、財(cái)務(wù)、物流和采購(gòu)的信息。如今，這項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是必不可少的，有時(shí)甚至是建筑項(xiàng)目的強(qiáng)制要求。BIM不僅能確保效率、質(zhì)量和安全，還能促進(jìn)建筑師、工程師、房地產(chǎn)開發(fā)商、承包商和制造商之間的協(xié)作，他們可以通過(guò)通用數(shù)據(jù)環(huán)境（CDE）共享信息。建筑業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn)是透明度、問(wèn)責(zé)制和效率低下，尤其是因?yàn)轫?xiàng)目往往涉及多個(gè)利益相關(guān)者和分包商，其優(yōu)先事項(xiàng)和要求相互沖突。區(qū)塊鏈技術(shù)能在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)透明的信息共享，它能以多種方式應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。首先，即使是最復(fù)雜的供應(yīng)鏈，區(qū)塊鏈技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品和材料的無(wú)縫跟蹤，從而突出盜竊和欺詐等問(wèn)題。其次，區(qū)塊鏈有助于在多方之間和不同地區(qū)之間進(jìn)行及時(shí)和具有成本效益的資金轉(zhuǎn)移。當(dāng)不同的利益相關(guān)者需要不同形式的付款時(shí)，這一點(diǎn)尤為有利。該技術(shù)可確保安全、透明地跟蹤和記錄每筆交易及其相關(guān)數(shù)據(jù)。越來(lái)越多的 BIM 和區(qū)塊鏈技術(shù)解決方案被整合在一起，以支持更穩(wěn)健的簽約流程。第三，該技術(shù)可以跟蹤建筑工地上發(fā)生的安全違規(guī)行為，確保承包商承擔(dān)責(zé)任。任何與違規(guī)行為有關(guān)的數(shù)據(jù)都將存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上。最后，區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目管理平臺(tái)可記錄所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)，以加強(qiáng)跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作，提高運(yùn)營(yíng)效率。建筑行業(yè)的無(wú)人機(jī)使用量同比增長(zhǎng)239%，公司利用這些設(shè)備進(jìn)行土地和工地分析、規(guī)劃和設(shè)計(jì)、設(shè)備跟蹤、項(xiàng)目報(bào)告、安全監(jiān)控和跨團(tuán)隊(duì)協(xié)作。 
使用無(wú)人機(jī)可以降低成本、提高運(yùn)營(yíng)效率、降低風(fēng)險(xiǎn)并提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。例如，使用人類工人來(lái)勘察大型工地是時(shí)間和勞動(dòng)力密集型的。而無(wú)人機(jī)測(cè)量員每小時(shí)可以覆蓋120英畝的土地，這相當(dāng)于測(cè)量效率提高了60倍。這樣可以節(jié)省資金，因?yàn)樾枰膭趧?dòng)力更少，同時(shí)也有助于確保公司遵守嚴(yán)格的項(xiàng)目期限。此外，由于無(wú)人機(jī)可以進(jìn)入難以到達(dá)和危險(xiǎn)的區(qū)域，因此它們提供了更安全的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集手段。 三維激光掃描儀使用專用軟件和激光探頭，以數(shù)字三維形式捕捉實(shí)物的精確尺寸和形狀。該技術(shù)能夠測(cè)量微小細(xì)節(jié)并創(chuàng)建高度精確的點(diǎn)云，這意味著它非常適合建筑工地的輪廓表面和復(fù)雜幾何形狀。事實(shí)上，到2024年，建筑行業(yè)對(duì)三維激光掃描的需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)100億美元。事實(shí)證明，這項(xiàng)技術(shù)在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期都非常有用，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)和翻新。與二維掃描相比，三維激光掃描儀不僅能提高精確度、減少人工、促進(jìn)協(xié)作并加強(qiáng)關(guān)鍵項(xiàng)目數(shù)據(jù)的收集，還能將成本降低50%。盡管激光掃描具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但前期成本較高，而且需要熟練工人來(lái)操作該技術(shù)。4D BIM 模型整合了在特定時(shí)間段內(nèi)創(chuàng)建的3D BIM 模型，以生成虛擬施工序列。簡(jiǎn)而言之，4DBIM可模擬一段時(shí)間內(nèi)的施工活動(dòng)。該技術(shù)提供了項(xiàng)目和施工團(tuán)隊(duì)的全面可視性，使項(xiàng)目負(fù)責(zé)人能夠監(jiān)控進(jìn)度，保證大型項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行，識(shí)別錯(cuò)誤，并就項(xiàng)目的未來(lái)做出明智決策。如今，建筑行業(yè)最常使用該技術(shù)來(lái)贏得后續(xù)項(xiàng)目投標(biāo)，因?yàn)樗钦故練v史性工作的絕佳方式。一些團(tuán)隊(duì)還利用它來(lái)優(yōu)化流程和降低成本。毫不夸張地說(shuō)，3D 打印技術(shù)正在徹底改變建筑行業(yè)。首先，3D打印使阻礙項(xiàng)目的部件短缺成為過(guò)去。只要有合適的原材料，建筑工人就可以隨時(shí)隨地打印出他們需要的任何東西。這項(xiàng)技術(shù)還支持向可持續(xù)建筑的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樗梢跃_地使用材料，并將現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)減少多達(dá) 60%。即使是最后一刻才做出的設(shè)計(jì)選擇，也不會(huì)造成額外的浪費(fèi)；設(shè)計(jì)微調(diào)和產(chǎn)品定制可以一直持續(xù)到施工階段。此外，3D 打印還能承擔(dān)以前的手工任務(wù)，從而降低建筑工人面臨的風(fēng)險(xiǎn)。
資源和勞動(dòng)力管理軟件通常可幫助公司簡(jiǎn)化與人員相關(guān)的流程并使之自動(dòng)化，如預(yù)測(cè)、人員配備和日程安排。在建筑行業(yè)，變化的速度很快，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須隨時(shí)與多個(gè)利益相關(guān)者和承包商打交道。勞動(dòng)力短缺、安全合規(guī)問(wèn)題和調(diào)度沖突帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。資源或勞動(dòng)力管理工具通過(guò)支持溝通、計(jì)劃、數(shù)據(jù)管理、排班和實(shí)際情況來(lái)減輕這些壓力。它通過(guò)確保正確的人員在正確的時(shí)間出現(xiàn)在正確的地點(diǎn)來(lái)優(yōu)化現(xiàn)有的勞動(dòng)力，將關(guān)鍵的勞動(dòng)力數(shù)據(jù)整合到一個(gè)集中的系統(tǒng)中以做出明智的決策，并管理項(xiàng)目時(shí)間表和預(yù)算。此外，這些解決方案還能通過(guò)有效的在職培訓(xùn)大幅減少工傷事故。當(dāng)傳感器設(shè)備檢測(cè)到來(lái)自周圍物理環(huán)境的某種輸入并做出響應(yīng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)。通常情況下，這種響應(yīng)或輸出用于向最終用戶傳遞重要信息。在建筑領(lǐng)域，傳感器數(shù)據(jù)在確保現(xiàn)場(chǎng)工人和未來(lái)居民的安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。舉幾個(gè)例子： 振動(dòng)傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，以警告穩(wěn)定性問(wèn)題；濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境條件，防止材料受損；氣體傳感器監(jiān)測(cè)空氣中某些元素的含量，發(fā)出空氣污染警報(bào)；接近傳感器檢測(cè)附近物體或材料的存在與否，發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)；越來(lái)越多的傳感器數(shù)據(jù)設(shè)備具備無(wú)線連接功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。在材料成本快速上漲、利潤(rùn)率日益微薄的時(shí)代，建筑行業(yè)面臨著巨大的壓力，因此精打細(xì)算至關(guān)重要。這時(shí)，先進(jìn)的算量及預(yù)算技術(shù)就派上用場(chǎng)了。前者可以識(shí)別和量化建筑項(xiàng)目所需的工具、材料和勞動(dòng)力，后者則可以計(jì)算與每個(gè)項(xiàng)目組成部分相關(guān)的成本。該軟件使團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)能夠準(zhǔn)確地規(guī)劃和預(yù)算項(xiàng)目，確保資源得到有效分配，客戶投標(biāo)更具競(jìng)爭(zhēng)力。雖然算量和預(yù)算可以手動(dòng)進(jìn)行，但數(shù)字工具可以提供可觀的投資回報(bào)（ROI），因?yàn)樗鼈兏鼫?zhǔn)確、更高效、更能加強(qiáng)協(xié)作并降低成本。
