什么是建筑自动化，它将如何推动建筑业的未来发展？

• 什么是建筑自动化？
• 建筑自动化简史
• 建筑自动化的类型
• 建筑自动化的示例
• 建筑自动化有什么好处？
• 建筑自动化的发展前景如何？

尽管自动化技术在建筑业的发展和应用要慢于制造业，但让自动化施工技术在建筑业数字化转型中发挥主要作用的时机已经成熟。

建筑业的持续发展将依赖于多种形式的自动化，从自动化的数字设计和分析流程到施工文件的自动化创建，再到最终的现场施工。无论是用于模仿先进制造行业最佳实践的场外预制，还是用于现场的建筑机器人，施工过程的自动化都将决定建筑行业是否能成功地应对21世纪全球面临的两大挑战：对建筑和基础设施的高需求，以及对整个生命周期的可持续性需求。

建筑自动化有潜力能解决自动化制造流程在其他行业中解决过的类似机遇和挑战，包括缩短生产时间、提高材料利用率、提高劳动生产率、改善工人的健康和安全、弥补劳动力短缺、减少对环境的影响、创造新的设计机会等。简单地说，随着人口的增长，全球对建筑和基础设施的需求也在增加，自动化施工有潜力能安全地满足这一要求。新技术的开发和行业的发展趋势表明，现在正是让自动化发挥威力的大好时机。

什么是建筑自动化？

建筑自动化 这一术语涵盖了人们使用自动化工作流来建造建筑物和基础设施的流程、工具和设备。在某些情况下，人们利用工具来自动化以前手动完成的工作，而在其他情况下，自动化工具可使新的流程应用到建筑行业或经过专门开发后应用于建筑行业。建筑自动化可以发生在项目的各个阶段，从基于软件的设计阶段开始，再到场外和现场施工的自动化，最后对已完工的建筑系统采集到的数据和能源使用情况进行分享，所有这些数据都是从基于云的现实模型中捕获的。人们需要几个核心开发策略来实现这个集成的反馈回路，包括软件和硬件。例如，包括协作机器人、工业化建筑策略、新型机器人和自动化机器、实时现场感应、反馈和适应在内的技术和策略正在融合，使得建筑自动化成为一种广泛的现实。

工业化建筑（IC）是一个术语，指的是在借鉴制造业的生产方式并从中获得灵感的同时，在建筑过程中对材料、流程和系统的战略性部署。工业化建筑并不是建筑自动化的同义词，但两者之间有着千丝万缕的联系，因为随着自动化工具被不断地采用，使得工业化建筑策略能够对建筑方式产生根本性的影响。目前，工业化建筑 这一术语主要涉及场外施工，在这种情况下，制造技术在建筑环境中的应用更为广泛。

从单个零件到组件再到整个组装，在工业化建筑的过程中，在制造建筑物和基础设施的元素时使用的技术和策略往往仅为制造业所用。在涉及到特大体积工业结构时，完整的体积模块（例如整个酒店房间）就在工厂那样的环境中制造，在制造完成后运输到施工现场，然后再组装成一个完整的建筑。

由于工业化建筑的生产方式源自制造业，工业化建筑可以利用一系列可预测的变量所提供的确定性、安全性和质量保证（而这一功能是传统建筑业所没有的），而且有潜力充分利用先进的、高度自动化的制造技术。尽管这些思路并不是新生的（有些实例可以追溯到建筑环境的起源），但是，当今技术的空前融合促进了整个行业对工业化建筑的战略性部署，其价值和影响得到了极大的提升。

在自动化的工业化施工过程中，传统的工程图纸可以被淘汰，因为来自三维模型和其他数字工件的数据可以直接进入自动化生产线进行制造。生产线可能包括工业机器人、龙门起重机、输送带或其他自动化设备，用以完成将材料转换成建筑组件和组装件的过程。评估自动化的机会至关重要，因为这些机会涉及到对环境和工人的影响，当然还有对投资回报（ROI）的影响。我和我的同事都认为，人类和机器之间最好是拥有一种精心设计的协作关系，这与许多汽车装配线的情况是类似的。

建筑自动化简史

一说到未来世界，人们很容易想到机器人和自动化工具在建筑工地上穿梭运行，其实，对这些工具的战略使用已有几千年的历史，运用机械进行自动化建设的理念也有几个世纪。从公元前3世纪中国用于建造兵马俑的预制技术到20世纪20年代在柏林为建造住房而现场组装的预制板，早期的场外施工的例子相距时间长达2,000多年。

然而，直到20世纪50年代第一个工业机器人问世，并由汽车制造业在20世纪60年代将其投入使用，以机器人为代表的现代建筑业的自动化才真正开始。工厂自动化遍布了整个工业世界，建筑机器人于20世纪60年代和70年代开始出现。由于人口老龄化和年轻工人对传统建筑技术不感兴趣，日本面临着建筑劳动力短缺的问题，于是在20世纪70和80年代，日本在建筑自动化和机器人技术方面进行了大量的创新。日本的建筑和工程公司，如Shimizu Corporation（清水建设）、Obayashi Corporation（大林组）和Takenaka Corporation（竹中），创建了机器人和遥控机器，用于挖掘、搬运材料、浇灌和修整混凝土、防火、土方工程、放置钢筋和其他建筑任务。

建筑行业在开发和采用自动化流程方面一直都很缓慢。但是，如今在企业、政府和学术界的合作下，建筑自动化的复兴正在进行。

由于初期的巨额投资、实施过程中的复杂性、行业之间的生疏以及缺乏特定的建筑工具，除了一些主要受到极度缺乏劳动力的压力才不得已而为之的情况外，建筑行业在开发和采用自动化流程方面整体上一直非常缓慢。但是，如今在企业、政府和学术界的合作下，建筑自动化的复兴正在进行。强大的数据、复杂的建筑设计、来自BIM（建筑信息模型）的数据管理技术和含有人工智能的衍生式设计方法与快速发展的机器人技术和物联网（IoT）技术相结合，促进了建筑行业的数字化进程以及与制造技术的融合。成本更低的硬件，加上新的工作流程，可将从设计到机器人制造的工作流程连接起来，使得工业机器人技术在建筑领域的应用有了新的机会。

建筑自动化的类型

场外施工的自动化

场外施工的自动化指的是使施工流程更像现代自动化制造的操作方法。有几个类似但非同义词的术语属于非现场施工的大范畴，包括预加工、特大模块建筑和面板化模块建筑以及预制。这些做法将施工过程从工地转移到场外和工厂，并在熟悉且可控的环境中进行生产，以最大程度地利用自动化、工业机器人技术、数字化生产工作流程以及基于制造和组装的设计（DfMA）策略。

在建筑行业，场外自动化的使用要比现场自动化的使用更为常见，由于建筑业与制造业有一定的相似度，人们更容易借用制造业的技术（只有一个问题需要特别注意）。在制造业中，自动化生产线通常用于大批量生产，零件的大小、形状和组装顺序在数千个单位之间都是一致的。建筑物、道路和桥梁的建造包括对制造零件的组装，但材料和工艺的多样性以及组件之间和项目之间固有的差异对工具制造（生产线上自动化设备的配置）构成了独特的挑战，所以，生产线不仅必须自动化，而且其配置条件还必须足以应对各种变化。

工厂自动化是一项巨大的投资，但从长远来看，它可以节省时间、资金和资源，同时还可以改善质量控制和质量保证，并通过消除与典型建筑流程相关的许多重复性任务，为工人提供更安全和更舒适的工作条件。以工厂为基地的建设可以产生环境效益，包括减少浪费、用水、运行能耗和粉尘污染、对材料的优化使用、再利用和回收。当与自动化流程相结合时，它将在满足全球对建筑物和基础设施的需求方面发挥重要作用。一些自动化建筑工厂希望打破常规，打算在几乎没有人为干预的情况下实现全天候运营。

这就像美国的一名学者（领导力研究领域的先驱）Warren Bennis（沃伦·本尼斯）所描述的那样：“未来的工厂只有两个员工，一个人和一条狗。这个人负责喂狗，而这条狗则负责监督这个人，防止主人触摸设备。”

现场的建筑自动化

以工厂为基地的建筑自动化可能被视为来自制造业的技术转移（某些情况例外），在这种情况下，自动化工具被设计用来生产建筑元素而不是产品。然而，现场的建筑自动化带来了不同的挑战和机遇。开发和采用设备并不全是直接的技术转移，而是需要新的设备和流程（对于研究机构、新的商业活动和初创企业来说有着巨大的探索空间）。为现场操作而制造的建筑自动化机械必须方便携带，应该能很容易地运送到作业现场，然后进行安装和使用，完工拆卸后，进入下一个工作。在某些情况下，现有的设备（例如重型土方机械）已经得到改造，并且在生产新设备时，越来越多地着眼于未来的自动化或半自动化生产。

一些早期的现场自动化示例导致了建筑系统专门与这些自动化建筑系统一起工作，在许多情况下降低了建筑物的独特性。如今，自动化建筑的复兴不仅支持单元部件之间的不同变化，而且还使用了标准化元素。例如，放置混凝土钢筋的自动化设备消除了工地上的重复劳动并允许在钢筋布置中实现基于性能的可变性，而不会产生额外成本；而且通过将物料精确地放置到需要的位置，也可以减少了浪费。

总部位于波士顿的初创企业NeXtera机器人生产现场施工自动化系统，例如，称为Oliver的施工现场扫描和布局机器人。某些现场施工自动化机器也可以应用于场外的预加工，例如NeXtera正在开发的干墙安装机器人，但在现场应用这些机器可以节省建筑商的运输成本。

其他公司也在关注布局方面的挑战，这是一项需要精确度的繁琐工作。例如，Dusty Robotics公司采用了移动式机器人平台，该平台从数字模型中提取建筑数据，并将这些数据传输到建筑工地，准确地说，就是根据指令直接在建筑物的地板上进行打印，不仅节省了时间和人力，也提高了准确性。

施工建设中的机器人技术

机器人，特别是工业机器臂和移动式机器人平台，在建筑自动化领域发挥着重要的作用。有人可能会设想未来建筑专用机器人的出现，其实，为制造业打造的机器人已经在建筑领域得到应用。ULC技术等公司开发定制解决方案，并将工业机器人集成到适合建筑工地的工作单元中。例如，它的道路工程和挖掘系统可以对道路下的基础设施进行自动化和外科手术般的精确维修，同时最大限度地减少现场干扰。协作机器人是一种具有不同程度自主权的机器人，可以与人一起工作。协作机器人通常包括具有双重冗余保护的安全标准，这样它们就不会造成人员伤害。正在施工的工地经常会遇到不确定和不断变化的环境，专门为施工建设而设计制造的机器人可为这种环境下的建筑工程进行导航。

现场人机协作的一个例子是建筑机器人公司（CR）的SAM100砌砖机器人（亦被称为“半自动泥瓦匠”）。这种机器人系统在建筑工人的协助下运行，以便让它的工作更快、更省力、更少重复性。在与SAM100的协作中，人类泥瓦匠的职责是对场地进行设置并对工程进行最终的墙体质量评估，而机器人的任务则是分配和放置每块砖头。

自主的施工设备

就像自动驾驶汽车进入街道一样，半自动化和全自动化的施工设备也在进入建筑工地。初期的模型已经在试验中，专家们预测，建筑用的自动驾驶车辆最终将得到普及。农业和矿业等行业长期以来受益于设备的自动化和远程控制，这类机器被越来越多地用在建筑领域。与其他形式的自动化一样，这种设备具有增强安全性、提高产量和效率的潜在优势。

自动化施工设备将自动化范围扩展到建筑物的各个零件和组件之外，使行业有机会考虑将工地视为现场的一座工厂。旧金山的Built Robotics（建造机器人）公司与建筑工程公司Black & Veatch合作，利用其自动履带装载机、推土机和挖掘机探索自动挖沟系统，以加速对再生能源系统内公用设施的大规模建设。Black & Veatch还与本田合作，在一个太阳能建筑工地测试一辆自动作业车。

像卡特彼勒这样的重型设备行业领导者，正在研究如何将目前的半自动驾驶建筑车辆建成完全自动驾驶的车辆。例如，卡特彼勒的遥控D11T推土机配备了车载摄像头，工人可以使用摄像头从几十米甚至二三百米开外的拖车上操纵推土机。卡特彼勒与美国国家航空航天局、Bechtel、Brick & Mortar Ventures（砖块和砂浆风险投资公司）等单位合作举办了3D打印栖息地挑战赛，专注于现场3D打印建筑物，不过这次的建筑工地恰好是火星。

在澳大利亚，Rio Tinto（力拓集团）动用了一支由100多辆自动驾驶卡车和其他车辆组成的车队开展其铁矿开采业务。虽然这还算不上自动化在建筑领域的实际应用，但这个例子预示着它在建筑业的发展前景。力拓集团的无人驾驶车辆保障了远程操作员（约1610公里之外）的安全，同时最大限度地提高了精准度和效率。

波士顿动力公司已将一个机器人平台进行了商业化，用于多种施工场景，包括用于检查和施工调度的在建激光扫描。该公司制作的Spot（火眼金睛）可自主操作的四足机器人每天晚上都可通过激光雷达扫描附件轻松地对施工现场进行巡视，收集丰富的、高保真的点云数据，对每天的变化进行跟踪。

随着新类型、新技术和新思路的出现，建筑工地自动化的前景十分光明。即使更多的现场设备实现了自动化，也还是需要熟练的工人来确保设备的平稳运行，只是新的分段和排序策略必须考虑机器人而已。

建筑自动化的示例

Howick

总部位于新西兰的Howick公司40多年来一直在建造高科技机械，目前专注于生产建筑框架的高精度钢辊成型机。在最近的一个项目中，Windover建筑公司的虚拟设计和施工团队使用了Howick的X-Tenda 3600型可伸缩钢制框架机器，仅在15小时之内就为位于马萨诸塞州格洛斯特的Cape Ann YMCA公司制造了935个预先钻孔、预先标记的屋顶桁架。然后，借助Fologram的混合现实（MR）技术（通过使用连接的三维模型数据将“全息模板”应用于混合现实头戴式目镜用户的视野），Windover在三天内就组装好了屋顶桁架，一次只有一个人工作，使得项目时间缩短了70%左右，成本降低了一半左右。（Windover和Fologram都是欧特克技术中心的外展网络的成员。）

Howick的机器通过自动化生产复杂的辊形零件，并在零件内提供详细的装配说明来简化组装程序。Howick和弗吉尼亚理工大学设计研究中心正在赞比亚的偏远地区采用这种设备，从而将社区诊所的建设时间从六个月缩短到了六周。

Factory_OS

位于加州瓦列霍的Factory_OS是工业化建筑的典范，它通过建造多户公寓楼（其中大部分被指定为经济型住房或辅助性住房）来体现工业化建筑，并在智能工厂环境中实现最高效率。该公司正在建设一条33个工位的装配线。与传统的现场施工相比，通过采用成熟的制造技术和施工流程，Factory_OS可以更低的成本、更快地构建高质量的模块化住房，并减少浪费。

来自欧特克研究院的一个团队正在与Factory_OS合作，实施一个宏伟的项目，通过改善公司从设计到制造再到组装直至施工的连接，在经济型和可持续性住房的建造中，尽可能地提高生产效率。

Factory_OS使用二维码跟踪所有零件和组装件，因此当这些墙体组件离开自动锯时，就都被记录和跟踪。工业制造除了可消除产品的可变性之外，还有可重复性和质量稳定的特点。如果你需要10块这样的墙体，自动锯将裁切10个套件，然后由一个可移动的机器人平台将套件交付给框架制作台。

我们正努力在欧特克Revit中演示与Factory_OS设计目录的数字连接，以创建多尺度BIM模型，这是一种多目标设计优化，使得人们有能力控制整个工地、单个建筑物、组成建筑物的多个模块，一直到与衍生式设计相关联的构成模块的组件。然后，Factory_OS采用由人主导的自动化形式来制造成品模块，并将每个模块加载到半挂式卡车上，然后运输到当地的建筑工地。

在建筑工地，平整工作完成后，工人将浇灌地基，然后再把已经在工厂完全做好的地板、窗户、照明、电器、管道装置、内部装饰和成品模块一起安装到位。模块到达时是防水和防火的，并采用了密封包装。工人将这些组件固定在一起，并把各种系统和公用设施连接好之后，这座建筑就准备就绪可以使用了。这一新的工作流程使得Factory_OS可在短短几周内完成200到300多户公寓的设计和工厂建设。

Apis Cor

Apis Cor开发了符合传统混凝土砌块（CMU）建筑规范的3D打印机和3D打印混合物，以期高效地构建墙体，而在该过程中，该公司开发的设备和物料模仿了传统的混凝土砌块墙的设计方法。

2019年底，Apis Cor在阿联酋迪拜3D打印了一座面积为640平方米的两层政府大楼。该公司在现场生产了一种专有的高粘度、基于石膏的3D打印混合物，完成这个建筑主要靠的是一台将其3D建筑打印机在现场周围移动的起重机，而使用的工人只有三人。之后，与建造传统的砖石建筑相比，Apis Cor改进后的3D打印机的构建速度至少快八倍，而成本只有一半。

Apis Cor是欧特克技术中心的外展网络的成员。该公司的主要业务是制造建筑设备并提供现场制造服务。在需要的情况下，人们可能会与该公司签约，公司把自己的机器带到客户的工地，制作一个建筑结构或建筑物的一部分，然后转向下一个工作。合同制造商提供设计参数，拥有设备并提供服务，这与产品的合同制造没有什么不同，只是工厂要来到现场作业。

Apis Cor还与另一个欧特克技术中心驻地团队Thornton Tomasetti合作，该团队负责审查3D打印墙的结构完整性，并帮助创建3D打印建筑标准，理想情况下，行业协会将来能够接受这些标准并将其纳入其建筑规范。

BamCore

可持续采伐的竹子是BamCore公司定制设计的空心墙结构木材系统的基础，该公司使用工业化的数据驱动型数字建筑工具可快速高效地在现场安装墙板。每块定制的竹木混合面板经过剪切后安装到相邻的面板中，预切割的面板适合每个门、窗、电灯开关和插座，而且，为了精确安装还标注了序列号。颜色编码的线条表示每个电线和管道线路的位置。

现场团队成员可以在移动应用程序上拿到项目的三维动画模型，该程序将数字建筑模型转换为排好序列的动画，他们可以轻松地按照这些动画把墙体建造起来。BamCore采用数字建筑工具进行预制的方式可缩短建造时间、减少错误、减少浪费并降低成本。

建筑自动化有什么好处？

可持续性

建筑自动化的许多好处是相互关联的，因此，每多一个受益便会带来更多的好处。自动化有助于更快、更高效地完成项目，这通常也会带来环境效益和更可持续的建筑。例如，加拿大温哥华的智能城市在其预制模块化房屋中采用了机器人自动化技术，其结果是生产效率提高了15%，完工速度提高了38%，废物产生减少了30%。全球建筑公司Skanska（斯堪斯卡）公司使用现场机器人焊接来制造钢筋篮，从而提高了产品质量、员工生产率和安全性。它还降低了成本和将笨重的成品加固篮运输到建筑工地而造成的环境影响。

要想让建筑行业朝着可持续性和环境友好的方向发展，还有很多工作要做。据美国交通统计局的数据显示，美国经济中的建筑和拆除部门产生了大约23%的国家废物流。根据《建筑2030》的统计，建筑物（包括施工和运营）占全球二氧化碳排放量的近40%。幸运的是，建筑自动化通过多种方式为该行业的可持续发展计划做出了贡献：

• 包括无人机在内的自动化技术有助于可再生能源设施的建设，如风力涡轮机和太阳能屋顶。
• 场外模块化建筑通过增加回收和减少浪费最大限度地利用了材料。高效地将场外模块运输到工地可以将工人的平均行驶里程减少75%。
• 电动建筑重型机械（如卡特彼勒的全电动26吨挖掘机）可以将单台机器的碳排放量减少52吨之多。
• 由于建筑机器人能够比人们更快速、更准确地执行任务，它们可以减少生产延误，从而减少由机器运行和工地施工造成的污染。它们的准确性还可以减少人们因错误和返工而产生的材料浪费。

我们把庞大的人口对住房的需求称为住房危机并不过分。如果人们继续按目前的方式建设，地球早晚就会被毁掉。事实上，地球上根本没有足够的沙子用来制作可满足这些数字所需的硅酸盐水泥。因此，人们必须改变目前的构建方式。

自动化将在新的回收能力中发挥作用，这些能力可以开始解决资源短缺的问题。例如，英国非营利性质的WRAP公司正在与欧特克合作从建筑物中回收平板玻璃，具体的做法是，将玻璃压入料斗中并将其熔化以制造干净的新玻璃。

减少劳动力的短缺

由ABB机器人公司和美国联合总承包商协会（AGC）最近与欧特克合作进行的两项调查证实了建筑工程中劳动力短缺的严重程度：

• 80%的建筑公司都很难招到按小时付工资的工匠。
• 91%的建筑企业预计在未来10年内将面临技能危机。
• 45%的建筑公司表示，当地对熟练工人的培训渠道不健全。

解决建筑领域劳动力短缺的问题需要多管齐下，例如在中学和高中重新引入职业技术教育。但是，增加建筑自动化的使用会带来一个综合效应，既可以减少对传统技能的依赖（传统技能的技师即将退休），同时也能吸引已经习惯使用先进技术进行工作并对这种工作方法感兴趣的年轻工人。事实上，在ABB机器人公司的调查中，有81%的受访者计划在未来10年内实施或增加对建筑自动化的使用。这一策略也有助于公司充分利用现有员工，为他们提供达到100%的高效所需要的技术。

当然，机器不会自动安排工作，只会对任务进行自动化处理。例如，原来需要亲自钻孔的工人现在可能只需使用和维护一个更快、更精准的钻孔机器人。引进这种技术还可能增加具有必要技能的工人的基本工资。如果各国都能够致力于改善基础设施和经济型住房，自动化并不会减少工作职位的数量，咨询公司麦肯锡公司预计，到2030年将增加两亿个建筑业就业岗位。

出于这些原因，建筑自动化必须与新的终身个性化教育战略相结合，使员工在整个职业生涯中都能够得到技术提升和再就业技术培训，并由建筑公司和/或政府提供补贴。由美国联合总承包商协会和欧特克联合进行的调查显示，总承包商中已经有一半正在参与职业发展计划。

此外，一些高校正在对涌现出来的与自动化相关的新职业道路的新机遇做出相应的调整。苏黎世联邦理工学院、宾夕法尼亚大学、卡内基梅隆大学和其他一些教育机构已经开设了专门的本科和硕士研究生课程，重点放在建筑业的自动化未来。

安全性得以提高

对工人来说，建筑业被认为是比较危险的行业之一。据美国劳动统计局的数据，2019年，有1.7%的美国建筑工人因伤缺勤；根据美国职业安全和健康管理局（OSHA）的数据，在美国所有工人死亡的事故中，约有20%发生在建筑领域。

该行业通过使用场外工业化施工、无人机、自主机器人对更多的建筑流程和任务实行自动化，可以保护更多的员工免受那些导致了大多数施工伤害和死亡（如跌落和与物体碰撞）的风险。机器人还可以处理更大和更重的负载，并在对人类不安全的空间中工作。

自动化和工业化施工可以将更多的建筑流程引入受控环境，从而降低对人类安全的风险。

自动化和工业化施工可以将更多的建筑流程引入受控环境，从而降低对人类安全的风险。加州萨克拉门托的一些工厂在全天候无灯光运作，厂内没有一个工人。当周围无人时，这是一个非常安全的环境。如果自动化可以迫使物品进行室内操作，或者使设备更易于在现场组装，那么它就可以降低来自那些无法控制的操作风险。

效率和产量的提高

麦肯锡公司指出，从1947年到2010年，美国建筑业的生产率几乎没有提高，而制造业的生产率却增加了八倍以上。这段时间正好与实现制造业自动化的巨大努力相吻合，到了最后，由于自动化创造了对熟练劳动力的需求，仍有大量未填补的制造业职位。麦肯锡还预测，建筑自动化可能会提高生产率，同时又不会抢走建筑业的工作机会。建筑自动化效率的例子似乎能证明这一预测。

建筑设计阶段的自动化使用人工智能（AI）功能（如预测设计）来完成繁琐的任务，于是设计师便有机会把更多的时间花在创意方面。从建筑自动化和数字共享中收集的数据有助于不同团队以新的方式进行协作。

但最大程度受益于效率的阶段是在实际施工阶段。英国的例子有Ilke Homes，该公司在一个比建筑工地更安全和更有保障的工厂中预先制造钢架和模块化单元，然后在现场进行安装，这要比各项工作都从零开始的传统建房模式更快、更便宜。该建筑自动化（Construction Automation）公司表示，它的自动砌砖机器人通过提高生产率、改善健康和安全性能、降低成本和保证质量，建造了砖砌房屋。

通过数据收集拓展视野并提高分析能力

从本质上讲，建筑自动化会留下一系列数据；根据这些数据进行适当的分析和改进可以降低风险、增加利润并节省时间和材料。相反，不良数据（不准确、不完整或不一致）则会给全球建筑业带来损失，据估计，仅在2020年，这方面的损失就高达1.85万亿美元（约合人民币 11.75万亿元）。建筑管理软件可以帮助快速且准确地整理和分析数据。

在设计和建成一栋大楼后有很多可用于下一个工程的信息，遗憾的是，该领域的大多数客户很少保留这样的信息。许多建筑公司将其项目视为雪花：每一片都是独一无二的；它们的每个工程都是从零开始的。这种做法的效率极低。如果每个施工项目都要从头开始，那么人们永远不会积累足够的智慧来推动自动化有效地发展。

相反，人们应该力求收集足够的建筑自动化数据以便在将来的项目中加以应用，具体的方法可以是，了解发生了什么错误，机器可能发生了什么故障，在哪些方面人们的操作是如此正确以致于每个项目的效率都要比前一个项目提高一点。重复这一过程将开发出一个协作式人工智能和基于人的系统，该系统随着不断更新而变得更加智能，从而使人的知识和机器的知识变得越来越丰富，项目也做得越来越好。

增加的可预测性和更好的质量

与制造业相比，用于检验和颁发许可的标准建筑流程的效率相对是低下的。一旦制造商证明能够以一定的可预测的质量水平反复制造某种产品，它就会被列在联合实验室（UL）的名单上，这是一种检验批准。建筑业采用自动化和工业化建筑的程度越高，就越能在依靠可重复、可预测的高质量建筑组件的同时减少检验流程。

Factory_OS在这方面就做得很好，平时有服务全县的检验员在场，需要时亦可留在厂里办公。他们检验了Factory_OS所创建并标准化的所有流程。

可扩展性

当组件标准化时，工业化的建筑使大型项目变得更加容易。例如，如果建筑物需要2,000个管道墙或大量的浴室隔板，一家场外制造商可以预先制作这些组件，然后将其存储起来，并在需要时将其准确地交付到现场。这种无需等待物料、供应和人力来采购组件的优点使得大型项目可以按计划进行。如果这些组件是标准化的（保留一定程度的可定制空间），那么一项建筑项目可以扩大发展规模，而且遇到的困难也会减少。

建筑自动化的发展前景如何？

正如制造业所显示的那样，一旦自动化达到可采用的门槛，就会有一个不能回头的点，一定规模的企业必须实施自动化才能保持竞争力。ABB机器人公司所做的全球调查发现，截至2021年，只有55%的建筑公司使用机器人技术（美国的比例更低），但是，考虑到人们对实施建筑自动化的明显兴趣、技能短缺以及对提高建筑可持续性的推动，大量采用自动化和机器人技术可能会在不太久的将来成为建筑业的常态。但是这种对自动化的采用看起来如何呢？

有一点可以肯定是，建筑自动化将继续对制造技术加以调整，以塑造建筑环境。欧特克与Factory_OS一起实施的经济型和可持续性住房项目将继续探索先进的制造技术，以生产大体积模块化的建筑。欧特克技术中心还与其他几家致力于建筑自动化创新的公司合作，包括与Factory_OS合作开发创新实验室，以便将更多的自动化技术引入工厂。

清水建设最新采用的机器人Robo-Buddy Floor是一款工业机器人系统，可帮助工匠安装高架地板。清水建设智能工地的另一个组成部分是一个由三个机器人组成的团队，其中第一个机器人将材料（如干墙）运到第二个机器人（电梯）处，然后由第二个机器人将物品搬运到第三个机器人处，接下来第三个机器人把机器人电梯中的物品卸载下来。如果你仔细看一下就会发现，这就是一个自动化的制造设备。它的移动既可垂直亦可水平。清水建设的系统基本上将整个建筑工地视作一个工厂。它拥有不同的相互关联的机器人技术，该技术将建筑视为一个相互关联的系统，而不是一些互不相干的行业。

建筑自动化开始朝着分布式制造的方向发展，其中复杂的自动化有助于现场组装，如清水建设的智能工地，以及不断改进的模块化、预制工业化建筑，如Factory_OS。工业化建筑虽然不同于建筑自动化，但在改进建筑方式方面仍有潜力让自动化发挥作用。

制造业面临的挑战其实也存在于建筑业，如生产率、劳动力短缺、材料浪费和生产时间。自动化一直是制造业用以解决或试图解决所有这些问题的方式。现在，建筑自动化已准备好应对建筑环境发展中愈发严重的挑战。

毋庸置疑，在过去50年中，建筑自动化已得到显著的增长，现在已经完全有能力解决困扰当前建筑行业的一些问题。建筑自动化通过吸引那些对先进技术感兴趣的年轻工人前来就业，来帮助解决缺乏熟练工人的问题。它可以帮助所有员工提高作业现场的安全性，通过数据收集拓展视野并提高分析能力。也许最重要的是，它还可以帮助人类解决住房危机。众所周知，施工建设对环境破坏太大。随着全球人口的增加，通过使用自动化技术、场外模块化建筑、机器人和电动建筑设备，设计和构建更具可持续性的结构，可以为未来的许多代人创造更美好的世界。

欧特克的全球技术中心网络团队负责人Nathan King（DDes）和自由职业技术作家Markkus Revito帮助撰写了这篇文章，在此特别鸣谢。