为什么拥有5000年历史的建筑业比只有150年历史的汽车工业的自动化水平低得多
建筑业始于公元前2000-4000 年，当时人类放弃了游牧生活方式，开始建造住所。汽车的现有形态和形式则发明于19世纪60年代。美国的建筑业超过2万亿美元，而汽车业为1万亿美元。然而，令人好奇的是，在采用机器人技术方面，古老的建筑业远远落后于汽车工业。建筑业包括制造、供应链、设计、项目管理和现场施工。建筑业的大部分物理活动都是在制造和现场施工环节完成的。然而，并非建筑业的所有方面都离不开机器人自动化。虽然制造的某些部分仍然依赖于体力劳动，但其他部分则在很大程度上依赖于机器人技术，例如建筑材料和预制构件的制造。现场施工在采用机器人技术方面进展缓慢。本文将重点介绍我们对现场机器人技术挑战的见解。建筑行业中的个人并非缺乏机智或适应能力。许多化学和机械产品都因其明确的价值主张而被迅速采用。建筑工人需要足智多谋和快速解决问题的能力，因为建筑工作每天都很难预测。问题的关键在于，建筑行业是独一无二的，要想在机器人自动化领域取得重大进展，需要建筑公司、机器人公司、投资者、政府和客户等各方面的通力合作。这是一个需要耐心、集体努力的过程，也是一个非常注重建筑公司和工人需求的创新和工程过程。与其他垄断行业相比，建筑行业面临的一个挑战可能是其成熟度和公平分配。从下图中可以看出，在汽车行业中，规模排名前10位的企业控制着整个行业90%的市场份额。相比之下，建筑行业的前10强企业只控制了约3%的行业份额。在汽车行业，一家公司只需与一家大型企业签订一份合同，就足以成为该行业的大型企业。公司在建筑业的这种分布意味着建立建筑机器人标准非常困难。此外，建筑业和汽车业的利润率都很低，低于10%。然而，对于大型汽车公司来说，10%的利润率仍能为公司提供足够多的创新预算。而对于规模较小的建筑公司来说，10%的利润率可用于创新或其他任何需要的再投资的金额要小得多。这些因素限制了知名企业下大赌注，迫使行业发生根本性转变。汽车制造业和建筑业都是资本和资源密集型产业，但分布不同。汽车行业万亿美元的大部分资金都流向美国的几百家汽车装配和零部件制造厂。然而，建筑业的万亿美元则流向每年建造的数百万住宅、数千栋商业建筑、数千英里的公路和一千多座桥梁。许多大型综合建筑公司只直接完成了一小部分直接的实际工作。它们往往将其中大部分工作承包给分包商。为了让您了解所涉及的不同行业的数量，下面是一个典型住宅的成本明细：由于采用了这种分包方式，美国有数百万家建筑企业（约300万家）。相比之下，美国只有130万家小型食品企业。要从根本上改进现场施工，就必须在上述各行各业进行创新，并采用先进的工作流程和协调软件。尽管建筑业的不同任务具有不同程度的风险，但规避风险的心态却普遍存在。然而，最近的挑战，如高昂的成本和劳动力短缺，正在产生巨大的需求和创新欲望。自行施工的总承包商完全有能力从机器人技术中获得成本/时间优化的好处。但只有部分总承包商会自行施工。此外，并非所有自行施工的总承包商都在内部完成所有工作。他们通常会将工作分包出去。我们在钢筋和混凝土工程中就能看到这种情况。要实现所有工种的自动化也许是不可能的，因此必须优先考虑首先实现自动化的工种。我们需要对这一主题进行进一步研究，需要与自营总承包商的创新团队进行交流。机器人自动化的价值主张通常包括以下一个或多个方面： - 减少错误，因为机器人在设计上擅长精确性和任务重复性
如上所述，建筑行业不同于其他行业，但某些方面阻碍了初创企业和新企业进入建筑机器人行业并取得成功。采用机器人产品需要技术可行性、商业可行性和工作流程可行性。1、由于许多原因，建筑工地有相当多的混乱/不确定性/未知因素;一是各种行业同时进入一个公共空间。由于互动的社会性和不确定性，各种行业必须协调，这是相当具有挑战性的。由于缺乏秩序，当前机器人系统的工作流程不容易适应建筑行业。到目前为止，千篇一律的任务最适合机器人自动化。最近，随着先进的计算机视觉和控制算法的发展，人们开始推动开发自动化解决方案，使其超越“在一种类型的对象上执行一项任务”到“在各种各样的对象上执行多项任务”。不过，这项技术还需要进一步成熟，才能被普遍采用。2、虽然大型企业有足够的资源来度过漫长的产品开发周期，但初创企业必须经历死亡之谷。他们通常依靠机器人即服务(RaaS)模型，通过提供服务而不是以较低的技术准备水平(TRL)销售产品来获取收入。更高TRL产品/设备的建造成本不成比例地更高。但是RaaS很难在建筑环境中进行扩展和操作，因为天气和设计错误可能会对运营利润率产生负面影响，尤其是在利润率已经很低的情况下。例如，如果原本一天内完成的RaaS服务由于下雨而延迟了一天，现场成本就会翻倍。即使是下雨天，也要给员工发工资。天气应急计划是施工计划中不可或缺的一部分，雨天被有意添加作为缓冲。如果在晴朗的天气里出现计划延误，这些措施通常会起到拯救作用。3、由于大多数人不会只做一件事，因此采用针对特定任务的自动化解决方案具有挑战性，因为取代n人的单位经济效益难以计算。人类也能很好地处理异常情况，因此完全没有人类的系统是不可行的，因为异常情况处理并不是机器人系统的强项。协作机器人或cobots 是使用机器人实现自动化的一种更简单的方法。然而，评估协作机器人的经济可行性可能是一项复杂的任务，渐进式的改进可能不足以节省成本或提高效率，从而无法确定明显的优胜者。例如，试想一个售价10 万美元的机器人能帮助年薪10万美元的工人将工作速度提高一倍。如果仍然需要工人操作机器人，那么第一年的机器人投资加上工人工资就需要20万美元。此外，新技术还有额外的风险。作为项目经理，要想加快工作进度，安全、简便的办法就是再雇一个人。这种灵活的替代方案可以在今年完成工作，尽管没有机器人投资的长期收益，但可以为明年的其他工作提供资源。4、分包商通常规模较小。投资新技术或承担相关风险的想法可能对许多分包商没有吸引力。总承包商可以 "激励 "分包商采用机器人自动化。如果总承包商的价值主张仅仅是节约成本，那么他们可能不会有动力对分包商实施自动化；成本效益不会涓滴上升。不过，速度的提高和工期的缩减可以通过更高的成本来实现。5、快速施工是为缩短完工时间而引入的一种技术。在设计细节完成之前，施工就已经开始。当涉及多个行业时，这会导致现场出现不确定因素。分包商可能会推迟设计细节的最终确定，以便在现场进行 "竣工 "变更，从而避免大量的修正和提前协调。这些过程中有许多看起来都很杂乱无章，是只有人类才能完成的任务。6、由于新技术可能会带来额外的开销、工作安全风险，或者仅仅是对变革的抵触，通常很难让员工接受新技术。最大限度地减少工作流程的变化，就更容易采用新技术。不需要多个行业协调的单一任务更容易实现自动化。7、最后，现场施工是一项艰苦的工作。在居家工作常态化的经济环境下，建筑业从业人员需要花费大量时间离家在外：现场、路上、等待、酒店等。希望在现场机器人领域进行创新的公司必须雇用并维持一支勤奋的技术团队，他们必须对在办公室和现场工作充满热情。太阳和天气对人的情绪并不友好。当价值主张达到 5-10 倍的规模时，上述挑战可能是可以应对的。这种规模使承包商能够在竞争中脱颖而出，更快地完成工作，并产生滚雪球效应。从积极的方面来看，尽管存在这些挑战，最近仍有许多机器人解决方案被引入该行业，这凸显了该领域对自动化的迫切需求。
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