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博士去当建筑工,你可以亲手建起一座城

    
 
    中国销售额最大的房地产企业碧桂园(2007.HK),开始用自己研发的建筑机器人建造房子了。
 
    地坪施工、内外墙面施工、混凝土施工、混凝土修整、土建实测实量……都由建筑机器人来完成,其中有四款——测量机器人、楼层清洁机器人、智能施工升降机、智能随动式布料机,已经开始对外租售。
 
    这一速度颇有些惊人。要知道,碧桂园正式宣布进军机器人业务、成立博智林机器人公司,不过是在两年半前的2018年7月。
 
    博智林科创大厦
 
    就在这两年半里,一群博士、带领一支4000多人的研发团队,在建筑公司上摸爬滚打、当起“建筑工人”,共同开启了建筑机器人从0-1的跨越。
 
    在全世界建筑机器人都还处在探索阶段的时候,博智林机器人并不掩饰其雄心——在他们位于顺德总部的办公大楼,进门右手边的墙壁上写着,“做全球领先的机器人全产业链服务商”。
 
    建筑工人出身的公司创始人、碧桂园董事会主席杨国强,在机器人样机试制前后,甚至亲自上阵化身产品经理,为研发人员讲课、纠偏——机器人应该是个什么样的工具、在怎样的环境里工作。
 
    2020年,中国建筑业总产值高达26.39万亿元人民币、约占GDP的1/4,这里诞生了地球上销售面积、销售金额最大的房地产开发商,是否也能从中跑出引领世界建筑机器人行业的龙头?
 
    那个晒得黑黑的博士
 
    曲强亲手打碎了自己的梦想。
 
    2016年下半年,东京大学机械工程博士毕业,曲强加入了碧桂园,他说自己当时是被那一句广告语所感动,“在碧桂园,你可以亲手建起一座城。”
 
    2013年,碧桂园启动“未来领袖”计划,在全球招募高端人才,主要吸引应届博士加盟,培养发展为公司中高管理层。2016年曲强成为其中一员,先是在碧桂园集团总部、2018年外派山东,担任青岛即墨一个房地产项目的负责人。
 
    2018年10月,在即墨项目开工的当天,曲强投奔了碧桂园集团新成立的博智林机器人。2018年7月,博智林机器人项目启动时,碧桂园集团内部号召有相关经验、认同机器人的人才支援并加入。
 
    曲强的专业是机械工程,与机器人相关,他一开始是以顾问的身份加入,来了混凝土施工机器人团队之后,发现自己更希望亲手把建筑机器人这件事做成,索性留了下来。这一决定意味着,他在碧桂园不再是为了亲手建一座城,而是要让机器人来建了。
 
    回顾刚加入机器人项目的情景,曲强坦言,自己在机器人研究院问了一圈,发现对于建筑机器人的这件事情,大家其实都还不是很清楚、都是摸着石头过河,只能说做一步,先看先观察市场,再去工地学习。然后,他就成了传说中“那个晒得黑黑的博士”。
 
    在建筑工地上的曲强(中间站立者)
 
    博智林机器人目前有4000多名研发人员,每个人的办公桌上,都有一顶白色安全帽,方便随时可能上工地。曲强补充说,“还有一样,脚上的安全鞋。”
 
    公司内部也经常调侃,大家都以为这些博士做机器人应该是在研究院里钻研技术,结果他们在博智林天天下工地,晒得黑黑的。
 
    最开始,研发人员们去施工现场,是为了测试机器人样机。
 
    建筑工地上的混凝土施工时间不定,有时在半夜,一接到通知说有施工,团队成员马上准备样机进工地去测试,干着干着天就亮了,有时需要等工人施完工才能入场,他们在工地等着等着就睡着了。有时是白天,混凝土水化反应开始后,施工现场温度超过40度,每个人的衣服都湿透、人也晒得黢黑。为了避免中暑,他们上阵前都提前喝点解暑药。有时碰上下雨,无处可躲,浑身湿透,被风一吹,很容易就生病。
 
    混凝土浇筑现场,穿着水鞋在混凝土里走来走去,即使是现场施工的工人也很费劲,这些搞科研的就更不用提了。有时候一晚上全在这种环境里踩下去,这些不懂施工情况的家伙又不知道什么时候能踩、什么时候不能,有时候在不能踩的时候又进去踩了一圈,为此免不了挨工人师傅骂。
 
    一开始,工人们不太喜欢这群来施工现场测试机器人的家伙,因为经常在测试之后还要给他们收拾现场烂摊子,增加了额外的工作负担。
 
    “每次工人骂我们的时候,就觉得自己陷入了低谷,但是我当时想,已经没有比这再差的了。”曲强事后坦言,机器人研发过程中,也得到了工人师傅们的帮助,采纳了他们大量的意见、改善了操作性,随着机器效果越来越好、工人越来越认可,公司对这个产品越来越有信心,开始有了转机。
 
    为了不错过做测试的机会,曲强团队实行轮班制。一批人在实验室睡觉,一批人去工地。第一批人从工地回来,第二批接力,经常要忙到第二天早晨。当时,他们内部相互调侃,你到底有没有看过博智林的太阳?曲强说,“什么时间段的太阳我都看过了。”
 
    一天早上6点多从工地回来,公司门口大显示屏上正好出了“闻鸡起舞、只争朝夕”八个字,团队的另一位博士贺志武眯着眼、把它拍下来,分享给大家。
 
    一分钟就趴窝了
 
    2019年1月,曲强团队花了七八个小时,通过协调、塔吊,第一次把样机弄到工地上,机器人刚启动,大家的兴奋劲还没过,一分钟就趴窝、陷进混凝土里跑不动了。
 
    他们此前一直在沙地上测试,到了施工现场才发现问题——机器人前头太重、重心配比不对。
 
    “真的,很沮丧”,曲强说,有时候就因为一些小问题、一些没想到的小问题,导致你准备了很久的实验失败了,那份沮丧需要很大勇气去克服。当然,后来产品逐渐稳定所带来的那种喜悦,也是翻倍的。
 
    曲强(左一)与同事们讨论问题
 
    曲强感慨,以前在学校做科研,比如做博士论文,基本上也是从0~1、从无到有的过程,但没有这么难的感觉。因为毕竟做博士论文还是有课题方向、有导师指导、也有一些业内论文可以参考,还可以出去跟人沟通。
 
    做建筑机器人,团队是新的,面对的问题是新的,也没有成型的产品可供借鉴。“这个行业相信有很多专家和大咖都尝试过了,他们或者没有成功或者半途退出了。而我们凭什么成功?”刚到博智林的时候,曲强给同事们鼓劲,“我们并不比他们聪明,但我们一定要比他们更努力!”
 
    回看整个研发过程,混凝土施工团队遇到的最大的问题就是材料和环境。混凝土是种特殊的材料,没有一个物理量可以描述混凝土的特性,全部描述都是定性描述,想要把这样的材料控制好,是很难的事情。另外,环境也是很不稳定的,例如当天的温度、湿度、钢筋条件、模板的条件,以及每车混凝土都可能不同,都会影响混凝土成型过程和质量。
 
    此外,施工场地环境不稳定,多一块石头、多一根钢筋、多一个木方都是不确定的,也没有固定参照物,实验室场景和实际应用场景完全不一样。实现难度大,市场上没有现成的工业化产品可适配,甚至要自己研发一些关键产品,并不断在现场测试,到一线反复验证,让机器人不断迭代升级。
 
    混凝土机器人在进行整平工作
 
    在博智林一楼的建筑机器人展厅,就有一处专门用来堆放历史迭代产品,算是这两年半来的研发历史见证。
 
    “我很希望它成功,但是我确实不知道它能不能成功,因为我也不知道最终的结果会是什么样子。”在曲强看来,这一路走来并不容易,感觉就像是你一直处于黑暗状态,你看到了一点光,但是你不知道什么时候能追得上。
 
    在不少博智林机器人员工看来,创始人杨国强是博智林最大的产品经理,他亲自带着研发团队去工地现场观摩、告诉团队要做什么,但是具体产品形态、功能实现,仍需要研发人员从图纸开始去把它实现。
 
    混凝土机器人到底应该做成什么样子?一开始,谁都没有答案。
 
    公司鼓励研发团队试错,让他们去施工现场验证,光说不练假把式,创始人的一句话在内部流传颇广,“只有真理才能在博智林横着走”。
 
    为了弄清楚混凝土施工步骤、及其背后的物理原理,即使机器人不上工地测试,研发人员也主动去现场。趁着建筑工人师傅休息的间隙,给他们递水、套近乎,跟他们学习怎样用耙子给混凝土抹开、收面,这是团队每个成员的功课。而为了弄清每一个动作背后的原理,他们晚上去工地做实验,白天在宿舍睡觉,睡醒查文献,然后又去工地做实验,往复循环。
 
    混凝土机器人在进行抹平工作
 
    比如,为了让收面光滑,工人师傅会有一些手法和步骤,比如手卡住、抖一抖,这是师傅传授的技能,却说不清这么做的原因。曲强团队后来发现,它是把水分压出来、再通过表面张力把混凝土提起来。混凝土施工机器人要实现收面光滑,倒并不需要模拟人手的抖动,而是按压。这就类似飞机模拟鸟类飞行,并不需要像鸟一样扇动翅膀,而是滑翔。
 
    这也启发了他们,建筑机器人应该从机器的角度去解决技术问题,如果只是模仿人的动作,反而达不到最佳效果。
 
    也因为一切无定式、无定法,博智林的机器人统一涂装为粉红色,在灰色系的建筑工地上,颇为惹眼。
 
    在工地上摸爬滚打,产品第一时间进入实战,也大大提升了博智林机器人研发进度。截至2021年2月,博智林已有18款机器人在佛山顺德机器人谷首开区和凤桐花园等超过15个项目中开展试点应用,累计应用施工面积达80万㎡。
 
    用测量机器人负责人陈刚的话说,“我们离实战的战场很近,并不是关起门来做研究。”
 
    真干还是噱头?
 
    在博智林机器人正式成立前一天、2018年6月30日,中科院计算机软件与理论专业的博士陈刚,参加碧桂园的面试。当时和他一起面试的博士,约有200名,这场面让他小小震撼了一下——行业内一场学术会议也不见得能一下聚集这么多人。
 
    那一次,创始人到现场给大家谈了他的建筑机器人梦想。当时就有人窃窃私语,这不应该是中国建筑、中铁建工这样的国家队做的事情吗?
 
    加入博智林之后,陈刚在多个场合也收到各种好奇的问询,“你们碧桂园做机器人,是真干、还是噱头?”
 
    陈刚(右一)正在调试测量机器人
 
    “我不知道‘真干’和‘噱头’的定义是什么,但是我知道,真正聚集几千人实打实地面向一个明确的开发需求,进行实际功能的开发,有样机的生成、产品的生成,如果这样也是一个噱头的话,这个噱头应该是打引号的。”陈刚说。
 
    不过,人们的疑虑也很容易理解。毕竟,从产业的角度看,目前全球建筑机器人都还只有零星的、很小的研究,或者一些创业企业在做,基本上是处于0的状态。
 
    工作中的测量机器人
 
    甚至,在博智林内部,一开始也不是每个人都相信一定能成功。在提出做地砖铺装机器人的时候,一名同事直接说,“我爸就是铺地砖的,这是一个工艺,机器人肯定做不成。”后来,这名同事离开了,再后来,这款机器人已经量产了。
 
    陈刚也坦言,自己在2018年经常工作到凌晨两三点,看不到突破点,内心也很迷茫,挣扎着说服自己要坚持,当时给自己设定的时限是一年。2019年5月,在东莞做了第一次基于视觉引导实验、完成第一次墙板安装动作,瞬间信心满满。
 
    “一件事情,如果没有人做,其实很可怕——要么是它太难了,要么是它压根就不可行。”在陈刚看来,投资建筑机器人的门槛很高,它本身就是一场风险很大的投资。
 
    最能做成这个事情的企业,既需要建筑企业经验,也需要地产公司运营经验,还需要科技行业的经验。碧桂园实际上是有着前两者的产业基础,如果能嫁接上科技的力量,有着相当大的成功几率。事实上,这也是碧桂园主动的战略选择。
 
    在2020年《财富》世界500强榜单中,碧桂园排名第147位,居全球房地产行业首位。在克而瑞发布《2020年中国房地产企业销售TOP200排行榜》中,以全口径销售金额7888亿元,排名第一。作为行业龙头,碧桂园深知行业痛点。作为全国政协委员,杨国强已两次连续提交提案,建议完善建筑机器人政策标准体系加快建筑业转型升级、推动建筑业数字化转型。
 
    建筑业历来是劳动密集型行业,自动化程度低。而今,建筑业用工老龄化问题凸显,用工荒、用工成本上升等问题加剧,年轻劳动力从事建筑业的意愿持续降低,亟需找到新的突破口,提高人效、降低成本,实现行业可持续发展。
 
    2020年7月,中国住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会、科技部等13部门联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,提出要把握新一轮科技革命和产业变革趋势,全面提升智能建造水平。
 
    建筑行业要提升效率、实现数字化转型,科技创新的关键,是人才和资金。
 
    建筑机器人,并没有现成的人才。2018年起,清华大学、同济大学、北京建筑大学等才陆续开设了智能建造相关专业的本科,目前还没有学生毕业。
 
    博智林智能制造工厂
 
    成立两年半的博智林机器人,员工已达7000多人,其中研发人员4000多名,平均年龄30.2岁,他们大多来自国内外知名高校的土木工程、机器人、人工智能、数字化等专业。
 
    2017年-2019年,碧桂园年报中披露的研发费用分别为6.93亿元、12.24亿元、19.73亿元人民币,博智林成立之后,研发费用以76%、61%的速度在增长。在博智林成立仅半年之时,碧桂园便在其2019年年报中,将机器人与房地产、现代农业并列为企业发展的三驾马车,机器人产业在其业务版图中的战略地位可见一斑。
 
    截至2021年2月26日,博智林在研建筑机器人及智能产品近50款,已递交专利有效申请3042项,其中发明专利2161项;已获专利授权984项,其中发明专利262项,在关键领域拥有一批自主核心技术。
 
    他们还联合中国建筑标准设计研究院等单位,联合发起成立中国工程建设标准化协会(CECS)建筑机器人专业委员会,这是我国首个专注于建筑机器人及智能建造的标准化机构。
 
    当然,博智林要做的不止建筑机器人,他们正在结合新型装配式建筑以及基于BIM(建筑信息模型)的数字化技术打造全周期的智能建造体系,成为集软硬件研发、生产、应用于一体的智能建造整体解决方案提供商,真正推动传统建筑行业转型升级。

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