以自研工业软件为“核”，大界的数字化建造逻辑

想象一下，“未来建筑”的生产方式和生产场景是怎样的？

“一种从设计到建造过程都更高效、工业化的生产方式；用数据驱动机器生产，而非用图纸驱动工人生产，并通过软件的边际化能力和规模化效应，把离散的工厂生产力协同起来，形成规模更大、更强有力的生产、加工网络系统。”这是大界机器人CEO孟浩给出的答案。

同时他指出，建筑建造从人工进入工业化，甚至智能化，还需要一个漫长的过程。因为建筑建造不像飞机、汽车建造的标准化和批量，而是一个复杂的、个性化的大规模生产，需要面对多空间、多材料、多批次、小批量等问题。

进一步来看，大多建筑师在设计中更注重对建筑本体、个人想法的表达，会后置、甚至忽略建筑的生产方式，这其中就可能产生设计与落地的偏差，产生比如高造价、高难度等问题。

随着建筑行业的进一步发展，以及人口红利的流失，需要在设计、经济、施工等多方面寻找更好的生产方式来解决上述问题。

这也是大界自2016年成立以来持续的尝试：使用机器人、软件等在工业领域比较成熟的技术、工具，置于建筑的语境中，并进行重新定义，走一条在世界范围内依然鲜有人在走的路。

-  以ROBIM工业软件为“核”  -

目前BIM (Building Information Modeling) 技术在建筑设计和管理阶段的应用已高度数字化，但在生产建造端，由于缺少通用的工业软件打通建筑三维模型与机器设备的生产信息，仍依靠二维图纸指导工人作业，无法有效保障大尺度非标构件的加工精度。

建筑工程中从设计深化到建造的过程并非由数据驱动，尚存在巨大的转化空间。虽然二维图纸已经逐步向数据信息更完整的三维模型转化，建筑设计端具备了完整的模型数据信息，但仍未实现与建造端生产工具的联通。大多数建筑工厂仍然依靠设计院大量的设计深化图纸，通过碎片化的建筑生产设备以及技能水平无法标准化的技术工人进行半自动甚至是全人工的生产。

此外，工厂设备之间存在信息孤岛，难以通讯、交互以及协同工作的问题仍然存在。

因此，行业亟需一款通用的连接建筑模型数据从设计到生产的工业软件，通过数字化的模拟、仿真、优化，实现包含先进工业机器人在内的自动化设备进行规模化生产。

在大界团队看来，一款成熟应用于建筑领域的工业软件，必须具备强大的软件架构，能够准确处理大量的设计数据和发送复杂多样的生产指令，在关键工艺流程和工业技术上有长期的研发积累，并能够与产业链上下游进行有机协同。

以往市面上的工业软件，虽然针对建筑这个新兴市场做了相应的研发工作，但在功能和工艺上仍存在缺陷，如RoboDK无法对接建筑设计端的数据，学习门槛较高；Robot Studio和KUKA|prc分别仅支持ABB、KUKA品牌机器人，通用性不高，机器人间的兼容性差；HAL虽然支持多款品牌机器臂，但其代码量大、操作繁琐复杂，执行效率低；国内其他类似软件，依托于国外设计软件的平台，目前仍处于科研探索阶段，工业化程度不足。

大界也尝试过在CATIA、Autodesk等软件上做二次开发或插件，一方面，存在无法满足未来5到10年发展需求的风险，另一方面，难以完美适配当前国内的生产场景。

这就倒逼着大界去重新定义和自主研发软件，“工业软件ROBIM”由此而生，而这也成为了大界的核心竞争力。

ROBIM的技术核心有三点：

1、连接建筑 BIM 数据与机器人运动控制的智能算法

2、广泛覆盖建筑领域多样化工艺的强大算法库

3、简单、快速、易用的人机交互系统，通过融合计算机技术与工业机器人技术实现建筑的“设计-建造”一体化

具体来看，在ROBIM中对建筑工程图纸、建筑BIM模型进行初始输入后，机器人即可自主识别建筑模型，快速生成机器人加工路径，可实现毫米级定位精度。用户无需掌握任何编程语言和建模技术就能对建筑数据进行有效的读取、分析、拆解和更新，转变成具有生产定义的三维模型。

ROBIM 兼容多种工业机器人、数控机床、末端执行器以及移动设备，通过搭载视觉及其它工业传感器实时追踪和控制生产过程中的各项数据，搭建分析监测的数字环境，为建筑构件的生产提供离线和实时的仿真模拟。最后通过与物联网、大数据以及机器学习等技术的融合，实现数字驱动的设计生产建造流程的决策优化。

ROBIM 积累的自动化工艺库基于对建筑工艺的数据沉淀，提供涵盖建筑多材料节点系统的自动优化和加工工艺的自动生成、末端执行器的自动适配，避免了传统生产过程中图纸和人工造成的生产误差，用机器生产提升了加工的效率和准确性，使建筑行业从 knowledge-based 的传统生产方式转型为data-driven 的加工生产方式。

目前， ROBIM上覆盖了木材、钢铝材、石材、金属板材、玻璃、复合塑料、增强纤维等建筑材料的基于增材、减材以及等材制造的近60 种自动化生产工艺。

-  聚焦“工厂预制”端  -

基于ROBIM软件与工业机器人技术，大界已为上百家建筑工厂提供智能化机器人生产方案，并形成矩阵式的云工厂生产体系。同时，凭借工业软件的优势和供应链工厂工业化生产的能力，已为上百家地产商、国内外建筑设计机构和建筑师提供了智能建造服务，实现建筑产业 D to M（设计到制造）的数字化智造。

在大界机器人副总经理简伟文看来，建筑领域的机器人应用主要分为“工厂预制”和“现场施工”两端。

目前来看，施工端的机器人运用包括用机器人砌砖、贴墙纸、天花板开洞等，但建筑空间的生成过程是时刻变化、生长、非常不稳定的，而且很多工艺存在交叉和不确定性，还会遇到机器人现场持续供电的问题，这都给施工机器人的应用带来挑战。

同时，施工机器人的应用程度依赖于建筑构件的标准化和场地环境的规范化，举例来看，构件本身毫米级的偏差就需要现场安装更多的视觉传感器、检测设备进行校对才能修正弥补。从国内的现状来看，构件生产流程的工业化、标准化还不达预期，构件的精准度不足，诸多现场的不确定因素使得现场建造成为一件比工厂构件生产自动化更难的事情。

基于上述分析，大界现阶段的目标定位为解决生产方式的问题，把当下建筑构件的生产从依赖于人的包含很多不可控因素的生产方式，转变为更精准、智能、高效的自动化生产方式。因此，大界机器人当前阶段研发的“建筑机器人”更多是作用于建筑构件的生产，为建筑预制提供基础。

截至目前，大界已为幕墙立面、玻璃幕墙、建筑吊顶、复杂结构、室内空间、公共设施、玻璃幕墙、木结构、钢铝构焊接、纤维制造、高分子增材制造等领域落地了智能数字化建造方案。

其中在应用空间最为广阔的钢结构生产领域，大界钢结构机器人可提供简单友好的操作系统，摆脱工业示教器，自动生成机器人运行代码，并搭载图像融合与轮廓识别软件，满足钢结构生产过程中的切割、打磨、焊接工艺流程，提高生产精度及效率。

钢结构切割机器人搭配火焰切割、等离子切割工具末端，适应不同况需求，切割速度快，穿孔能力强，切割质量出色，无挂渣，可实现 20mm 碳钢等效厚度，坡口能力达最高等效切割厚度。

钢结构打磨机器人采用浮动打磨头搭配不同磨料，可满足表面处理需求，搭配激光投影仪或工业视觉相机实现工件无序工件快速定位。

钢结构焊接机器人可识别构件数模，结合焊接专家工艺库，对包含多层多道等的复杂焊接工艺流程进行智能规划；搭配机器视觉，实现自适应焊接以及异形牛腿组立、隔板、腹板加筋的水平焊、立焊等连续自动焊接。

基于钢结构机器人，大界还推出了钢结构自动生产流水线，该方案集成了激光切割下料工作站、智能吊车、去毛刺工作站、板材存储智能库、板材拣选工作站、H型钢定长锯工作站、H型钢三维钻工作站、H型钢组立焊接工作站、H型钢成品下料工作站、RGV小车、AGV搬运系统等。

针对施工现场，大界在2021年也推出了“胶囊工厂”，其被称为“可快速运输的游牧工厂”，意义在于让工厂小型化、可移动和快速投产，通过压缩构件运输距离的方式提高生产效率、减少物流成本，帮助实现施工现场多品类、多工艺的建筑构件的自动化柔性生产。据了解，“胶囊工厂”将在2022年实现批量化、规模化应用。

-  智能建造市场未来可期  - 

近年来，我国政府出台了一系列政策文件，将推动智能建造与建筑工业化协同发展作为抢占建筑业未来科技发展高地的战略选择。

2021年2月，住房和城乡建设部发布《关于同意开展智能建造试点的函》，确定上海、重庆、广东三地的7个项目开展智能建造试点工作。

2021年12月，工业和信息化部等八部门联合印发了《“十四五”智能制造发展规划》。建筑行业降本增效、节能环保、实现生产力突破等已成为当下的重要命题，数字化建造是新技术时代下设计与建造业发展的大趋势。

此外，资本市场对建筑传统建造方式的革新也充满期待。2021年，大界机器人已完成B+轮融资，股东包含高瓴创投、贝塔斯曼、比亚迪、保利地产、新世界地产、线性资本等。

在简伟文看来，大界的业务已覆盖建筑行业的top客户，包括与中建三局科创、中建铁投、山东路桥、广联达、方大建科等达成战略合作，然而建筑行业市场规模巨大，因此大界的市场覆盖率也许仍不足1%。

因此，大界将持续进行研发投入，2020年大界智能工厂落地嘉定，该工厂不仅是新产品、新工艺、新技术的研发、测试和生产中心，也是学术交流和人才培训的创新基地，提升建筑机器人产品研发体系化能力，同时也将前沿技术转化为实际应用。

与此同时，大界将针对矩阵生产网络进行不断升级，计划2025年实现至少800家建筑生产工厂供应链体系，在华东、华南、华中建立工厂片区，利用大界工业软件，实现跨区域、跨工厂的协同联动；与各地大型工程公司形成战略合作，利用智能建造技术，承接大型分包项目，实现矩阵式协同/高效生产，推动中国建筑业工业化发展。

目前，大界机器人的人员规模超150人，其中研发人员超70人，然而建筑生产的智能化、工业化，是一个非常复杂而庞大的事情，需要很多人很长时间的努力。孟浩表示，大界现在践行的只是这个大目标的一小步，还有非常多的技术和场景值得去研究和投入，大界也将与全行业共同推动AI+机器人时代下的建筑业变革。

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大界是中国领先的建筑机器人产品公司，致力于开发建筑领域的智能化工业机器人系统。凭借跨学科的硕博士研发团队，深耕建筑机器人的控制系统、智能算法与人机交互等核心技术，为全球的建筑智能制造行业赋能。

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