9名工人都嫌多，馬義和決定把工人減少到5人。

　　7月19日，在上海青浦區(qū)滿是近半人高野草的園區(qū)里，石子路被太陽曬得滾燙，上海盈創(chuàng)建筑科技有限公司董事長馬義和戴著安全帽走在前面。他皮膚黝黑，這是時常守在工地的結果。他計劃要在這里建4幢小高層樓房，其中一幢已初具規(guī)模。

　　與普通工地不一樣的是，這里沒有堆放的建材，工人們也不需要在現(xiàn)場砌筑。工地旁邊，是一個被白色巨幕圍擋起來的大型廠棚，里面才是真正干活的家伙——一臺有半個籃球場大小的3D打印機器。

　　“28日，我們就在建好的這幢樓里舉行發(fā)布會，給大家身臨其境地感受3D打印房子！”馬義和語氣堅定。

　　100多公里外的烏鎮(zhèn)西柵景區(qū)，另一個工地上，也有兩臺機器人。它們在為建造新一屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會的場館助力。承建者是同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院教授袁烽的團隊。他設計的機器人并不僅僅做3D打印，還展開了機器人木構、磚構等多種實驗性建造實踐。

　　兩個工地本沒有交集，但在國家對智能建筑的引導下以及工業(yè)4.0來臨之際，卻有著相近的意義。兩者都是上海企業(yè)及科研團隊介入建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的嘗試——機器替換工人，成為“機器匠人”。

　　為了突破勞動力短缺以及傳統(tǒng)建筑行業(yè)工作環(huán)境差等瓶頸，全球建筑界把目光投向智能建造領域。袁烽認為，中國建筑業(yè)機器換人的拐點正在到來。

　　拐點

　　7月28日，遠離城區(qū)的青浦區(qū)新金路，平時難見一輛車的小路兩旁停滿了車。長龍綿延數(shù)百米，其中不乏豪車身影。

　　進入會場，找座位很難；幾百人的會場還設置了同聲傳譯的工作間，現(xiàn)場有來自非洲、歐洲、中東、南亞等的出席者。

　　這場面與5年前那場發(fā)布會的情形，不相上下。

　　2014年就在這個園區(qū)內(nèi)，盈創(chuàng)在24小時內(nèi)打印出了10幢灰色矮房，宣稱是全球第一次用3D打印技術造出供人居住的建筑。

　　“以前都是我到國外去（學習），后來是一車一車的外國人到我這里參觀。”馬義和說，公司在蘇州工業(yè)園區(qū)接待了數(shù)以千計的參觀者。因為需求過于旺盛，他按人頭收費，一人300元，參觀費就收了幾十萬元，“全部用于科研”。

　　即使如今，坐在人群當中，依然可以感受到人們對3D打印技術的追逐。到場者里有產(chǎn)業(yè)上下游的廠家，有結構工程師，還有高校負責人。一所上海高校計劃開設建筑專業(yè)，希望把3D打印作為亮點。

　　但記者同時也能感受到不少人依然對此概念模糊。一位出席者戲謔地形容：“知道它好，又不知道它好在哪里。”

　　在過去的5年，3D打印建筑始終進入不了主流。馬義和想不通。

　　他做建筑材料起家，1993年在老家湖北襄陽創(chuàng)業(yè)。據(jù)他介紹，原先建造房屋需要先制作模板再澆灌水泥，而現(xiàn)在的3D打印技術模板用量及鋼筋綁扎的工作量大大減少，縮短一半以上工期，降低50%-80%人工；此外，油墨（即混凝土材料）原料是改造后的建筑垃圾、工業(yè)垃圾、礦山尾礦，還能省下30%至60%的建材。

　　2015年1月，盈創(chuàng)宣布打印出了全球最高的3D打印建筑“6層樓居住房”和全球首個帶內(nèi)裝、外裝一體化的1100平方米精裝別墅。通過與海外設計公司Gensler合作打印迪拜辦公樓項目，盈創(chuàng)還成為全國第一家在海外運用3D打印建筑技術打印辦公樓項目的企業(yè)。

　　放眼全國，北京、廣東等地近年來也正在進行類似探索——將人工智能等創(chuàng)新成果運用于建筑領域，讓機器真正滲透進工地各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讓人成為管理者，進而將中國制造推向智能化。

　　袁烽提供了一組數(shù)據(jù)：業(yè)內(nèi)有個共識，當一個地區(qū)的建筑工程中勞動力成本占建筑成本總額比例超過35%時，會出現(xiàn)“機器換人”。在發(fā)達地區(qū)，比如中國香港，這個數(shù)字已超50%；在內(nèi)地，這個數(shù)字多在30%以下，而上海略為特殊，這個數(shù)字剛過33%。

　　多數(shù)勞動力成本高的地區(qū)，主要采用預制建筑構件、推廣裝配式建筑發(fā)展的方式。上海此前也緊跟步伐，市里規(guī)定2016年起外環(huán)線以內(nèi)新建民用建筑應全部采用裝配式建筑；外環(huán)線以外不少于50%，并逐年增加。

　　彎道超車？中國并非沒有可能。

　　機器

　　與馬義和認為3D打印“全是優(yōu)點，找不出一個缺點”的情感有著極大不同，袁烽很少使用3D打印的標簽來描述自己的工作。3D打印技術，更專業(yè)的說法應為“增材制造”，指通過逐層增加材料的方式將數(shù)字模型制造成三維實體物件的過程。“但機器智能建造也可以做減材，比如機器人可以銑削加工木材。”

　　袁烽的看法是，3D打印建筑最重要的意義是機器換人，但3D打印并非機器換人的唯一方式。他更傾向于解釋自己的領域是數(shù)字化設計與智能建造，即通過算法實現(xiàn)機器比人更為精準和節(jié)能的建造。

　　7月26日，烏鎮(zhèn)的工地上，最高氣溫直逼40攝氏度。工人們每天下午不得不等到3時多才能開工。

　　但兩臺會砌磚的機器人不受影響：每天工作16個小時，工期緊張時，24小時也不成問題。

　　相比普通工人，這兩名“工人”無疑擁有整個工地最好的工作環(huán)境——獨立工棚、地面干凈，還有電風扇散熱。

　　只見機器人用手臂抓磚、抹漿、砌墻，動作一氣呵成，砌到邊緣部分，還會聰明地只抹半邊砂漿。機器人砌出的墻面也不一般，每塊磚的角度不一，最終形成波浪般的視覺效果。

　　“機器適合做漸變的非線性梯度變化。一般人砌磚間隔都是一致的，但是機器砌出來的，單獨看一片看不出什么，組合到一起就能看到韻律感。”袁烽指著波浪般的墻面說。

　　十年前，他也運用數(shù)字化軟件設計過一面擁有綢緞般流動肌理的“綢墻”，但當時沒有機器人，全部使用定制模具和人工砌筑完成。他記得那面不算大的墻，砌了兩個月之久。而這次，長40多米、高2米多的復雜墻體，兩周就可完工。

　　距離驗收時間只剩一個多月，施工方有些著急，袁烽則沉著許多：“兩臺機器相當于以前兩個班組，差不多二三十人，但現(xiàn)在（機器之外）只需要四個人，人的勞動強度大大減少。”

　　和記者每說起一個作品，袁烽總會報出建造時間——上海思南書局里的書報亭，從策劃到建成用了21天；世界人工智能大會場館中近9000平方米面積，100天完成施工……

　　2008年，袁烽去麻省理工學院當了一年訪問學者，其間選擇了數(shù)字化設計與建造方向，歸來后就專心于此。他初中學過編程，拿過全市競賽一等獎，但上大學后沒再繼續(xù)，直到去了麻省理工，才發(fā)現(xiàn)“人家是學科之間互相打通”，于是將編程重新?lián)炱稹?/p>

　　從2011年研發(fā)出第一代建筑業(yè)機器人開始，袁烽團隊已研究8年之久，其中移動現(xiàn)場式機器人已經(jīng)更新到第5代，可以完成3D打印、砌磚、銑削、彎折金屬、切割石塊等12項工藝。

　　在上海徐匯西岸一個項目中砌再生磚墻時，他們甚至給機器裝上“眼睛”，讓機器判斷磚的大小以及放置的位置。

　　烏鎮(zhèn)工地上來自上海的項目經(jīng)理姜濱，在這行干了10來年，但機器人做出來的造型，他從未見過。

　　據(jù)國際機器人聯(lián)盟（IFR）的統(tǒng)計，2017年中國機器人需求增長速度達到58%之高，全球有三分之一的機器人銷往中國。中國正逐漸成為世界最大工業(yè)機器人市場。

　　掣肘

　　顧慮并非沒有。

　　馬義和快被“標準”的問題問膩了。7月28日的發(fā)布會現(xiàn)場，依然有人追問相關問題。

　　3D打印建筑目前沒有專業(yè)規(guī)范，在設計建造時只能參考相近的結構和外觀建筑標準，并通過實驗設計來確保其結構等方面的安全可靠。

　　“創(chuàng)新的東西哪里有標準呢？都按標準的話，還會有創(chuàng)新嗎？”馬義和大聲說。

　　話是不錯。但涉及到人住的房子，哪一方都不敢怠慢。

　　發(fā)布會上，葉蓓紅發(fā)言時，起身拍幻燈片的人明顯增多。翻頁快時，還有人互相叮囑：“都拍下來了嗎？”

　　葉蓓紅是上海建筑科學研究院教授級高級工程師，其發(fā)言題目為“3D打印材料（油墨）及3D打印產(chǎn)品標準研究”。

　　“所有人都在關注標準的問題。”葉蓓紅介紹，國家標準體系分為政府標準、團體標準、企業(yè)標準。

　　2017年，住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布過一個關于工程建設標準體制改革方案的征求意見稿，明確提到：“經(jīng)合同約定，團體和企業(yè)標準可作為設計、施工、驗收依據(jù)。”

　　這條方案的提出給盈創(chuàng)這樣的企業(yè)發(fā)展找到了突破口。背后是政府釋放的善意——“既要體現(xiàn)政府的監(jiān)管要求，又要滿足設計施工等單位的需求；既要確保管住管好，做到‘兜底線、保基本’，又不能管多管死，限制企業(yè)創(chuàng)新。”

　　基于此，葉蓓紅團隊目前已對盈創(chuàng)的油墨強度，墻體材料抗震、抗凍、放射性、防火等方面做出了企業(yè)標準，并在國家質(zhì)量技術監(jiān)督局網(wǎng)站上備案。下一步的目標是制定協(xié)會標準，這需要更多企業(yè)參與。

　　葉蓓紅的發(fā)言博得了持久掌聲。但仍舊有人質(zhì)疑，“3D打印建筑的安全性因素除了材料、墻體，還有建造結構。結構怎么檢測呢？”

　　還有人說，盈創(chuàng)當前打印的更多為基礎設施，說明結構還是短板，因為結構需要大量復雜的算法驗證。

　　“數(shù)字建造的難點并不在現(xiàn)場，而在前期設計。”袁烽說，最難的部分就是生成形式、計算優(yōu)化、驗證。結構設計師的任務就是對結構負責，出了圖、簽了名字，如果出問題會被吊銷執(zhí)照，這是行業(yè)規(guī)則。

　　但在新興領域，確實有一些容易被忽視的因素。

　　前年8月，一座外表黝黑、以全新改性塑料打印的實驗作品步行橋成為同濟大學校園一景。42天之后，橋卻塌了。

　　“我們最初只關注到它可以承載多少人，卻忽視了溫度帶來的改變。”袁烽說，“當時有位材料學教授提醒我注意它在極端溫度下的表現(xiàn)。”果不其然，持續(xù)多日高溫后，變形導致壓力產(chǎn)生，最終橋塌了。袁烽據(jù)此寫了一篇報告在國際會議上發(fā)表。

　　此次烏鎮(zhèn)項目難度最大的是智慧亭，智慧亭的最終效果是一個非線性殼狀結構，這個形狀在學術上叫作“自由重力拱結構”，力不是垂直傳遞，而是完全軸向傳遞。袁烽團隊曾做過一個六分之一大小的殼體，這次雖然只是變了尺寸，但結構邏輯全都要變。

　　負責智慧亭項目的博士后王祥介紹，智慧亭的現(xiàn)場建造過程和搭積木很像。塑料模板先在工廠用3D打印技術預制好，運到現(xiàn)場后，工人拼裝、用螺栓固定。然后，在模板上鋪設三層薄磚，最后撤掉現(xiàn)有鋼架支撐。

　　但問題接踵而來。比如，機器3D打印出來的構件存在誤差，盡管在工廠經(jīng)過預拼裝，但到了現(xiàn)場，還是有部位無法契合。工人們必須先用鋼構腳手架把結構架高，等表面磚結構成型再撤走。

　　異形建筑，工程驗收也是難題。袁烽打算邀請上海和浙江兩地的專家到烏鎮(zhèn)現(xiàn)場開會論證，盡管這方面的專家很少。

　　到時候，現(xiàn)場會采用堆載的方法，用沙袋把殼體堆滿。“均布式它是不怕的，所以我們會讓它一半負荷，以及最不利點集中堆載，驗證最不利的條件，還會做材料檢驗等。”袁烽很有信心。

　　機器與人

　　智能建造以后，需要什么樣的人？

　　應是兩種人：一類是操作機器的人，一類是設計機器工具的人。

　　記者曾在青浦觀摩了一次打印過程：90后楊慶（化名）當天16時30分就完成了那天所有建筑構件的打印工作。機械專業(yè)大專畢業(yè)的他到盈創(chuàng)工作至今，一開始還感到新奇，現(xiàn)在已經(jīng)習慣。他甚至可以在空閑時打手機游戲，“打印太快的話，工人來不及裝”。

　　人們可以將打印過程想象成做蛋糕，噴頭就像裱花袋，調(diào)配的混凝土“油墨”就像奶油，根據(jù)設定路徑，一層層堆疊。

　　“工作環(huán)境完全不是一個概念了。”一位工人說，工作強度也低了很多，只需要把搬來的構件“扶一下，往那一擱就結束了”。

　　袁烽說起去貴州參與扶貧時的感受：“現(xiàn)在的工地，40歲以下的工人很少。新一代年輕人，即使家里條件不好，下工地也是不肯的。”

　　在烏鎮(zhèn)工地上，22歲的操作工張運（化名）大專畢業(yè)，學的是機電一體化，從未砌過墻，只用兩個星期就學會了操作這臺機器人。

　　包括建筑機器人在內(nèi)的現(xiàn)今大多數(shù)工業(yè)機器人，都是一種可編程機器，通常只能被編程為執(zhí)行重復的一系列運動。但要真正代替一線工人，建筑機器人遇到的復雜挑戰(zhàn)，并非僅僅實現(xiàn)“速度”或者“效率”就大功告成。

　　對于設計機器人的人，袁烽還是感覺缺人，“一般學設計的做不來”。

　　今年7月，袁烽在上海做了一個關于數(shù)字建造算法的匯報，聽眾幾乎都是建筑行業(yè)專家，最后不少人的反饋是“聽不懂”。

　　機器人建造早已開始跨界：建筑學、結構學、機械學、材料學、人工智能……以前，同濟建筑系學生是基本不需要編程的。而今，袁烽帶的碩士生周軼凡，每天最主要的工作就是寫程序、調(diào)試機器人。

　　“建筑學是偏美學與人文的教育，要會畫畫、做手工、做模型、做設計。而編程是代碼，是純理性的。我們把兩者混合，就引出一個全新的建筑數(shù)字未來。”袁烽說。

　　比如砌磚機器人，除了運用建筑設計知識，還涉及到自動化、機械、電氣等專業(yè)知識。其核心功能都是袁烽和學生們琢磨出來的。直到原型機做出后，袁烽才找了機械和自動化專業(yè)的朋友幫忙進行專業(yè)提升。

　　“用機器代替人工，不單單是把人減掉，而是把新的人工用在計算賦能上。智能化時代，生產(chǎn)的所有東西都可以有微差。比如我們3D打印的構件，每個都不一樣，砌的墻面、每個磚頭的位置都不一樣，這是自動化程序做不了的。”袁烽說，機器人加入建筑業(yè)的意義，還在于提升建筑的性能和美感。

　　有多少智能建造，就意味著背后有多少“人”的參與。

　　盡管發(fā)布會開得紅火，但值得注意的是，發(fā)布會所在的樓房并沒有實現(xiàn)馬義和9天前期待的“完工”。

　　馬義和解釋：包工頭對3D打印技術認知不統(tǒng)一，停工3天，等他回來拍板時，已經(jīng)無論如何趕不上了。

　　最終他們只完成了一樓的布置，3D打印了進門一小塊的水磨石地面，供參觀者“感受一下”。

　　或許這也意味著，機器再如何智能，沒有“人”的參與，也終究不過是機器。（記者 王瀟 殷夢昊）