30万亿的建筑市场，在未来十年将出现千万级建筑工人缺口；建筑行业数字化、自动化是不可逆的趋势。

目前，建筑机器人在海外出现批量推广趋势，国内应用还处于早期阶段，参与其中的既有建筑施工单位、机械设备生产商及地产公司，也有建材企业的科技公司，并涌现出一批机器人、自动化背景的创业团队。

从切入点来看，建筑机器人公司在设计、施工、运维、拆除等建筑生命周期的各个节点都有尝试，但绝大多数还是聚焦在施工环节。除博智林之外，建筑机器人公司都聚焦在某个施工场景、或某类施工工艺环节。

由于施工环境复杂、工艺流程多样化等因素，现场施工机器人目前很难实现端到端的解决方案，更多以人机协作的方式实现闭环作业，创业公司基本以机器人工程服务的商业模式进入市场。而装配式工厂生产机器人及配套施工机器人由于环境相对标准、数字化效果明显，也有广阔的运用市场。

现阶段，建筑机器人在施工危险度较高、工艺复杂度较低、机器人ROI较高的场景会较先落地，并实现规模化应用。此时此刻，正是布局建筑机器人早期蓝海市场的好时节。

那么，建筑机器人究竟是一个什么样的赛道？国内外的企业布局如何？行业格局又是怎么样的？未来会有哪些挑战和机会？

一、 万亿级建筑业数字经济赛道

建筑业全生命周期数字化及垂直领域数字化（来源：信天创投内部分享，杨涛）

2021年，建筑行业总产值达到29.3万亿元，是中国国民经济的支柱产业之一，也是产业数字化发展的重要领域之一。据中国建筑协会统计，中国建筑信息化投入在建筑业总产值中的占比仅为0.08%，而欧美发达国家为1%，有非常大提升空间。

从建筑全生命周期来看，无论是前期的设计、招标阶段，还是中期的施工建设阶段，包括主体施工完成后的装修阶段，以及入住后的运维阶段，再到最后的拆除阶段，都存在巨大的数字化改造空间。

在设计阶段，最核心的是设计工具，已经有较成熟的CAD软件，类似海外的Rhino、Autodesk Revit、国产的中望软件等，数字化机会来自BIM软件在正向设计领域的推广、云端协同工具以及国产化替代等。

在招标阶段，广联达过去十年逐步占据了的算量、造价工具绝大部分的市场，另外还有品茗、鲁班等厂商，数字化的机会主要是头部公司云化转型、以及往上游设计段和下游施工段信息化的渗透，形成“平台+建模+应用”的横向一体化生态。

施工阶段是组织建筑工人、利用机械设备、进行物料搬运，并高效的完成建造。它又可分为两段，一段是工厂预制，另一段是现场施工。在工厂预制段，主要是建筑主材的设计和工厂化生产，以钢筋、混凝土、模板三大主材为核心，通过标准化工厂制造可以充分发挥数字化的优势以及机器人、自动化设备高效、质量稳定的特点。预制件运输到施工现场，通过升降机、吊塔、机械臂等设施完成装配。

目前，装配式建筑还处于起步阶段，而绝大部分现场施工是由5100多万建筑工人完成的，它的数字化、自动化提升是巨大的市场。这其中即包含机器人的机会，也有大量协同管理和信息化、智慧化工具的机会。

在房建、基建步入存量市场的大背景下，建筑运维阶段的数字化就愈发重要。建筑材料的创新、装配式建筑的推广以及节能减排、绿色低碳建筑将是确定性的机会。

二、 建筑机器人替代农民工是必然趋势

一直以来，中国有一个“基建狂魔”的称号，越来越多人感受到了“中国速度”的魅力。疫情下，仅用12天，“火神山”“雷神山”两座医院拔地而起，震惊了国内外一众网友；长沙57层可抗9级地震的摩天大楼，只用19天便宣告建成；2022年，中国移动公司联合华为公司，建设者们克服恶劣环境，在珠峰建造了5G基站。一个个平凡且伟大的中国建设者，用凡人之躯，跑出中国了速度，创造中国奇迹。

建筑行业在迅速发展的同时，“建筑业清退令”被推上了风口浪尖。

数据显示，我国农民工的平均年龄持续提高至41.7岁，50岁以上占比超过27%。2018年全年建筑业安全生产事故统计中，60岁以上占比达到15%。清退令的文件中明确规定，建筑施工单位坚决不允许与超龄农民工签订劳务合同，包括18周岁以下、60周岁以上男性和50周岁以上女性，这三类人员进入施工现场。

为了保障超龄农民工的生命和安全权益，同时也可以降低建筑业事故的发生机率，减少行业风险，超龄农民工不得不进行劝退，但各工种的需求量却依然存在。大部分的年轻人们看着以往的父辈如此辛苦的谋生，基层的平均薪资却和其他工种的薪资几乎无差，因此基本选择以跑外卖、服务员等更安全的服务岗位为生，极少人愿意从0开始风吹雨晒干苦力。

以人口红利兴起的建筑业，急需解决用人需求以及技术延续的难题。在这波需求缺口之下，首当其冲响应的就是碧桂园。碧桂园于2018年7月设立了一家叫做博智林机器人的企业，为了减少一系列在建筑施工当中人力使用过多的问题，于是各类建筑机器人开始层出不穷，测量机器人、混凝土天花打磨机器人、地面整平机器人等逐渐进入大众眼帘。

测量机器人可以将误差降低到最小，能满足对精度、效率、测量规则、测量报告内容的要求，在适配性上面也非常高，能够在不同户型、不同施工阶段、复杂施工工况都能顺利完成测量；混凝土天花打磨机器人，能对天花拼缝、溢浆、错台、爆点等缺陷进行打磨，平整度误差极小，如果以1000平方米施工面积计算，传统施工需要3名至4名工人连续工作8小时才能完成，混凝土天花打磨机器人的效率是人工的1.6倍；地面整平机器人，传统的混凝土地坪施工需要大量的人工，现在有了这台机器人，便可一次成型，直接省掉后续的地坪施工。因为这些得力的机器人“工友”们，原本所需二十人的工作现在只需八人，大大减少了人力的支出。

碧桂园总裁莫斌乐观预计这批建筑机器人明年将实现盈利，并进入商用开始面向外部单位进行施工应用。在碧桂园对于机器人的积极研究带领下，越来越多的建筑公司计划将建筑机器人大规模投入使用，预计截至2025年，将有超出7000台建筑机器人被应用到建造和破拆领域，市场规模达到2.26亿美元。

2021年8月2日，国内首台建筑构件装配机器人“赤沙号”在中国中铁科工集团江苏南通制造基地下线，填补了我国在装配式建筑施工装备领域的一项空白，全程只需1个司机操作，1个工人指挥即可运行功效提高1.5倍以上，同时大大减少施工噪音和粉尘的产生。

建筑机器人市场正迅猛扩大，用工数量却在急剧下降，在此之下有人不经预言约4000万建筑工人即将失业。劳动力紧缺的日本、德国和美国建筑界，针对这“智能机器人”市场新现象，美国机器人专家对未来机器人建造有着无限的期许。

机器人产品不仅能辅助和替代“危、繁、脏、重”的人工作业，必然意味着由原来人口红利而起来的建筑行业，将被工程建设高度机械化、智能化水平所代替，保证质量和效率的前提下，还工程师们一个健康、安全的工作环境。只要配备极少的技术人员，便能完成整栋楼的搭建，数字化程度越高的建筑公司，所需的成本也更低。

虽然短期来看，大部分人不得不面对高龄失业的难题，建筑机器人占据大部分市场已是大势所趋，但是长远来看，是在倒逼行业往规范化、专业化、智能化发展，有利于人类基建进程的迅速发展。

三、 海内外建筑机器人公司简介

建筑机器人产业链

建筑机器人行业的产业链上游包括机器人通用组件和建筑专用设备；中游是建筑机器人公司，他们依靠环境感知算法、导航定位算法、执行规划算法、机械控制算法以及建筑行业的工艺流程知识，研发生产建筑机器人；下游是地产公司、建筑公司、预制工厂以及施工队等使用建筑机器人在各种场景落地。

建筑行业机械设备比较成熟的商业模式是租赁为主、销售为辅，但由于建筑机器人还处于早期阶段，技术成熟度、场景稳定性都在提升中，建筑机器人公司使用自家机器人设备外包施工也非常普遍。

建筑机器人按照建造阶段可以分为设计、施工、运维、拆除四个阶段的建筑机器人。施工阶段的建筑机器人又可以根据具体施工场景和施工工艺分为诸多细分领域，包括实测实量、钢材预制捆扎、基坑施工、墙体筑造、墙体喷涂、打磨、地砖墙砖铺设、地面平整、辅助搬运、进度监测等。

1. 海外建筑机器人公司介绍

欧美和日韩早在上世纪80年代就开始尝试机器人在建筑行业应用，进入新世纪以来，更是将建筑智能制造、工业化发展提升到国家战略的高度，并出台一系列发展政策。欧美高校也走在建筑机器人研究、应用的前沿。例如MIT机器人实验室推出过一些列建筑机器人：“材料创新+3D打印”建造机器人、外骨骼辅助机器人SRA及SRL等。

上表中列举了60多家海外建筑机器人公司，他们的切入点覆盖建筑全生命周期的各个阶段，并在各种应用场景都有落地案例。其中多家公司的机器人产品已经在市场上批量化使用，并取得明显成效。

例如美国建筑机器人明星项目Construction Robotics公司推出的SAM（Semi-Automation Mason）系列半自动砌砖机器人，配合自主研发的3D砖块测图软件，能够在8小时工作时间内针对任意尺寸的墙面自主完成3000块砖的堆砌工作，效率是传统人工作业的6-8倍。

同时，基于软件端不断更新的数据库，SAM机器人能够及时提供准确的、由数据驱动的分析报告。再比如，累计融资超过1.1亿美元的Built Robotics公司利用自动化机器人以及配套的软件和传感器把现有的挖掘机改装成建筑机器人，解决了基坑建设场景中人工作业难以精准尺度挖坑的难点，并累积完成了超过1.5万小时施工作业。

从实际落地进展和效果来看，海外建筑机器人公司发展呈现几个趋势：

第一，建筑机器人与BIM模型协同作业，实现施工的可计划性，提升过程的信息化程度，同时提高施工的精准性；第二，3D实测实量极大提升信息收集效率和准确性，在诸多机器人作业场景紧密配合；第三，装配式工厂预制自动化生产替代部分现场施工，通过数字化、工业化生产提高效率，保障质量一致性；第四，以人机协同作业为起步点，不追求工艺场景的全流程自动化；第五，从第一性原理出发，实现建筑材料创新和3D打印施工流程相结合。

2. 国内建筑机器人公司介绍

中国最早进行建筑机器人探索的有三股力量：

一则是以中建科技、上海建工、中交土木科技为代表的大型建筑集团的科技部门或科技子公司，他们大多强调“工业化、数字化、一体化”的平台化思维，从建造全局出发研发建筑机器人和信息化生态，自研机器人主要聚焦在与装配式相关的钢结构、钢筋、PC预制自动化设备，在现场施工端更多与三方科技公司联合研发机器人产品或提供落地应用场景；

第二股力量是以三一重工、中联重科、徐工集团为代表的建筑机械设备厂商，他们的核心能力是机械设备研发制造，在智能感知、自主控制方面还有短板，重点研发原有机械设备的智能化升级，选择跟三方科技公司合作落地施工场景案例；

另外一股力量是以东方雨虹、海螺水泥为代表的建筑材料厂商，他们的核心诉求是绑定下游场景使用建材，因此通过研发智能化施工设备赋能施工团队或“合伙人”更好、更多的使用本公司建材。

虽然2018年以前，上述三股力量都在探索建筑机器人方向，但建筑机器人行业的热度是由地产巨头碧桂园的大手笔投入博智林带动起来。博智林作为建筑机器人“黄埔军校”，招揽了大量机器人、建筑机械、地产、施工管理、建筑材料、建筑信息化等行业的优秀人才，先后研发数十款建筑机器人，并在内部实现小批量试用。

重要的是，跨学科的人才在博智林的交汇打开了彼此的视野，在离开之后纷纷成立创业公司，加入到建筑机器人的蓝海探索。

与海外建筑机器人行业逐步进入批量化推广应用阶段不同，中国建筑机器人行业还处于早期阶段，绝大多数企业还在进行PMF探索。除了上面提到的几股力量，近年来有一批创业公司投身到建筑机器人赛道。

四、 现阶段建筑机器人公司的挑战及机会

虽然建筑机器人的早期投资在持续升温，但是建筑机器人公司的商业落地还存在较大挑战。在仓储机器人行业跑通的项目制模式、在服务机器人行业基本跑通的RaaS模式似乎都还比较遥远，更多的创业公司还处于产品研发、场景适配和多点POC过程中，商业模式以施工外包服务为主，头部创业公司合同收入也在千万元级别。究其原因，挑战来源于几个方面：

第一，技术稳定性挑战。如图8所示，建筑机器人面临作业场景多样复杂及移动变化的挑战，在环境感知、定位导航、路径规划、运动控制等方面都存在技术难点，特别是在复杂的工艺场景知识库方面需要更高的适配性研发投入。

建筑机器人公司的技术挑战

第二，场景切入点挑战。以大量创业公司切入的室内喷涂为例，传统人工在地面使用喷涂设备作业的成本在70元/平米，而且人站在地面的移动灵活性非常高，其施工效率高于机器人作业的效率，机器人的ROI明显偏低。同时，机器人由于技术成熟度和工艺流程问题，很难独立完成端到端的施工。比如，在房建外墙的真石漆喷涂场景，底漆喷涂之后需要贴一层美纹纸分割，再喷仿石层面漆，并在适当时间立即撕去美纹纸，但机器人没法完成贴纸、也没法判断撕去美纹纸的合适时间，这些复杂工序都需要人工协作，整体效率偏低。

第三，商业模式挑战。传统施工设备都是开箱即用的标品，其计价简单，租赁是比较成熟的商业模式，但是，机器人施工目前难以开箱即用、独立完成作业，就很难按照设备租赁或销售的模式推广。

第四，施工使用难度。由于上面第一点提到的技术挑战，目前，建筑机器人除3D实测实量工具等少数产品能通过简单培训就让普通工人使用，绝大部分产品都需要专业技术团队现场设置作业。

虽然存在短期挑战，但是在劳动力缺口和成本上升、以及减排节能的迫切约束下，建筑机器人行业的发展趋势具有不可逆性，属于行业或者创业公司的机会也会不断涌现：

第一，从场景选择来看，部分场景创业公司可能会率先实现规模化落地：比如工厂预制场景（钢筋、钢结构、复合材料等），可以依靠BIM等数字化打通供应链、工厂和施工端数据，做到大批量高效生产、节省材料成本、提升工程一致性；比如高空作业等场景，由于危险性高、且人在高处（举升平台）作业的灵活性大大低于机器人，机器人作业的ROI显著提升；再比如市政、桥隧作业喷涂场景，其外观要求、精细度要求远低于房建，且工艺流程复杂度较低，机器人更容易实现端到端的施工交付。

第二，从商业模式角度看，“机器人施工队”可能成为未来的建筑工程队主力。未来的建筑队可能就是包工头带着一堆机器人，但施工队需要完整解决方案，而不是单一的机器人，这就需要出现新型自动化的建筑公司。东方雨虹做智能装备的逻辑值得创业公司借鉴：东方雨虹智能装备公司专注防水施工专用设备，依靠东方雨虹在各地的施工合伙人（小的施工公司、包工头，主要做包工包料，绑定用东方雨虹的产品）渠道推广使用，核心是提高他们的施工效率、提升施工质量。目前有两款产品是做得比较成功——第一款是防腐卷材自动摊铺机；第二款是防腐材料喷涂机。

最后，从团队构成来看，拥有机器人研发能力、建筑设计、施工经验以及数字化平台搭建能力的复合背景团队有可能率先实现突围。建筑机器人是建筑行业数字化、智能化的重要一环，它避免了施工过程中人工作业的不一致性、数据离散性，解决了建造过程中的非标的问题。

从长期趋势来看，建筑机器人要大规模运用需要从建筑行业的第一性出发，结合材料、工艺和流程创新，考虑地产商、建筑公司、设备租赁商、施工队以及监管方的多方关系和利益，不单单是执行环节的机器替人。因此，对于创业团队来说，既需要找准早期最可能规模化应用的场景、研发出适应场景的机器人产品，还需要对建筑设计和全流程工艺有深入理解，最终实现端到端的智能建造解决方案。

参考文献：

1.Aarni Heiskanen，“Construction Robotics Companies 2022”，AEC Business，April5，2022；

2. Dale Benton，Innovation 2050: 10 predictions for the future of the construction industry，Construction，May17，2020；

3.国家统计局，《农民工监测调查报告》，2012-2021年；

4.牛伟蕊、王彬武，“关于发展智能建造的国际经验启示”，《建筑经济》，2022年第5期；

5.数字时氪，万亿智能建造市场：建筑机器人崛起，2022年07月07日

6.胡华成，建筑机器人来了，4000万农民工何去何从？2022年06月15日