建造業全自動化仍有漫漫長路?(劉達銘教授)

By on October 10, 2020

本文作者為劉達銘,現任香港中文大學機械與自動化學系助理教授。

工業機械人自上世紀六十年代出現,為各種工業帶來翻天覆地的轉變。第一部工業機械人「Unimate」負責將燒至通紅的汽車零件放入冷卻池中,以機械取代人手,大大減少工人傷亡,提高生產效率。今時今日,大多數汽車、消費電器等都是由機械人自動製造和組裝。在過去二十年,全球工業機械人的數量增加三倍至225萬個。由1993至2016年,經濟合作暨發展組織 (OECD)成員國對機械人的投資佔人均國內生產總值(GDP per capita)增長達百分之十。自動化機械帶來的裨益甚多,然而,這項科技卻不常見於建築行業。到底背後的原因是什麼及如何才可以作出改變?在探討這個問題前,我們需了解現時的技術和機械自動化面對的限制。

線控機械人能夠學習不同技能,如塗漆及高空抹窗等。(中大圖片)

線控機械人能夠學習不同技能,如塗漆及高空抹窗等。(中大圖片)

由人手建造進化到全自動化的歷程

在工廠環境下,機械人通常於指定生產線或工作空間工作,較少有突如其來及不可預測的環境變化;相反,用於建造業的機械人要適應建築工地變化多端的環境,例如下雨、沙塵,以及相對狹窄或刁鑽的工作環境。這些都是設計建築機械人時需要面對的技術困難。

一些法規及程序,例如工人專業資格評審、合約中列出各方法律責任等,某程度上確保施工的安全及質量。如果由機器人取代人類,它們要如何滿足這些要求?哪一方應對事故負責?法規及倫理爭議仍有待解決。此外,一個建築項目通常包括數百個工種及多個不同階段,即使能設計建築用的先進機械人,我們仍需要一套全自動管理系統,以協調不同機械人和分配工作。現時的情況就如一隊沒有專業領隊的明星足球隊,未能發揮最大效益,因此需要進一步開放施工及流程管理系統。總括而言,隨着科技不斷進步,在未來十至二十年,我們或許能於建築工地達至部分工種全自動機械化,但要做到全面自動化仍有漫漫長路。

建造業邁向機械人自動化的好處

在八十年代,機械人技術尤其在日本的發展迅速,大大解決了由於勞動人口老化和年輕人不願從事體力勞動而導致的人手短缺問題。本港建造業工人中有43.4%年屆50歲以上,30歲或以下工人只佔整體少於14.8%。不但個別工種有青黃不接的現象,工人年齡上升或會增加受傷機會,傷亡成本及保費支出亦會增加。機械人可代替完成高風險工作,例如進行拆卸和高空作業,更能解決某些技術工作中的勞動力短缺問題。例如研發高空作業用的線控抹窗機械人,可以代替工人在高樓大廈外牆清潔,減低人員傷亡風險。能夠全天候二十四小時工作和零犯錯的機械人,不但可以避免建築質量參差問題,相比之下,機械人亦較人手有較高的精準度。

有全自動機械人協助砌磚,建築師便可挑戰更高難度的作品,增加創作空間。(中大圖片)

有全自動機械人協助砌磚,建築師便可挑戰更高難度的作品,增加創作空間。(中大圖片)

最後,在討論建築全自動機械人技術的好處時,經常被忽略但最有力的一點,是這項技術能釋放建築設計的無限可能。儘管建築師總是有無窮無盡的設計意念,但在現實世界中,他們必須考慮工人的技術、建築時間和成本等因素,結果讓很多創意設計落空。如果引入全自動機械人技術的話,至少可以消除部分限制因素,令天馬行空的藝術建築變成有可能。

支持 StartupBeat

如欲投稿、報料,發佈新聞稿或採訪通知,按這裡聯絡我們