2022年，美国建筑业的市场规模约为1.8万亿美元。虽然业务蓬勃发展，但该行业仍面临着材料成本高、劳动力短缺和运营效率低下等诸多挑战。
新建筑技术的应用有助于缓解这些压力。这些工具不仅没有取代传统的建筑方法，反而增强了人类工人的作用，大大提高了工地的产出。例如，预计有效利用机器人技术、人工智能（AI）和物联网（IoT）可将建筑成本最多降低 20%。
以下是正在建筑行业掀起一场风暴的13项创新技术。
1、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）
增强现实（AR）和虚拟现实（VR）通常使用移动应用程序、头戴式设备和其他智能设备，在游戏行业大放异彩，但在建筑领域也有许多应用。
AR 将计算机生成的图像叠加到用户看到的物理世界上，而VR则是完全由计算机生成的沉浸式环境，用户可以通过看似真实或物理的方式与之互动。
这两种技术都被用于加强协作、改善现场安全、培训新员工和提高项目效率。关键利益相关者可以从虚拟建筑导览中获益，从而远程监控其团队的进度。
AR 护目镜可扫描标签，为工人提供关键信息，如操作某些机械的说明或危险信息，从而提高现场安全性。
VR和AR可用于员工入职培训，为新员工熟悉新环境提供安全、吸引人的手段。
越来越多的建筑公司开始采用混合现实技术（MR），它将VR和AR结合在一起，提供了两个世界中最好的体验：真正身临其境、引人入胜的体验，让用户与周围环境保持联系。
2、建筑机器人
建筑机器人用于建筑工地，可提高精确度、提高生产率、减少事故并节约成本。
最常见的是拆除机器人，目前占建筑机器人市场的90%。然而，由于人工智能和机器学习（ML）技术的快速发展，现场机器人的自主性越来越强，技能也越来越高。
如今，这些机器可用于挖掘和搬运重物、砌砖、焊接、抹灰、钻孔、组装和3D打印。硬件价格越来越低廉，而工人却越来越短缺，这两方面因素共同推动了建筑行业对机器人需求的增长。
3、数字孪生
数字孪生是物理对象（如机器或建筑）或系统（如计算机软件）的虚拟复制品。
该设备整合了真实世界的数据和其他技术，如物联网和人工智能，以运行模拟，预测产品或系统的实际性能。数字孪生通常用于车辆或机械等单个产品，也可以在更大范围内应用。例如，数字孪生城市使地方政府能够规划和管理公共服务。
在建筑领域，数字孪生通常用于支持资产管理和空间优化；谁将使用该空间，如何使用，何时使用，以及哪些资产将存放在那里。此外，该技术还能测试安全程序和应急行动计划。例如，可以模拟建筑疏散，以确定是否需要增加出口通道。
在项目结束后，数字孪生仍将继续发挥作用，为建筑管理团队提供支持。
4、人工智能与机器学习
事实证明，人工智能和机器学习在整个建筑过程中都很有价值。
首先，这些技术可以帮助建筑公司设计出最适合人类最终用户的空间，并识别项目计划中可能导致长期问题的错误。这将提高运营效率，降低项目总成本。
施工开始后，人工智能和机器学习解决方案将用于监督日常运营，从而确保建筑工人的安全，并使项目经理能够实时监控进度。此外，人工智能或机器学习驱动的机器人还能执行一些最单调和劳动密集型的现场任务，如砌砖和焊接。这样，熟练的专业人员就能专注于增值活动。
建筑公司利用人工智能和机器学习解决方案收集和分析的数据，不断提高运营水平。例如，对现场视频录像的分析可能会突出显示工人的违规行为或安全隐患。这些工具还能查看建筑系统的历史数据，为未来项目的设计提供参考，使公司能够优化各种性能指标，如能源效率和空气质量。
最后，人工智能和机器学习还可用于预测性维护，突出显示建筑机械或建筑系统（如电气系统）何时需要更换或维修。这可以防止设备故障，因为设备故障可能导致项目延误和成本增加。
5、建筑信息模型（BIM）
建筑信息模型（BIM）是一种用于规划、设计和开发的建筑技术，为建筑专业人员提供结构和建筑物物理和功能特征的智能数字表示。
在BIM出现之前，建筑公司使用二维蓝图或近期的计算机辅助设计（CAD）来绘制建筑平面图。然而，这些技术都有其局限性，使利益相关者很难直观地了解需求和测量结果，也很难获取详细的细节。
而BIM工具则能为用户提供准确、灵活的三维模型，并包含有关部件和材料、财务、物流和采购的信息。
如今，这项技术被认为是必不可少的，有时甚至是建筑项目的强制要求。BIM不仅能确保效率、质量和安全，还能促进建筑师、工程师、房地产开发商、承包商和制造商之间的协作，他们可以通过通用数据环境（CDE）共享信息。
6、区块链
建筑业面临的三大挑战是透明度、问责制和效率低下，尤其是因为项目往往涉及多个利益相关者和分包商，其优先事项和要求相互冲突。区块链技术能在商业网络内实现透明的信息共享，它能以多种方式应对这些挑战。
首先，即使是最复杂的供应链，区块链技术也能实现对产品和材料的无缝跟踪，从而突出盗窃和欺诈等问题。
其次，区块链有助于在多方之间和不同地区之间进行及时和具有成本效益的资金转移。当不同的利益相关者需要不同形式的付款时，这一点尤为有利。该技术可确保安全、透明地跟踪和记录每笔交易及其相关数据。越来越多的 BIM 和区块链技术解决方案被整合在一起，以支持更稳健的签约流程。
第三，该技术可以跟踪建筑工地上发生的安全违规行为，确保承包商承担责任。任何与违规行为有关的数据都将存储在区块链上。
最后，区块链驱动的项目管理平台可记录所有项目数据，以加强跨团队协作，提高运营效率。
7、无人机
建筑行业的无人机使用量同比增长239%，公司利用这些设备进行土地和工地分析、规划和设计、设备跟踪、项目报告、安全监控和跨团队协作。
使用无人机可以降低成本、提高运营效率、降低风险并提高数据准确性。例如，使用人类工人来勘察大型工地是时间和劳动力密集型的。而无人机测量员每小时可以覆盖120英亩的土地，这相当于测量效率提高了60倍。
这样可以节省资金，因为需要的劳动力更少，同时也有助于确保公司遵守严格的项目期限。此外，由于无人机可以进入难以到达和危险的区域，因此它们提供了更安全的现场监控和数据收集手段。
8、三维激光扫描仪
三维激光扫描仪使用专用软件和激光探头，以数字三维形式捕捉实物的精确尺寸和形状。
该技术能够测量微小细节并创建高度精确的点云，这意味着它非常适合建筑工地的轮廓表面和复杂几何形状。
事实上，到2024年，建筑行业对三维激光扫描的需求预计将增长100亿美元。
事实证明，这项技术在项目的整个生命周期都非常有用，从设计、施工到运营和翻新。与二维扫描相比，三维激光扫描仪不仅能提高精确度、减少人工、促进协作并加强关键项目数据的收集，还能将成本降低50%。
尽管激光扫描具有诸多优点，但前期成本较高，而且需要熟练工人来操作该技术。
9、4D建筑信息模型
4D BIM 模型整合了在特定时间段内创建的3D BIM 模型，以生成虚拟施工序列。简而言之，4DBIM可模拟一段时间内的施工活动。
该技术提供了项目和施工团队的全面可视性，使项目负责人能够监控进度，保证大型项目按计划进行，识别错误，并就项目的未来做出明智决策。
如今，建筑行业最常使用该技术来赢得后续项目投标，因为它是展示历史性工作的绝佳方式。一些团队还利用它来优化流程和降低成本。
10、3D打印
毫不夸张地说，3D 打印技术正在彻底改变建筑行业。
首先，3D打印使阻碍项目的部件短缺成为过去。只要有合适的原材料，建筑工人就可以随时随地打印出他们需要的任何东西。
这项技术还支持向可持续建筑的转变，因为它可以精确地使用材料，并将现场浪费减少多达 60%。即使是最后一刻才做出的设计选择，也不会造成额外的浪费；设计微调和产品定制可以一直持续到施工阶段。
此外，3D 打印还能承担以前的手工任务，从而降低建筑工人面临的风险。
11、资源和劳动力管理软件
资源和劳动力管理软件通常可帮助公司简化与人员相关的流程并使之自动化，如预测、人员配备和日程安排。
在建筑行业，变化的速度很快，项目负责人必须随时与多个利益相关者和承包商打交道。劳动力短缺、安全合规问题和调度冲突带来了更多挑战。资源或劳动力管理工具通过支持沟通、计划、数据管理、排班和实际情况来减轻这些压力。
它通过确保正确的人员在正确的时间出现在正确的地点来优化现有的劳动力，将关键的劳动力数据整合到一个集中的系统中以做出明智的决策，并管理项目时间表和预算。此外，这些解决方案还能通过有效的在职培训大幅减少工伤事故。
12、传感器数据
当传感器设备检测到来自周围物理环境的某种输入并做出响应时，就会产生传感器数据。通常情况下，这种响应或输出用于向最终用户传递重要信息。
在建筑领域，传感器数据在确保现场工人和未来居民的安全方面发挥着至关重要的作用。举几个例子： 振动传感器检测结构内的运动，以警告稳定性问题；湿度传感器监测环境条件，防止材料受损；气体传感器监测空气中某些元素的含量，发出空气污染警报；接近传感器检测附近物体或材料的存在与否，发出危险警报；越来越多的传感器数据设备具备无线连接功能，可实现远程监测和控制。
13、先进的算量和预算工具
在材料成本快速上涨、利润率日益微薄的时代，建筑行业面临着巨大的压力，因此精打细算至关重要。
这时，先进的算量及预算技术就派上用场了。前者可以识别和量化建筑项目所需的工具、材料和劳动力，后者则可以计算与每个项目组成部分相关的成本。
该软件使团队领导能够准确地规划和预算项目，确保资源得到有效分配，客户投标更具竞争力。虽然算量和预算可以手动进行，但数字工具可以提供可观的投资回报（ROI），因为它们更准确、更高效、更能加强协作并降低成本。
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