2022年，美國建筑業(yè)的市場規(guī)模約為1.8萬億美元。雖然業(yè)務蓬勃發(fā)展，但該行業(yè)仍面臨著材料成本高、勞動力短缺和運營效率低下等諸多挑戰(zhàn)。

新建筑技術的應用有助于緩解這些壓力。這些工具不僅沒有取代傳統(tǒng)的建筑方法，反而增強了人類工人的作用，大大提高了工地的產(chǎn)出。例如，預計有效利用機器人技術、人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）可將建筑成本最多降低 20%。

以下是正在建筑行業(yè)掀起一場風暴的13項創(chuàng)新技術。

1、增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）

增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）通常使用移動應用程序、頭戴式設備和其他智能設備，在游戲行業(yè)大放異彩，但在建筑領域也有許多應用。

AR 將計算機生成的圖像疊加到用戶看到的物理世界上，而VR則是完全由計算機生成的沉浸式環(huán)境，用戶可以通過看似真實或物理的方式與之互動。

這兩種技術都被用于加強協(xié)作、改善現(xiàn)場安全、培訓新員工和提高項目效率。關鍵利益相關者可以從虛擬建筑導覽中獲益，從而遠程監(jiān)控其團隊的進度。

AR 護目鏡可掃描標簽，為工人提供關鍵信息，如操作某些機械的說明或危險信息，從而提高現(xiàn)場安全性。

VR和AR可用于員工入職培訓，為新員工熟悉新環(huán)境提供安全、吸引人的手段。

越來越多的建筑公司開始采用混合現(xiàn)實技術（MR），它將VR和AR結合在一起，提供了兩個世界中最好的體驗：真正身臨其境、引人入勝的體驗，讓用戶與周圍環(huán)境保持聯(lián)系。

2、建筑機器人

建筑機器人用于建筑工地，可提高精確度、提高生產(chǎn)率、減少事故并節(jié)約成本。

最常見的是拆除機器人，目前占建筑機器人市場的90%。然而，由于人工智能和機器學習（ML）技術的快速發(fā)展，現(xiàn)場機器人的自主性越來越強，技能也越來越高。

如今，這些機器可用于挖掘和搬運重物、砌磚、焊接、抹灰、鉆孔、組裝和3D打印。硬件價格越來越低廉，而工人卻越來越短缺，這兩方面因素共同推動了建筑行業(yè)對機器人需求的增長。

3、數(shù)字孿生

數(shù)字孿生是物理對象（如機器或建筑）或系統(tǒng)（如計算機軟件）的虛擬復制品。

該設備整合了真實世界的數(shù)據(jù)和其他技術，如物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，以運行模擬，預測產(chǎn)品或系統(tǒng)的實際性能。數(shù)字孿生通常用于車輛或機械等單個產(chǎn)品，也可以在更大范圍內(nèi)應用。例如，數(shù)字孿生城市使地方政府能夠規(guī)劃和管理公共服務。

在建筑領域，數(shù)字孿生通常用于支持資產(chǎn)管理和空間優(yōu)化；誰將使用該空間，如何使用，何時使用，以及哪些資產(chǎn)將存放在那里。此外，該技術還能測試安全程序和應急行動計劃。例如，可以模擬建筑疏散，以確定是否需要增加出口通道。

在項目結束后，數(shù)字孿生仍將繼續(xù)發(fā)揮作用，為建筑管理團隊提供支持。

4、人工智能與機器學習

事實證明，人工智能和機器學習在整個建筑過程中都很有價值。 

首先，這些技術可以幫助建筑公司設計出最適合人類最終用戶的空間，并識別項目計劃中可能導致長期問題的錯誤。這將提高運營效率，降低項目總成本。

施工開始后，人工智能和機器學習解決方案將用于監(jiān)督日常運營，從而確保建筑工人的安全，并使項目經(jīng)理能夠實時監(jiān)控進度。此外，人工智能或機器學習驅動的機器人還能執(zhí)行一些最單調和勞動密集型的現(xiàn)場任務，如砌磚和焊接。這樣，熟練的專業(yè)人員就能專注于增值活動。

建筑公司利用人工智能和機器學習解決方案收集和分析的數(shù)據(jù)，不斷提高運營水平。例如，對現(xiàn)場視頻錄像的分析可能會突出顯示工人的違規(guī)行為或安全隱患。這些工具還能查看建筑系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，為未來項目的設計提供參考，使公司能夠優(yōu)化各種性能指標，如能源效率和空氣質量。

最后，人工智能和機器學習還可用于預測性維護，突出顯示建筑機械或建筑系統(tǒng)（如電氣系統(tǒng)）何時需要更換或維修。這可以防止設備故障，因為設備故障可能導致項目延誤和成本增加。  

5、建筑信息模型（BIM）

建筑信息模型（BIM）是一種用于規(guī)劃、設計和開發(fā)的建筑技術，為建筑專業(yè)人員提供結構和建筑物物理和功能特征的智能數(shù)字表示。

在BIM出現(xiàn)之前，建筑公司使用二維藍圖或近期的計算機輔助設計（CAD）來繪制建筑平面圖。然而，這些技術都有其局限性，使利益相關者很難直觀地了解需求和測量結果，也很難獲取詳細的細節(jié)。

而BIM工具則能為用戶提供準確、靈活的三維模型，并包含有關部件和材料、財務、物流和采購的信息。

如今，這項技術被認為是必不可少的，有時甚至是建筑項目的強制要求。BIM不僅能確保效率、質量和安全，還能促進建筑師、工程師、房地產(chǎn)開發(fā)商、承包商和制造商之間的協(xié)作，他們可以通過通用數(shù)據(jù)環(huán)境（CDE）共享信息。

6、區(qū)塊鏈

建筑業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn)是透明度、問責制和效率低下，尤其是因為項目往往涉及多個利益相關者和分包商，其優(yōu)先事項和要求相互沖突。區(qū)塊鏈技術能在商業(yè)網(wǎng)絡內(nèi)實現(xiàn)透明的信息共享，它能以多種方式應對這些挑戰(zhàn)。

首先，即使是最復雜的供應鏈，區(qū)塊鏈技術也能實現(xiàn)對產(chǎn)品和材料的無縫跟蹤，從而突出盜竊和欺詐等問題。

其次，區(qū)塊鏈有助于在多方之間和不同地區(qū)之間進行及時和具有成本效益的資金轉移。當不同的利益相關者需要不同形式的付款時，這一點尤為有利。該技術可確保安全、透明地跟蹤和記錄每筆交易及其相關數(shù)據(jù)。越來越多的 BIM 和區(qū)塊鏈技術解決方案被整合在一起，以支持更穩(wěn)健的簽約流程。

第三，該技術可以跟蹤建筑工地上發(fā)生的安全違規(guī)行為，確保承包商承擔責任。任何與違規(guī)行為有關的數(shù)據(jù)都將存儲在區(qū)塊鏈上。

最后，區(qū)塊鏈驅動的項目管理平臺可記錄所有項目數(shù)據(jù)，以加強跨團隊協(xié)作，提高運營效率。

7、無人機

建筑行業(yè)的無人機使用量同比增長239%，公司利用這些設備進行土地和工地分析、規(guī)劃和設計、設備跟蹤、項目報告、安全監(jiān)控和跨團隊協(xié)作。 

使用無人機可以降低成本、提高運營效率、降低風險并提高數(shù)據(jù)準確性。例如，使用人類工人來勘察大型工地是時間和勞動力密集型的。而無人機測量員每小時可以覆蓋120英畝的土地，這相當于測量效率提高了60倍。

這樣可以節(jié)省資金，因為需要的勞動力更少，同時也有助于確保公司遵守嚴格的項目期限。此外，由于無人機可以進入難以到達和危險的區(qū)域，因此它們提供了更安全的現(xiàn)場監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集手段。 

8、三維激光掃描儀

三維激光掃描儀使用專用軟件和激光探頭，以數(shù)字三維形式捕捉實物的精確尺寸和形狀。

該技術能夠測量微小細節(jié)并創(chuàng)建高度精確的點云，這意味著它非常適合建筑工地的輪廓表面和復雜幾何形狀。

事實上，到2024年，建筑行業(yè)對三維激光掃描的需求預計將增長100億美元。

事實證明，這項技術在項目的整個生命周期都非常有用，從設計、施工到運營和翻新。與二維掃描相比，三維激光掃描儀不僅能提高精確度、減少人工、促進協(xié)作并加強關鍵項目數(shù)據(jù)的收集，還能將成本降低50%。

盡管激光掃描具有諸多優(yōu)點，但前期成本較高，而且需要熟練工人來操作該技術。

9、4D建筑信息模型 

4D BIM 模型整合了在特定時間段內(nèi)創(chuàng)建的3D BIM 模型，以生成虛擬施工序列。簡而言之，4DBIM可模擬一段時間內(nèi)的施工活動。

該技術提供了項目和施工團隊的全面可視性，使項目負責人能夠監(jiān)控進度，保證大型項目按計劃進行，識別錯誤，并就項目的未來做出明智決策。

如今，建筑行業(yè)最常使用該技術來贏得后續(xù)項目投標，因為它是展示歷史性工作的絕佳方式。一些團隊還利用它來優(yōu)化流程和降低成本。

10、3D打印

毫不夸張地說，3D 打印技術正在徹底改變建筑行業(yè)。

首先，3D打印使阻礙項目的部件短缺成為過去。只要有合適的原材料，建筑工人就可以隨時隨地打印出他們需要的任何東西。

這項技術還支持向可持續(xù)建筑的轉變，因為它可以精確地使用材料，并將現(xiàn)場浪費減少多達 60%。即使是最后一刻才做出的設計選擇，也不會造成額外的浪費；設計微調和產(chǎn)品定制可以一直持續(xù)到施工階段。

此外，3D 打印還能承擔以前的手工任務，從而降低建筑工人面臨的風險。

11、資源和勞動力管理軟件

資源和勞動力管理軟件通?？蓭椭竞喕c人員相關的流程并使之自動化，如預測、人員配備和日程安排。

在建筑行業(yè)，變化的速度很快，項目負責人必須隨時與多個利益相關者和承包商打交道。勞動力短缺、安全合規(guī)問題和調度沖突帶來了更多挑戰(zhàn)。資源或勞動力管理工具通過支持溝通、計劃、數(shù)據(jù)管理、排班和實際情況來減輕這些壓力。

它通過確保正確的人員在正確的時間出現(xiàn)在正確的地點來優(yōu)化現(xiàn)有的勞動力，將關鍵的勞動力數(shù)據(jù)整合到一個集中的系統(tǒng)中以做出明智的決策，并管理項目時間表和預算。此外，這些解決方案還能通過有效的在職培訓大幅減少工傷事故。

12、傳感器數(shù)據(jù)

當傳感器設備檢測到來自周圍物理環(huán)境的某種輸入并做出響應時，就會產(chǎn)生傳感器數(shù)據(jù)。通常情況下，這種響應或輸出用于向最終用戶傳遞重要信息。

在建筑領域，傳感器數(shù)據(jù)在確保現(xiàn)場工人和未來居民的安全方面發(fā)揮著至關重要的作用。舉幾個例子： 振動傳感器檢測結構內(nèi)的運動，以警告穩(wěn)定性問題；濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境條件，防止材料受損；氣體傳感器監(jiān)測空氣中某些元素的含量，發(fā)出空氣污染警報；接近傳感器檢測附近物體或材料的存在與否，發(fā)出危險警報；越來越多的傳感器數(shù)據(jù)設備具備無線連接功能，可實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制。

13、先進的算量和預算工具

在材料成本快速上漲、利潤率日益微薄的時代，建筑行業(yè)面臨著巨大的壓力，因此精打細算至關重要。

這時，先進的算量及預算技術就派上用場了。前者可以識別和量化建筑項目所需的工具、材料和勞動力，后者則可以計算與每個項目組成部分相關的成本。

該軟件使團隊領導能夠準確地規(guī)劃和預算項目，確保資源得到有效分配，客戶投標更具競爭力。雖然算量和預算可以手動進行，但數(shù)字工具可以提供可觀的投資回報（ROI），因為它們更準確、更高效、更能加強協(xié)作并降低成本。