當前中國的建筑業(yè)農(nóng)民工，平均年齡近40歲，并且基本沒有新鮮血液補充。我們要培養(yǎng)新一代的建筑工人，不是單純做體力勞動，而是能操控和維修機器人的年輕工人?；剡^頭來，這也能倒逼機器人的建筑工藝不斷優(yōu)化。
——— “建筑器人”研發(fā)設(shè)計師毛家振
不到一年時間，廣東博智林機器人公司實驗中心走出了一批建筑機器人，在建筑工地上進行地面抹平、鋪瓷磚、墻面噴涂等工作調(diào)試。它們都出自毛家振的研發(fā)團隊，而他也成為了建筑機器人研究一院一〇一所的負責(zé)人。
一年前，順德北滘，一座面積達11.23平方公里的中國最大機器人谷拔地而起。碧桂園集團選址于粵港澳大灣區(qū)這一核心腹地，5年斥資800億元，成立全資子公司———廣東博智林機器人公司(下稱“博智林”)，欲引進1萬名頂尖機器人專家及研發(fā)人員，打造世界級機器人制造與應(yīng)用高地。聽聞這一全球“征集令”，在新加坡生活十多年的毛家振坐不住了。“作為一名機械研發(fā)工程師，我一直關(guān)注著機器人領(lǐng)域的發(fā)展，希望能把所學(xué)技術(shù)帶回國，運用到新興產(chǎn)業(yè)中”。
深海采油，升級油氣開采設(shè)備
2002年，毛家振前往新加坡留學(xué)，此后十年間，他完成了從本科到博士階段的學(xué)習(xí)，主要研究新材料與新產(chǎn)品在石油天然氣領(lǐng)域中的應(yīng)用。“我讀博時，目的很明確，就是要走產(chǎn)業(yè)化道路，把當前有潛力的技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，并能在3-5年內(nèi)落地應(yīng)用”。
畢業(yè)那年，毛家振加入了全球最大的油田技術(shù)服務(wù)公司———斯倫貝謝的新加坡分公司，從事上游核心產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)工作。這是一家有著近百年歷史的老牌企業(yè)，毛家振所瞄準的，是其先進而完善的產(chǎn)品開發(fā)體系。“它們的框架和制度十分細致、成熟，產(chǎn)品的可靠性和安全性做得非常好，有助于我積累豐富的經(jīng)驗”。
要知道，石油開采方法主要有自噴采油和人工舉升：油層物性好、壓力高的油井，油氣可自噴到地表；反之，當?shù)貙幽芰坎蛔阋詫⒂蜌馀e升至地表時，就需要人工補充能量，進行人工舉升。毛家振解釋說，石油開采都是由淺入深，當挖到一定程度后，現(xiàn)有的產(chǎn)品往往無法滿足深海的作業(yè)條件。“包括壓力、溫度，越往深海時，產(chǎn)品性能要求越高，開采成本也越高，每個平臺日均花費高達百萬美金”。
此時，深海采油產(chǎn)品對可靠性至關(guān)重要。“要保證產(chǎn)品不出現(xiàn)故障，就算遇到故障，也要用最快的時間解決”。毛家振帶領(lǐng)著團隊，對墨西哥灣海域使用的一款油氣開采設(shè)備進行升級，從產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)突破，到產(chǎn)品功能的研制，及至后期運行和維護的機制標準。
2015年，新產(chǎn)品高溫高壓高可靠性深海人工升舉系統(tǒng)的誕生令團隊沸騰了。“在機器惡劣的條件下，它的可靠性、對環(huán)境的適應(yīng)性，都提高了2-3倍，這是行業(yè)技術(shù)上的突破”，毛家振欣喜地說。
研發(fā)新材料，3D打印螺旋槳
2017年5月，荷蘭達門船舶集團宣布，在鹿特丹增材制造實驗室(RAM Lab)中成功研發(fā)出第一個船舶3D打印 螺旋槳。其命名為“WAAMpeller”，是世界上首個獲得船級社認證，可以直接投入使用的3D打印螺旋槳。“老東家”傳來的喜訊，一下子勾起了毛家振的回憶。
在斯倫貝謝，成熟的產(chǎn)品研發(fā)程序讓新人快速上手，按照既定程序就可以把產(chǎn)品做出來。但于毛家振而言，“這就容易在技術(shù)和視野上受限，失去獨立思考和創(chuàng)新的空間”。他明白自己的興趣點在于，“利用新材料、新能源進行產(chǎn)品研發(fā)”。
隨后，毛家振任職于荷蘭達門船舶集團的高級研發(fā)工程師，開始研發(fā)新型產(chǎn)品，包括3D打印的螺旋槳、用高分子復(fù)合材料制作的海上救援快艇，等等。
“實際上，很多新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已有豐富的研究成果，但缺少一個牽頭人將這些成果集中起來，定義出一個產(chǎn)品形態(tài)，通過反復(fù)試驗和測試讓技術(shù)落地應(yīng)用”。毛家振說，3D打印領(lǐng)域就是如此。在他看來，用3D打印制作船用螺旋槳再適合不過。由于螺旋槳的形狀是不規(guī)則的，曲面多，且在海底受力復(fù)雜，對生產(chǎn)材料和工藝的要求很高。“原始的用鑄造或車工的‘剪裁式’制作，是將大的合金材料做出來再進行切割，而3D打印屬于‘增材式’，用顆粒粉塵一點點從小到大做出來，在性能、成本上極具優(yōu)勢”。
但這是一項“從0到1”的挑戰(zhàn)，“沒有一款好的材料和工藝配方，能讓產(chǎn)品完全滿足應(yīng)用條件。而且，國內(nèi)外也沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品標準，必須重新制定一套從設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、驗證到使用的方法”。毛家振說，技術(shù)證明容易，難在從法規(guī)和條款上形成標準。
于是，毛家振帶領(lǐng)團隊花了半年來研究新材料，設(shè)計出合適的產(chǎn)品則耗時一年多，再用了半年去突破規(guī)范與認證標準。他記得自己離開時，3D打印螺旋槳的首次海上正式測試和使用已完成，“穩(wěn)定性、耐久性、耐腐蝕性、抗震減噪等性能都大大提升了”。
回國發(fā)展，向建筑機器人邁出第一步
多年的石油與天然氣行業(yè)從業(yè)經(jīng)歷，讓毛家振積淀了豐富的智能化設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用、新工藝研發(fā)、結(jié)構(gòu)仿真等經(jīng)驗，成為機械設(shè)計研發(fā)領(lǐng)域的稀缺人才。眼看著事業(yè)正如日中天，他卻突然選擇了回國。
“傳統(tǒng)行業(yè)有一定的瓶頸，尤其是石油天然氣領(lǐng)域，并非一個鼓勵創(chuàng)新的朝陽企業(yè)。”毛家振說，聽聞博智林正向全球引才引智、大手筆地打造機器人谷、研發(fā)設(shè)計第一款建筑機器人，他認為時機來了，“我一直關(guān)注著機器人領(lǐng)域的發(fā)展，希望能把所學(xué)技術(shù)帶回國，運用到新興產(chǎn)業(yè)中”。
面對這一全新的行業(yè)，“懂建筑的不懂機器人，懂機器人的又不懂建筑。國外有很多失敗的嘗試，沒有真正產(chǎn)品化。”毛家振決定，“要真正把二者結(jié)合，我們選擇，做機器人的人邁出第一步”。2018年8月，帶著國外掌握的那一套成熟的產(chǎn)品開發(fā)理念與體系，毛家振進入了博智林的建筑機器人研發(fā)團隊。
話雖如此，建筑環(huán)境是一個非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境，與工廠機器人的應(yīng)用環(huán)境全然不同。“工廠里可以人為規(guī)劃得很完美，地面平整、物品擺放規(guī)范，但建筑工地現(xiàn)場無法做到，人員和場地混亂，整個應(yīng)用場景十分復(fù)雜。”毛家振解釋說，土木行業(yè)是一種粗放型行業(yè)，而機器人又是精密設(shè)備，兩者具有天然的不匹配性。“如果要把兩個行業(yè)拉到一塊兒，當中有很多沖突和矛盾需要解決”。
去年國慶節(jié)過后，毛家振正式負責(zé)接手這個研發(fā)團隊。為了更加深入了解建筑工藝，他不斷前往工地現(xiàn)場調(diào)研，“就在現(xiàn)場待著，看工人怎么工作，對他們的動作、工藝，每一個細節(jié)都要清楚，還要了解施工要求和驗收標準”。毛家振說，鋪磚、噴涂、制模板、貼墻磚墻紙……工地上能想到的工種，他幾乎都干過。
30多款建筑機器人正在研發(fā)
“最有成就感的，就是自己帶著團隊從去建筑工地了解需求開始，逐步設(shè)計建筑機器人方案，最后讓方案變成樣機。”6月14日，在博智林的實驗中心，毛家振興奮地告訴記者。短短十個月，他所帶領(lǐng)的團隊從最初的七八個人，成長為200多人的建筑機器人研究院一所，他任副所長。并且，30多款機器人設(shè)備正在研發(fā)當中，其中7款已開始測試使用，在建筑工地上進行地面抹平、鋪瓷磚、墻面噴涂等工作調(diào)試。
這令人驚嘆的研發(fā)速度，既得益于毛家振心中那套先進的產(chǎn)品開發(fā)思路，更離不開公司在資金和人員上的大力投入。他介紹說，團隊的人員結(jié)構(gòu)十分“有趣”，“有作為主力的研發(fā)人員，有從地產(chǎn)項目調(diào)動的建筑工程師、專家，也有一線經(jīng)驗豐富的工人，還有一些職業(yè)學(xué)校的畢業(yè)生，作為梯隊人才”。
“這不光是要改變產(chǎn)業(yè)形態(tài)，還要改變?nèi)瞬沤Y(jié)構(gòu)”。毛家振提到，當前中國的建筑業(yè)農(nóng)民工，平均年齡近40歲，并且基本沒有新鮮血液補充。“我們要培養(yǎng)新一代的建筑工人，不是單純做體力勞動，而是能操控和維修機器人的年輕工人”?；剡^頭來，這也能倒逼機器人的建筑工藝不斷優(yōu)化。
那么，建筑機器人何時能真正發(fā)揮作用？毛家振說，目前人工成本在不斷上升，而設(shè)備成本在下降，二者有一個吻合的交點。“目前看來，這個界點就要到來了，我們正為之努力。到那個時候，建筑機器人就可以大量使用了”。
采寫：南都記者 莫郅驊
圖片：受訪者提供
