摘要：本文依托山西建工集团残疾人康复中心二期项目与太原科技大学忻州校区建设项目的工程实践，深入剖析了在“人机协同”作业范式下的技术路径优化、管理机制创新、复合型人才梯队构建以及安全质量标准化控制等方面的实践经验。

关键词：智能建造、人机协同、班组管理、降本增效、

绿色施工

引言： 

山西广宇建筑劳务服务有限公司智能建造班组化中心现有成员75人，其中35周岁以下青年员工52人，占比高达69.3%。，班组率先成建制引入智能抹灰、喷涂及钢筋绑扎机器人。本文旨在系统梳理该班组在多场景“人机协同”模式下的实践路径，以期为同类建筑劳务组织的数字化转型提供理论参考与实操借鉴。

一、 饰面工程智能装备的适配与“人机协同”工艺重构

1. 技术瓶颈剖析：复杂工况下的设备“水土不服”现象

在残疾人康复中心二期项目初期，班组遭遇了智能装备与现场实际工况匹配度不足的典型问题。机器人的导航算法与路径规划多基于标准化、大开间场景预设，而实际施工现场存在大量阴阳角转换、管线密集区及非规则户型空间。上述技术适配性缺陷不仅未能实现预期增效，反而增加了人工修补的二次工作量。

2. 工艺前置与算法逆向优化策略

为突破技术落地瓶颈，班组组建青年攻坚小组，采取“逆向工艺优化与现场数据反哺”的技术攻关路径：团队主动引入建筑信息模型（BIM）技术对作业面进行三维激光扫描与数字建模。针对异形空间结构，技术人员将原始S型遍历路径解构重组为高效的“回”字型闭合路径，剔除冗余移动轨迹，经现场实测验证，机器人有效作业时长提升约30%。

基准控制工艺的前置强化：智能装备的作业精度高度依赖于前期基层处理的几何基准。班组据此强化“冲筋打点”工艺的前置管控，由资深技工专项负责基准线布设，并制定严于国家现行验收规范的企业内控标准（墙面垂直度偏差严格控制在3mm以内），为机器人提供高精度的空间参照系。

“主辅协同”作业矩阵的建立：团队重新界定人机职能边界，构建“机器主导标准化作业、人工聚焦精细化收口”的协同范式。机器人承担大面积墙体抹灰与顶棚喷涂等重复性工序；人工则专注于管线背侧、开关盒周边等机械臂无法触及的盲区处理及阴阳角精细找平，有效弥合了设备刚性约束与现场柔性需求之间的鸿沟。

3. 饰面工程实施成效

经工艺优化与参数调校，抹灰机器人综合施工效率较传统纯人工模式提升1.5倍，墙面垂直度与平整度一次性验收合格率达到100%；喷涂机器人实现无死角均匀覆盖，饰面材料损耗率降低15%，作业区悬浮颗粒物排放浓度下降50%，现场文明施工与绿色建造水平实现显著跃升。

二、 钢筋绑扎机器人的专项实践与协同机制创新

太原科技大学忻州校区建设项目体量大、结构形式复杂、工期节点紧凑，且对主体结构的抗震性能与钢筋节点绑扎质量提出了严苛要求。传统人工绑扎作业不仅劳动强度极高，且在梁柱核心区、剪力墙边缘构件等密集配筋区域，极易出现间距偏差、漏绑、绑扎丝松脱等质量通病。为突破结构施工阶段的效率与质量双重瓶颈，班组在该校区教学楼与实验楼主体结构施工中，成建制导入自动钢筋绑扎机器人，探索结构工程领域的“人机协同”新范式。

1.核心痛点识别：复杂节点与设备刚性的冲突

设备进场初期，班组识别出三大典型适配性障碍：其一，原装视觉识别系统在多层交叉钢筋网片中易受光影与金属反光干扰，导致定位偏差与空绑现象；其二，设备出厂扭矩参数为固定值，无法适配不同直径钢筋的力学特性，细径钢筋易变形、粗径钢筋绑扎紧固度不足；其三，现场铁丝碎屑与混凝土粉尘易侵入送丝机构，造成频繁卡滞与停机，严重制约连续作业能力。

2.“人机协同”绑扎作业流的系统重构

针对上述痛点，班组摒弃“全自动化替代”的理想化预设，转而构建“人工精准定位+机器标准绑扎+人工节点复核”的柔性协同作业流：

前端人工布筋与节点预控：由经验丰富的钢筋工完成主筋排布、定位筋焊接及梁柱核心区、洞口加强筋等复杂节点的预绑扎，确保结构受力逻辑与空间几何关系准确无误。

中端机器高速标准作业：机器人在标准网格区域（如楼板面筋、墙体分布筋、基础底板等）执行高速连续绑扎，充分发挥其节拍稳定、间距一致、抗疲劳作业的优势。

后端人工质检与扭矩抽检：质检人员依据结构图纸与规范要求，对关键受力节点进行扭矩抽检与补强绑扎，形成“施工-检测-闭环”的质量控制链条。

3.关键技术适配与微创新改造

在协同流程确立的基础上，技术攻坚模块开展了针对性硬件与参数优化：

视觉标定辅助与扭矩自适应参数库：加装偏振滤光片与辅助激光标定模块，削弱金属反光干扰；同时依据HRB400E不同规格钢筋的屈服特性，建立分级扭矩参数库，实现绑扎力度的动态自适应控制，滑丝与断丝率下降逾60%。

送丝机构防尘导流与自清洁程序：自主设计加装模块化防尘导流罩，并编写定时反向吹扫程序，将送丝轮卡滞故障率降低约45%，设备综合可用率提升至92%以上。

BIM排布与机器人作业区块划分：利用BIM模型提前进行钢筋碰撞检查与绑扎区块数字化划分，生成设备可识别的作业序列代码，减少现场路径规划时间，提升工序衔接流畅度。

4.实施成效与工效学价值评估

经系统性适配，钢筋绑扎机器人单机日均绑扎节点数达到人工的2.3倍，绑扎间距合格率稳定在98.5%以上，铁丝损耗率下降14%。更为重要的是，该模式显著改善了作业人员的工效学环境：机器人替代人工长时间弯腰、蹲姿及高频手腕扭转作业，现场结构施工的安全性与职业健康水平实现实质性跃升。

五、结论与行业展望

智能建造的本质并非简单的“机器替代人工”，而是对一线施工组织形态、技术集成能力与人机协作逻辑的系统性重塑。展望未来，该班组将持续深化与智能建造科技企业的产学研协同，进一步拓展瓷砖铺贴、地坪研磨及智能测量放线等新型装备的应用场景，不断完善技能认证与绩效激励体系。随着人工智能、机器视觉、物联网与建筑机器人的深度融合，进一步向“数据驱动、智能决策、柔性协作”的新型产业工人组织演进，为推动企业高质量发展、培育新时代高素质建筑产业工人队伍提供具有实践指导意义的基层参照。

作者姓名：田李峰

所在单位：山西建筑工程集团有限公司山西广宇建筑劳务服务有限公司

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