當(dāng)前建筑工業(yè)存在著一些問題，如從設(shè)計(jì)到施工各環(huán)節(jié)之間銜接不當(dāng)而造成浪費(fèi)；施工工地的環(huán)境污染；由于誤差或施工質(zhì)量問題造成能源的浪費(fèi)；勞動(dòng)力成本的快速上升導(dǎo)致人工勞動(dòng)密集型的建筑構(gòu)件加工及施工成本越來越高。種種問題迫使建筑工業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。建筑工業(yè)的升級(jí)方向何在？其實(shí)，建筑工業(yè)的發(fā)展同時(shí)面臨機(jī)遇，被稱作工業(yè)4.0 的智能制造正在蓬勃興起，這就意味著“數(shù)字建造”、進(jìn)而“智能建造”成為必然。

　　智能建造作為經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略，在多種行業(yè)已經(jīng)有了長足的推進(jìn)，建筑行業(yè)也開始探索智能建造：如使用工業(yè)機(jī)器臂進(jìn)行建筑構(gòu)件加工及建筑現(xiàn)場施工。包括機(jī)器臂切削各種材料成型、機(jī)器臂疊層或空間打印構(gòu)件、機(jī)器臂熱線切割泡沫作為模具、機(jī)器臂多臂協(xié)同編織物件。在施工現(xiàn)場，機(jī)械臂自動(dòng)砌筑墻體、機(jī)械臂綁扎鋼筋、機(jī)械臂焊接作業(yè)、機(jī)械臂噴抹工作等等，這些自動(dòng)或智能加工和建造項(xiàng)目可以提升建筑質(zhì)量，可以大大節(jié)省加工及建造過程中人力成本的付出，可以提高復(fù)雜形體加工的精度和效率。更重要的是智能建造可以把工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)社會(huì)的平等與公平。

　　清華大學(xué)（建筑學(xué)院）-中南置地?cái)?shù)字建筑中心研發(fā)的“機(jī)器臂自動(dòng)砌筑系統(tǒng)”與國際國內(nèi)現(xiàn)有砌磚系統(tǒng)不同，首次把機(jī)器臂自動(dòng)砌磚與砂漿打印結(jié)合在一起，形成全自動(dòng)砌磚及3D打印砂漿一體化智能建造系統(tǒng)；并在世界上首次把“自動(dòng)砌筑系統(tǒng)”運(yùn)用于實(shí)際施工現(xiàn)場，建成一座“磚藝迷宮花園”。在迷宮花園的設(shè)計(jì)及砌筑打印過程中，首先在犀牛軟件里生成曲面墻體并布置磚塊，接著設(shè)計(jì)出機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡，并使用KUKA|PRC語言將其導(dǎo)出為機(jī)械臂可識(shí)別的程序語句；機(jī)械臂的動(dòng)作包括用真空吸盤取磚、在指定位置放磚、翻轉(zhuǎn)機(jī)械臂前端、根據(jù)磚塊排布在磚面上打印砂漿等幾個(gè)操作，運(yùn)動(dòng)軌跡命令中整合了機(jī)械臂對氣泵等外部設(shè)備發(fā)出的控制指令，并經(jīng)過避障設(shè)計(jì)；在程序中模擬后，由PRC導(dǎo)出程序用于機(jī)械臂執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)從數(shù)字模型到實(shí)際建造物的精確轉(zhuǎn)化；這一自動(dòng)砌筑系統(tǒng)的實(shí)際工作過程只需兩人進(jìn)行操作，一人控制鍵盤及程序輸入，另一人準(zhǔn)備磚塊及砂漿材料，可大大減少人工的投入。

　　西班牙建筑師高迪在18世紀(jì)開始巴塞羅那圣家族教堂的設(shè)計(jì)施工時(shí)，一直通過繪制圖紙并配合手工制作石膏模型來推敲方案并指導(dǎo)建設(shè)，前后共40余年，只建成了一個(gè)耳堂和四個(gè)塔樓之一，相當(dāng)于整個(gè)工程量的五分之一。20世紀(jì)70年代末開始，圣家族教堂的建設(shè)運(yùn)用了數(shù)字技術(shù)，將數(shù)字測量、數(shù)字建模、傳統(tǒng)工藝與機(jī)器臂數(shù)字建造技術(shù)相結(jié)合，大大加快了建設(shè)進(jìn)度。在構(gòu)件設(shè)計(jì)、加工、建造過程中，先用3D打印構(gòu)件的小比例石膏模型作為參考，經(jīng)設(shè)計(jì)師確認(rèn)打印出的參考模型無誤后，再將構(gòu)件模型設(shè)計(jì)文件輸入到數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)中，然后操縱機(jī)械臂對復(fù)雜的石材構(gòu)件進(jìn)行切割或雕刻加工，該建筑的大部分石材構(gòu)件都是在工廠通過數(shù)控機(jī)器臂進(jìn)行加工完成。

　　隨著建筑相關(guān)行業(yè)及相關(guān)學(xué)科如智能制造、材料科學(xué)、環(huán)境技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是目前大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、互動(dòng)技術(shù)、虛擬及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷開發(fā)，數(shù)字建造又無時(shí)不在尋求與這些新興的科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合，引領(lǐng)著建筑行業(yè)向著新的方向拓展，從而形成新的數(shù)字建造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)鏈。在這一產(chǎn)業(yè)網(wǎng)鏈中，房屋建筑的全過程及各專業(yè)將充分利用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)建造目標(biāo)。房屋建筑的全過程包括設(shè)計(jì)階段、構(gòu)件加工階段、施工階段、全壽命周期的物業(yè)管理階段等；房屋建筑的各專業(yè)包括建筑設(shè)計(jì)專業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)、水暖電設(shè)計(jì)專業(yè)、施工組織管理專業(yè)等，以及相關(guān)行業(yè)如材料及配送、構(gòu)件加工、施工機(jī)械、物業(yè)管理等。數(shù)字建造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)鏈的特點(diǎn)在于“全過程”自始至終，以及“各專業(yè)”相互之間具有連續(xù)且共享的數(shù)字流，它從建筑方案設(shè)計(jì)開始，是經(jīng)過后續(xù)階段及各專業(yè)不斷添加、修改、反饋、優(yōu)化的建筑信息；以此數(shù)字流為依據(jù)，房屋建筑的物質(zhì)性建造依靠互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)、CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床）數(shù)控設(shè)備、3D打印等智能機(jī)械，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、環(huán)保性的房屋建造與運(yùn)維服務(wù)。