在本文中,submitted to the Institution of Structural Engineers Kenneth Severn Award 2018,得到嘉奖,RPS的Michael Minehane询问10-15年后结构工程实践将是怎样的,专业团体如何帮助做好准备工作。

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介绍


根据世界经济论坛《2016年就业前景》报告,我们正在进行第四次工业革命,随着3D打印等领域技术的飞速发展,机器人技术,人工智能和机器学习(1)(图1)。

我们的架构,工程建设(AEC)行业正经历着一个巨大的变化时期,带来了相当大的挑战和机遇。

我们现在真正生活在一个数字化的世界里,在这个世界里,变革的步伐不断加快,我们需要适应,拥抱,数字技术的发展令人望而生畏。Indeed,目前可用的数字工具和工作流程在本世纪初是无法想象的。气候变化和极端天气事件从未构成更大的挑战。

环境行动计划,包括英国政府最近公布的25年环境规划(2)set targets for us into the future in terms of sustainable development,绿色基础设施,资源效率和减少污染和浪费。

老龄化的劳动力和预计的AEC行业技能短缺意味着我们现有的劳动力需要发挥最大的作用,并且需要不断努力吸引人们对结构工程职业的兴趣。

因此,第四次工业革命的进步为我们的职业面临这些挑战提供了巨大的机遇。

图1——工业革命的四个阶段(3)。

本文从以下几个方面的现状和发展趋势,对10-15年的结构工程实践进行了初步的探索。被认为具有最大的潜在影响:
•建筑信息建模
• Blockchain technology
• Digital tools and immersive technology
• 3D printing and robotics
•材料使用创新
•结构工程师的作用

建筑信息建模


Current industry transformations in the use of building information modelling (BIM) present remarkable opportunities for clients and engineers to seamlessly exchange information and leverage holistic,基于三维模型设计的协作工作流。

图2(a)图2–Raith地下通道的BIM模型(a)和航空照片(b);苏格兰,下面。(资料来源:RPS集团和Ferrovial Lagan合资公司)。

BIM的早期使用主要集中在建筑型项目上,但现在已扩展到包括所有类型结构的项目,包括桥梁和民用基础设施(图2)。金宝博娱乐城

2016年英国的BIM授权导致在相对较短的时间内,英国对BIM的使用有了很大的提升。2017年国家BIM报告强调,英国采用BIM的比例已超过60%,预计到2023年将达到95%。

因此,在其他几个国家编制了实施BIM的路线图也就不足为奇了,在未来5到10年内可能会有任务,including Germany,西班牙,爱尔兰,斯堪的纳维亚,新加坡,迪拜和澳大利亚。

图2(b)图2–BIM模型(a)上面,以及Raith地下通道的航空照片(B)苏格兰。(资料来源:RPS集团和Ferrovial Lagan合资公司)。

预计10-15年后,BIM will be mandated across the wider engineering community worldwide,协作将成为我们所有人工作和共享信息的一种内在方式,在结构工程和更广泛的原子能委员会社区中,将充分利用效率:
•降低资本成本
•减少项目交付计划
• Reduced waste
•改进协调和冲突检测
•可靠的资产信息
•改进利益相关者咨询
•服务出口增加

区块链技术


Blockchain technology has recently proved revolutionary in the financial sector and is the basis for Bitcoin and other cryptocurrencies.区块链是分散的,防篡改数字交易分类账(4)。

最近的研究强调,区块链可以通过形成使物联网成为现实的平台,从根本上改变未来几年建成的环境,这为循环经济铺平了道路(5)。

AEC行业的更具体应用包括智能合约,供应链管理,以及智慧城市。区块链也可以应用于BIM,以创建真正的实时BIM模型,enable an immutable record of changes,解决知识产权问题,促进分散的公共数据环境(5)。

数字工具和沉浸式技术


当前使用编码的趋势,作为分析和设计辅助工具的脚本和自写插件,in lieu of traditional spreadsheets,建议结构工程师需要这些领域的技能,以最大限度地提高这些工具提供的效率。

3D BIM模型与游戏技术的相互作用,通过虚拟化的方式开发了沉浸式体验。增强和混合现实(图3,主图像)。

这些创新的变化速度意味着,在未来十年内,越来越多的结构工程项目将被采用。通过改进设计可视化,可以利用相当大的收益,合作和利益相关者协商。

3D打印和机器人技术


3D打印已成为制造业的一项重大创新,并已在AEC行业留下深刻印象。世界上第一座3D印刷人行天桥,包括微型钢筋混凝土,2017年在马德里开业。

图4——马德里世界上第一座3D印刷人行天桥,西班牙(7)。

在阿姆斯特丹,使用机器人3D打印一座复杂的钢桥的计划正在进行中(图5)。which demonstrates an increased freedom of form in 3D printing and robotics for construction.

无人机是机器人技术的另一种形式,很容易用于建筑。Drones have found applications including aerial videos and remote acquisition of survey data,当使用传统调查方法的访问很困难或可能不安全时,这尤其有用。

图5-MX3D(8)在阿姆斯特丹规划的机器人建造的桥梁。

未来,预计无人机技术将有足够的进步,使无人机能够进行目视检查,并有可能协助现场实际施工(9)。

材料使用创新


纤维等材料的新用途,复合材料,聚合物,自然材料,甚至自愈混凝土(图6)将为结构工程师提供令人兴奋的机会,以扩大我们的材料选择超过传统的选择。

第二代欧洲规范,我们将在20世纪20年代初,将延伸到覆盖额外的桥梁,用纤维增强聚合物加固结构,钢与混凝土连接,the use of fibre reinforced concrete and recycled aggregates.

新的欧洲规范也在为膜结构和结构玻璃的设计做准备。不可否认,这些发展将促进这些材料和形式在未来的使用。

图6——使用活细菌对混凝土裂缝进行自愈(来源:代尔夫特大学)。

结构工程师的角色


我们有幸在一个变革空前、发展迅猛的时代进行实践。技术进步,数字工作流程和分析技术不应被视为对我们专业的威胁,因为它可能使结构工程师更加过时。

或者,它应该作为一个机会来腾出时间,更有意义地参与到我们角色的最重要方面,包括:
•与其他学科和利益相关者有效合作
•在更广泛的项目团队中发挥领导作用
•锻炼概念创造力和想象力
•结构形式和材料使用创新
• Thoroughly consider of the end user to arrive at tactile,优雅的结构,吸引人的使用
•提供资产管理,最大限度地延长现有基础设施的剩余使用寿命

有变短的趋势,压力设计方案,数字化发展正受到欢迎,最大限度地利用我们作为结构工程师对建筑环境做出贡献的这些最具影响力的方面。

How can our professional community help us prepare?


数字发展的本质和显著速度要求我们的专业社区必须采取适应行动,以跟上我们不断变化的工作环境。

为我们的专业社区提供关键建议措施,帮助我们为未来10-15年做好准备,推动第四次工业革命,包括:
1.)促进开放式知识共享。通过传播创新实现开放式知识共享,在更广泛的结构工程界获得的成功和经验教训对我们作为一个专业的集体发展至关重要。促进一个开放的论坛需要一种与保留新知识以建立竞争优势这一更为常见的孤立方法相背离的做法。
2) 改进了协作工作。更多地采用BIM自然会导致更多的协作工作。引入关于协作业务关系的新指南(10)也将改善与组织合作的机会,分享知识,资源,成本和风险。
3)培养终身学习的文化。在2017年机构总裁就职演说中,伊恩·费斯,强调了对“整个职业学习和CPD”的需求,以应对技术发展(11)。现在越来越清楚的是,简单地改革现有的教育系统,使当今的学生能够更好地满足未来的技能要求——尽管这项任务是值得的、艰巨的——并不能最终满足我们当前的需要1。因此,发展终身学习文化,需要时追加,有针对性的CPD将最好地服务于我们更广泛的行业,以接受数字结构工程时代的进步。

作者:Michael Minehane,本(荣誉)孟地平曾美西,高级工程师,桥梁和运输,RPS。这篇文章,submitted to the Institution of Structural Engineers Kenneth Severn Award 2018,得到嘉奖。The award is the institution's annual essay competition for young engineers,每年,这个问题是由新任总统提出的。

工具书类


1.)世界经济论坛。(2016) ‘Future of Jobs and Skills – Employment,第四次工业革命的技能和劳动力战略,日内瓦,瑞士,157页
2)英国政府。(2018)“绿色未来:我们改善环境的25年计划”,DEFRA,伦敦,151 pp.
3)Fostec & Company.(2018)Industry 4.0[在线],网址:https://www.fostec.com/en/competences/digitalization-strategy/industry-4-0/(访问日期:2018年1月15日)
4.)阿沙拉夫,S.还有阿达尔斯,S.(2017)“使用区块链技术和智能合约的分散计算:新兴研究和机遇”,IGI全球,宾夕法尼亚,137页
5.) 阿勒普。(2017年)“区块链技术——比特币背后的发明如何为构建的环境建立信任网络”,阿勒普伦敦,71 pp.
6.)Engineering News Record.(2016)AECOM和Trimble将混合现实技术用于工程和施工,[在线]可访问https://www.enr.com/blogs/12-california-views/post/39681-aecom-and-trimble-use-mixed-reality-technology-for-engineering-and-construction(访问日期:2018年1月28日)
7)PSFK(2017)世界上第一个3D打印桥首次在西班牙的一个公园中亮相[在线],网址:https://www.psfk.com/2017/02/world s-first-3d-printed-bridge-debuts-in-park-in-spain.html(访问日期:2018年1月28日)
8) MX3D。(2018)MX3D Bridge[在线],网址:http://mx3d.com/projects/bridge/(访问日期:2018年1月28日)
9)国家统计局。(2017)工业革命的四个阶段:第四阶段[在线],网址:https://www.thenbs.com/knowledge/the-four-phases-of-industrial-revolution-phase-four/(访问日期:2018年1月28日)
10) 国际标准组织(ISO)。(2017)协同业务关系管理系统,国际标准化组织,日内瓦,瑞士。
11.) Firth一。(2017年)“总统就职演说:在变化的世界里追求黄金”,结构工程师,95(2)聚丙烯。16-24。

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IntroductionAccording to 'The Future of Jobs 2016' report by the World Economic Forum,我们正在进行第四次工业革命,随着3D打印等领域技术的飞速发展,机器人技术,人工智能和机器学习(1)(图1)。我们的架构,工程和建筑业正在经历…