如何在智慧城市建设中实现土木工程的繁荣？

前言 城市化进程正在给城市带来前所未有的压力。 没有其他职业像这一行一样更有优势处理如何解决这个问题的问题。管理不断增长的需求人口多于土木工程。 没有其他职业比土木工程更好地处于应对如何管理不断增长人口需求的问题的位置。从水净化和卫生到能源和交通，基础设施的设计、交付、运营和维护方式对每个人的生活都有至关重要的影响。 如果我们做得正确，土木工程师可以自豪地宣称他们使全球人民的生活变得更美好。如果我们做得不正确，随着数字时代让新玩家更容易地站出来，提出解决世界问题的创新答案，社会将求助于他人寻求解决方案。 本报告为我们深刻揭示了所有人——作为个人、企业和专业机构——在面临激进数字变革时，为了繁荣发展而非仅仅生存所必须实现的心态转变。 土木工程师自古以来一直在创新，以解决当天的挑战。巴扎吉特、特福德和布鲁内尔因他们前瞻性地寻求克服看似无法逾越的障碍，从而改变人们的生活而受到应有的赞誉。 建议将要求土木工程师走出他们的舒适区，但如果我们想作为一个行业蓬勃发展并成为数字领导者而不是追随者，我们必须解决我们行业内存在的‘软基础设施’不足问题。 英国土木工程师学会在2018年庆祝其200周年纪念日，并可以将其列为过去成员的这些工程巨头。我坚信，这些伟大的创新者会毫不犹豫地抓住我们现在拥有的机会。作为一个行业，我们必须效仿他们的榜样，将“更快、更便宜”转变为“更智能、更有效”。我们必须考虑为我们服务的社区实现更好的结果，并且我们必须接受数字时代为我们提供的新工具。 ICE已经站在鼓励行业转型的最前沿。项目13，一个由行业主导的旨在改善高性能基础设施交付方式的倡议，已经开始对现状提出挑战。 本报告中的建议为我们提供了一个与行业合作，制定战略的机会，该战略不仅能使我们在数字时代竞争中立足，还能引领利用技术改善人们生活的方向。 主任，土木工程师学会Nathan Baker 目录 第三部分：我们需要走向何方 执行摘要简介本报告的目的我们的方法方法报告结构 解决软基础设施带来的挑战缺失的部分 软基础设施1：商业化潜力新商业模式的需求新型数字化赋能商业模式商业模式变革的挑战促成变革对土木工程行业的建议 第一部分：应对数字城市的挑战 背景：城市无法离开土木工程师而存在。土木工程师做什么？土木工程师在哪里工作？ 软基础设施2：治理与流程 有必要探索创新治理的新的方法吗？我们所说的框架指什么？这些框架如何在降低不确定性的同时仍为创新提供自由？这些框架应该如何发展？对土木工程行业的建议 变革：即将来临的智能城市时代 我们所说的智慧城市指的是什么？数据可用性增加更好的连接性processing power 软基础设施3：人力资本 关于土木工程中数字技术的理论依据 为什么土木工程师需要改变他们的知识、技能和行为？这将如何在不同职业阶段体现变化？需要为土木工程新增岗位吗？对土木工程行业的建议 什么机会数字化技术可以带给土木工程师？工程师如何利用这些机会来应对：他们面临的挑战？ 如何数字创新创造价值——明天 第二部分：我们当前所处的位置 地面上的事实 三个对根本变革的挑战：感知高风险、感知价值有限、对角色理解不足。 摘要 建议作者 关于我们参考文献目录 摘要 我们需要去的地方 在智慧城市中应对挑战 本报告讲述了民用工程师在面对激进数字化转型的情况下，从挣扎求生到繁荣发展的事实。 土木工程师使城市运转。他们众多建设支持系统从能源到交通再到卫生设施；没有他们，我们所知的城市生活将不复存在。 我们相信有一条不同的前进道路。我们所面临的挑战是更广泛问题的一个症状：缺乏软基础设施——规范人类行为的制度体系。我们的分析集中在三个相互关联的例子上： 新兴机遇正在地平线上显现。“智慧城市”成为每位市长口中的热门话题：一项数字能力可能给我们的城市地区带来价值的愿景。对这些新模式的热情可能会在土木工程师的领域中引发根本性的数字变革——甚至可能在本行业内引发变革。 市政工程师需要认识到数字化创新的广泛潜力。然而，如果工程师无法将更广泛的结果转化为有利可图的方案，这种价值就无关紧要了。商业实践。新商业模式的需求产生。即使在有利可图的安排下，提供数字创新仍是一个难以捉摸、形态不定且充满风险的过程，需要新的治理与流程这些新的结构将使个人处于完全不同的角色，我们不相信土木工程领域的人力资本将足够。对知识、技能和行为的新方法是有必要的。 三个数字能力脱颖而出——更好的连接性、数据的更广泛可用性和处理能力的提升。这些能力可能会赋予土木工程师更高的效率和效能，更有效地应对单个基础设施、整个基础设施系统以及整个社会的挑战。 调查每一个案例，我们为个人工程师、工程组织以及土木工程师学会提出建议。 但是土木工程师们是否准备好迎接激进的数字变革？ 我们的今天 所需变革重大，建议难以实施，改进领域超出该行业舒适区。然而，在历史上，土木工程行业已经在技术变革显著的时期展示了提供重大软基础设施变革的能力。 土木工程师对数字创新并不陌生。然而，我们的研究却显示出微小的进步：一个创新实例孤立的行业，专注于高效地生产输出，局限于个别基础设施和短期目标。 该行业需要重新制定其数字化创新的战略。它必须拓宽其世界观，投资于软基础设施，并借鉴其作为一项带来巨大社会福祉的创新行业的根源。虽然数字化创新可能与该行业目前的传统文化相冲突，但它与其宗旨高度互补。 结构工程师将数字创新描绘为一种不受欢迎的追求；相关利益方描述了一个风险高、价值有限以及对他们在其实现中所扮演角色理解不足的看法。向该行业注入硬性基础设施——特定的数字技术——并未取得成果。 一个“更快、更便宜”的哲学只能走这么远。很快，它将变成一种干扰。如果土木工程界继续其当前的数字创新方法，无论多么有活力，我们预测将会有新的竞争对手出现，商品化程度上升，以及影响力缩小。目前，土木工程师最好的愿望可能是存活在智慧城市时代。 我们相信，如果我们能应对这一挑战，土木工程将繁荣——不仅在未来智慧城市时代，而且在当今英国的产业现状中。 引言 本报告的目的 城市是土木工程师的游乐场。无数的相连建筑提供了公民生活、工作和娱乐所必需的基础设施。没有它们，今天的城市将无法存在。 城市人口的不断增长、气候变化和资源稀缺加剧，给工程师这个职业带来了越来越具有挑战性的领域进行工程实践。 同时，新的数字技术正在以新的做事和存在方式颠覆职业。 这个新的城市环境为土木工程师带来了挑战和机遇。\"智慧城市\"思维的兴起——其中数字能力创造价值——可能会加快土木工程师周围数字创新的使用。这可能会提供一个变革和改进的背景：这可能会提供一个停滞和过时的背景。 这项专注于研究考虑了随着“智能解决方案”或数字技术在我们城市中越来越普遍，以及有可能在它们（以及它们之间）的基础设施的设计、交付和维护方面，土木工程的作用如何改变。 广泛的研究已经对数字技术的技术性质进行了探讨。本研究则专注于土木工程师如何使用这些技术，职业文化如何塑造他们的理解，以及为了获得数字创新所能提供的更多益处，需要做出哪些改变。 在未来的“智慧城市”时代，土木工程师需要在一个更加数字化的环境中解决挑战。但他们准备好迎接激进性的数字变革了吗？ 数字技术在土木工程领域并非新鲜事物。通过这项研究，我们将承认和评估该行业内数字创新的现状，探讨在更加数字化的未来可能的成功模式，并评估实现这一目标所面临的挑战。 与其它实施研究相比，本报告关注的是根本性的数字变革，而非较小的渐进式改进。对这一拓展性视角的专业分析将毫不妥协：在此处可以预期一些令人不适的真相。 我们旨在为土木工程师提供建议，以应对数字技术带来的职业发展。本研究得到英国土木工程师学会（ICE）的支持，但提供的是严格独立的观点。虽然我们研究的重点在英国，但我们预计许多发现将具有更广泛的应用性。 我们的方法 报告结构 方法 第三部分：我们需要走向何方 -- 利用软基础设施解决挑战引入了在实现变革过程中，一种干预措施——“软基础设施”——与硬数字技术同等重要的观点。 尔大学合作完成了以下任务： 第一部分：数字城市的协同者。 这是一项研究，包括对桌面研究和文献综述的探讨，涉及与智慧城市、土木工程和建筑环境相关的商业和学术文献。 -- 背景：城市无法没有土木工程师而存在。研究探讨土木工程师的宗旨及其在城市中的重要作用。- 变革：即将到来的智能城市时代探讨智能城市的背景，明确该术语的定义，并贡献数字能力。 --民用工程中数字技术的理论依据提供对数字创新可能为土木工程师带来的机遇的理论概述。 -- 软基础设施 1–3每个都探索特定的软基础设施，详细说明我们的分析和推荐干预措施。 -- 与在数字领域工作的关键利益相关者的访谈技术、智慧城市与土木工程。受访者从公众和私营部门寻求而来。行业，从基础设施运营商、承包商和咨询人员，以及来自所有职业生涯阶段的人。 -- 数字创新如何创造价值 – 明天总结了我们认为通过实施我们的建议，土木工程可以从数字创新中获得的价值。 -- 来自多个关键领域的专家研讨会基础设施行业，包括水、能源和交通运输，涵盖从土木工程到各种专业领域的知识至数字技术、法律及商业领域。 -结论：在智能城市时代生存结论3部分探讨了在智能城市时代，如果土木工程领域采纳不同的路径，其可能的未来走向。 第二部分：我们当前所处的状况。 对上述收集到的数据进行分析和报告。 -- 地面上的现实提供了一种实用概述当前数字创新状况土木工程，源自我们对以下内容的观察：职业。 本报告以我们的建议总结和作者名单结束。 本报告得到了英国土木工程师学会研究与发展资助基金会的慷慨支持。 -- 如何数字化创新创造价值 - 今天总结了数字创新对当今土木工程师创造的价值观。 -- 结论：在智慧城市时代生存总结第二部分：考虑土木工程因素可能在未来“智能城市时代”的发展道路上会遇到的不确定的命运。 框架 本报告聚焦于土木工程领域的数字创新。在研究过程中，我们建立了一个框架，用以传达和连接我们的研究成果。为了支撑我们的故事叙述，我们将在报告中穿插框架发展的快照。首先，章节将包含待解答的问题作为占位符。随着各章节的引入，视觉答案将会逐步添加。初始的占位符可在此处查看。 第1节在智慧城市中应对挑战 上下文：城市无法没有土木工程师而存在。 民用工程师做什么？ 土木工程涉及城市区域之间物理和自然建成环境的规划、建设和维护。土木工程师通过改善和维护这一环境，以提升现世及后代的生活质量。1. 实质上，民用建筑在提供食物和水、有效卫生以及可靠交通等方面都是必需的。 通过他们的工作，土木工程师在解决建筑环境中各种挑战中扮演着关键角色，从小型基础设施故障到全球资源短缺。这些挑战不仅局限于单个基础设施的规模，还跨越这些基础设施集体形成的系统，以及依赖它们的更广泛社会。 我们将在本报告中不全面调查土木工程挑战，但为每个级别确定了一个示例。我们将在分析后期回到这些级别，作为评估数字技术潜力的手段。 这回答了“城市中土木工程师都做些什么在框架中。 土木工程是你所见到的所有我们周围已建成的设施。 英国土木工程师学会 上下文：城市无法没有土木工程师而存在。 个人基础设施 在这个层面上，土木工程师面临包括基础设施系统日益复杂化和相互依存性增加在内的挑战，这一点在过去50年被观察到。2基础设施之间的重叠日益增加——例如，车辆的电气化正在创造交通和能源系统之间新的相互依赖性。这增加了风险：电力分配网络中的微小故障可能导致连接的交通网络产生重大后果。 土木工程师在哪里工作？ 土木工程项目通常专注于单一基础设施——一座建筑、一座桥梁、一条隧道。土木工程师致力于创造、维护、升级和运营这些单个基础设施，以满足市民的需求。 土木工程师可能有统一的目标，但他们在其专业领域的实践却在各种组织中呈现多样性。这可以涵盖多个行业，包括我们在本报告中关注的四个行业： -- 交通运输（铁路、公路、