"第四次工业革命对土木工程影响"之七

“建筑4.0”将有融合跨界新业态

刘胤杉

北京交通大学土木学院硕士研究生

世界经济论坛创始人、执行主席施瓦布教授最新力作《第四次工业革命：转型的力量》,权威地解读了第四次工业革命正以前所未有的态势向我们席卷而来，它发展速度之快、范围之广、程度之深丝毫不逊于前三次工业革命。它将数字技术、物理技术、生物技术有机融合在一起迸发出强大的力量影响着我们的经济和社会。这一次工业革命不再局限于某一特定领域。无论是移动网络和传感器，还是纳米技术、大脑研究、3D打印技术、材料科学、计算机信息处理……甚至它们之间的相互作用和辅助效用均是此次工业革命涉足的领域，而这样的组合势必产生强大的联动力量。此外，此次工业革命不再是某一个产品或服务的革新，它是整个系统的创新。这场革命将对经济、商业、政府、包括个人带来巨大的影响。那么第四次工业革命对土木工程发展有何影响？

      1）新建筑材料的发展将是土木工程创新的源头。建筑材料同其他材料一样是随着人类社会生产力的发展而发展的。在第四次工业革命中，新材料作为三大驱动力之一的一个分支，在大趋势，大机遇，和大挑战下的发展不可预料。当前土木工程可持续发展所面临的全球性危机有很大一部分来源于建筑材料的生产运输及使用，为应对这一危机，土木工程领域必须紧跟第四次工业革命的潮流，强化材料再回收的技术路径，推动再生材料的发展与应用，运用大数据、云计算、物联网等信息技术对材料、结构可持续发展建立相应基础体系。

       2）3D打印建筑不再是“空中楼阁”。在2015年，全球首个带内装，外装一体化3D打印的1100平方米别墅样板房一问世就博人眼球。整个建筑不用砖瓦工人，没有粉尘，没有噪音，只要一台机器和“油墨”快印即可。在现代土木工程施工中，季节变化、人为操作、以及生产及运输原材料的时间都在不同程度影响工程进度。而在第四次工业革命大潮中，3D打印技术对土木工程发展的影响日益递增，有研究人员已开始研究4D打印，在未来，土木工程有望在适应温湿度环境变化等方面创新。事实上，施工过程不受季节影响、人力劳作数量减少、缩短原料生产运输时间、建筑与装饰一体化、减少土木工程能耗在全球资源消耗中的占比等技术势必是推动都是土木工程发展的“弄潮儿”。随着各国政府的大力支持，3D打印技术迅速在全球升温，我国也在《国家增材制造发展推进计划》以及《中国制造2025》中多次强调大力推进3D打印产业发展。

       3）发展装配式建筑是建造方式的重大变革。装配式建筑始于17世纪，伴随工业发展不断改善，然而因目前相关技术等过于滞后施工技术的发展，装配式建筑在总高及层高度上均有所限制，装配式构件的尺寸，运输距离等受限。而在第四次工业革命中，智能化生产将引发装配式技术的变革。装配式技术发展有望向高机械化、数字化、智能化转变。装配式建筑设计形式多样华、功能现代化、制造标准化、时间最优化、技术可持续化等优势也将对装配式技术的发展在此次革命中产生重大变化和影响。

       4）处理多学科合作的能力越来越重要。近年来，任何产品中包含了软件和无线网处理的领域，都明显缺乏优秀的电子、机械、和计算机工程师。土木工程亦如此。土木工程发展至今，已不完全是一门单一学科，从对生命周期可持续评价（LCSA）来讲，它涵盖生命周期评价（LCA）、生命周期成本（LCC）和生命周期社会影响评价（SLCA），而这些所涵盖的方面都侧重于不同的技术分析方法，即LCSA是单一的土木工程系统里注入经济学、生产技术、机械技术、计算机技术、物联网技术等多学科体系。再如，BIM技术的应用将土木各专业的技术及数据信息贯穿于土木工程规化、设计、施工、运营各阶段，BIM的数字化表达正迎合第四次工业革命中运营模式向数字化转变。

由此引出，不断专业化的土木工程发展中缺少这样一种教育：理解全局，能领导和负责一个复杂技术系统的开发。这并不是一个发展新学科或新专业的问题，而是将土木工程学科和其他科系及专业彼此渗透的问题。如果能和其他系的学科一起作为跨学科系统的研究工作，这将是对土木工程领域一个极好的补充。因此，第四次工业革命所催生的新系统里需要我们另一种教育和继续教育。

第四次工业革命的核心是智能化和信息化，进而形成一个高度灵活，人性化、数字化的产品生产与服务模式。不论是政府，企业还是个人，全面了解第四次工业革命的内涵和意义必将是角逐未来世界的重要砝码。作为土木工程领域的研究人员，理应迎合时代趋势，在第四次工业革命大潮中推动土木工程的发展，我坚信第四次工业革命所迸发出强大的力量将深刻影响着我们的经济和生活。