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土木工程业跟不上时代?未来的看点在智能+!
时间:2023-07-07 09:55:52 点击次数:

土木工程作为一门涵盖岩土、材料、结构等众多专业的工程学科,涉及建筑、交通、水利、能源、环境等领域,对人类生活和社会发展发挥了极为重要的作用。

近两年,随着国内基础设施建设速度的放缓,土木工程成为夕阳产业的论调甚嚣尘上,对大学的学科建设、考生专业选择、毕业生就业乃至整个土建行业的发展影响极大。

土木土木,又土又木。几十年前,我们刚进入大学时,曾经自嘲没有多少技术含量。经历几十年快速发展,建成了一批“超级工程”,被誉为基建狂魔,在国人心中,土木工程技术似乎已达巅峰。

果然如此吗?其实不然。

一方面,为应对气候变化,实现双碳目标,土木工程行业需要作出相应的变革,改变传统的、粗放的建设理念,降低对生态、环境的影响,减少建设、运营过程中的碳排放。

另一方面,清洁能源、数字化与智能建造、人工智能与物联网等技术的进步,在未来一段时间内对土木工程业产生重大影响,基础设施需要升级甚至重构,对工程师知识结构和能力提出新的要求。

土木工程业跟不上时代?未来的看点在智能+!

01

土木工程行业前景堪忧?

土木工程是一门应用性很强的学科,在我们的生活中无处不在。虽然从目前的情况来看,土木工程行业好像不是很热门,甚至有人对其前景持悲观态度。但是,从行业发展的角度来看,土木工程的前景仍然是非常广阔的。

首先,工程基建领域的投资空间还有很大的增长空间。未来社会的发展需要越来越多的基础设施建设,世界各国也纷纷加大了在基础设施领域的投资。这也为土木工程行业的发展提供了广阔的空间,未来几十年,各国在基础设施上的投资都将不会放缓。

其次,土木工程专业也不是一成不变的。随着科技进步和时代的变迁,土木工程行业也将不断产生新的技术和新的领域,使得一些之前慢慢衰落的岗位也将重新焕发新的生机。只要我们不断提升自己的综合素质,不断学习新的知识和技能,就能够随着时代的潮流顺势而为。

再次,土木工程行业的核心是建筑,建筑行业是全球最大的行业之一,而中国也是世界上最大的建筑市场。建筑也是一个永远不会消失的行业,维护修建需要土木工程师的重要参与。我们现在所生活和工作的环境,楼房、道路、桥梁、水电站、污水处理厂等等,这一切都离不开土木工程领域,需要得到精英的维护和发展。

总之,土木工程是一个需要专业技能的行业,虽然看似表面枯燥乏味,我们可以通过自身的努力去挖掘工作中的乐趣,寻找到适合自己的发展方向。

02

行业现状:人才培养没来得及“追上”变化

作为典型的传统专业,土木工程所涉及的材料力学、结构力学、理论力学等,都是两三百年前就已经成熟的理论。这些理论并没有因古老而失去现实意义,一些土木工程重大事故都与基础理论不足相关。

前沿学科与传统学科的关系很微妙。10多年前,围绕土木工程的人工智能开发就已存在,土木也在尝试与其他专业融合以及非传统意义上的突破,而它们找到应用对接点、投向市场的时间不过短短几年。这一迅速的碰撞让很多高校“回不过神”来。

“在研究生培养、教师科研中,高校专注于高层次、高水准的研究方向,但却没有来得及将其应用于本科生培养,因为我们也没有料到发展会如此迅速。”黄桦表示。

这表现在BIM(建筑信息模型)技术的应用、海绵城市建设、地下管廊、绿色建造、新能源发展等趋势已经出现在实际工程中,但本科教学部分内容还止步于上一代教材。

这就不得不提到土木工程专业的特殊性——标准性极强。这一专业不仅有各种施工规范、标准,在教学上还有《华盛顿协议》框架下的工程教育专业认证标准。截至2021年,我国已有110所院校的土木工程专业通过该工程教育专业认证。

既要遵守标准,又不能被标准所累,这在人才培养中很难平衡。叶志明表示,在科研中形成的新理念,教师至多可当作案例拿到课堂上讲授,无法作为教学标准实施。

大胆创新需要承担很大的风险与责任。如上海的地标性建筑金茂大厦,在建设中大规模、深基础施工,都是通过科研攻关一一突破有关规范、标准,建成后再将相关探索固化成国家建设规范。然而,像这样的突破并不常见。

一个学科的改变与突破同样需要周期。哈尔滨工业大学经济与管理学院副教授黄超表示,一个周期至少5年时间。

和很多专业不同,土木工程还面临着另一特殊的冲突。叶志明指出,土木工程专业毕业生如果从事相关职业,将面临考取结构工程师资质证书一关。

考资质属于高等职业教育范畴,但如今放在普通高等教育中,导致大家对它很难有清醒的认识。

即使该专业教师也不一定有结构工程师等职业资质证书,他所做的科研内容、授课内容又与职教并不契合,所教出来的学生到底是符合职业教育,还是学科教育,让人很是疑惑。

不少土木工程专业毕业生吐槽道,毕业后就是到工地上跟民工打交道,并不太需要高深的知识。

在房企过了多年“不带帽子”的“躺赢”生活后,肖祁辞职去了施工单位,戴上了“白帽子”,“明显感到,刚毕业的新员工侧重理论,但企业更看重规范的实操、工艺的改进”。比如,实际项目中的人防验收,很多学校的学习中并未涉及。

“我们最看重的是经验,学生最好大三就跟项目学习。”但几年过去,肖祁却没有看见一个大三的实习生前来跟项目。

一名毕业于中部高校土木工程专业的毕业生表示,很多时候,高校把学生带到实习现场可能是“减分”项目。工地里夏天热、冬天冷,各种脏乱差。“同学去实习的工地上看过,好多人回来打退堂鼓,直言‘太苦了’。”

工地上,高科技应用的场景毕竟是少数,高中生甚至本科在校生也难得一见。这就进一步加深了大众心目中“又土又木”的专业印象。

“我们能不能换一种有科技感、有应用场景的学习?”叶志明举例道,教师可以带学生用无人机测图像,搭建数字化城市模型等,或让BIM技术更多地在教学场景中出现,这样的学习学生会感兴趣。

土木工程业跟不上时代?未来的看点在智能+!

03

土木工程业的未来

1. 绿色低碳与可持续性

从可持续发展的角度考虑,基础设施需要从规划、设计、建设到运营各个阶段贯彻资源节约、能源节约、减少污染等理念,从材料、结构到装备、工艺等方面加强对碳排放的控制。

如,利用清洁能源、建筑垃圾等资源化再生、建设过程中的节能减排、标准化设计与工厂化建造等;再如,采用高性能、长寿命建筑材料,提高结构的健康服役能力,实现全生命周期低碳化。

2. 数字化与智能建造

数字化技术已经应用于设计和制造流程,未来,如果进一步将自动化设计功能与自动化建造技术无缝衔接,将对土建行业产生深刻的影响。建筑可以在受控的环境中在工厂里建造,从而提升效率与质量,机器人可以使原本危险的建筑行业变得更安全。

其中涉及多项技术的应用,包括数字建模、虚拟的现实、机器人触角技术、3D打印技术等等。此外,3D打印技术的广泛应用,亦将推动建筑材料的革命。

3. 人工智能与物联网

利用物联网及大数据技术,可以优化基础设施规划、设计和运营,使得基础设施更加智能和高效。智能交通对公路与城市道路等交通基础设施的土建设计产生重大影响,提出更高的要求。

不久的将来,基础设施可以通过传感器向外传递海量数据,基础设施与所有者、用户、工程师之间可以交互通信,基础设施之间也可以彼此联系,分享各自的实时信息,基础设施将成为有生命的、有智慧的物体。

4. 抗灾能力与韧性

未来,气候的变化最具挑战性。地球变暖、海平面上升、干旱和洪水、融化的冰川与冻土、恶劣天气等灾害性事件将会影响交通、能源、水利、建筑乃至所有的城市基础设施。

土木工程师应该在应对气候变化引发的次生灾害的防控能力、应急响应体系建设、保证基础设施的安全性、提升城市韧性等方面提供更优的解决方案。

以上几点,任意一点都可能对土木工程领域产生重大影响,如果叠加在一起相互作用,对设计和建造的影响将会是深远的,甚至是革命性的。

04

土木工程师的未来

未来的土木工程在环境、能源、材料、结构等多领域与数字化、智能建造、人工智能、物联网等新技术深度融合,为人类社会创造出更加绿色、安全、智能的基础设施。

相应的,土木工程师也必须擅长数据分析,善于合作、协调多种领域的专业人员,进行系统交互与集成,构建庞大、复杂的系统工程。换言之,工程师必须成为系统构建与系统集成方面的专家。

新型土木工程师不能将自己局限于自己擅长的专业,必须有跨学科的协调能力,如与能源工程师、机械工程师、通信工程师、网络安全专家等进行交流与合作。

荷兰对年度最佳工程师的评定标准颇有前瞻性,值得我们借鉴。

荷兰年度最佳工程师评定标准:

(1)具有创新性和吸引力的工程:数字化应用、循环经济利用、建设挑战的特殊解决方案,创新材料使用。是否始终注重建筑、系统和施工的成功和安全集成。

(2)对社会的贡献:内部和外部与社会的积极相关性,对客户的贡献。例如对改善结构安全、气候适应性和可持续性、和/或其他全社会性主题的贡献。

(3)在该领域发展实质性可见的贡献:通过该领域的进一步发展迎接明天的挑战,并在行业内部、外部传播。在出版物中,通过在媒体上的知名度,通过参与标准和知识开发委员会,积极为行业各领域的教育和研究做出贡献。

(4)为团队良好合作做出贡献:项目的成功没有人能独自做到。年度最佳工程师应助力各项目团队之间的良好合作,发挥积极主动并起到领导作用。

结语

面向未来,对土木工程与新技术的融合,国内外相关科研机构与设计咨询企业已经开展相关研究。

美国土木工程学会(ASCE)组织了一个跨学科的团队,邀请了一批工程师通过“未来世界愿景:基础设施重构”项目,深入研究了影响全球的几个重要趋势,并对这些趋势如何影响土木工程的未来进行了预测。

未来,土木工程学科依然有较大的进步和提升空间。中国的同行们也会通过新技术的加持,加强跨学科的融合,助推土木工程业跃上新的台阶。

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