Introduction to Sustainable Construction Module 2. Research, Development and Innovation in Construction Master in European Construction Engineering
Elena Blanco Fernรกndez
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Introduction to Sustainable Construction Module 2. Research, Development and Innovation in Construction
Introduction to R+D+i in construction
Master in European Construction Engineering
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Introduction to Sustainable Construction Module 2. Research, Development and Innovation in Construction
DEFINITIONS
R+D+i Research
Development
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Innovation
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DEFINITIONS According to RAE (Royal Academy of the Spanish Language)
Research: carry out systematically intellectual and experimental activities for the purpose of increasing knowledge on a particular subject. Develop: increase, giving rise to something physical, intellectual or moral. Innovate: move or alter something by introducing novelties.
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DEFINITIONS According to Spanish National Act (Real Decreto Legislativo 4/2004) Research: original planned inquiry which pursues to discover new knowledge and a greater understanding in the scientific and technological field. Development: implementation of the outcome of the investigation or any other type of scientific knowledge for the manufacture of new materials or products or for the design of new processes or production systems, as well as to the substantial technological improvement of materials, products, processes or pre-existing systems. Innovation: technological innovation is the activity whose result is a technological breakthrough on obtaining new products or production processes or improvements of existing ones. Products or processes whose characteristics or applications, from the technological point of view, differ substantially from previously existing ones will be considered new. Master in European Construction Engineering
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DEFINITIONS Others: Basic research: experimental or theoretical work undertaken primarily to achieve new knowledge of the underlying foundation of phenomena and observable facts. (1) Applied research: original investigation undertaken to achieve new knowledge. It is, however, directed primarily towards a specific practical aim or objective. (1) Development: systematic work, drawing on existing knowledge gained from research and/or practical experience, which is directed to producing new materials, products or devices, to installing new processes, systems and services, or to improving substantially those already produced or installed. (1) Innovation: the renewal and enlargement of the range of products and services and the associated markets; the establishment of new methods of production, supply and distribution; the introduction of changes in management, work organisation, and the working conditions and skills of the workforce. (2) (1) Frascati
Manual: proposed standard practice for surveys on research and experimental development, 6th edition. OECD (2002) (2) Green Paper on Innovation. European Comission (1995). Master in European Construction Engineering
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DEFINITIONS Some “fictitious” examples: Basic research: “Two physicists have identified two new sub-atomic particles after the collision of electrons and positrons” Applied research: “Various researchers try to determine if an excessive content in manganese in the galvanization process may provoke short term cracking” Development: “Some engineers develop a new asphalt concrete with titanium oxide particles that is able to eliminate car exhaust gases in the first two meters of the air” Innovation: “A construction company introduces, for the first time in the construction sector, in its management system the just-in-time” methodology” Master in European Construction Engineering
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R+D+i IN CONSTRUCTION The terms 'Basic research' vs. 'Applied research' and 'Applied research' vs. 'Development' can be difficult to distinguish in many occasions. The terms 'Development' and 'Innovation', in some cases, are also of dubious distinction. It is very infrequent to undertake 'basic research' in the field of construction In the academic environment (universities, research centres) will mainly do 'Applied research' and ‘Development‘. Companies of the construction sector may undertake directly ‘Development' (occasionally) and 'Innovation' (most often). The term ‘Innovation' is relative to a place, time and application field: what in Spain is considered innovation now, maybe in Japan has been fully implanted in many companies in other sectors from years. But... where is the limit between 'innovation' and 'modernisation' in a company? Master in European Construction Engineering
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GENERAL OBJECTIVES OF R+D+i
Develop equipment, tools, technologies, and processes that facilitate us work. Develop medical treatments that improve quality and life expectancy. Reduce the effects of natural disasters. Do not compromise the development of future generations in the planet (the long-term sustainability of human being). Know better the world that surrounds us. Master in European Construction Engineering
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Average investment in R&D between 2004-2009 (thousands of millions of â‚Ź)
GENERAL OBJECTIVES OF R+D+i
GDP growing in 2010 with respect to previous year (%) Source: European Commission
(http://ec.europa.eu/research/horizon2020/pdf/press/horizon2020-presentation.pdf) Master in European Construction Engineering
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OBJETIVES OF R+D+i IN CONSTRUCTION Increase the productivity of processes. Find materials or construction processes that improve sustainability. Improve security both for workers and potential users.
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STAKEHOLDERS Universities and research centres: Place where more resources (staff, material, space) are engaged in research and development. It is where most of the knowledge arises. Companies: They can do research and development by themselves with own resources (is not very common in the construction industry), or delegate these tasks to universities and research centres, or a combination of both (some tasks are made by the company and others by the universities/research centres). Public bodies: They fund research. Society: The final beneficiaries of research results.
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…AND PEOPLE University: Senior researchers: in universities, combine both research and lecturing. In research centres they are mainly involveds in research (rarely, lecturing). Plan and supervise the work performed by a junior researcher. They are PhDs and have been previously junior researchers. Juniors researchers: in universities, are usually Master students, PhD students, or young PhD researchers. In research centres they are regular employees involved in research (but may have a Master level or a PhD). They can make tests by themselves or can be helped from a laboratory technician. Laboratory technicians: are those who help junior researchers to conduct trials in laboratory or field, but do not analyse results, or take decisions. These people are used when the researcher needs to perform many tests and does not have time, or when the use of test devices can be delicate and required an specialised technician to employ the equipment. Master in European Construction Engineering
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…AND PEOPLE Construction company: Engineers: those who design new prototypes or processes and decide in what and how introduce innovations. Usually belong to the R+D+i Department of the company. Employees of the company: staff who manufacture prototypes or apply new processes, under the instructions of the engineers. Public entities: Promoters: detect needs in society or in the productive fabric, and propose lines of research funding. Supervisors: they audit regularly to companies or research universities/centres that meet milestones marked on the research project checking that money is managed according to the initial plan.
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TASKS OF JUNIOR RESEARCHERS Search for information (‘state of the art'): it´s the starting point of any inquiry. The aim is to detect possible improvements in the current state of the technical knowledge on a certain subject. Laboratory tests: to find out how materials, components or prototypes behave. Field test: to determine how a material or prototype behaves in real conditions. Numerical simulations: are 'virtual tests' carried out with a computer. Software incorporating physical models (formulas) that reproduce physical phenomena are used. They are useful to enhance the understanding of a phenomena or to predict values of different environments without using costly real tests. Analysis of results: once that results are obtained, researchers must analyse them and draw some conclusions; they can confirm or refute a 'hypothesis‘. Writing scientific articles and participate in conferences: used to make public the results of the research. Articles are reviewed by experts in the field. Not everything is published, only the best. Teach: practical classes generally; theoretical class more rare. From time to time. Master in European Construction Engineering
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TASKS OF SENIOR RESEARCHERS Plan and monitor: senior researcher plan and supervise the work undertaken by junior researchers, driving them into a work schedule. Manage: senior researchers manage the economic resources needed to buy materials, equipment and recruitment of researchers. Research proposals: senior researchers participate in the elaboration and submission of proposals to be presented in public competitive calls, or to be proposed to private companies. Broadcast: take part in the preparation of scientific papers, conferences and summer courses , etc. Knowledge transfer: detect results of research that may be protected with patents. They participate in the drafting and filling of the patent document. Lecturing: university, theoretical class and practices. They are responsible for subjects. Master in European Construction Engineering
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Introducción a la Construcción Sostenible Módulo 2. Investigación, Desarrollo e Innovación en la Construcción Master in European Construction Engineering
Elena Blanco Fernández
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Introducción a la Construcción Sostenible Módulo 2. Investigación, Desarrollo e Innovación en la Construcción
Introducción a la I+D+i en la construcción
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DEFINICIONES
I+D+i Investigación
Desarrollo
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Innovación
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DEFINICIONES Según el diccionario de la RAE (Real Academia Española de la Lengua) Investigar: realizar actividades intelectuales y experimentales de modo sistemático con el propósito de aumentar los conocimientos sobre una determinada materia. Desarrollar: acrecentar, dar incremento a algo de orden físico, intelectual o moral. Innovar: mudar o alterar algo, introduciendo novedades.
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DEFINICIONES Según el Real Decreto Legislativo 4/2004 Investigación: indagación original planificada que persiga descubrir nuevos conocimientos y una superior comprensión en el ámbito científico y tecnológico. Desarrollo: aplicación de los resultados de la investigación o de cualquier otro tipo de conocimiento científico para la fabricación de nuevos materiales o productos o para el diseño de nuevos procesos o sistemas de producción, así como para la mejora tecnológica sustancial de materiales, productos, procesos o sistemas preexistentes. Innovación: se considerará innovación tecnológica la actividad cuyo resultado sea un avance tecnológico en la obtención de nuevos productos o procesos de producción o mejoras sustanciales de los ya existentes. Se considerarán nuevos aquellos productos o procesos cuyas características o aplicaciones, desde el punto de vista tecnológico, difieran sustancialmente de las existentes con anterioridad. Master in European Construction Engineering
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DEFINICIONES Otras: Investigación básica: Trabajo experimental o teórico llevad a cabo principalmente para adquirir nuevos conocimientos relativos a los fundamentos que subyacen en fenómenos y hechos observables.(1) Investigación aplicada: Investigación original llevada a cabo para adquirir nuevos conocimientos. Está, sin embargo, dirigida principalmente hacia la consecución de un objetivo o propósito claro.(1) Desarrollo: Trabajo sistemático, que se apoya en conocimientos obtenidos mediante investigación o experiencia práctica, dirigido a producir nuevos materiales, productos o dispositivos, a instalar nuevos procesos, sistemas y servicios, o para mejorar sustancialmente aquellos ya producidos o instalados. (1) Innovación: La renovación o ampliación del rango de productos y servicios y los mercados asociados; el establecimiento de nuevos métodos de producción, suministro y distribución; la introducción de cambios en la gestión, organización del trabajo y las condiciones de trabajo y habilidades del personal.(2) (1) Frascati
Manual: proposed standard practice for surveys on research and experimental development, 6th edition. OECD (2002) (2) Green Paper on Innovation. European Comission. Master in European Construction Engineering
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DEFINICIONES Ejemplos ‘ficticios’: Investigación básica: “Dos físicos identifican dos nuevas partículas subatómicas detectadas tras la colisión de electrones y positrones” Investigación aplicada: “Varios investigadores tratan de determinar si un excesivo contenido en manganeso durante el proceso de galvanización puede provocar la aparición de fisuras a corto plazo” Desarrollo: “Varios ingenieros desarrollan una nueva mezcla bituminosa con partículas de oxido de titanio que permite eliminar los gases de los tubos de escape de vehículos en los dos primeros metros de la capa de aire” Innovación: “Una empresa constructora introduce, por primera vez dentro del sector de la construcción, en su sistema de gestión la metodología just-in-time.”
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I+D+i EN LA CONSTRUCCIÓN Los términos ‘Investigación Básica’ vs. ‘Investigación Aplicada’, ‘Investigación aplicada’ vs. ‘Desarrollo’ pueden ser de difícil distinción en muchas ocasiones. Los términos ‘Desarrollo’ e ‘Innovación’, en ciertos casos, son también de dudosa distinción Será muy difícil que se realice ‘investigación básica’ en el ámbito de la construcción En el ámbito académico (universidades, centros de investigación) se realizará principalmente ‘Investigación aplicada’ y ‘Desarrollo’ Las empresas del sector de la construcción podrán realizar directamente ellas ‘Desarrollo’ (ocasionalmente) e ‘Innovación’ (más frecuentemente) El término ‘innovación’ es relativo al lugar, al momento y al campo de aplicación: lo que en España es innovación ahora, puede que en Japón esté totalmente implantado en multitud de empresas de otros sectores desde hace años. Pero…¿Dónde estaría el límite ente ‘innovar’ y ‘modernizar’ una empresa? Master in European Construction Engineering
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OBJETIVOS GENERALES DE LA I+D+i Desarrollar equipos, herramientas, tecnologías y procesos que nos faciliten el trabajo Desarrollar tratamientos médicos que nos mejoren la calidad y esperanza de vida Reducir los efectos de catástrofes naturales No comprometer el desarrollo de generaciones futuras en el planeta (sostenibilidad de la especie humana a largo plazo) Conocer mejor el mundo que nos rodea
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Inversión promedio en I+D+i entre el 2004-2009 (Miles de Millones de €)
OBJETIVOS GENERALES DE LA I+D+i
Crecimiento del PIB en el 2010 respecto el año anterior (%) Fuente: Comisión Europea
(http://ec.europa.eu/research/horizon2020/pdf/press/horizon2020-presentation.pdf) Master in European Construction Engineering
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OBJETIVOS DE LA I+D+i EN LA CONSTRUCCIÓN Aumentar la productividad de los procesos Encontrar materiales o procesos constructivos que mejoren la sostenibilidad Mejorar la seguridad tanto de los trabajadores como de los futuros usuarios
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ENTIDADES QUE INTERVIENEN Universidades y centros de investigación: Es en donde se dedican más recursos (personal, material, espacios) a la investigación y desarrollo. Es de donde surge la mayor parte del conocimiento. Empresas: Pueden investigar y desarrollar ellas mismas con recursos propios (no es muy habitual en el sector de la construcción) o bien encargar a Universidades y Centros de Investigación que lo hagan por ellos, o bien una combinación de ambas (algunas tareas las hace la empresa y otras la Universidad/Centros de Investigación). Organismos públicos: Tienen el papel de ‘financiadores’ de la investigación. Sociedad: Los beneficiarios últimos de la investigación. Master in European Construction Engineering
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…Y LAS PERSONAS Universidades y centros de investigación Investigadores seniors: En las universidades combinan la investigación con la docencia. En los centros de investigación se dedican principalmente a la investigación y raras veces a la docencia. Planifican y supervisan el trabajo que realiza un investigador junior. Poseen el título de Doctor y han sido antes investigadores juniors. Investigadores juniors: En la universidad, son generalmente alumnos de Máster o Doctorado, o bien investigadores recién doctorados. En centros de investigación son empleados que se dedican a investigar, aunque suelen poseer titilo de Master o Doctor. Pueden realizar ellos mismos ensayos o bien ayudarse de un técnico de Laboratorio. Técnicos de laboratorio: Son los que ayudan a los investigadores junior a realizar ensayos en laboratorio o campo, pero no analizan resultados, ni toman decisiones. Se emplea esta figura cuando el investigador necesita realizar muchos ensayos y no dispone de tiempo, o bien, cuando el manejo de equipos de ensayo puede ser delicado y se precisa de un Técnico de Laboratorio especializado. Master in European Construction Engineering
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…Y LAS PERSONAS Empresa constructora: Ingenieros: son los que diseñan nuevos prototipos o procesos y deciden en qué y cómo se van a introducir innovaciones. Generalmente pertenecen al Departamento de I+D+i de la empresa Trabajadores de la empresa: son los que fabrican los prototipos o bien aplican nuevos procesos, bajo las instrucciones de los ingenieros. Entes públicos: Promotores: Detectan necesidades en la sociedad o en el tejido productivo, y proponen líneas de investigación a financiar. Supervisores: Vigilan periódicamente a las empresas o universidades/centros de investigación que cumplan los hitos marcados en el proyecto de investigación al que financian comprobando que el dinero se gestiona según lo previsto. Master in European Construction Engineering
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TAREAS DE LOS INVESTIGADORES JUNIOR Búsqueda de información (‘Estado del Arte’): Es el punto de partida de cualquier investigación. Se detectan posibilidades de mejora en el estado actual del conocimiento de la técnica sobre una determinada temática. Ensayos en laboratorio: Para averiguar como se comportan materiales, componentes o prototipos. Ensayos en campo: Para conocer cómo se comporta un material o prototipo en condiciones reales. Simulaciones numéricas: Son ‘ensayos virtuales’ que se realizan por computador. Se emplean softwares que incorporan modelos físicos (formulas) que reproducen fenómenos físicos. Sirven para comprender mejor lo que pasa, o bien para ahorrarnos ensayos reales (pueden ser muy costosos) Análisis de resultados: finalizados los ensayos o simulaciones, hay que analizar los resultados y establecer unas conclusiones; pueden confirmar o rebatir una ‘hipótesis de partida’ Escribir artículos científicos y participar en congresos: Sirve para hacer públicos los resultados de las investigaciones. Los artículos son revisados por expertos en la materia. No todo se publica, sólo lo mejor. Impartir docencia: Clase practicas, generalmente. De forma esporádica. Master in European Construction Engineering
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TAREAS DE LOS INVESTIGADORES SENIOR Planificar y supervisar: A los investigadores junior, marcándoles una línea de trabajo. Gestionar: Los recursos económicos que se disponen para comprar materiales, equipos y contratación de investigadores Elaborar propuestas de investigación: Para presentarse a convocatorias publicas o bien que sean financiadas por empresa privadas. Difusión: Participan en la elaboración de artículos científicos, congresos, cursos de verano, etc. Transferencia del conocimiento: Detectan resultados de investigación que pueden ser patentables, participando en la redacción y solicitud de la misma. Impartir docencia: En la Universidad, clase teóricas y practicas. Son responsables de asignaturas.
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