La industria de la construcción se ha caracterizado por ser una industria artesanal tradicional, resistente al cambio y con escasa innovación tecnológica en comparación con otras industrias. Recientemente y gracias a la influencia de la cuarta revolución industrial (I4.0), se ha introducido un nuevo concepto denominado Construcción 4.0 (C4.0), que hace referencia a la digitalización y automatización de la industria de la Arquitectura, Ingeniería, Construcción y Operación (AECO). La Construcción 4.0 podría entenderse a partir de la fusión de dos grandes paradigmas: los sistemas ciberfísicos y los ecosistemas digitales. Los ecosistemas digitales conducirán a los países hacia la Construcción 4.0. La relación compleja y automática entre organizaciones, personas, dispositivos y cosas, a través de plataformas digitales que garanticen la interoperabilidad, la colaboración y el flujo automatizado de información, es la clave para dar el paso hacia la Industria 4.0. Aunque los sistemas ciberfísicos permiten la interacción entre entornos físicos y digitales, los ecosistemas digitales trascienden mucho más hacia el uso de metodologías disruptivas de gestión de proyectos, el uso de plataformas en la nube para alojar, transformar y predecir información, tecnologías para la industrialización y la automatización de procesos constructivos, tecnologías para la digitalización y el análisis predictivo de procesos dentro de los proyectos de construcción, etc. La implementación temprana de la tecnología y metodología Building Information Modeling (BIM) es uno de los detonantes más importantes hacia la aplicación de la construcción 4.0. BIM se ha extendido por toda América Latina, y las iniciativas privadas y públicas están fortaleciendo las implementaciones integrales en todo el sector de la construcción. Adicionalmente, la metodología BIM ha demostrado ser disruptiva ya que ha llevado a organizaciones a una mayor optimización de sus procesos, mayor parametrización de sus proyectos y un impacto importante en tiempo y costo de las obras de construcción, que al final se traducen en una mayor productividad de la industria. BIM se enmarca dentro de una iniciativa y apuesta de los gobiernos por la digitalización total de la industria de la construcción, siendo en mayor medida explorada en obras de edificación, y en menor medida aún en proyectos de infraestructura lineal (vías, puentes, ferrocarriles, etc.). Sin embargo, de acuerdo con el informe de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (2020), el consumo y la producción impulsan la economía de los países, pero así mismo causan los mayores impactos en términos de la salud al planeta y sus habitantes, por el uso desmesurado e insostenible de los recursos naturales. Por este motivo, el enfoque actual de las industrias debería estar planteado bajo la necesidad de promocionar la inclusión y la sostenibilidad, determinando que para lograrlo es necesario invertir en la investigación y el desarrollo en innovación. El impacto ambiental generado por la industria de la construcción e infraestructura en este sentido se presenta como un motivo de peso para innovar en los procesos asociados a la construcción de manera sostenible, y no únicamente desde un enfoque en la productividad del sector, soportado en la tendencia de digitalización y las posibilidades que esta brinda. En ese sentido, el proyecto de investigación Infraestructura 4.0: Avances y tendencias en digitalización y sostenibilidad de proyectos lineales busca crear y aclarar el panorama de aquellos temas específicos que se están estudiando y desarrollando relacionados con digitalización y sostenibilidad en aquellos proyectos poco explorados como lo son los de infraestructura lineal, y analizar aquellas tendencias específicas que están liderando la investigación en estos dos grandes temas. El proyecto busca aportar al estado del arte y al conocimiento de un campo emergente en la construcción, que está dirigiendo la investigación, la formación y la innovación en el ámbito de la arquitectura, ingeniería y construcción. Finalmente, con este proyecto de investigación se busca impactar directamente la construcción de contenidos temáticos de programas académicos, como el Micro máster en Construcción 4.0, trabajado a través de Educación Continua con JaverianaX en la plataforma EDX, en asignaturas de programas de pregrado de Arquitectura e Ingeniería Civil, y posgrado como el nuevo programa interfacultades de Maestría en innovación en la construcción (actualmente en aprobación por Consejo académico). Todos estos programas abordan temáticas de digitalización, sostenibilidad e infraestructura lineal dentro de sus objetivos de formación y enfoques específicos. Antecedentes La industria de la construcción es uno de los sectores más importantes para el desarrollo económico de los países. Sin embargo, también es uno de los más rezagados en la adopción de nuevas tecnologías, permaneciendo prácticamente sin cambios en sus procesos durante los últimos 50 años (Rodrigues de Almeida et al., 2016). Recientemente, el auge de la cuarta revolución industrial (I4.0) ha actuado como catalizador de la innovación en este sector, dando lugar a la implantación de tecnologías digitales que contribuyen a los beneficios operativos y a la mejora de la productividad de sus procesos. De ahí surge el término Construcción 4.0. Aunque no existe una definición completamente generalizada, podríamos describirla como la "digitalización de la industria de la construcción", buscando potenciar los beneficios de la información masiva en formato digital, dando paso a una transformación del sector revolucionando sus técnicas y prácticas (Klinc & Turk, 2019; Patrucco et al., 2020; Turner et al., 2021). Además, la construcción 4.0 también podría definirse como una confluencia de tendencias y tecnologías (digitales y físicas) que prometen remodelar la forma en que se diseñan y construyen los activos del entorno construido. Los principales componentes de la Construcción 4.0 son los sistemas ciberfísicos (tecnología, digitalización) y los ecosistemas digitales (industrialización) (Sawhney et al., 2020). Los sistemas ciberfísicos son sistemas inteligentes altamente interconectados que implican y permiten la interacción automatizada entre componentes físicos (hardware, dispositivos, edificios, etc.) y componentes digitales (software, datos, modelos digitales, etc.).Por su parte, un ecosistema digital implica la interacción de diferentes actores, empresas, dispositivos, aplicaciones, etc. que facilitan las tareas de forma más rápida conectando usuarios, dispositivos y servicios entre sí de forma automática. En otras palabras, los ecosistemas digitales permiten la interacción automatizada e inteligente de sistemas ciber-físicos, a través de plataformas digitales. Nuestra industria tiene la característica de ofrecer productos totalmente personalizados, por lo que utiliza metodologías de gestión de proyectos que organizan la información y los actores a través de procesos para un mismo objetivo: construir un activo inmobiliario. Para la industria AECO, generalmente conocida como rezagada y resistente al cambio, la digitalización puede ser el punto de inflexión hacia una transformación completa, que conduzca a mejoras en la productividad y sostenibilidad del sector y de toda su cadena de valor. Sin duda, la llegada de Building Information Modeling BIM a la industria de la construcción, va más allá de la implantación de nuevas tecnologías, y podemos afirmar que ha sido el detonante del ecosistema digital en la construcción, permitiendo abordar los retos que plantea la fragmentación de la industria. ¿Por qué BIM? El modelado de información para la construcción (BIM, por sus siglas en inglés) ha permitido avanzar hacia la innovación digital en la industria al recopilar estándares técnicos, información a lo largo del ciclo de vida de un proyecto, promover el trabajo colaborativo, mejorar el control y seguimiento, entre muchos otros aspectos. Esto nos permite tener un acercamiento a la fórmula personas + tecnología + procesos, donde BIM ha sentado las bases de la interoperabilidad, mejorando la colaboración entre todos los agentes implicados en el proceso como diseñadores, constructores, proveedores, especialistas, propietarios, etc. Además, BIM es una metodología que se ha implantado en diferentes países en los últimos años y que promete mejorar la forma de gestionar la información en toda la cadena de valor; BIM ha llegado para quedarse. Por ello, surge la necesidad de crear estándares que impliquen la aparición de normativas y certificaciones, que permitan unificar criterios. Esto es muy importante porque cualquier actividad que se pretenda digitalizar, eventualmente requerirá de insumos estandarizados para lograr fluidez y mayor productividad. En el contexto latinoamericano, se ha desarrollado una iniciativa denominada BIM Forum Latam que busca coordinar estrategias, debatir y reflexionar sobre cuáles serían las mejores prácticas para lograr una verdadera transformación digital del sector de la construcción. Actualmente, 15 de los 18 países que forman parte de la Federación Interamericana de la Industria de la Construcción (FIIC), forman parte del BIM Forum Latam. Cada uno de estos países cuenta con sus propios Foros BIM nacionales, en los cuales se establecen los criterios para la generación, uso y transmisión de información relacionada con el trabajo con BIM(Lacaze, 2021). La estandarización de procesos se ha creado a diversas escalas a nivel empresarial, gubernamental, nacional e internacional. En este punto, sugerimos una lectura de apoyo para quienes estén interesados en conocer más al respecto, revisando el sitio web globalbim.org, donde se alojan protocolos e iniciativas públicas alrededor del mundo en materia de procesos BIM. Desde la llegada de BIM al sector de la construcción, las organizaciones y proyectos han experimentado un cambio radical en el uso e implementación de la tecnología y las metodologías de gestión de proyectos. Como se ha visto anteriormente, la construcción 4.0 y los ecosistemas digitales son conceptos nuevos para nuestro sector, pero tienen una estrecha relación con BIM y la digitalización y además se convierte en un aliado perfecto para orientar el ejercicio profesional hacia un desarrollo sostenible, en el que se construya respetando los límites que impone la naturaleza, a través de la optimización en el uso de recursos y la generación de residuos en los procesos productivos. Análisis bibliométricos en construcción e infraestructura Como marco de referencia, se encontró en la literatura más reciente análisis bibliométricos en construcción enfocados especialmente en edificaciones, construcción de viviendas y aplicación de tecnologías en general en la industria de la construcción. En cuanto a infraestructura específicamente, se encontraron diversos estudios relacionados con proyectos viales. En la Tabla 1 se recopilan los principales estudios que implementaron metodologías de revisión bibliométrica. Uno de los estudios encontrados denominado “Application of Digital Twins and Building Information Modeling in the Digitization of Transportation: A Bibliometric Review” (Gao et al., 2022) destaca entre sus hallazgos las brechas y tendencias de investigación futura en el campo de la digitalización del transporte. Para esto, proponen cuatro grupos de temáticas fundamentales que sugieren para próximas contribuciones, como se muestra en la Figura 1. Donde: - Clúster A: Mejora de la eficiencia de la gestión de elementos del sistema de transporte inteligente. - Clúster B: Flujos y objetivos de la gestión del ciclo de vida completo. - Clúster C: Desarrollo y aplicación de tecnologías digitales. - Clúster D: Optimización de algoritmos y modelos relacionados. Como resultado de la digitalización, la infraestructura de transporte se está construyendo, operando y financiando de nuevas formas, lo que tiene un profundo impacto en la totalidad de su ciclo de vida (Gao, y otros, 2022). Además, la digitalización de la infraestructura juega no solo un papel crucial en el desarrollo económico, sino también en el bienestar social y el medio ambiente, lo que resalta la importancia de considerar la ejecución de proyectos desde una perspectiva sostenible. Sin embargo, no se observan estudios enfocados específicamente en “el ciclo de vida completo” de proyectos de infraestructura. Por lo tanto, este proyecto de investigación se centra en la temática del clúster B con el objetivo de considerar esta brecha de conocimiento, analizando las tendencias en digitalización y sostenibilidad en proyectos de infraestructura lineal. Revisiones sistemáticas en construcción e infraestructura En línea con el análisis bibliométrico, se realiza una búsqueda de estudios enfocados en la revisión sistemática en el contexto de las tendencias en digitalización y sostenibilidad en proyectos de infraestructura lineal. No se encontró algún estudio que aborde toda la temática específicamente, sin embargo, con respecto a infraestructura se han realizado revisiones sistemáticas orientadas en la evaluación del ciclo de vida de materiales como pavimentos para construcción de vías, mantenimiento de infraestructura en concreto, implementación de tecnologías como BIM y GIS para la automatización de proyectos de infraestructura. En la Tabla 2 se recopilan los principales estudios que implementaron metodologías de revisión sistemática. Teniendo en cuenta que la gestión del ciclo de vida de un proyecto de infraestructura integra diferentes profesionales como ingenieros, arquitectos, constructores, gerentes, personal dedicado a la operación y mantenimiento de los activos construidos, etc., y teniendo en cuenta que el impacto directo lo recibirá la industria de la Arquitectura, Ingeniería, Construcción e Infraestructura (AECO), el presente estudio requiere así mismo un equipo interdisciplinar que apoye con su visión, experiencia y conocimiento el trabajo a realizar. Es por esto que el equipo investigador se conforma por arquitectos e ingenieros civiles con distintas experiencias académicas y profesionales (ver perfiles al inicio del protocolo). Pregunta de investigación En la revisión bibliográfica anterior, no se encuentra evidencia publicada hasta la fecha acerca de cómo estos nuevos conceptos están impactando la gestión y el análisis del ciclo de vida de los proyectos de infraestructura lineal, es identificado precisamente como brecha en la investigación en publicaciones recientes y además se reitera la necesidad del estudio de cuáles de estos conceptos se deben trabajar en investigación y formación de programas académicos relacionados con construcción. En ese sentido, se proponen las siguientes preguntas de investigación (RQ): - RQ1: ¿Cuáles son las tendencias metodológicas y tecnológicas de la digitalización y sostenibilidad aplicadas a proyectos de infraestructura lineal? - RQ2: ¿Cuál es el estado actual del conocimiento de los temas motores relacionados a las tendencias en digitalización y sostenibilidad en proyectos de infraestructura lineal? - RQ3: ¿Cuál es el contenido temático que se debe abordar en asignaturas relacionadas con digitalización y sostenibilidad en infraestructura lineal? Planteamos que el abordaje de estas tres preguntas de investigación se divida en tres fases del proyecto, que se explicarán más adelante en la metodología. (Para JUSTIFICACIÓN y ESTADO DEL ARTE, Ver documento adjunto)