BIM與高校土建類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

柳立生

摘 要：BIM（建筑信息模型）在建筑工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間，在高校土建類應(yīng)用型人才培養(yǎng)上也有極強(qiáng)的價(jià)值。本文通過分析BIM 對高校土建類專業(yè)人才培養(yǎng)的積極作用，探討如何適應(yīng)建設(shè)行業(yè)需求，改革現(xiàn)有的教學(xué)模式與教學(xué)方法，開展BIM課程開發(fā)，從而切實(shí)提高土建類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：BIM；土建類人才培養(yǎng)；課程開發(fā)

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

BIM（Building Information Modeling），中文指建筑信息模型，即以建筑工程項(xiàng)目各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立數(shù)字化建筑模型，一方面，可以通過集成在同一模型平臺中的大量數(shù)字信息來仿真模擬建筑所具有的全面真實(shí)信息，另一方面，項(xiàng)目相關(guān)各方可以充分利用和共享模型中的信息，確保各方信息暢通，保障建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理過程的無縫對接，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目周期全過程在手段和方法上的信息化。

BIM是建筑行業(yè)的一次巨大革命。隨著信息技術(shù)及建筑業(yè)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑業(yè)的廣泛應(yīng)用已成為大趨勢。因此，將BIM技術(shù)融入高校土建類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，是順應(yīng)建筑行業(yè)發(fā)展與市場需求，培養(yǎng)掌握創(chuàng)新工具、具備創(chuàng)新意識的新型工程技術(shù)人才的迫切需要。

1 BIM在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 最早在2002年作為一個工程建設(shè)行業(yè)的專業(yè)術(shù)語被提出來，在建筑領(lǐng)域最早應(yīng)用于西方發(fā)達(dá)國家。美國政府從2003年就開始實(shí)行國家級3D-4D-BIM計(jì)劃，自2007年起，規(guī)定所有重要項(xiàng)目必須使用BIM技術(shù)來進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。英國政府明確要求2016年前，企業(yè)實(shí)現(xiàn)3D-BIM的全面協(xié)同發(fā)展。韓國政府計(jì)劃于2016年前，實(shí)現(xiàn)全部公共工程使用BIM技術(shù)。新加坡政府也成立了BIM基金，并且計(jì)劃在2016年前，將有超過80%的建筑企業(yè)廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)。在日本，建筑信息技術(shù)軟件產(chǎn)業(yè)成立了國家級國產(chǎn)解決方案軟件聯(lián)盟，計(jì)劃將BIM應(yīng)用作為所有房屋項(xiàng)目的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國自2003年引進(jìn)BIM技術(shù)以來，BIM理念逐步在建筑業(yè)中發(fā)揮作用。隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，國內(nèi)建筑業(yè)高速發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑業(yè)的快速滲透與廣泛應(yīng)用已成為必然。2011年，住建部《2011―2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》將BIM技術(shù)作為行業(yè)“十二五”信息化發(fā)展的重點(diǎn)之一。2014年10月29日《上海BIM技術(shù)應(yīng)用推廣指導(dǎo)意見》要求，從2017年起，上海市投資額1億元以上或單體建筑面積2萬平方米以上的政府投資工程、大型公共建筑、重大工程，申報(bào)綠色建筑、市級和國家級優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)、施工等獎項(xiàng)的工程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用。2015年，北京、廣東、山東等地也相繼推出了BIM技術(shù)應(yīng)用推廣政策與標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，BIM技術(shù)在中國第一高樓上海中心、北京第一高樓中國尊、華中第一高樓武漢中心等多個大型工程中已經(jīng)得到應(yīng)用，國內(nèi)其他各地的BIM應(yīng)用工程項(xiàng)目也層出不窮。目前我國工程建設(shè)領(lǐng)域的BIM技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)為三個方面：一是設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)出真實(shí)準(zhǔn)確的三維模型，并可進(jìn)行虛擬施工和碰撞檢測，減少了“錯、碰、漏”的情況，對于復(fù)雜的水暖電及消防管道系統(tǒng)的空間狀態(tài)能較好地在BIM軟件中顯現(xiàn)出來，極大提高設(shè)計(jì)的可行性和有效性，并為順利、高效施工提供有力支撐；二是在施工階段，依托三維圖像準(zhǔn)確提供各個部位的施工進(jìn)度及各構(gòu)件要素的成本信息，實(shí)現(xiàn)整個施工過程的可視化控制與管理，有效控制成本、降低風(fēng)險(xiǎn)；三是在運(yùn)營階段，依托建筑項(xiàng)目協(xié)調(diào)一致的、可計(jì)算的信息，對整體工作環(huán)境的運(yùn)行和全部設(shè)施的維護(hù)，及時快速有效地實(shí)現(xiàn)運(yùn)營、維護(hù)與管理。中國博覽會會展綜合體工程證明：通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以排除90%的圖紙錯誤，減少60%的返工，縮短10%的施工工期，大幅度提高項(xiàng)目效益。

現(xiàn)階段我國對BIM技術(shù)的應(yīng)用總體停留在設(shè)計(jì)階段，其在施工及運(yùn)營階段的應(yīng)用具有廣闊的前景。隨著國家與地方政府的大力推廣，BIM技術(shù)的應(yīng)用必將引發(fā)建筑業(yè)包括工程造價(jià)管理的新變革。

2 BIM對高校土建類人才培養(yǎng)的積極作用

現(xiàn)有的土建類專業(yè)的課堂教學(xué)模式，通常都是教師講授，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，由于土建類專業(yè)課程往往都較枯燥，導(dǎo)致部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，在一定程度上，影響了教學(xué)效果，對學(xué)生的個人成才也不利。BIM技術(shù)具有可視性、模擬性，將BIM技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，可以刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生強(qiáng)烈體會到學(xué)以致用的滿足感。一方面，學(xué)生可以在BIM軟件中對建筑物進(jìn)行虛擬漫游，看到建筑物的門窗墻體，系統(tǒng)管線的布置，能夠整體的了解建筑物建成后的大體形狀，同時結(jié)合三維模型可以了解施工現(xiàn)場的情況，可以模擬施工員、預(yù)算員、材料員的數(shù)據(jù)應(yīng)用過程，對建筑有鮮明的感性認(rèn)識。另一方面，學(xué)生可以利用BIM軟件對工程中涉及到的各個專業(yè)進(jìn)行碰撞檢查，實(shí)時得到節(jié)點(diǎn)碰撞結(jié)果，學(xué)生不用參與到實(shí)際的工程建設(shè)，就能直觀的檢查出工程的不合理節(jié)點(diǎn)，從而利用本專業(yè)知識進(jìn)行合理分析，這對所學(xué)專業(yè)知識是一種極好的檢驗(yàn)。

土建類專業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)，因此，其人才培養(yǎng)中的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。然而，由于工程建設(shè)產(chǎn)品體量大，投資高，施工周期長，再加之現(xiàn)場安全問題等的制約，導(dǎo)致土建類專業(yè)學(xué)生難以真正較長時間去跟蹤某個在建工程，即使安排有足夠時間，施工單位也極不愿意接受。然而，BIM的3D-4D-5D模型，完全可以作為土建類專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的項(xiàng)目載體，通過與適時現(xiàn)場實(shí)習(xí)的結(jié)合，極大解決實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)難以真正落實(shí)的困境。建好的BIM模型首先是3D，它能夠自動生成2D的平立剖面，在可視化功能輔助下，老師帶領(lǐng)學(xué)生在3D和2D之間自由切換，可有效落實(shí)工程圖紙的識圖及建筑構(gòu)造訓(xùn)練；BIM的4D模型包含了施工進(jìn)度計(jì)劃，建筑物可以在電腦上先行建造一遍（虛擬建造），從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行施工技術(shù)、施工組織管理等方面的實(shí)訓(xùn)，再也不存在現(xiàn)實(shí)中的施工周期、現(xiàn)場安全等問題了；BIM的5D模型包含了工程造價(jià)信息，能夠?qū)?yīng)施工階段自動生成人工、材料、設(shè)備、資金等明細(xì)表，有助于對學(xué)生開展工程計(jì)量計(jì)價(jià)及成本管理方面的實(shí)訓(xùn)。

此外，學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中，只要學(xué)完部分專業(yè)課程，就完全可以通過BIM做相關(guān)課程設(shè)計(jì)，參加BIM類的專業(yè)競賽，來加深專業(yè)知識的掌握，同時，也可以在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，利用BIM技術(shù)，獨(dú)立完成一個建筑物從設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)到后期維護(hù)的項(xiàng)目，來檢驗(yàn)所學(xué)知識的系統(tǒng)性和完整性。這樣，學(xué)生所學(xué)和建筑市場的實(shí)際情況就能順利接軌，更好地適應(yīng)社會的需求。

3 土建類專業(yè)教學(xué)中的BIM課程開發(fā)

隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的全面推廣，高校土建類專業(yè)課程體系的優(yōu)化和重構(gòu)勢在必行。應(yīng)根據(jù)行業(yè)企業(yè)對各類土建專業(yè)技術(shù)人員要求的變化，構(gòu)建BIM課程體系，依托實(shí)際工程項(xiàng)目開設(shè)BIM建筑模型課程，并且將BIM課程模塊分別放到建筑識圖、建筑材料、建筑設(shè)備、建筑施工、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)等有關(guān)課程中，使BIM的課程建設(shè)與行業(yè)需求對接。

（1）建筑識圖+BIM模型。將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑識圖課程中，學(xué)生借助三維可視化的3D模型，熟練掌握平法圖集，進(jìn)而分組找出可能存在的結(jié)構(gòu)與建筑的矛盾、管道自身碰撞等一系列圖紙問題。這樣學(xué)生一方面可以加深對設(shè)計(jì)圖紙的理解，另一方面可以模擬完成圖紙會審，借助BIM技術(shù)更加清晰地找出并解決設(shè)計(jì)缺陷問題。

（2）建筑材料+BIM模型。通過建材試驗(yàn)室及BIM技術(shù)，學(xué)生可以完成建筑材料性能檢測和成本控制以及基于BIM的材料管理，能夠完成采購管理、庫房管理、結(jié)算支付，同時，能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行限額領(lǐng)料、物料跟蹤、需用計(jì)劃與實(shí)際對比、材料成本分析等。

（3）建筑設(shè)備+BIM模型。借助BIM技術(shù)能快速完成管線綜合。目前，暖通、給排水、消防、強(qiáng)弱電等各專業(yè)工程由于受施工現(xiàn)場、專業(yè)協(xié)調(diào)、技術(shù)差異等因素的影響，存在諸多難以預(yù)見的問題。通過BIM軟件的可視化，可以進(jìn)行多專業(yè)碰撞檢查和精確預(yù)留預(yù)埋，從而大大增強(qiáng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

（4）建筑施工技術(shù)+BIM模型。建筑施工技術(shù)課程利用BIM 4D模型進(jìn)行虛擬建造，對施工過程進(jìn)行預(yù)模擬，包括施工場地的布置、施工現(xiàn)場配合、竣工模型交付等，形象直觀地提供建設(shè)相關(guān)各方的協(xié)調(diào)溝通、施工組織模擬、施工進(jìn)度模擬等。通過BIM施工管理軟件，動態(tài)模擬施工階段過程施工工藝，將多種施工及工藝方案的可實(shí)施性進(jìn)行比較，提升學(xué)生對施工現(xiàn)場各施工區(qū)域的了解，確保施工進(jìn)度，優(yōu)化施工方案。

（5）建筑工程計(jì)量計(jì)價(jià)+BIM模型?；贐IM技術(shù)的成本控制需建立5D建筑信息模型，即在4D 基礎(chǔ)上集成清單定額等造價(jià)信息。利用BIM 5D建筑信息模型，學(xué)生在進(jìn)行虛擬建造的同時又能夠?qū)?yīng)施工階段自動生成各施工階段的人工、材料、機(jī)械等的需用量，從而建立資源需求量計(jì)劃等。同時，根據(jù)工程進(jìn)度，利用5D模型自動計(jì)算完成月度工程報(bào)量。在施工過程中，及時將材料消耗、機(jī)械結(jié)算及勞務(wù)分包的實(shí)際支出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算，將實(shí)際成本、預(yù)算成本、合同收入進(jìn)行三算對比分析，從而有針對性地采取措施，有效實(shí)現(xiàn)成本動態(tài)分析控制。

4 土建類專業(yè)BIM實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

針對學(xué)生實(shí)踐動手能力差的問題，高?？梢砸M(jìn)BIM中的VR技術(shù)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室?；贐IM技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)室可以與實(shí)體實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)虛實(shí)的有機(jī)結(jié)合，同時也可降低實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)營成本。針對土建類專業(yè)課程設(shè)置難以避免的聯(lián)系性較差這一缺陷，依托BIM實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以通過BIM技術(shù)將所學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)地整合起來，從而對專業(yè)知識有更全面、更清晰的認(rèn)識。

BIM實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)該充分考慮BIM軟件的選擇。目前國內(nèi)建筑行業(yè)使用較多的BIM軟件有廣聯(lián)達(dá)軟件、魯班軟件、Bentley軟件、ArchiCAD、清華斯維爾以及浩辰BIM，不同公司的BIM軟件側(cè)重點(diǎn)也不同，高校應(yīng)根據(jù)自身專業(yè)特色選擇合適的BIM軟件來建設(shè)BIM實(shí)驗(yàn)室。

5結(jié)論

作為建設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，BIM是未來建設(shè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的大趨勢。高校教學(xué)改革的根本目的是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，作為培養(yǎng)應(yīng)用型建筑技術(shù)人才的土建類專業(yè)必須緊跟市場導(dǎo)向，積極開設(shè)BIM相關(guān)課程，提升學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力、為建筑行業(yè)輸送合格的新型專業(yè)人才，為我國建筑業(yè)信息化的健康發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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