BIM技術(shù)在土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊博+金仁和

摘 要 文章以廣東石油化工學(xué)院為例，通過(guò)將BIM技術(shù)與土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)相結(jié)合，論述了其應(yīng)用模式和具體改革措施，并取得了一定的成效。教學(xué)改革結(jié)果表明，以全國(guó)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽為背景，將BIM技術(shù)融入到土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中是一種全新的模式，對(duì)BIM人才的培養(yǎng)具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì) 土木工程 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.10.027

0 引言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息化模型，該技術(shù)利用三維模型平臺(tái)整合工程項(xiàng)目從策劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維各階段相關(guān)信息并進(jìn)行資源傳遞和共享，為工程各參與方在提供協(xié)同技術(shù)支持、節(jié)約資源成本、提高工作效率等方面發(fā)揮著積極的推動(dòng)作用。

隨著電子信息化的不斷更新，以互聯(lián)網(wǎng)+為標(biāo)志的大數(shù)據(jù)時(shí)代結(jié)合BIM信息化技術(shù)正在推動(dòng)著建筑行業(yè)快速發(fā)展并帶來(lái)革命性的變化。但是國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用型人才的缺乏是阻礙BIM技術(shù)發(fā)展和推廣的重要原因。①因此，作為人才培養(yǎng)基地的高校有必要將BIM引入到專(zhuān)業(yè)教學(xué)當(dāng)中，這其中就包括了畢業(yè)設(shè)計(jì)模式。②畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)最后階段對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握和理解程度的一次檢驗(yàn)，安排在第八學(xué)期，在此階段融入BIM教學(xué)體系，以實(shí)際工程案例為導(dǎo)向，無(wú)需對(duì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案做大規(guī)模改動(dòng)，是一種較適宜的培養(yǎng)實(shí)施模式；對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)又是一次轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以提高學(xué)生就業(yè)面，增加就業(yè)能力，適應(yīng)行業(yè)需求。③因此，文章以廣東石油化工學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，提出畢業(yè)設(shè)計(jì)改革意見(jiàn)和策略，為同類(lèi)院校提供借鑒和指導(dǎo)作用。

1 我校土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題內(nèi)容單一、深度廣度不夠

畢業(yè)設(shè)計(jì)涵蓋了土木工程專(zhuān)業(yè)課程的所有知識(shí)理論體系，以我校土木工程（工程管理方向）專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)為例，學(xué)生要通過(guò)15周左右時(shí)間完成教師制定的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，通常的做法是教師布置畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)（包括施工方案和工程預(yù)算），學(xué)生通過(guò)軟件進(jìn)行三維建模，利用模型導(dǎo)出工程量完成相關(guān)資源的配置并編制施工方案，然后繪制施工平面圖及橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖，同時(shí)還要完成預(yù)算文件編制，最后進(jìn)行答辯。這其中存在的主要問(wèn)題是學(xué)生在校完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，并沒(méi)有去到實(shí)際的工程現(xiàn)場(chǎng)，由于學(xué)生缺乏相關(guān)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容脫離實(shí)際、施工方案編制不合理。

1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)缺少團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作，學(xué)生積極性較低

以往畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生都是以個(gè)人為單位，每人獨(dú)立完成施工方案和報(bào)價(jià)文件編制，這樣做最大的問(wèn)題就是每位指導(dǎo)教師所指導(dǎo)的學(xué)生之間缺乏交流協(xié)作，施工方案制定和工程預(yù)算編制沒(méi)有結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)內(nèi)容相互脫節(jié)，只是完成了教師制定的設(shè)計(jì)任務(wù)，為了畢業(yè)而進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生的主動(dòng)性和成果質(zhì)量較低。

1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)要適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求

對(duì)于普通本科院校的土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生，大多數(shù)學(xué)生的就業(yè)方向主要是在施工現(xiàn)場(chǎng)和咨詢單位從事一線工作，只有極少數(shù)學(xué)生會(huì)從事設(shè)計(jì)工作。這就要求學(xué)生要具有一定的實(shí)踐技能和良好的溝通、協(xié)作、控制能力并且能熟練運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)手段來(lái)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。強(qiáng)化學(xué)生的應(yīng)用能力，適應(yīng)行業(yè)的變革。

2 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革模式及其優(yōu)勢(shì)

BIM人才培養(yǎng)是推動(dòng)BIM教學(xué)改革亟待解決的問(wèn)題。目前的培養(yǎng)模式主要形式有以下三種：④⑤（1）將BIM技術(shù)融合到現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中，如采用BIM軟件進(jìn)行土木工程施工課程的教學(xué)，模擬實(shí)際施工過(guò)程，使學(xué)生更直觀的了解施工方法、工藝；（2）單獨(dú)開(kāi)設(shè)BIM課程，如我校準(zhǔn)備開(kāi)設(shè)的“BIM應(yīng)用技術(shù)”課程，通過(guò)實(shí)操讓學(xué)生掌握Revit、Navisworks、BIM5D等BIM建模和應(yīng)用軟件；（3）建立BIM工作室，結(jié)合教師實(shí)際工程項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目以及相關(guān)BIM應(yīng)用技能大賽，促進(jìn)學(xué)生BIM技能的提升。

而我校在三種模式下都做了一定的努力和嘗試，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)改革主要針對(duì)第一種融合模式，目的是使學(xué)生擺脫傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，利用網(wǎng)絡(luò)在線課堂學(xué)習(xí)BIM技術(shù)相關(guān)軟件操作，不受普通課堂的束縛，將學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)灌輸轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，減輕指導(dǎo)教師的負(fù)擔(dān)，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)成果質(zhì)量。

除此之外，土木工程BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)還具有以下優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

（1）BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)是多專(zhuān)業(yè)協(xié)同，需要的是團(tuán)隊(duì)內(nèi)的配合作業(yè)。學(xué)生可以根據(jù)自己興趣愛(ài)好進(jìn)行選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)模塊，包括BIM土建工程建模、BIM安裝工程建模、BIM施工方案布置、BIM模架穩(wěn)定性分析、BIM5D施工模擬等，不但擴(kuò)大畢業(yè)設(shè)計(jì)選題范圍，使學(xué)生從中學(xué)習(xí)到與土木工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基本知識(shí)理論，而且增加了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、組織能力和知識(shí)分享，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源教學(xué)平臺(tái)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)主要優(yōu)勢(shì)是不受地點(diǎn)、時(shí)間限制，學(xué)習(xí)方式較為靈活，通過(guò)在“建筑課堂”、“騰訊課堂”等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)共享BIM教學(xué)資源，以自由靈活的方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，同時(shí)還可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行師生之間的答疑解惑，體現(xiàn)了信息化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，更好地促進(jìn)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。

（3）面對(duì)學(xué)校教學(xué)改革中出現(xiàn)的專(zhuān)業(yè)課程授課課時(shí)不斷壓縮減少以及土木工程專(zhuān)業(yè)教師短缺的不利情況，采用BIM技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以在有限的課時(shí)量條件下，減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

綜上所述，BIM技術(shù)所具有的虛擬仿真性和協(xié)同性能高效地使學(xué)生所欠缺的能力得到鍛煉，學(xué)生和老師都能夠從中獲益，這與畢業(yè)設(shè)計(jì)最終目標(biāo)相契合。因此，將BIM技術(shù)和土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合意義重大。

3 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革措施

BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)試點(diǎn)改革項(xiàng)目由2名專(zhuān)業(yè)教師作為指導(dǎo)老師，以“項(xiàng)目經(jīng)理”身份負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的規(guī)劃、協(xié)作、監(jiān)督工作；學(xué)生分為兩個(gè)小組共9人，根據(jù)成員能力、職責(zé)以及要求安排不同任務(wù)和角色，包括“BIM建模工程師”、“BIM招投標(biāo)工程師”、“BIM協(xié)同工程師”、“BIM施工技術(shù)員”、“BIM施工技術(shù)負(fù)責(zé)人”、“BIM安全工程師”等。endprint

畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間從第七學(xué)期12月開(kāi)始到第八學(xué)期5月結(jié)束，時(shí)間跨度為6個(gè)月。通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)考核、BIM軟件學(xué)習(xí)、工程設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工建造模擬、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯共六階段完成任務(wù)，并按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求階段性提交畢業(yè)設(shè)計(jì)成果。具體流程如圖1所示。

（1）基礎(chǔ)知識(shí)考核階段。具備BIM基礎(chǔ)知識(shí)是順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的前提保障，因此特安排“BIM基本技能”學(xué)習(xí)及考核環(huán)節(jié)。本階段共兩個(gè)模塊，即BIM施工仿真和BIM項(xiàng)目管理沙盤(pán)，學(xué)生要完成基本技能知識(shí)的考核，總分須達(dá)到合格要求才可進(jìn)行BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)。

通過(guò)本階段學(xué)習(xí)，可加強(qiáng)鞏固學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，為BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)成果做積累，并加深BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)技能的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用。

（2）BIM軟件學(xué)習(xí)階段。每位成員制定學(xué)習(xí)計(jì)劃任務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)共享的教學(xué)資源，學(xué)習(xí)BIM軟件（包括Revit和Magicad建模軟件、廣聯(lián)達(dá)造價(jià)系列軟件、BIM模架安全性分析軟件、三維場(chǎng)布軟件、進(jìn)度計(jì)劃編制軟件以及Navisworks和BIM5D虛擬仿真軟件）。以小組為單位，定期提交自學(xué)進(jìn)度報(bào)告，指導(dǎo)教師進(jìn)行監(jiān)督，并定期進(jìn)行答疑，督促小組成員自學(xué)。

（3）工程設(shè)計(jì)階段。根據(jù)“項(xiàng)目經(jīng)理”要求及小組成員自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行工作任務(wù)劃分，確定建模深度、制定建模命名規(guī)則、模型傳導(dǎo)規(guī)則以及協(xié)同交互流程。利用Revit和Magicad分別建立土建和安裝工程模型，導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)建模軟件進(jìn)行修改完善，通過(guò)BIM審圖進(jìn)行模型碰撞檢查，出具碰撞報(bào)告，優(yōu)化模型。

（4）工程招投標(biāo)階段。招投標(biāo)小組利用BIM模型完成鋼筋、土建、安裝工程量計(jì)算，施工方案小組確定三維施工平面布置及進(jìn)度計(jì)劃，與招投標(biāo)小組協(xié)同作業(yè)，完成技術(shù)標(biāo)和經(jīng)濟(jì)標(biāo)的編制，完善工程量清單的同時(shí)給出最優(yōu)投標(biāo)方案。在此過(guò)程中，利用BIM三維可視化技術(shù)展示施工方案，在提高投標(biāo)分?jǐn)?shù)的同時(shí)，也體現(xiàn)了協(xié)同工作的優(yōu)勢(shì)。

（5）工程施工建造階段。利用BIM模架分析軟件對(duì)高支模及腳手架體系進(jìn)行安全穩(wěn)定性分析，完善施工方案。同時(shí)基于BIM5D或Navisworks平臺(tái)將三維模型和施工進(jìn)度以及資源量進(jìn)行掛接，完成5D施工模擬，可以隨著工程進(jìn)度實(shí)時(shí)調(diào)取人材機(jī)及資金消耗量，同時(shí)可以將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的施工及質(zhì)量問(wèn)題即時(shí)反饋到BIM模型中，提高工程各方的溝通效率。

（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。由專(zhuān)業(yè)教師及企業(yè)專(zhuān)家組成答辯小組，根據(jù)每個(gè)階段表現(xiàn)、最終畢業(yè)設(shè)計(jì)成果、評(píng)閱教師和指導(dǎo)教師意見(jiàn)以及現(xiàn)場(chǎng)答辯情況給出每位成員的最終分?jǐn)?shù)。

4 畢業(yè)設(shè)計(jì)改革成果

畢業(yè)設(shè)計(jì)采取以賽促學(xué)的方式，參加了第三屆全國(guó)BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽。通過(guò)比賽，學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用有了更加深入的理解，同時(shí)不同院校之間也通過(guò)這一平臺(tái)進(jìn)行溝通、交流、學(xué)習(xí)。我校也在此次大賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)分別獲得二、三等獎(jiǎng)項(xiàng)，為學(xué)生以后在BIM方向上的發(fā)展提供了很好的平臺(tái)，也為就業(yè)帶來(lái)了更多的機(jī)遇。

5 建議及結(jié)論

本文以廣東石油化工學(xué)院為例，提出將BIM技術(shù)應(yīng)用到土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)中，以BIM工程應(yīng)用為導(dǎo)向，制定實(shí)施過(guò)程方案，為了更好推廣BIM在普通本科院校土木工程專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用，提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）加大BIM在高校教學(xué)中的應(yīng)用，鼓勵(lì)師生參加BIM技能培訓(xùn)、競(jìng)賽和相關(guān)實(shí)踐項(xiàng)目來(lái)提升BIM知識(shí)儲(chǔ)備能力和專(zhuān)業(yè)水平。

（2）BIM與畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合只是眾多培養(yǎng)模式中的一種，制定適合自己院校特點(diǎn)的方案目標(biāo)才可以事半功倍，起到真正推動(dòng)BIM發(fā)展的作用。

（3）BIM技術(shù)是以建模為基礎(chǔ)、理論為支撐、協(xié)同應(yīng)用為導(dǎo)向的新型技術(shù)手段，切記不要被軟件所束縛，專(zhuān)業(yè)知識(shí)的應(yīng)用才是關(guān)鍵。

隨著B(niǎo)IM技術(shù)在土木工程行業(yè)中的應(yīng)用及推廣不斷深入，想要掌握新型技術(shù)手段就要不斷學(xué)習(xí)、提高，我校將BIM技術(shù)應(yīng)用到土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中就是為了更好地適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求，提升學(xué)生就業(yè)技能水平而做出的變革，具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

注釋

① 李世蓉，吳承科，李驍.基于BIM的工程管理專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革——以重慶大學(xué)為例[J].工程經(jīng)濟(jì)，2016.26（8）.

② 陳秀麗，胡紹蘭，劉月君.建筑類(lèi)本科院校BIM協(xié)同畢業(yè)設(shè)計(jì)探索研究[J].價(jià)值工程，2016.14.

③ 李童.BIM 技術(shù)在土建專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及建議[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（27）.

④ 張靜曉，趙陳影，李慧，李殿維.工程管理BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)組織管理框架與案例分析[J].工程管理學(xué)報(bào)，2017.31（2）.

⑤ 王建超，張丁元，周靜海.BIM 技術(shù)在建筑類(lèi)高校專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].高等建筑教育，2017.26（1）.endprint