建筑類高等院校BIM技術(shù)的課程設(shè)置探討

喻驍 龔賽博 陳裕帆 丁科競 陸槽卿 王昭輝

摘要：建筑信息模型（BIM）作為一種全新的理念正在引起建筑業(yè)的廣泛重視。BIM技術(shù)采用虛擬的模型和整合的信息平臺(tái)去涵蓋一個(gè)工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到建造直至運(yùn)營維護(hù)的全壽命周期中所有相關(guān)信息。隨著BIM技術(shù)的認(rèn)可和推廣，建筑業(yè)急需高校順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，培養(yǎng)出能夠解決工程實(shí)際問題的BIM人才。本文針對(duì)國內(nèi)高等院校BIM教育開展問題，在介紹BIM核心技術(shù)（計(jì)算機(jī)軟件）的基礎(chǔ)上，探討建筑類高等院校BIM課程設(shè)置方案。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型（BIM）；可視化；信息技術(shù)；高等教育

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）42-0267-03

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術(shù)，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過三維模型的建立，采用數(shù)字仿真信息去模擬建筑物所應(yīng)具有的真實(shí)信息，讓項(xiàng)目建設(shè)從過去的無從下手變?yōu)榍宄煽?。BIM技術(shù)不僅指建筑設(shè)計(jì)二維圖紙到三維模型的轉(zhuǎn)變，也不單純地意味著一定規(guī)模的數(shù)據(jù)庫分析，而是具有以下六個(gè)特點(diǎn)的一整套系統(tǒng)：①設(shè)計(jì)模型三維可視性；②各參建單位對(duì)同一項(xiàng)目信息的可操作性；③同一項(xiàng)目、不同參建單位信息的協(xié)調(diào)性；④項(xiàng)目信息修改的關(guān)聯(lián)性；⑤項(xiàng)目信息處理的優(yōu)化性；⑥項(xiàng)目信息在項(xiàng)目全壽命周期的可用性。

面對(duì)全球建筑行業(yè)逐步推進(jìn)BIM技術(shù)的大勢(shì)所趨，不管是建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位還是施工單位，都急需大量掌握BIM技術(shù)的專業(yè)人才。但是比起企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)人才的急需狀態(tài)，高校的BIM課程建設(shè)卻大大落后了。很多高校對(duì)什么是BIM、BIM需要哪些專業(yè)軟件做技術(shù)支撐都不清楚，更別提開設(shè)BIM相關(guān)課程了。本文旨在介紹BIM核心技術(shù)（計(jì)算機(jī)軟件）的基礎(chǔ)上，探討建筑類高等院校BIM課程設(shè)置方法。

一、BIM軟件的分類及對(duì)應(yīng)專業(yè)

一般來說，按功能不同，BIM軟件分為三大類：BIM環(huán)境軟件、BIM工具軟件和BIM平臺(tái)軟件。BIM環(huán)境軟件負(fù)責(zé)項(xiàng)目相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建立和查詢；BIM工具軟件是能利用BIM環(huán)境軟件里的相關(guān)數(shù)據(jù)開展各種工作的應(yīng)用軟件，是BIM技術(shù)的核心；BIM平臺(tái)軟件是一個(gè)綜合系統(tǒng)，能對(duì)各類BIM環(huán)境軟件、BIM工具軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，以使得項(xiàng)目各參建單位之間實(shí)現(xiàn)信息共享。

BIM環(huán)境軟件里的數(shù)據(jù)是BIM技術(shù)得以開展的基礎(chǔ)，因此BIM環(huán)境軟件應(yīng)針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目建立統(tǒng)一的建模規(guī)范和相關(guān)文件管理規(guī)范。BIM環(huán)境軟件目前并沒有統(tǒng)一的專業(yè)軟件，大多是企業(yè)（一般是業(yè)主）根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況自主建立。

BIM工具軟件可以分為兩大類。第一類是BIM模型軟件，包括項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)軟件、模型軟件以及能和BIM接口的幾何造型軟件。第二類是應(yīng)用BIM模型的軟件，包括項(xiàng)目可持續(xù)分析、結(jié)構(gòu)分析、機(jī)電分析、碰撞檢查、模型檢查、可視化、造價(jià)管理、運(yùn)營管理、項(xiàng)目發(fā)布和審核等專業(yè)軟件。

BIM平臺(tái)軟件著重于各種信息的處理及管理，所以與其說是軟件，不如說是平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，BIM平臺(tái)的搭建主要考慮單機(jī)、局域網(wǎng)LAN和廣域網(wǎng)WAN的信息傳遞及項(xiàng)目各參建方可接觸信息的權(quán)限管理。

BIM環(huán)境軟件和BIM平臺(tái)軟件一般可由計(jì)算機(jī)專業(yè)人員來搭建和處理，而BIM工具軟件作為建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期各階段都要用到的系列軟件，基本上覆蓋了所有建筑類的子專業(yè)。其中針對(duì)建筑設(shè)計(jì)專業(yè)，相關(guān)的BIM工具軟件有：Revit Architecture、Bentley Architecture、ArchiCAD、Sketchup、Rhino、Form Z、Affinity、Onuma Planning System、Navisworks、Digital Project、CATIA、3DS Max、Artlantis、AccuRender和Lightscape等；針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，相關(guān)的BIM工具軟件有：Revit Structural、Bentley Structural、PAAD、Robot、ETABS、STAAD等；針對(duì)建筑工程造價(jià)及管理專業(yè)，相關(guān)的BIM工具軟件有：：Innovaya、Solibri、ArchiFM、PKPM-STAT、Onuma Planning System、魯班、廣聯(lián)達(dá)、斯維爾等；針對(duì)建筑給排水和設(shè)備工程專業(yè)，相關(guān)的BIM工具軟件有：Revit MEP、Bentley Mechanical System、TraneTrace，Design Master，IES Virtual Environment、博超電氣、鴻業(yè)MEP系列等。

此外，BIM工具軟件中用于核心建模的軟件選擇，基本可以按如下考慮：（1）民用建筑用Autodesk Revit；（2）工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施用Bentley；（3）建筑事務(wù)所，ArchiCAD、Autodesk Revit、Bentley都可以；（4）完全異形的項(xiàng)目的可以選擇CATIADigital或Project。需要注意的是，業(yè)主和其他項(xiàng)目成員的要求，也是確定BIM技術(shù)路線時(shí)需要考慮的重要因素。

二、高等院校BIM課程的設(shè)置探討

高校BIM課程的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)各院校培養(yǎng)層次和專業(yè)設(shè)置等基本情況，與學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)科特色、課程培養(yǎng)方案保持一致。此外，BIM課程設(shè)置還應(yīng)與BIM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展需求相一致。對(duì)于大部分建筑類的本科院校，BIM課程按專業(yè)可分為四大類：建筑學(xué)專業(yè)、土木工程專業(yè)、工程造價(jià)與管理專業(yè)、建筑設(shè)備工程專業(yè)。高校的BIM教學(xué)應(yīng)根據(jù)不同年級(jí)、不同專業(yè)的大學(xué)生學(xué)習(xí)能力和專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，進(jìn)行綜合培訓(xùn)及分階段、分專業(yè)的BIM課程設(shè)置。

（一）針對(duì)大一學(xué)生

對(duì)于建筑學(xué)、土木工程、工程造價(jià)管理和建筑設(shè)備工程這四個(gè)專業(yè)，可以進(jìn)行統(tǒng)一的基礎(chǔ)課程教學(xué)。作為BIM前期先導(dǎo)課程，主要應(yīng)開設(shè)建筑識(shí)圖、制圖規(guī)范等課程及基礎(chǔ)類的計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件如AutoCAD平臺(tái)的操作培訓(xùn)，讓學(xué)生掌握本專業(yè)手工及計(jì)算機(jī)軟件繪圖的規(guī)范和基本表達(dá)方法，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，為后期的專業(yè)BIM教學(xué)打下基礎(chǔ)。

（二）針對(duì)大二、大三學(xué)生

大二、大三的學(xué)生具備一定的識(shí)圖、制圖能力和專業(yè)知識(shí)，可以采取講座、會(huì)議、課堂教學(xué)和專業(yè)軟件實(shí)操培訓(xùn)等方式，讓學(xué)生了解BIM的作用、地位和發(fā)展，掌握相關(guān)BIM專業(yè)軟件的操作。由于各專業(yè)的專業(yè)課程并不相同，不同專業(yè)的BIM教學(xué)可分開進(jìn)行。

1.建筑學(xué)專業(yè)。建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生在該階段有建筑史、建筑構(gòu)造和建筑設(shè)計(jì)等專業(yè)課程。在專業(yè)課程教學(xué)中，可以引入BIM技術(shù)，利用BIM軟件進(jìn)行三維模型演示，鼓勵(lì)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中使用相關(guān)BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑學(xué)BIM教學(xué)或?qū)嵱?xùn)課可以考慮以下兩種軟件：Revit Architecture軟件和ArchiCAD軟件。

2.土木工程專業(yè)。土木工程專業(yè)BIM課程的開設(shè)，應(yīng)在學(xué)生學(xué)完房屋建筑學(xué)、力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、土木工程施工等專業(yè)課程后陸續(xù)開展，可以涉及三維建筑信息模型建立、結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算、建設(shè)工程項(xiàng)目全過程管理等相關(guān)BIM技術(shù)和專業(yè)軟件。通過課堂教學(xué)或?qū)嵱?xùn)，讓學(xué)生掌握不同專業(yè)間的數(shù)據(jù)交換、結(jié)構(gòu)計(jì)算以及從設(shè)計(jì)到施工全過程管理的BIM技術(shù)。對(duì)于三維信息模型的建立及結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算，BIM專業(yè)軟件可以考慮以下兩種：Revit Structure軟件和PAAD軟件。

3.工程造價(jià)管理專業(yè)。工程造價(jià)管理專業(yè)是融土木工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及管理等多學(xué)科交叉的專業(yè)，具備多個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)。對(duì)于造價(jià)管理，可以在學(xué)生學(xué)完工程計(jì)量與計(jì)價(jià)實(shí)務(wù)等相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開展BIM教學(xué)。國產(chǎn)品牌軟件和國內(nèi)各地定額規(guī)范的匹配性好，而國外類似軟件幾乎不能直接對(duì)接國內(nèi)的定額。因此，工程造價(jià)管理方面的BIM專業(yè)軟件，建議選用國產(chǎn)品牌進(jìn)行教學(xué)。國內(nèi)主流的造價(jià)管理軟件有：魯班（基于AutoCAD平臺(tái)）、斯維爾（基于AutoCAD平臺(tái)）、廣聯(lián)達(dá)（基于自主平臺(tái)）、神機(jī)妙算（基于自主平臺(tái)）等。這些國產(chǎn)品牌軟件，即便是基于自主平臺(tái)算量的軟件如廣聯(lián)達(dá)、神機(jī)妙算等，都和各種建筑設(shè)計(jì)圖對(duì)接良好。多數(shù)軟件能直接導(dǎo)入建筑設(shè)計(jì)文件，免去用戶的二次建模，提高建模效率，減少工程量偏差。

需要注意的是，相關(guān)造價(jià)和算量軟件都要求學(xué)生具備較為全面的專業(yè)知識(shí)。BIM教育應(yīng)以《土木工程施工》、《建筑結(jié)構(gòu)》、《平法圖集》等先導(dǎo)課程的知識(shí)為基礎(chǔ)，從工程量計(jì)算、鋼筋抽樣、清單計(jì)價(jià)的角度出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的BIM專業(yè)軟件操作能力。

4.建筑設(shè)備工程專業(yè)。建筑設(shè)備工程涉及的分支專業(yè)較多，主要包括建筑給水排水、建筑電氣、建筑設(shè)備等專業(yè)。在各專業(yè)完成了諸如流體力學(xué)、泵與風(fēng)機(jī)、傳熱學(xué)、電工與電子等課程教學(xué)后，可以開設(shè)BIM專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn)課程。通過實(shí)訓(xùn)課程，讓學(xué)生掌握使用BIM軟件建模、管線的綜合協(xié)同設(shè)計(jì)、管線碰撞檢測、工程5D管理、虛擬施工等方面的知識(shí)和技能。由于涉及的分支專業(yè)較多，因此各分支專業(yè)對(duì)應(yīng)的BIM專業(yè)軟件也很多。國內(nèi)的水暖電設(shè)備和電氣分析軟件品牌有天正、理正、浩辰、鴻業(yè)和博超等，國外的品牌有IES Virtual Environment、Design Master 和Trane Trace等。國內(nèi)軟件廠商對(duì)我國相關(guān)建筑規(guī)范對(duì)接較好，價(jià)格也相對(duì)便宜，不少廠商還對(duì)高校提供教學(xué)試用版。而國外的相關(guān)軟件和我國建筑規(guī)范匹配性不太好，價(jià)格也較貴，因此，各設(shè)備工程分支專業(yè)的BIM教育，可以考慮選用國產(chǎn)品牌的BIM專業(yè)軟件進(jìn)行教學(xué)或?qū)嵱?xùn)。

（三）針對(duì)大四學(xué)生

對(duì)于各專業(yè)大四學(xué)生，應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用BIM軟件解決工程實(shí)例的能力。該階段，各高?？梢蚤_設(shè)跨專業(yè)的選修課，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行綜合培養(yǎng)。教學(xué)或?qū)嵱?xùn)中可以工程案例的形式，引導(dǎo)學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式完成從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營管理的全方位BIM技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。此外，為激發(fā)大四學(xué)生學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的熱情，還可以鼓勵(lì)他們參加各種BIM設(shè)計(jì)競賽、BIM應(yīng)用競賽以及BIM認(rèn)證考試。競賽獲獎(jiǎng)或通過相關(guān)BIM認(rèn)證考試，對(duì)于學(xué)生就業(yè)，也有很大幫助。

三、結(jié)語

BIM技術(shù)作為信息時(shí)代推動(dòng)建筑業(yè)的新動(dòng)力，是未來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。2015年，住建部出臺(tái)的《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（建質(zhì)函[2015]159號(hào)）提出：到2020年年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)，應(yīng)集成應(yīng)用BIM，且工程項(xiàng)目應(yīng)用比率要達(dá)到90%。作為培養(yǎng)人才的重要基地，高等院校應(yīng)響應(yīng)我國政府的號(hào)召和建筑業(yè)持續(xù)改進(jìn)的要求，承擔(dān)起建筑信息模型化改革的重任。建筑類高等院校應(yīng)開展相關(guān)BIM課程，使得學(xué)生具備在建筑企業(yè)及公共機(jī)構(gòu)中應(yīng)用、發(fā)展、管理及監(jiān)控建筑信息模型全過程的能力。各高等院?？梢愿鶕?jù)自己的實(shí)際情況，選擇適合本校的BIM課程，優(yōu)化高校BIM人才培養(yǎng)模式，使高校BIM教育與企業(yè)BIM人才需求完美對(duì)接。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雪，馬小軍，劉建峰.美國BIM教育及虛擬設(shè)計(jì)與施工課程設(shè)置概況[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013，（12）：0001-05.

[2]李娟芳，尚世宇，朱亞紅.BIM技術(shù)融入高校土建類專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用研究[J].四川建材，2016，42（11）：201-202.

[3]甘榮飛，曹文龍，孫靖立.BIM在建筑類本科院校的實(shí)踐探索[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014，06（03）：100-102.

[4]王斌.BIM實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與意義[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，（3）：831-832.

[5]錢蘇.BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用[J].城市建筑，2013，（8）：49-49.

[6]何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010，（4）：110-117.