“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程特色教材研究

孫曉卯

摘 ? 要：文章主要基于高職院校產(chǎn)教融合模式，論述“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程的特色教材開發(fā)和應(yīng)用。以BIM技術(shù)為切入點(diǎn)，闡述“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程特色。研究過程中，以課堂實(shí)踐方法為基礎(chǔ)，分別從設(shè)備識(shí)圖、專業(yè)理論、施工技術(shù)、計(jì)量計(jì)價(jià)等方面闡述特色教材的應(yīng)用，并從管道的碰撞檢查、協(xié)同設(shè)計(jì)等層面對(duì)其應(yīng)用效果加以分析。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型技術(shù);產(chǎn)教融合;建筑設(shè)備;特色教材

高職院校的教育改革，需要將產(chǎn)教融合、協(xié)同創(chuàng)新等作為基礎(chǔ)，教材作為教學(xué)活動(dòng)組織的重要資源。當(dāng)前，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)逐漸成為國家戰(zhàn)略，職業(yè)教改應(yīng)考慮人才質(zhì)量，展現(xiàn)出產(chǎn)教之間的深度融合，合理調(diào)整課程，推動(dòng)“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程（下文簡稱“課程”）的發(fā)展。

1 ? ?BIM技術(shù)介紹

建筑信息模型（Building Information Modeling ，BIM）技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）技術(shù)逐漸發(fā)展起來的，屬于多維模型集成技術(shù)，能夠?qū)ㄖδ芴匦?、物理特性等提供?shù)字化的承載，實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)。此技術(shù)可應(yīng)用在建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等階段，對(duì)建筑整個(gè)周期展開多維建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)，為建筑項(xiàng)目的全程管理以及方案優(yōu)化提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)互相協(xié)調(diào)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬化建造，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，為建筑行業(yè)提質(zhì)增效提供保障。在建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，上海市建筑工程學(xué)校在建筑工程類專業(yè)教學(xué)中，將BIM技術(shù)應(yīng)用納入專業(yè)課程體系，培養(yǎng)人才創(chuàng)新意識(shí)及應(yīng)用工程技術(shù)能力，為課程改革指明方向，符合行業(yè)發(fā)展需求以及市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律。

2 ? ?“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程特色

上海市建筑工程學(xué)校在課程改革當(dāng)中，構(gòu)建建筑施工技術(shù)的專業(yè)群組，包含建筑施工、建筑工程技術(shù)、建筑設(shè)備、建筑裝飾工程技術(shù)、工程造價(jià)等專業(yè)。在建筑設(shè)備工程中，相關(guān)管道數(shù)量較多，種類復(fù)雜，管道中包含較多節(jié)點(diǎn)，因此，增加了施工難度。教師在講解相關(guān)專業(yè)知識(shí)時(shí)，難以使用簡單圖片，將知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)確表達(dá)出來，因此，需要開發(fā)出特色課程，解決教學(xué)難點(diǎn)。學(xué)校建設(shè)數(shù)間高性能計(jì)算機(jī)教室，安裝BIM軟件，同時(shí)配備專業(yè)的BIM講師，為課程的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。同時(shí)，學(xué)校和其他同類院校、建筑單位等展開合作，在BIM技術(shù)應(yīng)用過程，引入工程案例，開發(fā)出系列BIM技術(shù)應(yīng)用教材。

在特色教材當(dāng)中，主要利用Revit2018建模軟件，在教學(xué)過程中，使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，借助案例引導(dǎo)學(xué)生，將建筑設(shè)備專業(yè)細(xì)化為不同的項(xiàng)目，分別實(shí)施。上海市建筑工程學(xué)校在此課程教學(xué)中“以生為主，教師為引”，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程的參與性，開發(fā)出多種教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，使其獨(dú)立完成任務(wù)，在實(shí)踐過程中解決問題，不斷提升學(xué)生動(dòng)手能力。教材中，有10個(gè)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目，具體包括：BIM技術(shù)導(dǎo)入、創(chuàng)建建筑模型、通風(fēng)系統(tǒng)模型、暖通系統(tǒng)模型、給排水模型、電氣系統(tǒng)模型、管線碰撞檢驗(yàn)、創(chuàng)建“族”的流程、協(xié)同設(shè)計(jì)、Navisworks功能，各個(gè)項(xiàng)目教學(xué)分別選擇實(shí)際工程圖作為案例，借助案例驅(qū)動(dòng)模式，融合專業(yè)課講解，引導(dǎo)學(xué)生在BIM建模過程學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，強(qiáng)化其專業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生建模能力，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的高效運(yùn)用。課程體系的建設(shè)過程中，需要將BIM教材作為基礎(chǔ)，將專業(yè)課程融合其中，在相互作用下，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 ? ?產(chǎn)教融合模式下“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程的實(shí)踐策略

3.1 ?設(shè)備識(shí)圖和BIM技術(shù)的融合

和建筑設(shè)備相關(guān)的專業(yè)較多，課程種類較多，設(shè)備、識(shí)圖屬于其中的基本課程，學(xué)生對(duì)專業(yè)外知識(shí)的理解程度不足，此時(shí)，可引入BIM技術(shù)到建筑設(shè)備和識(shí)圖的課程講解當(dāng)中，利用BIM建立可視化模型，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，深化其對(duì)施工圖的理解能力。

3.2 ?專業(yè)理論和BIM技術(shù)的融合

在建筑設(shè)備的專業(yè)理論當(dāng)中，可應(yīng)用BIM技術(shù)，防止建筑消防工程、給排水工程、暖通工程等專業(yè)之間受到施工影響，導(dǎo)致專業(yè)協(xié)調(diào)性差的問題，對(duì)工程質(zhì)量造成影響。在BIM軟件應(yīng)用下，可展開可視化檢驗(yàn)，檢驗(yàn)各個(gè)專業(yè)施工過程的管線預(yù)留和預(yù)埋等情況，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)理論的理解，提高學(xué)生對(duì)BIM軟件的應(yīng)用能力。

3.3 ?施工技術(shù)和BIM技術(shù)的融合

建筑設(shè)備和施工技術(shù)相關(guān)課程，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的施工流程以及施工工藝特點(diǎn)，明確不同工種差異，合理進(jìn)行施工組織。應(yīng)用BIM技術(shù)，施工類課程可模擬出施工環(huán)境，由教師擔(dān)任“項(xiàng)目經(jīng)理”，學(xué)生擔(dān)任“企業(yè)員工”，利用BIM建立4D模型，選取X，Y，Z作為坐標(biāo)軸，再選取一個(gè)時(shí)間軸，建立虛擬模型，模擬施工過程，如：模擬場(chǎng)地布置、施工過程配合情況、竣工交付等系列模型，向?qū)W生直觀地呈現(xiàn)施工環(huán)節(jié)多方的溝通和協(xié)調(diào)情況，施工組織情況以及施工進(jìn)展等。使用BIM管理軟件，對(duì)不同施工階段使用的工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，綜合對(duì)比多種施工方案，找出可行性較高的方案，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的了解程度，進(jìn)而在符合施工進(jìn)度的前提下，逐漸將施工方案加以優(yōu)化。

3.4 ?計(jì)量計(jì)價(jià)和BIM技術(shù)的融合

建筑安裝工程當(dāng)中，計(jì)量、計(jì)價(jià)課程為專業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，著力培養(yǎng)學(xué)生掌握電氣安裝、空調(diào)、給排水和采暖等項(xiàng)目中的識(shí)圖能力、工量清單的計(jì)價(jià)能力以及工量計(jì)算能力。在安裝工程的計(jì)量、計(jì)價(jià)當(dāng)中，資源、成本等控制為重點(diǎn)內(nèi)容，此時(shí)可將BIM技術(shù)引入其中，按照成本控制需求，建立5D信息模型，立足于4D模型基礎(chǔ)，將集成訂單定額加以集成，形成5D模型，在虛擬模型建設(shè)過程中，可對(duì)不同施工段使用的機(jī)械、材料和人工等用量自動(dòng)化生成，結(jié)合資源需求制定施工計(jì)劃。與此同時(shí)，施工環(huán)節(jié)，需要消耗材料、人工和機(jī)械成本，在模型當(dāng)中，可將各項(xiàng)成本支出展開統(tǒng)一核算，綜合對(duì)比預(yù)算、合同、實(shí)際3項(xiàng)成本，進(jìn)而采取控制措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本的動(dòng)態(tài)化掌控[2]。

4 ? ?特色教材的應(yīng)用效果

4.1 ?管線碰撞檢查

建筑工程中，各個(gè)專業(yè)和系統(tǒng)之間的銜接、碰撞等問題，對(duì)施工進(jìn)程以及消耗成本存在較大的影響。通常而言，使用傳統(tǒng)形式的CAD圖紙，難以將不同專業(yè)和系統(tǒng)全面反映出來，高效發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)碰撞的可能性。此時(shí)，將BIM技術(shù)中可視化功能引入其中，明確建筑各個(gè)管線碰撞問題，及時(shí)向設(shè)計(jì)者指出碰撞點(diǎn)存在的問題，為優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供參考，防止實(shí)際施工過程出現(xiàn)管線碰撞，造成返工問題。BIM技術(shù)在建筑工程相關(guān)課程中的應(yīng)用，可降低項(xiàng)目成本，實(shí)現(xiàn)低碳施工理念。

如：在碰撞檢測(cè)過程中，使用紅色管道代表消火栓管道、綠色管道代替給水管道，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，可對(duì)管道展開碰撞檢測(cè)，當(dāng)管道出現(xiàn)交叉現(xiàn)象時(shí)，即為發(fā)生碰撞。通常而言，建筑項(xiàng)目的管線相對(duì)復(fù)雜。在設(shè)計(jì)過程中，需要最大化利用梁內(nèi)空間。在建筑梁之間存在空隙，將管線上下翻設(shè)置在此處，確保管線下凈空。設(shè)計(jì)過程遵循“有壓讓無壓”的原則，通常，無壓管為重力水管，存在坡度，難以上下翻，在碰撞檢測(cè)后的修改過程，可先將無壓管優(yōu)先考慮其中，即當(dāng)有壓管、無壓管發(fā)生碰撞時(shí)，需先考慮將有壓管標(biāo)高進(jìn)行更改。此外，在修改過程，還需遵循“小管讓大管”“冷管讓熱管”等原則，即當(dāng)大管徑管道和小管徑管道發(fā)生碰撞時(shí)，需優(yōu)先更改小管徑，當(dāng)冷水管和熱水管發(fā)生碰撞時(shí)，需要優(yōu)先更改冷水管。

設(shè)計(jì)過程中，消防栓、風(fēng)管和橋架等發(fā)生碰撞時(shí)，導(dǎo)致橋架和消火栓的位置相互重疊，可將橋架適當(dāng)移動(dòng)，和消火栓管進(jìn)行平行設(shè)置。同時(shí)，在消火栓的上方位置避開風(fēng)管，在橋架的下翻位置將上側(cè)橋架、風(fēng)管等避開。檢測(cè)過程中，消火栓、噴淋管、風(fēng)管三者發(fā)生碰撞時(shí)，可保持消火栓、噴淋管等上翻位置將風(fēng)管避開，同時(shí)略將橋架進(jìn)行偏移，提供管道上下翻空間，注意上翻過程將水管避開。當(dāng)檢測(cè)過程消火栓管、梁二者發(fā)生碰撞時(shí)，可適當(dāng)將消火栓管道標(biāo)高降低，保證管道排列美觀、整齊。此外，還需保持不同管線上下翻時(shí)保持對(duì)齊狀態(tài)，分別排列橋架、水管等，防止發(fā)生交叉現(xiàn)象[3]。

4.2 ?協(xié)同設(shè)計(jì)

在特色課程開發(fā)過程中，引入BIM進(jìn)行協(xié)同教學(xué)，不但利于學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，還能提高學(xué)生應(yīng)用BIM技術(shù)能力，在實(shí)踐過程提高團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力，養(yǎng)成認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。在開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作過程中，繪圖效率更加高效。當(dāng)前，建筑功能逐漸多樣化，建設(shè)過程涉及的專業(yè)類型也隨之增加。使用BIM技術(shù)展開協(xié)同設(shè)計(jì)，可直觀呈現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，使不同專業(yè)銜接門檻更低，不斷提高溝通效率。按照Revit軟件，分工合作。

5 ? ?結(jié)語

總而言之，從產(chǎn)教融合、協(xié)同創(chuàng)新等層面開發(fā)出特色教材，對(duì)“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”課程加大改革力度，為培養(yǎng)相關(guān)人才的基礎(chǔ)，同時(shí)，也是施工企業(yè)發(fā)展過程對(duì)高職院校此類課程教學(xué)提出的全新要求。建筑領(lǐng)域中，BIM為重要應(yīng)用技術(shù)之一，高職院校肩負(fù)著培養(yǎng)人才的重任，在建筑設(shè)備專業(yè)教學(xué)方面，應(yīng)加大力度研發(fā)BIM融合相關(guān)課程，不斷提升學(xué)生專業(yè)能力、技術(shù)能力等，為建筑行業(yè)培養(yǎng)更多綜合型人才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙治超.基于專業(yè)群建設(shè)的人才培養(yǎng)模式與課程體系改革實(shí)踐研究—以工程造價(jià)-建設(shè)工程管理專業(yè)群建設(shè)為例[J].廣西教育，2019（11）：48-50.

[2]王松.基于協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)教融合模式下的特色教材的研究與實(shí)踐—以“建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用”為例[J].中州建設(shè)，2017（17）：26.

[3]田盼雨，盧楠.BIM技術(shù)在建筑設(shè)備工程及課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國管理信息化，2018（11）：194-195.

Research on characteristic teaching materials of “BIM Technology Application in Construction Equipment Engineering”： based on collaborative

innovation and integration of industry and education

Sun Xiaomao

（Shanghai Construction Engineering School， Shanghai 200241， China）

Abstract：This paper is mainly based on the production-education integration model in higher vocational colleges， and discusses the development and application of special teaching materials for “BIM Technology Application in Construction Equipment Engineering”. Taking BIM technology as the starting point， the characteristics of “BIM Technology Application in Construction Equipment Engineering” are described. In the research process， uses classroom practice methods to elaborate the application of characteristic teaching materials from the aspects of equipment identification， professional theory， construction technology， and metering， etc.， and describes its application effects in terms of pipeline collision inspection and collaborative design.

Key words：building information modeling technology; industry-education integration; construction equipment; featured teaching materials