BIM技術在土木工程畢業設計中的應用

楊博+金仁和

摘 要 文章以廣東石油化工學院為例，通過將BIM技術與土木工程畢業設計教學相結合，論述了其應用模式和具體改革措施，并取得了一定的成效。教學改革結果表明，以全國BIM畢業設計大賽為背景，將BIM技術融入到土木工程專業畢業設計教學中是一種全新的模式，對BIM人才的培養具有一定參考價值。

關鍵詞 BIM 畢業設計 土木工程 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：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，該技術利用三維模型平臺整合工程項目從策劃、設計、施工到運維各階段相關信息并進行資源傳遞和共享，為工程各參與方在提供協同技術支持、節約資源成本、提高工作效率等方面發揮著積極的推動作用。

隨著電子信息化的不斷更新，以互聯網+為標志的大數據時代結合BIM信息化技術正在推動著建筑行業快速發展并帶來革命性的變化。但是國內BIM應用型人才的缺乏是阻礙BIM技術發展和推廣的重要原因。①因此，作為人才培養基地的高校有必要將BIM引入到專業教學當中，這其中就包括了畢業設計模式。②畢業設計是本科教學最后階段對學生專業知識掌握和理解程度的一次檢驗，安排在第八學期，在此階段融入BIM教學體系，以實際工程案例為導向，無需對專業人才培養方案做大規模改動，是一種較適宜的培養實施模式；對于學生來說BIM畢業設計又是一次轉折點，可以提高學生就業面，增加就業能力，適應行業需求。③因此，文章以廣東石油化工學院土木工程專業BIM畢業設計為例，提出畢業設計改革意見和策略，為同類院校提供借鑒和指導作用。

1 我校土木工程專業畢業設計現狀

1.1 畢業設計選題內容單一、深度廣度不夠

畢業設計涵蓋了土木工程專業課程的所有知識理論體系，以我校土木工程（工程管理方向）專業畢業設計為例，學生要通過15周左右時間完成教師制定的畢業設計內容，通常的做法是教師布置畢業設計任務（包括施工方案和工程預算），學生通過軟件進行三維建模，利用模型導出工程量完成相關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、網絡圖，同時還要完成預算文件編制，最后進行答辯。這其中存在的主要問題是學生在校完成畢業設計，并沒有去到實際的工程現場，由于學生缺乏相關實際工程經驗，導致畢業設計內容脫離實際、施工方案編制不合理。

1.2 畢業設計缺少團隊溝通協作，學生積極性較低

以往畢業設計學生都是以個人為單位，每人獨立完成施工方案和報價文件編制，這樣做最大的問題就是每位指導教師所指導的學生之間缺乏交流協作，施工方案制定和工程預算編制沒有結合起來，設計內容相互脫節，只是完成了教師制定的設計任務，為了畢業而進行畢業設計，學生的主動性和成果質量較低。

1.3 畢業設計要適應行業發展需求

對于普通本科院校的土木工程專業畢業生，大多數學生的就業方向主要是在施工現場和咨詢單位從事一線工作，只有極少數學生會從事設計工作。這就要求學生要具有一定的實踐技能和良好的溝通、協作、控制能力并且能熟練運用現代化技術手段來執行相關任務。強化學生的應用能力，適應行業的變革。

2 畢業設計改革模式及其優勢

BIM人才培養是推動BIM教學改革亟待解決的問題。目前的培養模式主要形式有以下三種：④⑤（1）將BIM技術融合到現有專業課程教學和畢業設計中，如采用BIM軟件進行土木工程施工課程的教學，模擬實際施工過程，使學生更直觀的了解施工方法、工藝；（2）單獨開設BIM課程，如我校準備開設的“BIM應用技術”課程，通過實操讓學生掌握Revit、Navisworks、BIM5D等BIM建模和應用軟件；（3）建立BIM工作室，結合教師實際工程項目、大學生創新創業項目以及相關BIM應用技能大賽，促進學生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，本次畢業設計改革主要針對第一種融合模式，目的是使學生擺脫傳統的畢業設計，利用網絡在線課堂學習BIM技術相關軟件操作，不受普通課堂的束縛，將學習方式由被動灌輸轉化為主動學習，激發學習積極性，減輕指導教師的負擔，提高畢業設計成果質量。

除此之外，土木工程BIM畢業設計還具有以下優勢和特點：

（1）BIM畢業設計中的重點是多專業協同，需要的是團隊內的配合作業。學生可以根據自己興趣愛好進行選擇畢業設計模塊，包括BIM土建工程建模、BIM安裝工程建模、BIM施工方案布置、BIM模架穩定性分析、BIM5D施工模擬等，不但擴大畢業設計選題范圍，使學生從中學習到與土木工程相關專業的基本知識理論，而且增加了團隊協作意識、組織能力和知識分享，提高學生學習積極性。

（2）畢業設計充分利用互聯網資源教學平臺。大數據時代的網絡線上教學主要優勢是不受地點、時間限制，學習方式較為靈活，通過在“建筑課堂”、“騰訊課堂”等網絡教學平臺共享BIM教學資源，以自由靈活的方式進行自主學習，同時還可以利用網絡平臺進行師生之間的答疑解惑，體現了信息化教學的優勢，更好地促進完成畢業設計任務。

（3）面對學校教學改革中出現的專業課程授課課時不斷壓縮減少以及土木工程專業教師短缺的不利情況，采用BIM技術進行教學，可以在有限的課時量條件下，減輕教師教學負擔，提高教學效率和質量。

綜上所述，BIM技術所具有的虛擬仿真性和協同性能高效地使學生所欠缺的能力得到鍛煉，學生和老師都能夠從中獲益，這與畢業設計最終目標相契合。因此，將BIM技術和土木工程畢業設計相結合意義重大。

3 畢業設計改革措施

BIM畢業設計試點改革項目由2名專業教師作為指導老師，以“項目經理”身份負責整個項目的規劃、協作、監督工作；學生分為兩個小組共9人，根據成員能力、職責以及要求安排不同任務和角色，包括“BIM建模工程師”、“BIM招投標工程師”、“BIM協同工程師”、“BIM施工技術員”、“BIM施工技術負責人”、“BIM安全工程師”等。endprint

畢業設計時間從第七學期12月開始到第八學期5月結束，時間跨度為6個月。通過基礎知識考核、BIM軟件學習、工程設計、招投標、施工建造模擬、畢業設計答辯共六階段完成任務，并按照時間節點要求階段性提交畢業設計成果。具體流程如圖1所示。

（1）基礎知識考核階段。具備BIM基礎知識是順利完成畢業設計任務的前提保障，因此特安排“BIM基本技能”學習及考核環節。本階段共兩個模塊，即BIM施工仿真和BIM項目管理沙盤，學生要完成基本技能知識的考核，總分須達到合格要求才可進行BIM畢業設計。

通過本階段學習，可加強鞏固學生的專業基礎知識，為BIM畢業設計成果做積累，并加深BIM畢業設計技能的專業應用。

（2）BIM軟件學習階段。每位成員制定學習計劃任務，利用互聯網共享的教學資源，學習BIM軟件（包括Revit和Magicad建模軟件、廣聯達造價系列軟件、BIM模架安全性分析軟件、三維場布軟件、進度計劃編制軟件以及Navisworks和BIM5D虛擬仿真軟件）。以小組為單位，定期提交自學進度報告，指導教師進行監督，并定期進行答疑，督促小組成員自學。

（3）工程設計階段。根據“項目經理”要求及小組成員自身特點和優勢進行工作任務劃分，確定建模深度、制定建模命名規則、模型傳導規則以及協同交互流程。利用Revit和Magicad分別建立土建和安裝工程模型，導入廣聯達建模軟件進行修改完善，通過BIM審圖進行模型碰撞檢查，出具碰撞報告，優化模型。

（4）工程招投標階段。招投標小組利用BIM模型完成鋼筋、土建、安裝工程量計算，施工方案小組確定三維施工平面布置及進度計劃，與招投標小組協同作業，完成技術標和經濟標的編制，完善工程量清單的同時給出最優投標方案。在此過程中，利用BIM三維可視化技術展示施工方案，在提高投標分數的同時，也體現了協同工作的優勢。

（5）工程施工建造階段。利用BIM模架分析軟件對高支模及腳手架體系進行安全穩定性分析，完善施工方案。同時基于BIM5D或Navisworks平臺將三維模型和施工進度以及資源量進行掛接，完成5D施工模擬，可以隨著工程進度實時調取人材機及資金消耗量，同時可以將現場發現的施工及質量問題即時反饋到BIM模型中，提高工程各方的溝通效率。

（6）畢業設計答辯。由專業教師及企業專家組成答辯小組，根據每個階段表現、最終畢業設計成果、評閱教師和指導教師意見以及現場答辯情況給出每位成員的最終分數。

4 畢業設計改革成果

畢業設計采取以賽促學的方式，參加了第三屆全國BIM畢業設計大賽。通過比賽，學生對BIM技術的應用有了更加深入的理解，同時不同院校之間也通過這一平臺進行溝通、交流、學習。我校也在此次大賽中取得了優異的成績，兩個團隊分別獲得二、三等獎項，為學生以后在BIM方向上的發展提供了很好的平臺，也為就業帶來了更多的機遇。

5 建議及結論

本文以廣東石油化工學院為例，提出將BIM技術應用到土木工程畢業設計中，以BIM工程應用為導向，制定實施過程方案，為了更好推廣BIM在普通本科院校土木工程專業中的應用，提出以下幾點建議：

（1）加大BIM在高校教學中的應用，鼓勵師生參加BIM技能培訓、競賽和相關實踐項目來提升BIM知識儲備能力和專業水平。

（2）BIM與畢業設計結合只是眾多培養模式中的一種，制定適合自己院校特點的方案目標才可以事半功倍，起到真正推動BIM發展的作用。

（3）BIM技術是以建模為基礎、理論為支撐、協同應用為導向的新型技術手段，切記不要被軟件所束縛，專業知識的應用才是關鍵。

隨著BIM技術在土木工程行業中的應用及推廣不斷深入，想要掌握新型技術手段就要不斷學習、提高，我校將BIM技術應用到土木工程專業畢業設計中就是為了更好地適應行業發展需求，提升學生就業技能水平而做出的變革，具有一定的借鑒和指導作用。

注釋

① 李世蓉，吳承科，李驍.基于BIM的工程管理專業畢業設計改革——以重慶大學為例[J].工程經濟，2016.26（8）.

② 陳秀麗，胡紹蘭，劉月君.建筑類本科院校BIM協同畢業設計探索研究[J].價值工程，2016.14.

③ 李童.BIM 技術在土建專業教學中的應用現狀及建議[J].住宅與房地產，2016（27）.

④ 張靜曉，趙陳影，李慧，李殿維.工程管理BIM畢業設計組織管理框架與案例分析[J].工程管理學報，2017.31（2）.

⑤ 王建超，張丁元，周靜海.BIM 技術在建筑類高校專業課程教學中的應用探索[J].高等建筑教育，2017.26（1）.endprint