BI M技術在城市軌道工程施工培訓中的應用研究

廖偉平

（中鐵隧道局集團華南指揮部，廣州510080）

1 引言

近年來，軌道交通工程建設發展迅速，與之對應，施工技術人才的培養，也成為企業發展的重大戰略之一。以培養高級應用型技術人才為目標，培養管理人員的創新精神和實踐能力成為建設企業的重要工作之一[1，2]。對于城市軌道工程技術專業的施工人員培養應該采用理論與實踐并重的教學理念，即形成理論—實踐—理論—實踐有機結合的循環培訓模式，旨在提高施工人員的知識創新與應用能力[3，4]。然而，城市軌道工程施工具有可視化程度差、施工工藝復雜、工期長、建設規模大等特點，給該領域作業人員培訓課程的實踐環節帶來了較大的困難。目前，施工企業員工培訓多采用現場教學、圖紙教學的方式，其受時間、空間因素的影響較大，難以滿足施工培訓要求，創新施工培訓模式迫在眉睫[5]。

BIM技術是以建筑信息模型為基礎，利用計算機對建設項目進行虛擬建造，主要包括模型創建、三維展示、工藝模擬、場地漫游、現場協同管理等[6]。讓施工人員在實踐過程中，扮演不同的角色，全方位、全過程參與工程建設，有效解決了傳統城市軌道工程技術專業技術培訓的不足，創新了培訓模式，為同類技術培訓改革提供了一條有效的途徑。

2 傳統施工培訓存在的問題及分析

施工技術培訓中城市軌道工程技術培訓是專業性較強的技術培訓。基于“工學結合、理實一體”的培訓模式改革[7，8]，將實踐技能培訓與理論知識培訓相融合，主要形式包括現場實驗、技校培訓等，為施工培訓提供了良好的理論和實踐保障。通過調研發現，建筑企業城市軌道工程技術專業的實踐課程仍存在以下不足[9，10]。

2.1 實踐培訓與理論知識分離

施工培訓實踐中，施工企業往往注重實踐培訓，缺乏理論培訓，無法把實踐培訓作為理論培訓的應用與驗證。這種培訓模式容易忽略兩者之間的聯系，使“學”與“做”脫節[11]。首先，傳統的實踐培訓受時間、空間及培訓場地條件等因素的限制，培訓實踐通常是以師傅分步驟地演示、培訓現場的靜態展示及新員工的企業實踐等形式進行，目的是讓新員工更好地掌握以往所學的理論知識。這種培訓模式下，實踐培訓內容很難全面、全過程地涵蓋所有的理論知識點。其次，新員工的被動參與，缺少對自身薄弱知識點的探究過程。最后，理論培訓與實踐培訓之間的“有機配合”缺少時效性。

2.2 現場實踐培訓實踐功能的局限性

企業現場培訓是培養應用型實踐人才、踐行質量工程的基礎和保障，是現代企業人才發展建設的核心內容[12]。目前，土木工程類企業的現場培訓場地多以“一段隧道、一段鐵路、一段路基、一跨橋梁”等單一形式建設。雖然，這種模式的培訓場地可以將軌道工程局部結構很好地展示出來，能夠使新員工有較直觀、清晰的認識、更好地理解所學的專業知識。但是，這種“真實”的實訓基地僅僅處于三維（3D）靜態層面，與施工現場的4D、5D管理還存在很大差距，新員工缺少了對各分部工程施工進度、施工工藝、安全質量、協同工作等實踐環節的學習。因此，這種實訓基地有很大的局限性，新員工對于工程實踐的理論知識理解不夠深入，現代企業培訓“學中做、做中學”的一體化培訓方針很難有效實施。

2.3 創新能力培養環節薄弱

在“大眾創業，萬眾創新”的時代背景下，創新型人才是推動企業持續發展的必要條件。施工企業作為培養創新型人才的主要陣地，培養適應當代經濟發展的創新型人才，成為企業人才培養的重要目標和使命。首先，現階段，在城市軌道工程技術專業培訓中，新員工主要通過未建成的“隧道現場”“鐵道現場”等軌道工程進行實踐學習，新員工很難參與到實踐工程的設計優化、方案研討、方案規劃等過程中，無法將自己創新性的思維、方法應用于工程實踐；其次，培訓實踐中新員工是被動參與，很難按自身需求進行培訓；最后，由于忽略了其建成效果，新員工也很難發現實際施工中可能存在的各類問題，并不能創造性地解決問題。這些都是培養新員工創新能力的薄弱環節。

2.4 實踐培訓考核不夠規范

實踐培訓考核評價結果是檢驗培訓效果，進一步優化人才改革的重要依據。不同類型的企業都能根據自身發展特點，建立了相關的實踐培訓考核評價體系，考核結果主要依據員工定期提交的實踐、學習報告和指導培訓的綜合評價2部分而定。這種傳統的評價方式存在以下3方面問題：（1）考核主體缺失與錯位，企業完全承擔考核的主體，缺少了員工的自評和互評；（2）考核內容不全面，員工的學習報告及指導師傅綜合評價，都是根據既定的培訓任務書、指導書進行，缺少對員工培訓準備、學習創造性、積極性及參與度等內容的考核；（3）考核結果不準確，員工實踐考核不能完全反映專業的基本特征，缺乏定量與定性評價的有機結合，等級評定缺少規范性，隨意性較大。

3 城市軌道工程施工培訓采用BI M技術的可行性

隨著互聯網、計算機等科學技術的快速發展，信息化、大數據、人工智能不斷融入經濟社會的各領域。BIM技術以計算機信息技術為基礎，迅速在工程建設領域推廣應用，旨在提高建設項目的精細化、信息化、標準化管理水平。目前，BIM技術應用主要包括三個方面：其一，三維信息模型應用，通過BIM模型進行圖紙審核優化、結構碰撞檢查、三維技術交底、工程量核算、成本分析等；其二，虛擬仿真技術，通過施工現場漫游、施工工藝仿真、施工方案比選等進行模擬分析；其三，BIM 5D施工協同管理，通過BIM技術應用平臺對項目進度、安全質量、人、機、材、施工現場等進行全生命周期管理。BIM技術已成為建設領域炙手可熱的新技術，在行業轉型升級中起到至關重要的作用。這種基于工程建設而發展起的新技術，與工程建設發展有著必然聯系，利用其良好的模擬性、可視性、交互性等，能夠有效提升土木工程類實踐培訓的培訓效果，彌補當前實踐培訓“看得多、做得少”、受時空限制等不足。它對工程技術人才培養的重要性已在國內外學術界達成共識[13,14]，BIM技術應用于實踐的具體策略如圖1所示。

圖1 BI M技術在城市軌道工程技術專業實踐培訓中的應用策略

4 BI M技術在軌道工程施工培訓的實踐

4.1 “理實一體”優化培訓模式

培訓過程中將理論知識與實踐有機結合的一體化培訓法，可有效避免理論與實踐脫節的現象。將BIM技術應用到一體化培訓實踐中，員工可通過Revit、CATIA、Tekla等建模軟件對所學的軌道工程結構進行三維信息模型創建（見圖2）；通過Delmia、3Ds Max、Lumion等仿真軟件對所學的軌道工程施工工藝、工法進行動畫模擬（見圖3）；通過基建BIM 5D施工管理平臺[15]，讓員工以“第三方身份”參與工程項目管理（見圖4）。這種“學中做、做中學”的培訓模式更加符合新時代企業人才培養的需求，豐富了理論學習，能夠更好地激發員工的學習興趣。同時，BIM技術將培訓重難點更加直觀、形象地展現給員工，加強了員工對培訓內容的理解與掌握。

圖2 三維暗洞結構

圖3 軌排安裝工藝仿真

圖4 BI M5D施工管理平臺（人員管理）

4.2 “虛擬建造”模擬施工全周期

虛擬建造是利用計算機技術實現對施工對象及相關的“人、機、環境”進行模擬，可以預先發現設計、施工、管理中可能出現的問題。軌道工程實踐培訓通過BIM技術，讓員工多角色、全過程參與施工設計、方案比選及優化、施工實施等階段。施工設計階段，員工可根據項目需求、設計規范，在師傅的指導下完成項目的初步設計，更好地培養了員工創新能力、理論知識運用能力。方案比選及優化階段，員工通過討論、分析，找出自身設計缺陷，從而修正和完善設計方案，員工發現問題、解決問題的能力得到提高；施工階段，員工通過虛擬參與項目實施，解決了傳統理論培訓受時空限制的問題，在“電子工地”全方位、全過程參與工程實踐。BIM 5D軌道道床虛擬建造如圖5所示。

圖5 BI M5D軌道道床施工虛擬建造

4.3 “角色轉換”注重創新能力

傳統的軌道工程實踐培訓是以施工現場為主要教學場所，以企業指導師傅為主體，員工被動參與實踐培訓。固定的培訓場所和設定的實訓任務書、指導書，嚴重地束縛了員工的創造性思維。BIM技術改變了建設項目單一和不可重復的屬性，實現了員工由被動向主動的角色轉換。員工根據課程實踐要求，有效參與工程項目建設全生命周期的實施與管理工作。結合實際工程，員工可創造性地提出不同的實施方案和管理理念，大膽地解決實際問題，能夠最大限度地將理論知識應用到工程實踐中。BIM技術有效地解決了實際工程為避免創新失敗所帶來的巨大損失，從而影響培養員工創新能力的問題。

4.4 “校企合作”共建培訓平臺

校企合作的實踐教學模式，能夠實現員工、學校、企業共贏的目的，它不僅能夠提高員工的理論素養能力，也打通了企業人才培養的途徑[16]。目前，多以校企共建協同創新中心、技術研發中心等形式設立，其中，BIM技術應用研究中心是以BIM技術理論研究、平臺開發、工程應用、人才培養為宗旨。基于校企共建的BIM技術教學培訓平臺，一方面企業根據實際需求、技術發展現狀對平臺內容實施更新，高校將最新的研究成果及時應用于工程實踐；另一方面，員工通過培訓平臺進行理論學習，不僅可真實參與工程建設，而且能夠學習到新技術、新工藝，達到“以學促行、以行踐學”的目的。

4.5 “成果導向”改革考核體系

成果導向即需求導向、能力導向、目標導向，是一種以培訓成果為考核標準的先進培訓理念，旨在提高員工的主觀能動性[17]。基于BIM技術的考核評價體系是采用結果鏈構建的軌道工程人才培養框架，形成以項目為載體，以具體任務為考核單元的實踐培訓考核模式（見圖6），注重員工、師傅、企業的三維跨界融合，以問題導向、自主探究、師傅指導、成果標準為主線的培訓實踐途徑，形成了以員工為主體、全過程、多元化的量化考核體系。培訓過程能夠動態掌握員工的學習情況，存在問題時可及時預警、精準指導，有助于提升實踐培訓效果。

圖6 基于BI M技術的考核評價體系

5 結語

互聯網、大數據學科的發展，給傳統培訓模式改革帶來了強大動力。將BIM技術運用于城市軌道工程專業實踐課程培訓，加深了理論與實踐培訓的深度融合，實現了以師傅為主體向以員工為主體的轉變，能夠更好地激發員工的學習熱情和創新能力。通過BIM技術平臺，員工可全過程、全方位參與實踐培訓，彌補了傳統實踐培訓受到時間、空間限制的不足；制定科學的培訓考核評價體系，做到動態掌握員工實踐情況，及時精準引導，革除了“唯報告論、唯資料論”的考核弊端。BIM技術在城市軌道工程專業實踐培訓中的成功應用，提升了培訓效果，更好地實現了人才培養目標，值得進一步推廣應用。