職業(yè)教育現場工程師BIM技術素養(yǎng)培育模式研究★

王海強，李春曉

(1.河南經貿職業(yè)學院,河南 鄭州 450018; 2.中機國際工程設計研究院有限責任公司,湖南 長沙 410000)

2022年11月,教育部等五部門聯合啟動實施“職業(yè)教育現場工程師專項培養(yǎng)計劃”,以中國特色學徒制為主要培養(yǎng)形式,到2025年累計培養(yǎng)不少于20萬名現場工程師。2016年9月,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》明確指出“十三五”時期,全面提高建筑業(yè)信息化水平,著力增強BIM等信息技術集成應用能力,實現跨越式發(fā)展;2021年10月,《中國建筑業(yè)信息化發(fā)展報告(2021)智能建造應用與發(fā)展》提出BIM技術在建筑業(yè)已廣泛應用在設計、施工、咨詢等關鍵領域。在職業(yè)教育現場工程師培育的背景下[1-3],研究BIM技術在現場工程師崗位工作中的應用和現場工程師培育中的應用顯得尤為重要,本文依托張家界某城市棚戶區(qū)改造項目進行現場工程師崗位的BIM應用點分析,結合職業(yè)教育現場工程師培育需求探索土建類職業(yè)教育現場工程師BIM技術素養(yǎng)的培育模式。

1 土建類職業(yè)教育現場工程師崗位工作分析

土建類職業(yè)教育現場工程師是指畢業(yè)于職業(yè)院校的畢業(yè)生并在建筑施工現場從事建筑生產、管理、服務的一線工程師,能夠第一時間解決現場技術應用問題的土建類高素質技術技能人才。職業(yè)教育現場工程師與本科“卓越工程師培養(yǎng)計劃”中的現場工程師存在較大區(qū)別,職業(yè)教育現場工程師培育面向的對象是中職-高職-職業(yè)本科,卓越工程師面向的對象是本科-碩士-博士。土建類職業(yè)教育現場工程師要求學生“精操作、懂工藝、會管理、善協作、能創(chuàng)新”,職業(yè)教育更加強調人才的“技藝精湛”[4],但建筑工程施工現場普遍存在“看不見、摸不著”的問題,這就需要現場工程師在解決問題時使用信息化技術手段將平面圖紙立體化、隱蔽工程可視化、指導方式便捷化,BIM技術可以使用三維建模軟件將二維平面圖紙轉化為三維立體模型,然后使用編輯工具將隱蔽工程拆分和整合,并利用二維碼交底將三維模型、隱蔽工程、指導視頻展示到施工點進行準確交底,有利于在第一時間解決現場技術問題。

2 工程項目概況和BIM應用點分析

張家界市武陵源區(qū)城市棚戶區(qū)改造項目由12棟建筑組成,其中8棟6層住宅,住宅底部設2層配套商業(yè);1棟7層住宅,住宅底部設1層配套商業(yè);2棟8層住宅;1棟3層商業(yè),帶1層地下室。土建類現場工程師的工作主要涉及建筑工程建設階段的工程建設實施階段,BIM技術在本階段的應用主要體現在建筑設計和深化設計,具體如圖1所示,主要包括實施階段BIM實施方法指導、BIM模型深化設計、施工方案BIM模擬、BIM模型實施應用、竣工BIM模型交付[5-6]。

1)BIM實施方法指導。在工程建設實施階段由建設單位引入經驗豐富的BIM顧問團隊,對方案設計圖紙進行分析,編寫全周期三維可視化實施規(guī)劃,實施方案主要涉及交付標準、關鍵點、注意事項。通過BIM實施方法指導方案引導設計人員進行BIM模型深化設計,指導施工人員進行施工方案模擬,落實現場的BIM模型實施應用,保證竣工BIM模型的交付質量。

2)BIM模型深化設計。BIM模型深化設計主要是本專業(yè)模型深化和多專業(yè)協同,同一個專業(yè)的二維圖紙無法有效檢查出全部的三維碰撞點,不同專業(yè)標注方式的差異以及知識偏差可能導致新的碰撞點,如圖2(a)所示棚戶區(qū)2號樓此處建筑平面圖無法確定立管上方是否有梁導致立管與梁位置沖突。通過BIM模型深化設計可以有效的解決本專業(yè)設計瑕疵和專業(yè)間的不協調,例如在2號樓結構施工圖中樁與集水坑距離較近導致集水坑側壁與樁產生碰撞(如圖2(b)所示),通過本專業(yè)BIM模型深化設計,發(fā)現問題并調整了集水井位置來保證集水井與樁之間的距離200 mm,這樣避免了施工現場的返工和資源浪費。

3)施工方案BIM模擬。施工方案BIM模擬可以有效規(guī)避復雜工況的整體施工風險甚至是節(jié)省細部構造的造價控制,復雜工況模擬包括高大支模、深基坑等專項方案的模擬,細部構造模擬包括地磚鋪貼、墻體排磚的方案模擬。例如深基坑專項方案的BIM模擬可以有效地發(fā)現復雜工況中的施工風險并對方案進行調整,利用BIM模型進行施工交底可以直觀地展示深基坑的技術要點;墻體排磚方案的BIM模擬可以對砌塊進行整體規(guī)劃,方便工人提前切割砌塊并有效利用剩余砌塊,避免砌體材料的浪費,從而降低墻體砌塊的整體造價。

4)BIM模型實施應用。BIM模型實施應用主要利用廣聯達BIM5D軟件進行施工進度控制、變更管理、造價控制等,通過提前將施工進度、計量計價信息導入BIM軟件可以建立綜合進度、變更、造價為一體的展示模型,通過對比現場的進度數據、造價數據及時發(fā)現問題并合理調整施工進度,可以及時將變更、現場記錄錄入BIM模型做好電子記錄備份。

5)竣工BIM模型交付。竣工BIM模型交付主要是根據現場的變更修改原有BIM模型,按照實際施工后的建筑、結構、給排水、強弱電、暖通空調、消防、設備等完成整個建筑的三維模型交付,交付后的模型可以用于日常的運營維護,例如管道的維修等。

3 職業(yè)教育土建類現場工程師BIM技術素養(yǎng)培育模式

職業(yè)教育土建類現場工程師主要涉及其中某個任務點,因此在培育過程中可以采用“夯實基礎+以點帶面”的培育模式[7],在校期間面向現場工程師BIM素養(yǎng)的培養(yǎng)主要針對某個方向的BIM技術,河南經貿職業(yè)學院土建類專業(yè)主要為工程造價專業(yè)群的4個專業(yè),分別為工程造價、建設工程管理、智能建造技術、建筑工程技術,在專業(yè)群人才培育過程中首先依托平臺共享課落實土建BIM基礎建模,在此基礎上依托方向核心課確定主要側重方向,工程造價、建設工程管理主要側重機電深化設計,智能建造技術、建筑工程技術主要側重裝配式深化設計,并依托專業(yè)拓展課及時補充BIM行業(yè)新素養(yǎng),職業(yè)教育土建類現場工程師BIM技術素養(yǎng)培育模式如圖3所示(圖中僅展示了與BIM素養(yǎng)相關課程)。

1)BIM基礎素養(yǎng)培育。依托平臺共享課中的《建筑識圖與構造》《平法識圖與鋼筋算量》課程分別進行建筑識圖和結構識圖的理論素養(yǎng)培育,通過《建筑CAD》《BIM建模》課程分別進行二維繪圖和三維繪圖技能實操素養(yǎng)培育,以上課程最終可以實現工程造價專業(yè)群BIM基礎素養(yǎng)的培育,為現場工程使用BIM技術進行土建部分建模打下基礎。

2)BIM深化設計素養(yǎng)培育。工程造價專業(yè)群不同專業(yè)方向的差異性主要體現在核心課程上,例如工程造價和建設工程管理專業(yè)分別依托《數字造價軟件應用》《機電應用綜合實訓》為數字化造價和機電深化設計進行方向深化,智能建造技術和建筑工程技術專業(yè)主要依托《裝配式深化設計》在裝配式方向進行深化素養(yǎng)拓展,通過方向核心課程的培育有助于現場工程師使用BIM技術解決現場實際問題。

3)BIM新素養(yǎng)拓展。隨著工業(yè)化、信息化、智能化的不斷推進,社會對職業(yè)教育現場工程師的BIM素養(yǎng)需求也在不斷發(fā)生更新、迭代[8],因此設置專業(yè)拓展課可以有效的實現校園培育與社會需求之間的銜接與統一,目前我校考慮到BIM技術在施工招投標方面有一定的應用場景所以開設了《BIM招投標》課程,后期會根據行業(yè)需要進行拓展課程更新,滿足職業(yè)教育現場工程師BIM新素養(yǎng)拓展的需要。

4 結語

BIM技術在現場工程師工作崗位上的應用主要包括實施階段BIM實施方法指導、BIM模型深化設計、施工方案BIM模擬、BIM模型實施應用、竣工BIM模型交付,職業(yè)教育現場工程師的培育可以依托專業(yè)群進行全方面整體規(guī)劃并結合專業(yè)瞄準某個方向進行BIM素養(yǎng)培育,可以依托“平臺共享課-專業(yè)核心課-專業(yè)拓展課”實現職業(yè)教育現場工程師BIM素養(yǎng)的培育和提升。我校工程造價專業(yè)群根據現場工程師培育模式進行了課程體系改革探索與實踐,目前良好的實踐效果主要體現在BIM相關技能競賽方面獲得多項國家級一等獎,可為其他院校土建類職業(yè)教育現場工程師BIM技術素養(yǎng)培育提供參考。