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我国现阶段的项目管理体系采用以CAD为主要工具并结合项目管理方法,为了和采用bim的项目管理流程区别开,本文将其称之为二维工程项目管理流程.工程项目管理发生在工程项目的全生命周期内,包括可行性研究阶段、设计阶段、施工阶段、运营管理阶段,旨在通过系统工程的理论和方法进行组织、协调、控制等,在既定的资源限定下,实现项目的工期、质量、投资等目标.传统的项目管理流程存在着如下几个缺陷:
1)项目各阶段相互割裂,导致项目信息割裂,前后阶段的信息不连贯,对参与各方来说存在着信息不对称的情况;
2)信息交换方式杂乱,是一种分散的信息交换方式,信息传递速度慢,各个参与方必须与其他所有参与方进行信息交换才能获取自己所需的信息并将信息传递出去;
3)各参与方处于相互独立的状态,多数流程是企业内部的,从项目整体角度来说,缺少协同工作的平台;
4)项目信息以不同的形式分散存在,给项目信息管理带来很大的不便.二维工程项目管理中存在的这些弊端降低了工程项目管理的效率,制约了工程项目管理的发展,也给建筑业的信息化管理带来不便.而BIM技术的引入可以很好地解决二维项目管理实施流程中的这些缺陷.BIM强大的信息整合能力,有效整合了建设项目的所有信息,包括项目属性信息以及管理行为信息,提高管理效率的同时提升了各参与方对建设项目的控制力.对于大型项目与异形项目来说,BIM的管线综合能力以及施工模拟等技术可以提高各参与方对项目的主动控制能力.BIM数据库为建设项目的协同管理提供了基础,为建设项目参与方提供了协同工作的平台,提高交流沟通的效率.另外,BIM模型随着项目的进展不断完善,跟随项目一起成长,使业主能够真正实现对项目的全生命周期管理.
2各参与方的BIM管理流程
二维项目管理流程是一个长流程,从项目前期开始到项目运营维护是由多个阶段组成的,项目管理中更多的是事中控制与事后分析.而在项目管理中,事前控制也被称之为主动控制,是效率最高的环节,但在二维的项目管理流程中并不能很好地实现.BIM技术强大的管线综合能力以及模拟能力能够为项目各参与方实现事前控制提供基础.鉴于此,可以基于强化事前控制这个原则来构建新的基于BIM的项目管理流程.工程项目在不同的阶段由不同的参与方执行,只有各个参与方相互配合、协同工作才能顺利地实现工程项目的目标.
2.1设计单位的BIM流程
在传统二维CAD设计中,最明显的缺陷就是信息之间没有关联性,所以一旦发生设计更改,相应的平面图、立面图、剖面图等都必须手动修改,这就导致设计团队很大的精力都放到了改图上,而且很容易出现漏改、前后信息不一致的情况,设计周期、成本也会随之增加.另外一个缺陷就是,各个专业的设计是分开的,等最后施工时才能发现各管线之间的碰撞问题,而基本上碰撞都是不可避免的.因为BIM参数化建模的特性及其强大的管线综合能力,设计单位不再需要被动地等待施工时发现问题再做修改,而是可以提前在设计过程中发现并修改.对于小型简单项目,BIM的管线综合能力可能并没有太大的优势,但在大型项目以及异形项目等复杂项目中,BIM正发挥着越来越大的作用。
2.2施工单位的BIM流程
施工单位主要利用BIM虚拟建设的功能,通过对施工过程进行模拟,提前发现施工中可能存在的问题并及时改进,防患于未然.施工之前,施工单位进行管线碰撞检查,提前排除构件间的碰擦,调整设计,不用等到实际施工时发现问题才进行设计变更;另外可以利用BIM模型的4D模型进行施工进度的安排,合理安排好资源的采购与组织,避免资源的冲突.同时BIM技术还可以与激光扫描、GPS、移动通讯、RFID和互联网等其他高科技相结合应用到施工管理的现场跟踪中.在新的流程中,施工单位的前期成本较传统模式有所提高,实际开始施工时间节点有所延后.实际施工之前,施工单位需要反复进行施工模拟,排除构件间的碰擦,安排后期施工中所需要的施工安装空间.通过细化施工方案可能会产生不同的施工方案,因此施工单位还需要通过模拟优选出比较合适的施工方案.而这些,都需要相应的人力、物力投入,因此前期的成本与时间会较传统模式有所提高.与传统模式相比,另外一个比较大的区别是,施工单位能实现成本动态管控.在BIM模型中,构建信息不仅包括几何尺寸、材料信息,价格,供应商等施工成本信息也包括在内,结合无线射频技术,施工单位可以实时跟踪项目进度,从而可以实现成本的实时动态管控.
2.3业主的BIM流程
现阶段BIM的应用与发展,业主是BIM技术的最大获益人.同时,在新的项目管理流程中,业主也起着主导作用.BIM的应用为项目各参与方提供了信息交流的平台,加强了业主方对建设项目的控制力,有效克服了业主方工程专业知识不足的缺点,对业主来说,对项目进行全生命周期的管理也成为可能,特别是运营阶段的管理.对于建设项目来说运营阶段是时间最长的阶段,也是成本花费最大的阶段,从长远来看,BIM在运营阶段的运用是未来BIM给业主带来利益最大的阶段.运营阶段的所需要的信息主要包括设施三方面的信息,分别是法律(建筑编号、出租信息、各项法规等)、财务(运营收入、折旧、维护成本等)和物理信息(来源于交付时的各项运作参数).利用BIM模型中的信息可以对建筑物进行空间与设施运营管理,实现能源管理、设施维修、租金管理等功能,全面提升BIM的应用价值.业主单位的BIM流程如图4所示.业主运用BIM技术的运作流程主要包括以下几个步骤,首先业主通过招标选取能够进行3D设计的设计单位,设计单位根据业主的意图设计出可行的3D设计方案;然后业主进行施工招标,要求施工单位能够提供3D的投标方案,并根据3D投标方案进行评标,选定出合适的施工单位后将设计单位交付的3D模型移交给施工单位,由施工单位在施工过程中进行模型的维护与扩展,直至项目竣工完成后连同项目一起交付给业主;最后,业主根据此模型进行项目的维护与运营.
3基于BIM的项目管理流程构建
从项目管理角度来说,BIM应用于项目管理中的流程是协作式的流程,发生的所有管理行为都是基于同一个BIM模型.不管设计单位还是施工单位都是在同一个模型上进行扩展与应用,最后交付给业主的除了实物外还包括BIM模型.基于BIM的项目管理流程与工作内容还是与二维项目管理流程大致相同,BIM在项目管理中的改变体现在对信息流程和业务流程的改变.信息流程的改变是指由传统的分散式信息传递模式转变成基于BIM数据库的信息传递模式,各参与方只需将信息数据提交至BIM信息数据库,其他各参与方就可以获取项目信息,同时也可以在BIM数据库中获取自己相关的信息,这种信息交换模式简化了信息的传递路径,提高了信息传递效率.业务流程的改变主要是指与传统项目管理流程相比项目管理任务前移.用BIM的管线综合以及模拟施工,可以提前发现施工中可能存在的问题,规避风险,有效降低工期、成本增加的风险.
4结语
1.1建筑节能评估体系的发展现状全世界对建筑节能的关注到目前已有30余年,我国从20世纪80年代起也开始试行了相关的建筑节能设计标准,但对于建筑节能设计的评估起步较晚,目前,主流的建筑节能评价体系主要为国外建立,如20世纪90年代初英国提出的“建筑研究中心环境评估法”(BREEAM)、美国的“能源与环境设计先导”(LEED)、加拿大等国的“绿色建筑桃战2000”(GBC2000)等,这些评价标准以可持续发展原则为指导,具有清晰的组织体系,并兼顾定性和定量两方面分析,受到广泛的认可。我国建筑节能评估发展晚于国外,不及国外成熟,国内建筑节能及绿色建筑评价主要采用国外标准,但随着近年来建筑节能和绿色建筑的快速发展,国家也陆续了《绿色建筑评价标准》、《节能建筑评价标准》等相关建筑节能评价标准,对建筑节能工作起到了较大的推动作用。
1.2对当前主要评估体系的思考尽管目前国内外相关评估标准比较成熟,但通过分析上述主要的建筑节能或绿色建筑评估体系,可以发现这些评估体系主要采用后评估方式,即一般在建筑投入使用1年后进行,但众所周知的是,影响建筑节能的关键在于规划设计阶段,设计前期的场地选择、规划布局、节能措施、材料选择、设备选型等对建筑节能设计的最终效果起着重要作用。后评估方式的滞后性,使设计者失去了在前期进行弥补和优化的最佳时机。而目前在建筑设计阶段的能耗模拟分析也往往在施工图完成后进行,一旦在模拟计算中达到预期的节能目标,则基本上没有再进一步优化设计方案的动力。如何使建筑节能设计评估更方便及时地反馈给设计人员,以便最大程度地为改进设计而服务,是值得思考的问题。
2BIM技术在建筑节能设计评估中的应用
2.1BIM技术应用于节能评估的阶段及目标通过上述对建筑节能设计评估的现状分析与思考,笔者认为应用BIM技术进行建筑节能设计评估应区别于其他相关评价方式,主要在建筑前期规划设计阶段进行,即以预评估的方式出现。其目标应不仅仅局限于对某建筑的节能效果作出评判,而更应着眼于为建筑节能设计的进一步优化完善提供准确的参考。虽然当前在建筑设计阶段应用计算机进行能耗模拟分析计算已是普遍的评价方式,但相比成熟的后评估体系,这样的评价往往不够全面,重定量分析而轻定性分析,综合性和系统性有所欠缺,且由于技术上的局限,通常能耗分析软件专业性很强,需要专门的技术人员来完成,造成了建筑设计与能耗分析、建筑专业与设备专业一定程度的脱节,不利于各专业的协调工作和效率提升。BIM技术的出现使得建筑设计与节能设计可以结合得更加紧密,使建筑师能更加直观地对所设计的建筑进行节能评价,促进设计方案的优化完善。
2.2BIM技术实现节能预评估的可行性
2.1BIM可提供足够详细的数据信息建筑节能设计及评估需要大量的数据信息,而传统的计算机辅助设计软件建立起来的建筑模型所含信息有限,在此基础上进行建筑节能的评估,需要专业人员输入大量的数据,既费人力,耗时也较多,这就容易造成建筑能耗分析往往成为建筑设计后的附加工作,难以对前期的建筑设计产生影响,即使根据分析结果来对设计进行优化,也是一个费时费力的过程,效率不高。而BIM提供了设计信息极其完整的设计模型,只要模型达到必要的详细度和可信度,就能在前期设计阶段完成能耗分析,实现对建筑节能设计的预评估。
2.2BIM可实现数据信息的可交互操作尽管能耗分析软件数量众多,但这类软件通常需要不同的接口,采用不同的数据形式,彼此之间兼容性较差,往往需要重新建模并输入大量的专业数据,造成建筑节能各项评价之间比较孤立,综合性较差。BIM技术可有效地解决这样的问题,由于其支持IFC(IndustryFoundationClass)标准和GreenBuildingXML(gbXML)数据传输协议,使得建筑信息模型和大量第三方分析应用软件之间有了良好的接口,可以将建筑信息模型中的数据传输到分析软件,从而实现单一数据平台上各个工种的协调设计和数据集中,解决了建筑设计和节能过程中数据流被割裂、重复输入、数据流失、出现信息歧义和不一致的问题,提高了评估的效率和准确性。
2.3BIM可对建筑全生命周期进行精确控制BIM的应用不仅局限于设计阶段,而是贯穿于整个工程项目从设计到施工、再到运营管理、直至拆除的全生命周期,因此能够更精确地控制工程的各个环节,保证工程质量。BIM精确的建模及碰撞检查技术可以使各专业设计相互矛盾冲突之处在设计阶段就得以被发现,避免在施工阶段频繁出现设计变更,造成延误工期乃至返工的情况。模型里详细的材料、构造、工程量、造价、生产厂家等信息使施工过程更加精确地被控制,有助于提高施工效率,而这些信息也使得项目建成后的运营管理更加方便,做到可视化管理。可以说,一个准确、详细的BIM模型可以真正达到“所见即所得”的程度,为预评估提供了最接近实际的对象,使预评估真正具有实际意义。
2.3BIM技术应用于节能预评估的方法
2.3.1建立评估体系建筑节能设计预评估的关键首先在于如何建立完善的评价体系以全面准确地预测建筑建成后的能耗情况,就评估的内容而言,预评估与目前国内应用的建筑节能或绿色建筑评价体系并无本质差别,但由于预评估在项目前期进行,其评估内容主要针对设计阶段。参考GB/T50668-2011《节能建筑评价标准》、GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》等国内评价体系,其内容主要包括建筑规划、围护结构、暖通空调系统、给水排水系统、照明系统、室内环境等方面
2.3.2建立建筑三维信息模型建立信息准确详尽的建筑信息模型是进行预评估的基础,模型包含的有效信息越丰富,预评估的准确度与详细程度也就越高。目前比较成熟的三维建筑设计软件有Autodesk公司的Revit、Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的MicroStationTriforma等,尽管其各自特点和优势不尽相同,但它们都是以BIM技术为核心的参数化设计软件,建筑师运用此类软件建立起一个包含足够多预评估所需信息的建筑信息模型,如建筑的场地信息、周边建筑、道路、建筑材料、构造、物理性能以及设备等各专业相关数据,为建筑节能设计预评估各项指标分析提供数据信息支持。
2.3.3数据信息分析及评估在建筑信息模型完整建立的基础上,将模型信息导入性能化分析模拟软件,如Ecotect、GreenBuildingStudio、EnergyPlus、DOE-2、IES等,可对建筑规划设计、围护结构、设备系统、室内环境等方面的数据进行提取、计算、分析。在此模拟分析基础上,结合预评估的内容体系进行评价,并及时反馈给各专业,进行优化调整。
3结语
【关键词】BIM技术;暖通空调设计;规划设计
建筑信息模型(英文全称为:Building Information Model ,简称“BIM”),是二十一世纪以来信息技术发展进入到新阶段的产物。当建筑行业信息技术渗入到建筑设计相关的领域中,就意味着建筑设计被引入了绿色生态理念,实现了建筑空间的智能化管理。随着中国城镇化发展进程的加快,建筑空间的功能性越来越受到重视。暖通空调作为建筑工程中的重要环节,为人们提供了生活便利。引用BIM技术设计暖通空调,在提高空调设计的专业协同性的同时,还可以而确保暖通设计的各项信息正确,确保了暖通空调设计的二位参数化。
一、建筑信息模型(BIM)概念的渊源
早在二十世纪70年代,BIM概念就已经被提出来。查理・伊斯特曼在《AIA杂志》中所发表的论文,对BIM概念以描述。此时,对于BIM技术的描述,查理・伊斯特曼运用了“Building Description System”,即为“建筑描述系统”。但是,此时很有的研究学者“建筑描述系统”的概念并没有充分地认识。直到二十世纪90年代,“BIM”被正式提出来,才引起多方注意。G.A van nederveen和F.Tolman发表的论文中提出了“Building Information Model”,当时是作为英文专业术语出现的。通过对BIM概念的演进的历史以简单了解,可以明确建筑信息模型的功能性。通常而言,BIM实现了系统的集中化、一体化,因此而被划入到建筑设计的管理范畴,并作为一种方法进行研究,以对建筑项目的生命周期进行有效管理。在建筑信息模型发挥管理功能时,在交互政策、过程与设计技术之间相互作用,并结合于一体。关于“BIM”的狭义概念,是从其特征性上进行理解。
对暖通空调设计采用BIM技术模式虽然与传统的CAD模式有所雷同,但是CAD英文全称:Computer Aided Design)模式,即为“计算机辅助设计” ,其是设计人员运用计算机以及图形设备开展设计工作。BIM技术模式则有所不同,其是将与暖通空调相关的建筑信息模式化,对相关功能性和物理性特征以数字化方式表示,将所获得的数据信息渗入到工程项目的各个环节中。BIM技术模式可以做到运用建筑信息服务于项目全寿命周期,为项目决策提供有力保障。
二、暖通空调设计
本次暖通空调设计对象为某高校的建筑物。主体地上5层,包括办公楼、教学楼和学生宿舍;地下一层为冷热源机房,安装有地源热泵机两台,制热量可以达到285千瓦,热水供应温度介于45℃~55℃之间;制冷量为275千瓦,冷水供回水温度介于 5℃~15℃之间。
(一)冷热源设计
在学校建筑物的暖通空调设计,主要是对学生宿舍、餐厅、教学楼和办公楼进行冷热源设计。学生宿舍和餐厅的暖通空调设计,分为冬、夏两季,设计较为复杂。冬天采用学校锅炉房所提供的二次供水进行供暖,温度介于70℃~90℃,经过热转换器后,供回水温度有所减低,为60℃~85℃。夏季,暖通空调有制冷功能,冷负荷由多联机空调提供。另外,学生宿舍还安装有太阳能热水器。
与学生宿舍和餐厅相比,办公楼和教学楼的暖通空调设计相对简单。地源热泵系统为冷热源设计的主要对象,具有供暖效果和制冷效果。
(二)暖通空调设计
在学校建筑物的暖通空调设计中,教学楼、办公楼、学生宿舍和餐厅是重要的设计区域。教学楼的暖通空调为定风量全空气热回收空调,配合地板辐射值班和散热器供暖,可以获得良好的供暖效果。办公楼的暖通空调为多联机空调供暖,配合散热器供暖。学生宿舍的暖通空调所采用的是分体空调,配合散热器供暖。学校餐厅的暖通空调为循环风空调,设计有新风系统,配合风机盘管。
三、暖通空调设计引入BIM技术
在学校建筑物的暖通空调设计中,BIM技术的适用范围为教学楼、学生餐厅和地下一层的冷热源机房。所能够涉及的内容均为暖通空调常用系统,包括空调、散热器、地源热泵等等。
(一)BIM设计绘图通过实体组成来表达
本次暖通空调的BIM设计的主体是对产品进行选择后,建立管道模型,设备的布局以及管道的尺寸和高度都在三维信息模型中显示。比如,对地源热泵机房的设计,就是根据地源热泵机房的实体组成而设计为三维信息模型。
由于在BIM设计中需要将管道的大量数据信息,诸如管道的直径、各项尺寸等等输入进去,才可以形成设计人员所需要的直观形象模型。但是,要获得良好的设计效果,需要将大量的信息输入进去,因此而减低了绘图效率。
(二)BIM设计绘图中空调设备采用的是产品库中的设计模型
使用二维设计进行绘图,往往是将空调组、水泵等等以投影轮廓线表示,通过制作图块的形式来表示。BIM设计有所不同,其拥有内容丰富的产品库,各个厂家支持的空调设备产品数据都存放在其中,设计人员所选用的设备模型可以在产品库中选择,调取产品的外形尺寸数据、性能参数等等。在BIM设计绘图中,设计人员对于调取的模型,还可以根据工作实际自定义参数,并以修改的产品模型丰富产品库。具体操作上,是复制既有尺寸的产品模型,使用产品制作器对数据进行编辑、修改,形成新的产品模型。要对新产品模型的数据信息调取,就要通过项目管理文件将所有的信息调出,将数据信息的关联性建立起来后,关联到项目中。
(三)BIM设计绘图通过三维信息模型实现专业间协作
BIM设计绘图采用三维信息模型,所有空调设备的数据都在统一的数据平台上。模型设计中,暖通空调的设计都可以立体、直观地呈现出来,空调的各个专业构建,其形状、型号以及所安装的位置都有所显示,从而使各个专业之间协作的错误率有所降低。在数据平台上管理三维信息模型的各项数据,其优点在于,空调设备的专业写作率有所提高,设计人员要查阅相关信息,可以通过网络进入到数据管理平台,实施查阅共享信息。
(四)BIM设计绘图的管线综合
BIM设计的管线综合与二维设计的不同之处在于,并不是简单的管线特定位置布局,而是通过较高的透视化程度,使暖通空调的管线所在区域在模型中直观地呈现出来,包括管线的交叉、转角以及相互之间的触碰,都可以观察到,避免了额外图纸绘制。除此之外,BIM设计的模型具有一定的综合性,只要设计人员根据自己的需要任意选择剖切面,就可以生成剖面图。
(五)BIM设计成果
BIM设计模型的优势在于,其无需设计人员要具有一定的设计经验才能够将图纸读懂,而是三维模型的直观呈现。只要将暖通空调的BIM设计模型打开,空调设备整体架构、管道的布局、形状和材质、热功能性等等各项数据参数都会呈现出来。
引言:
BIM论文人才的培养则是制约我国发展的重要因素,所以在高校探索一种新的BIM人才培养模式非常重要。
一、BIM的特点及其重要性
BIM的出现并非偶然,而是顺应整个建筑设计行业发展潮流而生,它是通过仿真模拟建筑物所具有的真实信息而得到的所有数字信息的总和,具有以下特点:1)可视化;2)协调性;3)模拟性;4)优化性;5)可出图性。
BIM是人类用信息技术对建筑从业人员思维过程与建筑业各主体、对象和活动的模拟、代替与优化的一次突破,利用BIM模型输出,建筑师与业主直接沟通交流,各专业利用BIM模型参数化设计解决设计错误,在工程实施前,解决错漏碰缺问题。同时BIM将工程中几乎所有的数据整合起来,为全行业带来全新的管理运营模式,优化了项目全生命周期中各阶段的工作内容,使项目的功能定位更合理,设计成果更精准,施工管理更科学,项目运维更便捷。
二、现有BIM教学模式存在的问题
如今,世界各地都在推广BIM技术,我国也不例外,但是国内缺乏BIM人才已经成为BIM在我国发展的瓶颈,在大学课程中开设BIM课程,才能够实现BIM人才的量级突破,才能够进入BIM时代。但在实现量级突破的同时,我们更要保证BIM人才质的要求,BIM技术要求使用者要有足量的知识储备和熟练的软件操作能力,并且能熟练的对实际项目进行指导。而现在BIM技术在教育领域的普及与教学却遇到以下问题:
1、理论教学与实践培训交互少。现有BIM教学是把理论知识教学与实践培训分开进行,理论教学和实践培训交互很少,学生不能很好的对所学知识进行整合,不能及时的发现问题、解决问题并应用于实践。
2、BIM相关课程的开发不完善。BIM是基于项目全生命周期做出任何决策的可靠信息资源共享,基于项目全生命周期管理的特性就要求BIM的使用者具有精通的相关专业知识和熟练的软件操作能力,这在一定程度上增加了教学内容,延缓了教学进度,现有的BIM课程开发尚未解决这方面的问题。
3、教学中使用BIM软件遇到的问题,例如软件数量多、软件间的兼容性差、软件数据标准不统一、软件购买的费用缺乏等。
4、不能有效发挥学生的主动性和创造性等等。
三、产学研一体化BIM教学发展的必要性
产学研一体化是以企业、高校和科研机构为核心,在政府、科技中介服务机构等的大力支持和协同下,以优势互补和利益共享为基本原则,按照一定的机制和规则进行合作。这是以学生为主体,在人才培养过程中,通过教学、科研和企业生产相结合,把理论与实践相结合的教学模式。高校在BIM人才培养过程中遇到的问题,可以通过产学研一体化运用BIM项目型教学解决,同时对于企业来讲,通过产学研合作进行BIM人才的培养,企业可以节约成本,有利于企业的技术更新和发展,也有利于培养人才、吸引人才、储备人才。
产学研一体化BIM教学模式能充分发挥高校和企业各自的优势,达到优势互补进行人才培养的目的。
四、产学研一体化BIM教学模式
高校是理论教学的基地,企业是实践培训的场所。高校与企业有各自的优势,共同承担人才培养的责任,达到优势互补,培养具有创新精神和实践能力的人才。 首先,在学校内,学生理论知识的学习是在理论教学与实际项目的应用中交互进行。学生在掌握一定理论知识和软件操作能力后,参与企业项目应用,用理论知识指导项目实践,再由项目实践反馈理论知识学习,这样能够加快理论知识的吸收、理解和应用。这种教学模式使得学生在参与实际项目的过程中能够及时检验自己对理论知识的掌握情况,同时也能够有重点的对理论知识进行学习和巩固。
其次,对企业来说,通过BIM项目参与教学活动是一种工作导向的人才培养模式。学校选拔优秀学生参与企业项目,完成项目任务,在参与项目的过程中,学生可以就项目全生命周期的知识进行学习和了解,并且可以与项目各参与方进行互动。同时企业可以节约成本、获得智力支持和潜在的优秀人才。 最后,是以科研促进教学的形式。高校既有教学的职能又有科研的职能,且高校科研力量相对薄弱,科研水平不高。科研的主要作用是提升教学水平,培育学术氛围,促进产学研结合等。因此,高校的科研成果不仅仅体现在科技成果的转化上,更体现在对教学的反哺,形成教学和科研协调发展的局面。企业可以就生产过程中存在的问题为高校老师和学生搭建平台从事研发活动,一方面可解决企业生产中的问题,另一方面老师可以从研发中提取素材,及时更新教学内容,实现教学与科研的互动,最后是学生获得符合企业要求和学科发展的知识。
五、产学研一体化BIM教学模式的优点
1、高校教学实行理论教学与实践应用交互进行,缩短高校教育周期,发挥学生的主动性和创造性
以产学研一体化BIM项目为核心进行教学能够实现理论教学与实践应用相结合,缩短高校教育的周期。学生在一个相互反馈的过程中学习,不断地进行理论知识的积累和软件操作能力的提升,极大地加快了教学的进度,缩短了高校教育的周期。不仅如此,学生通过实际应用升华所学过的理论知识,再指导实际项目,提升了自身对实际项目应用指导能力,也提升了学生以后走向社会的竞争力。
与此同时,产学研一体化BIM教学模式的创新能够极大地发挥学生的主动性和创造性。学生作为教学的主体和自我发展的主体,主动学习和接受新知识,不仅能够提升学生分析问题和解决问题的能力,而且锻炼了他们从实践中吸取教训总结经验的归纳性思维方式,同时也锻炼他们的观察力、想象力、判断力和操作能力,获得补充新知识的激励,在这个过程中极大地发挥了学生的学习主动性和创造性。
2、企业与高校间进行资源整合,实现优势互补
产学研一体化BIM项目为核心进行教学能够实现校企资源整合。对高校来说,得到企业的资金支持,在一定程度上解决了学校软件购置以及老师和同学软件培训等相关费用及软件标准的统一;对老师来说,老师运用课题的形式直接参与科技研发和企业生产过程,在为社会服务的过程中,教师不断地更新自身的学识,学习新的技术,提高完善自身能力,再将这些新的知识反馈给学生,从而促进教学质量的整体提高;对生产企业来说,广泛的合作教育,使教学、科研和生产紧密相连,及时向高校反馈科学技术、社会需求等信息,使高校有针对性地进行课程体系的改革,丰富教学内容,提高教学质量,培养出符合时代要求的学生。
关键词:BIM;毕业设计;三维建模;工程造价
1引言
毕业设计是土木工程专业教学过程中最后一个综合性的教学实践环节,是学生综合运用基本理论和专业技能分析和解决工程实际问题、实施独立工作和创新研究的演练过程。它是对学生学习能力和专业素质的全面检查,同时也是对教师的教学质量的评价。土木工程专业目前主要就业去向是设计公司、施工企业、咨询单位和建设单位,这些单位在工程建设过程中或多或少与工程造价有一定的联系。因此,在高校进行工程造价毕业设计,巩固专业知识,加强工程造价的综合训练和利用经济知识解决工程实际问题尤为必要。BIM是以三维数字为基础,以建设工程的全寿命周期为主线,将建设工程的可行性研究、初步设计、技术设计、施工图设计、招投标、施工、竣工移交、运营等各个环节并联起来,集合成建设工程整个寿命期的相关信息数据模型,具有直观、快捷,便于管理等特点,可应用在工程建设各个阶段,是建筑业未来的发展趋势。本文以安徽建筑大学土木工程专业工程造价方向毕业设计为例,介绍基于BIM技术的土木工程专业工程造价毕业设计的选题、设计内容、成果类型、成绩评定以及设计过程如何组织等,供同行借鉴与交流。
2基于BIM的工程造价方向毕业设计的特点
传统的土木工程专业工程造价方向毕业设计是结合一套完整的施工图纸,主要采用手工和少量应用相关软件计算工程量,计算钢筋用量和工料分析等,而BIM技术主要采用软件计算,其主要有如下几个特点。(1)设计选题均为综合性选题,团队合作、任务分解、分工协作、交流学习,能培养学生的集体精神;(2)主要采用计算机软件分析、计算和绘图,选题广泛,便于修改,也易激发学生学习兴趣;(3)成果形式丰富多样,便于沟通和理解,分工协作关联成果,增加了学生学习的成就感和集体荣誉感;(4)毕业答辩体现集体答辩与个人答辩相结合,集体成果与个人成果相结合,突出个人在团队中的合作和贡献等。
3基于BIM技术工程造价毕业设计的主要选题
土木工程专业除基础课和相关的结构课程外,与工程造价相关的课程主要有:土木工程施工技术、施工组织、工程造价、建设工程经济、建设工程法律法规、建设工程合同管理等,基于BIM技术土木工程专业工程造价方向毕业设计的选题,主要考虑与工程造价密切相关的知识,如施工方案、土建造价、安装造价、招投标文件、竣工结算所需资料等。
4基于BIM技术工程造价毕业设计的实践
基于BIM技术的毕业设计涉及的内容多,任务量大,各内容间关联性大。安徽建筑大学的做法是在第7学期结束前1个月,教师网上公布毕业设计选题后,全体师生见面,教师介绍毕业设计选题的内容和要求,然后师生网上互选,确定人员后召开第一次毕业设计团队会议,布置利用寒假学习软件和复习相关知识。在寒假期间,要求学生每星期在群上汇报学习进程,学生之间相互比较、督促,教师也能全面掌握学生情况。
4.1毕业设计进程安排
安徽建筑大学土木工程专业毕业设计在第8学期整个学期进行,持续时间16周(不含毕业实习2周,毕业答辩1周)。
4.2毕业设计过程督促与检查
毕业设计是个较长的过程,一环紧扣一环,前面的任务就是后续任务的基础,某一环节耽搁时间或疑难点没有解决,就影响下一个环节。基于BIM技术的毕业设计尤为明显。例如:识读图纸是造价建模与软件计算工程量的基础;施工措施的确定是计算措施费的前提;工程量计算完毕才能组价和取费等。因此,必须加强毕业设计过程的督促、检查与指导教师的引领。期初答辩:开学后的第一周,即毕业设计开始的第一周,答辩组织者和成员是指导教师,目的是检查学生寒假期间的准备和软件学习情况。中期答辩:大约在第十周(含2周毕业实习),答辩组织者是指导教师,成员是指导教师和相关专业教师,目的是检查进度情况、基本概念掌握情况、存在的问题和下一步的计划和安排等。模拟毕业答辩:大约在第十七周(含2周毕业实习),答辩组织者是指导教师,成员是指导教师、相关专业教师和相关工程单位的工程师,目的是检查成果情况、基本概念掌握程度、分析问题和解决问题的能力,以及存在问题和解决办法等,同时也是为毕业答辩做准备。毕业答辩:在第十九周,答辩组织者是土木学院,答辩成员是本院和其他院系相关专业教师和相关工程单位的工程师,目的是检查毕业设计完成质量、基本概念掌握程度、分析问题和解决问题能力、团队合作能力、集体成果与个人成果等。
4.3基于BIM技术土木工程专业工程造价毕业设计成果
毕业设计成果有集体成果和个人成果。集体成果:每人都要完成和掌握。主要有单位工程三维实体模型;进度计划(横道图、时标网络图、单代号网络图);单位工程施工组织设计;基础、主体、装饰装修、屋面等工程量清单;钢筋翻样、土建工程组价和成果集成等。个人成果:根据任务分工,每人必须完成的内容。主要有水卫安装工程造价;电气安装工程造价;招标文件与投标书编制;工程结算编制;单位工程竣工资料等。
4.4毕业答辩方式与成绩评定
基于BIM技术的土木工程专业工程造价毕业设计是团队力量与个人贡献的融合,团队成果与个人成果的展示,毕业答辩如何体现团队合作、个人在团队中的作用以及知识掌握程度是个难点。安徽建筑大学土木工程专业采取的办法是集体答辩与个人答辩相结合。首先在每组随机抽一人汇报整体设计情况,对共性部分答辩教师提出问题随机抽学生回答,对专题设计部分由设计学生汇报情况,答辩教师提出问题由该学生回答,若答不出来或回答不正确,其他学生可以回答,因为有的学生在完成了自己的内容外还学了其他专题,为鼓励和激励,回答正确的加分,通过这种方式,促使每个学生必须掌握共性设计部分,同时突出自己的优势,展示自己。成绩评定按照平时成绩40%,由指导教师给出;中期答辩10%,由答辩组给出;其他教师评阅10%,由评阅教师给出;毕业答辩40%,由答辩组给出。
5基于BIM技术土木工程专业工程造价毕业设计的体会和感悟
5.1培养学生能力与学习热情
5.1.1激发学生的学习动力和热情
兴趣是学习的动力源泉,基于BIM技术的毕业设计,每完成一步都能实现可视化,因此,成功的喜悦感能激发学生的学习动力和热情。就工程造价毕业设计而言,部分内容以前没有学过或学的深度达不到毕业设计的要求,但由于有兴趣,极大地激发了学习热情,每人都完成了2个以上的模块。
5.1.2加强学生的沟通能力
BIM技术是团队力量集成的成果,因此,需要成员间不断沟通和交流,这是课本知识所学不到的,也正是需要培养的。安徽建筑大学土木工程专业的做法是经常讨论,集思广益,使学生懂得团队合作的重要性和作用,潜移默化培养学生的沟通能力。
5.1.3学习过程中遇到问题的解决方法
基于BIM技术的土木工程专业工程造价毕业设计需掌握的软件较多,仅共性部分就涉及4个,专题部分每人至少要掌握1个软件,同时理论知识点要能正确应用,学习过程中遇到的问题很多,主要是通过教师指导、小组集体讨论、网络咨询、软件开发商指导等方法解决。其中小组集体学习能达到事半功倍的效果,做法是由组长牵头召集小组成员,每周不少于2次,学生集体交流、讨论、互相学习,每人必须带着问题和体会集体学习。
5.2教师引导
5.2.1指导教师贯通讲解,加强学生基本理论知识的掌握
基于BIM技术的土木工程专业工程造价毕业设计,由于实践性和应用性较强,极易导致学生重软件操作轻基础理论知识,设计成果重观感轻质量的问题。为避免此类问题发生,指导教师的指导思想、指导方式方法和内容安排十分重要。安徽建筑大学土木工程专业指导教师每周不少于3次贯通讲解学生即将要进行学习的基础理论知识,例如:造价计算程序、依据,各分部分项工程工程量计算方法;钢筋在图纸中的放置形状,钢筋下料的原理与方法;水电安装工程识图,水电安装工程与土建工程造价计算的异同点等。虽然教师的指导量非常大,但通过系统性串通讲解,不仅加强了学生对基础知识的掌握,也提高了学生的学习兴趣。
5.2.2充分发挥教师的指导作用
由于知识点多,实践性与应用性强,指导教师不仅要具有深厚的理论基础,而且更要有丰富的工程实践经验,同时选题广,涉及面宽,教师指导量非常大。师资力量不具备时可聘请校外工程单位工程师兼职指导,同时对一些涉及工程实践方面的问题,设计组集体到工地现场指导学习,效果非常明显。
5.3校方配合
5.3.1如何解决设计过程需要的软件和硬件问题
基于BIM技术毕业设计需要很多软件,可以采取学校购买的办法,但必须是购买网络版,这样可以多个学生同时学习;也可结合一些BIM设计比赛,利用一些软件供应商提供的试用版;也可利用学生交叉学习时间解决等。硬件方面主要是计算机配置,可利用学生的个人电脑、借用他人电脑和学校的公共机房等。
5.3.2如何处理毕业设计与就业的关系
毕业设计阶段也是学生就业阶段,要处理好二者之间的关系,不至产生严重的冲突。安徽大学土木工程专业的做法是根据学生就业面试的时间,调整集体学习和指导时间及内容,早晨、中午、晚上、周六或周日等都可以,同时尽可能利用互联网进行文件传输、问题解答和视频辅导等。
5.3.3学校要积极支持教学改革和实践
基于BIM技术毕业设计涉及的人力、物力、财力较多,学校要积极支持教师的教学改革和实践,要分期分批组织对教师进行BIM技术培训,送教师到相关企业进行实践性锻炼,积极引进BIM人才,对教师教学工作量的考核要有所倾斜,加强校企合作联合培养;同时要根据教学要求配置相关硬件与软件等,只有这样才能使基于BIM技术的毕业设计得以很好的实现。
参考文献
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