职业教育现场工程师BIM技术素养培育模式研究★

王海强，李春晓

(1.河南经贸职业学院,河南 郑州 450018; 2.中机国际工程设计研究院有限责任公司,湖南 长沙 410000)

2022年11月,教育部等五部门联合启动实施“职业教育现场工程师专项培养计划”,以中国特色学徒制为主要培养形式,到2025年累计培养不少于20万名现场工程师。2016年9月,住房和城乡建设部发布的《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》明确指出“十三五”时期,全面提高建筑业信息化水平,着力增强BIM等信息技术集成应用能力,实现跨越式发展;2021年10月,《中国建筑业信息化发展报告(2021)智能建造应用与发展》提出BIM技术在建筑业已广泛应用在设计、施工、咨询等关键领域。在职业教育现场工程师培育的背景下[1-3],研究BIM技术在现场工程师岗位工作中的应用和现场工程师培育中的应用显得尤为重要,本文依托张家界某城市棚户区改造项目进行现场工程师岗位的BIM应用点分析,结合职业教育现场工程师培育需求探索土建类职业教育现场工程师BIM技术素养的培育模式。

1 土建类职业教育现场工程师岗位工作分析

土建类职业教育现场工程师是指毕业于职业院校的毕业生并在建筑施工现场从事建筑生产、管理、服务的一线工程师,能够第一时间解决现场技术应用问题的土建类高素质技术技能人才。职业教育现场工程师与本科“卓越工程师培养计划”中的现场工程师存在较大区别,职业教育现场工程师培育面向的对象是中职-高职-职业本科,卓越工程师面向的对象是本科-硕士-博士。土建类职业教育现场工程师要求学生“精操作、懂工艺、会管理、善协作、能创新”,职业教育更加强调人才的“技艺精湛”[4],但建筑工程施工现场普遍存在“看不见、摸不着”的问题,这就需要现场工程师在解决问题时使用信息化技术手段将平面图纸立体化、隐蔽工程可视化、指导方式便捷化,BIM技术可以使用三维建模软件将二维平面图纸转化为三维立体模型,然后使用编辑工具将隐蔽工程拆分和整合,并利用二维码交底将三维模型、隐蔽工程、指导视频展示到施工点进行准确交底,有利于在第一时间解决现场技术问题。

2 工程项目概况和BIM应用点分析

张家界市武陵源区城市棚户区改造项目由12栋建筑组成,其中8栋6层住宅,住宅底部设2层配套商业;1栋7层住宅,住宅底部设1层配套商业;2栋8层住宅;1栋3层商业,带1层地下室。土建类现场工程师的工作主要涉及建筑工程建设阶段的工程建设实施阶段,BIM技术在本阶段的应用主要体现在建筑设计和深化设计,具体如图1所示,主要包括实施阶段BIM实施方法指导、BIM模型深化设计、施工方案BIM模拟、BIM模型实施应用、竣工BIM模型交付[5-6]。

1)BIM实施方法指导。在工程建设实施阶段由建设单位引入经验丰富的BIM顾问团队,对方案设计图纸进行分析,编写全周期三维可视化实施规划,实施方案主要涉及交付标准、关键点、注意事项。通过BIM实施方法指导方案引导设计人员进行BIM模型深化设计,指导施工人员进行施工方案模拟,落实现场的BIM模型实施应用,保证竣工BIM模型的交付质量。

2)BIM模型深化设计。BIM模型深化设计主要是本专业模型深化和多专业协同,同一个专业的二维图纸无法有效检查出全部的三维碰撞点,不同专业标注方式的差异以及知识偏差可能导致新的碰撞点,如图2(a)所示棚户区2号楼此处建筑平面图无法确定立管上方是否有梁导致立管与梁位置冲突。通过BIM模型深化设计可以有效的解决本专业设计瑕疵和专业间的不协调,例如在2号楼结构施工图中桩与集水坑距离较近导致集水坑侧壁与桩产生碰撞(如图2(b)所示),通过本专业BIM模型深化设计,发现问题并调整了集水井位置来保证集水井与桩之间的距离200 mm,这样避免了施工现场的返工和资源浪费。

3)施工方案BIM模拟。施工方案BIM模拟可以有效规避复杂工况的整体施工风险甚至是节省细部构造的造价控制,复杂工况模拟包括高大支模、深基坑等专项方案的模拟,细部构造模拟包括地砖铺贴、墙体排砖的方案模拟。例如深基坑专项方案的BIM模拟可以有效地发现复杂工况中的施工风险并对方案进行调整,利用BIM模型进行施工交底可以直观地展示深基坑的技术要点;墙体排砖方案的BIM模拟可以对砌块进行整体规划,方便工人提前切割砌块并有效利用剩余砌块,避免砌体材料的浪费,从而降低墙体砌块的整体造价。

4)BIM模型实施应用。BIM模型实施应用主要利用广联达BIM5D软件进行施工进度控制、变更管理、造价控制等,通过提前将施工进度、计量计价信息导入BIM软件可以建立综合进度、变更、造价为一体的展示模型,通过对比现场的进度数据、造价数据及时发现问题并合理调整施工进度,可以及时将变更、现场记录录入BIM模型做好电子记录备份。

5)竣工BIM模型交付。竣工BIM模型交付主要是根据现场的变更修改原有BIM模型,按照实际施工后的建筑、结构、给排水、强弱电、暖通空调、消防、设备等完成整个建筑的三维模型交付,交付后的模型可以用于日常的运营维护,例如管道的维修等。

3 职业教育土建类现场工程师BIM技术素养培育模式

职业教育土建类现场工程师主要涉及其中某个任务点,因此在培育过程中可以采用“夯实基础+以点带面”的培育模式[7],在校期间面向现场工程师BIM素养的培养主要针对某个方向的BIM技术,河南经贸职业学院土建类专业主要为工程造价专业群的4个专业,分别为工程造价、建设工程管理、智能建造技术、建筑工程技术,在专业群人才培育过程中首先依托平台共享课落实土建BIM基础建模,在此基础上依托方向核心课确定主要侧重方向,工程造价、建设工程管理主要侧重机电深化设计,智能建造技术、建筑工程技术主要侧重装配式深化设计,并依托专业拓展课及时补充BIM行业新素养,职业教育土建类现场工程师BIM技术素养培育模式如图3所示(图中仅展示了与BIM素养相关课程)。

1)BIM基础素养培育。依托平台共享课中的《建筑识图与构造》《平法识图与钢筋算量》课程分别进行建筑识图和结构识图的理论素养培育,通过《建筑CAD》《BIM建模》课程分别进行二维绘图和三维绘图技能实操素养培育,以上课程最终可以实现工程造价专业群BIM基础素养的培育,为现场工程使用BIM技术进行土建部分建模打下基础。

2)BIM深化设计素养培育。工程造价专业群不同专业方向的差异性主要体现在核心课程上,例如工程造价和建设工程管理专业分别依托《数字造价软件应用》《机电应用综合实训》为数字化造价和机电深化设计进行方向深化,智能建造技术和建筑工程技术专业主要依托《装配式深化设计》在装配式方向进行深化素养拓展,通过方向核心课程的培育有助于现场工程师使用BIM技术解决现场实际问题。

3)BIM新素养拓展。随着工业化、信息化、智能化的不断推进,社会对职业教育现场工程师的BIM素养需求也在不断发生更新、迭代[8],因此设置专业拓展课可以有效的实现校园培育与社会需求之间的衔接与统一,目前我校考虑到BIM技术在施工招投标方面有一定的应用场景所以开设了《BIM招投标》课程,后期会根据行业需要进行拓展课程更新,满足职业教育现场工程师BIM新素养拓展的需要。

4 结语

BIM技术在现场工程师工作岗位上的应用主要包括实施阶段BIM实施方法指导、BIM模型深化设计、施工方案BIM模拟、BIM模型实施应用、竣工BIM模型交付,职业教育现场工程师的培育可以依托专业群进行全方面整体规划并结合专业瞄准某个方向进行BIM素养培育,可以依托“平台共享课-专业核心课-专业拓展课”实现职业教育现场工程师BIM素养的培育和提升。我校工程造价专业群根据现场工程师培育模式进行了课程体系改革探索与实践,目前良好的实践效果主要体现在BIM相关技能竞赛方面获得多项国家级一等奖,可为其他院校土建类职业教育现场工程师BIM技术素养培育提供参考。