王 凱，蔡 瑞，劉秋元，溫銳鋒，楊 勇

（貴州理工學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，貴州 貴陽 550003）

現(xiàn)階段，我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)深入，研究顯示，我國(guó)已建成建筑約400億平方米，其中高耗能建筑比例占比95%（江億，2011），并且此類形式的建筑數(shù)量還隨著建設(shè)的深入而不斷增加。占比如此高的耗能建筑形式不僅造成了明顯的能源負(fù)擔(dān)，還直接制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了影響，降低了人與自然的和諧生活質(zhì)量?；诖耍ㄖ?xiàng)目中愈發(fā)強(qiáng)調(diào)綠色理念，強(qiáng)調(diào)建筑的節(jié)能環(huán)保，而傳統(tǒng)建筑業(yè)施工方式已不符合建筑業(yè)的現(xiàn)代發(fā)展需要。作為綠色建筑的典型代表，裝配式建筑是指將建筑的構(gòu)件、部品、材料在工廠中預(yù)制生產(chǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組建安裝，最后通過漿錨或后澆混凝土連接成型的建筑產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工作業(yè)相比，裝配式建筑的施工形式具有了施工周期縮短、現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)量降低、施工質(zhì)量提高、信息管理更加便捷等顯著優(yōu)點(diǎn)。推動(dòng)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為下一步建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要路徑。

一、裝配式產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)較早，自上世紀(jì)70年代美國(guó)開始推廣建筑配件化施工和機(jī)械化生產(chǎn)。而我國(guó)早在上世紀(jì)50年代即提出推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但受限于有限的建筑能力以及薄弱的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到較大阻礙。2016年頒布的《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》明確要求，力爭(zhēng)未來10年左右，在全國(guó)范圍內(nèi)使裝配式建筑占新建建筑面積比例達(dá)到30%，其發(fā)展前景巨大。

近年來，國(guó)內(nèi)各大城市均積極出臺(tái)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的政策與指導(dǎo)文件，更要求運(yùn)用裝配式建筑施工來完成居民保障房建設(shè)工作。裝配式建筑在中國(guó)的持續(xù)發(fā)展離不開政策支持和市場(chǎng)導(dǎo)向，眾多地產(chǎn)企業(yè)也逐漸自發(fā)參與到裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)探索之中。由此可見，國(guó)內(nèi)裝配式建筑的發(fā)展條件正在逐步完善與加強(qiáng)。

然而，國(guó)內(nèi)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前存有兩大問題：①專業(yè)人才的短缺。目前國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的人才培養(yǎng)與管理體系尚不適應(yīng)裝配式建筑發(fā)展需求。各大中專院校相關(guān)專業(yè)設(shè)置欠缺，缺乏培訓(xùn)技術(shù)工人的渠道。②技術(shù)推廣難。行業(yè)技術(shù)壁壘導(dǎo)致進(jìn)入門檻較高，直接阻礙各企業(yè)的轉(zhuǎn)型進(jìn)步與互動(dòng)交流。就現(xiàn)狀而言，新建建筑面積中裝配式建筑只占5%。規(guī)模效應(yīng)不足，使得造價(jià)成本相比傳統(tǒng)方式較高，并且技術(shù)門檻高，規(guī)模擴(kuò)大困難。現(xiàn)有針對(duì)裝配式建筑的教學(xué)及施工培訓(xùn)中，存在成本高、難度大、可重復(fù)性與可操作性較差的問題，教學(xué)者存在指導(dǎo)不夠直觀、演示不清晰的問題，而教學(xué)對(duì)象在接受學(xué)習(xí)的過程中也會(huì)感到較為抽象，結(jié)合操作性不夠的因素，在能力接受層面上顯得較為困難。

由上可知，裝配式建筑施工及其預(yù)制構(gòu)件的安裝，對(duì)于施工工藝、技術(shù)參數(shù)、材料組成與工程人員要求均較高，傳統(tǒng)的教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)成本高昂，既缺少可用于實(shí)踐的建筑項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)互動(dòng)上也不夠直觀，難以傳達(dá)知識(shí)信息給目標(biāo)群體。通過新型技術(shù)應(yīng)用，關(guān)注企業(yè)建設(shè)能力提升，相關(guān)專業(yè)人才的培育在整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化體系中就尤其重要。針對(duì)上述問題，引入BIM+VR技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)的意義愈發(fā)顯著。一方面能快速培養(yǎng)具有實(shí)際操作能力的專業(yè)人才，另一方面基于BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)也能進(jìn)一步達(dá)到節(jié)約成本的項(xiàng)目管理目標(biāo)。

二、BIM+VR的混合技術(shù)應(yīng)用

1.技術(shù)概況

隨著計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，建筑信息模型軟件技術(shù)日趨成熟。作為建筑工程領(lǐng)域近年來火熱的一項(xiàng)技術(shù)和研究熱點(diǎn)，BIM（建筑信息模型）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，將建筑工程中各類相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行集成搭建模型，是對(duì)工程信息的直觀展示與詳盡表達(dá)。其技術(shù)層面上具有模擬性、優(yōu)化性、可視化、造價(jià)可控性、協(xié)調(diào)性、可出圖性、造價(jià)精確性等七大特性。VR則是Virtual Reality的縮寫，于20世紀(jì)80年代初被提出，譯為虛擬現(xiàn)實(shí)，具體為通過計(jì)算機(jī)與先進(jìn)傳感技術(shù)結(jié)合應(yīng)用所創(chuàng)造的一種新型人機(jī)交互形式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是目前各學(xué)科領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)之一，在各領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景。

2.BIM+VR在建筑工程領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)合應(yīng)用

在新技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新推進(jìn)下，傳統(tǒng)建筑業(yè)發(fā)生了顛覆性的變化。作為促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的重要成果，BIM+VR技術(shù)的混合應(yīng)用在建筑行業(yè)的進(jìn)步及轉(zhuǎn)型層面上帶來巨大影響。由于工人技術(shù)原因，采用傳統(tǒng)技術(shù)所建成的工地樣板質(zhì)量水平通常參差不齊，并且場(chǎng)地需求大，材料消耗較多，浪費(fèi)明顯，難以回收重復(fù)利用。而通過引入BIM+VR技術(shù)所構(gòu)建的建筑模型，觀測(cè)者不僅可以進(jìn)入虛擬環(huán)境中，針對(duì)典型的作業(yè)流程、細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)、施工工藝進(jìn)行觀察與學(xué)習(xí)，還能夠在場(chǎng)地布置中以合理規(guī)劃來提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，達(dá)到環(huán)保高效的預(yù)定目標(biāo)。此外，在虛擬環(huán)境中對(duì)建筑所需的施工材料進(jìn)行模擬，通過材質(zhì)變更、光照差異模擬、內(nèi)部生活設(shè)施布置等模塊，其感受將更加直觀。相比傳統(tǒng)技術(shù)，新技術(shù)的應(yīng)用更符合綠色建筑的要求，即可以循環(huán)利用，直接有效地避免材料、人力資源浪費(fèi)，以及工人技術(shù)水平的差異所帶來的施工樣板標(biāo)準(zhǔn)化難題。

同時(shí)，BIM+VR技術(shù)的混合應(yīng)用，將解決建筑行業(yè)當(dāng)前的最大痛點(diǎn)，即“所見非所得”與“工程控制難”，其中的控制難點(diǎn)便在于整體規(guī)劃、整合資源、抽象關(guān)聯(lián)以及平臺(tái)建設(shè)。通過BIM平臺(tái)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，將在加強(qiáng)項(xiàng)目管理能力的同時(shí)，進(jìn)一步對(duì)建筑設(shè)計(jì)過程進(jìn)行信息化與三維化。而VR的引入，在BIM三維模型基礎(chǔ)上，將增強(qiáng)具象性與可視性，通過構(gòu)建虛擬展示能夠?yàn)橛脩籼峁粜驮O(shè)計(jì)與視覺直觀展示。BIM+VR模式有望提供行業(yè)痛點(diǎn)的解決方案，并推動(dòng)新業(yè)務(wù)形式的出現(xiàn)，大大提升BIM技術(shù)的應(yīng)用效果與深度。

將上述技術(shù)引入裝配式建筑產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建教學(xué)平臺(tái)，將對(duì)相關(guān)建筑產(chǎn)業(yè)鏈的打造、人才培育、項(xiàng)目管理以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等方面均具有一定提升及改善。研究通過基于BIM+VR的裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系進(jìn)行補(bǔ)充與完善。

三、BIM+VR裝配式建筑平臺(tái)的基本構(gòu)架

1.基本原理

BIM+VR的裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)，其基本原理可以簡(jiǎn)單描述為將客戶端電腦連接到平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)將客戶端指令傳到平臺(tái)，經(jīng)過平臺(tái)服務(wù)器處理，將數(shù)據(jù)圖化壓縮后傳回電腦客戶端的過程。同時(shí)通過VR技術(shù)使用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)中了解裝配式建筑的施工、設(shè)計(jì)原理等知識(shí)。同時(shí)用戶可以通過VR技術(shù)在虛擬世界學(xué)習(xí)與裝配式建筑相關(guān)的一些操作，比如塔吊操作、預(yù)制板的拼接等，平臺(tái)基本原理如圖1所示。

圖1 BIM+VR的裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)基本原理

2.平臺(tái)核心技術(shù)

裝配式建筑的顯著特征便是工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)建筑產(chǎn)品的科學(xué)解構(gòu)拆分將是工業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化的先決條件。建筑的科學(xué)解構(gòu)拆分，直接關(guān)系到建筑物的受力特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)安全性、使用便利性、成本合理性等各個(gè)層面，不同的拆分形式，其結(jié)果有著本質(zhì)區(qū)別。預(yù)制構(gòu)件的拆分通常會(huì)考慮五個(gè)因素：一是受力合理；二是制作、運(yùn)輸和吊裝的要求；三是預(yù)制構(gòu)件中配筋結(jié)構(gòu)的要求；四是連接和安裝施工的要求；五是構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化的要求，從而達(dá)到“少規(guī)格、多組合”的目的。

圖2 BIM+VR的裝配式建筑平臺(tái)基本流程

該平臺(tái)將各類裝配式建筑及其所含各類預(yù)制構(gòu)件工程進(jìn)行科學(xué)拆分，然后通過平臺(tái)服務(wù)進(jìn)行同屬性分類并上傳到云平臺(tái)上，在平臺(tái)上建立大量的“族”庫(kù)，用戶在連接到平臺(tái)后，該平臺(tái)可根據(jù)用戶的要求通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將“族”輸出到用戶端上，如平臺(tái)將建筑體或者預(yù)制構(gòu)件輸出到用戶使用的VR設(shè)備上，用戶可根據(jù)VR設(shè)備進(jìn)行預(yù)制板的搭接、模型拆分等操作，其基本流程如圖2所示。

3.平臺(tái)功能框架

基于BIM+VR的裝配式建筑平臺(tái)框由儲(chǔ)存層、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用服務(wù)層、用戶端連接層構(gòu)成，其基本功能實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

（1）儲(chǔ)存層

在工程建筑項(xiàng)目的全生命周期進(jìn)程之中，針對(duì)建筑信息的集成管理是所面臨的首要問題。儲(chǔ)存層即平臺(tái)儲(chǔ)存中最基礎(chǔ)的部分，建筑的信息數(shù)據(jù)在此匯集、儲(chǔ)存、調(diào)用，其為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。構(gòu)成儲(chǔ)存的儲(chǔ)存設(shè)備是NAS、iSCSI等IP儲(chǔ)存設(shè)備。而引入云儲(chǔ)存設(shè)備，將通過廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或光纖網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行聯(lián)接，并且在各儲(chǔ)存設(shè)備之中都會(huì)設(shè)計(jì)安裝統(tǒng)一的儲(chǔ)存設(shè)備管理系統(tǒng)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存設(shè)備之間的邏輯虛擬化管理與集中管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控與維護(hù)升級(jí)等功能。

（2）數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用服務(wù)層

數(shù)據(jù)管理層是基礎(chǔ)建筑全生命周期的云儲(chǔ)存最核心部分。數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)是用于管理建筑生命周期分布數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)集成來獲取、儲(chǔ)存、管理、計(jì)算、分析和顯示實(shí)現(xiàn)與協(xié)調(diào)基于項(xiàng)目全生命周期之間的各個(gè)工作。用戶注冊(cè)平臺(tái)賬號(hào)后，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入該平臺(tái)即可享受平臺(tái)提供的服務(wù)，如數(shù)據(jù)共享、軟件使用、工作流程管理、虛擬教學(xué)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等。

圖3 BIM+VR的裝配式建筑平臺(tái)示意圖

（3）用戶端連接層

對(duì)于使用者來說，平臺(tái)連接層是指用戶訪問平臺(tái)的連接口，其訪問設(shè)備可以是電腦、手機(jī)、平板等。用戶利用終端設(shè)備連接到平臺(tái)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目參與方隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程協(xié)同工作，通過VR設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)虛擬學(xué)習(xí)與遠(yuǎn)程虛擬會(huì)議的召開。

四、教學(xué)平臺(tái)功能模塊構(gòu)建及功能實(shí)現(xiàn)

裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)功能模塊的設(shè)計(jì)可分為施工培訓(xùn)教學(xué)、深化教學(xué)兩個(gè)模塊。

1.施工培訓(xùn)教學(xué)模塊

施工培訓(xùn)教學(xué)模塊主要針對(duì)施工人員，是能夠快速幫助施工人員了解裝配式建筑的一種教學(xué)模式。由于我國(guó)裝配式建筑起步較晚，很多施工人員不熟悉具體施工模式，在接到裝配式建筑的項(xiàng)目時(shí)不知如何入手，由于工期緊而沒有大量時(shí)間去深度學(xué)習(xí)。施工培訓(xùn)教學(xué)模塊由施工模擬、快速建模和自主拼裝功能組成，其中有許多事先構(gòu)建好的裝配式建筑與預(yù)制板等模塊，施工人員可以通過施工模擬功能，運(yùn)用VR眼鏡在虛擬世界全方位觀看裝配式建筑的整體施工流程。通過自主拼裝功能，施工人員可以用VR設(shè)備在虛擬功能模塊中，根據(jù)施工模擬中所學(xué)習(xí)到的施工流程進(jìn)行預(yù)制板的搭接、塔吊的選擇和施工人員的安排，從而了解裝配式建筑預(yù)制板的搭接模式，如圖4所示。

圖4 施工培訓(xùn)模式流程圖

同時(shí)，施工員還可以將施工圖紙導(dǎo)入到平臺(tái)上，針對(duì)所承接項(xiàng)目，通過快速建模功能建立模型，在虛擬模式中模擬預(yù)制板的搭接與施工場(chǎng)地的布置。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出相應(yīng)判斷與鑒別，從而鎖定虛擬施工過程中存在的錯(cuò)誤，并在其成為現(xiàn)實(shí)問題之前發(fā)現(xiàn)并反饋給施工人員，而其可以依據(jù)信息實(shí)際及時(shí)地排除，重復(fù)演示，這將極大地節(jié)省投資、減少資源浪費(fèi)、節(jié)約建設(shè)成本。

2.深化教學(xué)模塊

深化教學(xué)模塊指對(duì)裝配式建筑教學(xué)深度進(jìn)一步拓展的模塊，該教學(xué)模塊主要針對(duì)于在校學(xué)生、行業(yè)研究人員，他們大多具備充足的學(xué)習(xí)時(shí)間。該教學(xué)模塊針對(duì)不同專業(yè)背景的人員，又可分為工程管理模塊與建筑設(shè)計(jì)模塊。

（1）工程管理教學(xué)模塊

傳統(tǒng)教學(xué)模式之中，往往只進(jìn)行理論上的講解，然而理論上的教學(xué)對(duì)于學(xué)習(xí)者而言過于抽象，其所能學(xué)習(xí)的知識(shí)與能力較為局限，效果不顯著。而要想真正深入地了解整個(gè)施工過程，傳統(tǒng)上又必須實(shí)際參與，才能達(dá)到能力接受的直觀效果。由于學(xué)習(xí)場(chǎng)地、成本以及時(shí)間等因素，具備相關(guān)機(jī)會(huì)且學(xué)習(xí)時(shí)間的非常少。設(shè)計(jì)本教學(xué)模塊，主要針對(duì)學(xué)習(xí)者無法進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)而建立，通過該教學(xué)模塊，學(xué)習(xí)者能夠使用VR參與整個(gè)施工過程，從而達(dá)到了解和掌握工程管理的目的。該教學(xué)模塊結(jié)合工程管理教學(xué)，主要由場(chǎng)地布置與施工進(jìn)度管理兩個(gè)功能構(gòu)成。

①場(chǎng)地布置功能

現(xiàn)階段的施工場(chǎng)地布置功能實(shí)現(xiàn)的軟件有很多，比如斯維爾、廣聯(lián)達(dá)等BIM軟件都有這個(gè)功能，但是其目前功能受到技術(shù)限制，均較為簡(jiǎn)單，比如斯維爾的施工場(chǎng)布軟件只能在二維平面進(jìn)行布置，這就造成了很大的局限性。比如其中構(gòu)件的尺寸與現(xiàn)實(shí)構(gòu)件的差異，以及其場(chǎng)地布置的合理性及規(guī)范性都難以精確地展示。

而BIM+VR混合技術(shù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，是一個(gè)全新的虛擬三維教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)中有許多真實(shí)的裝配式建筑的施工場(chǎng)地案例（如圖5所示）。在場(chǎng)地布置功能中，學(xué)習(xí)者可以使用VR設(shè)備在虛擬模塊中學(xué)習(xí)，并模擬施工場(chǎng)地的布置，而其中的施工構(gòu)件將按照現(xiàn)實(shí)中構(gòu)件的尺寸整體縮小比例來布置。通過對(duì)比，其虛擬實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)吻合度將更高。同時(shí)，學(xué)習(xí)者還可以根據(jù)自己的知識(shí)學(xué)習(xí)程度來進(jìn)行施工場(chǎng)地的布置與安排，如選用什么規(guī)格的塔吊、罐裝車行駛路線的安排等，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者布置的場(chǎng)地，評(píng)估給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)和策略建議。通過實(shí)踐與理論相結(jié)合的方式，學(xué)習(xí)者將能夠更快更高效地掌握專業(yè)知識(shí)。

圖5 模擬施工場(chǎng)地布置演示

②合理性檢測(cè)功能

針對(duì)裝配式建筑，其關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工是顯著的重點(diǎn)和難點(diǎn)。建筑中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量將直接決定其安全性與保溫性，如墻體與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)連接方式，地坪層、板縫、屋面和口窗洞口各位置間的保溫構(gòu)造。施工中，如何選用板縫密封、外墻構(gòu)造密封或口窗洞口的密封做法。裝配式建筑在施工過程中，往往出現(xiàn)兩塊板之間所形成的板縫為正八字形，很容易發(fā)生脫落傷人等現(xiàn)象。而在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教學(xué)者很難將這些施工細(xì)節(jié)描述清楚，學(xué)習(xí)群體對(duì)其視覺現(xiàn)象也難以想象。

合理性檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，是針對(duì)施工環(huán)節(jié)中對(duì)所存在的問題進(jìn)行檢測(cè)，并給出建議的一個(gè)功能，通過虛擬模塊，學(xué)習(xí)者可以站在裝配式建筑模型中的每一個(gè)點(diǎn)，對(duì)裝配式建筑預(yù)制板搭接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)可以進(jìn)行研究與討論，繼而給出解決方案，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者給出的相應(yīng)方案，進(jìn)行建筑模型修改。然后，學(xué)習(xí)者可觀看根據(jù)自己方案修改好的模型，然后再進(jìn)行討論與反饋。此外，在面對(duì)不了解或者難以想象的相關(guān)問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者提出的問題進(jìn)行符合條件的解答，通過虛擬演示，將進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，并在裝配式建筑管理過程中，有效提高學(xué)習(xí)者優(yōu)化設(shè)計(jì)的能力。

（2）建筑設(shè)計(jì)模塊

傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容通常都經(jīng)過教師或教材的一定預(yù)先設(shè)計(jì)，并配備了內(nèi)容詳細(xì)的指導(dǎo)書，學(xué)習(xí)者往往只能在教師所規(guī)定設(shè)計(jì)的教學(xué)框架內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，處于被動(dòng)的狀態(tài)，這將難以激發(fā)其創(chuàng)造性與學(xué)習(xí)興趣。本研究所構(gòu)建平臺(tái)的教學(xué)模式是一種新型的教學(xué)模式，該模塊由構(gòu)件搭接、快速建模、評(píng)價(jià)功能與綠色分析功能組成，與快速教學(xué)模式不一樣的是，該模式除了有許多建筑配式建筑模型以外，還有各類預(yù)制構(gòu)件（如門、窗、板、樓梯）的族庫(kù)。

學(xué)習(xí)者在構(gòu)件搭接功能中，可以將模型進(jìn)行拆分，了解其設(shè)計(jì)原理，同時(shí)還可以模擬各類預(yù)制構(gòu)件的拼裝，就像積木搭建一樣將預(yù)先建立好的構(gòu)件進(jìn)行有規(guī)則有條件的搭接。學(xué)習(xí)者在這個(gè)過程中還可以將同類型的“族”進(jìn)行對(duì)比與優(yōu)化，如可以將裝配式建筑模型中的一些預(yù)制構(gòu)件給拆卸下來，更換上同類型不同材料的構(gòu)件，然后通過屬性對(duì)比來學(xué)習(xí)預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理。

圖6 基于BIM+VR技術(shù)裝配式設(shè)計(jì)教學(xué)流程圖

快速建模功能是開放給學(xué)習(xí)者讓其自己設(shè)計(jì)并建立模型的功能，操作者可以根據(jù)自己的想法進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)與建模，并可以設(shè)計(jì)與系統(tǒng)同類型不同屬性的構(gòu)件，還可以設(shè)計(jì)與系統(tǒng)構(gòu)件同屬性不同類別的構(gòu)件，也可以根據(jù)自己的觀念結(jié)合專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)構(gòu)件建立模型，然后可以將所建立構(gòu)件組裝在系統(tǒng)模型中。而通過評(píng)價(jià)功能，則會(huì)根據(jù)所建立構(gòu)件的設(shè)計(jì)、功能、結(jié)構(gòu)等屬性給予相應(yīng)的評(píng)價(jià)與建議，這樣學(xué)習(xí)者便可以通過自己反復(fù)嘗試與建立構(gòu)件，而達(dá)到能力接受與知識(shí)掌握的目的。

綠色分析功能，是指對(duì)建筑物采光通風(fēng)等分析的功能，傳統(tǒng)軟件如斯維爾、Ecotect等能效分析軟件，其分析是通過二維平面進(jìn)行的，無法直觀地表達(dá)相應(yīng)分析效果。而本平臺(tái)綠色分析技術(shù)設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的綠色分析技術(shù)與BIM建模技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的一種新型技術(shù)，可以在虛擬功能中實(shí)現(xiàn)在建筑立面觀看太陽光線、風(fēng)力等氣候條件的變化，通過顯示參數(shù)與比對(duì)，從而能更完善地分析該建筑的采光性能與通風(fēng)條件。

五、結(jié)論

目前，基于BIM+VR的裝配式建筑平臺(tái)在建筑及其教學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用較少，主要受到了技術(shù)、教學(xué)觀念、行業(yè)從業(yè)理念等因素限制，但在建筑信息化快速發(fā)展與技術(shù)普及之下，愈發(fā)受到社會(huì)及行業(yè)重視。本研究通過成熟軟件的整合、平臺(tái)應(yīng)用的開發(fā)與模擬，期望基于BIM+VR混合技術(shù)的裝配式建筑教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)用能實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)目標(biāo)：教學(xué)成本的降低，人才培養(yǎng)的系統(tǒng)化，工程管理成本降低，以及后期運(yùn)營(yíng)中的便捷管理和效益改善。上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，也體現(xiàn)出BIM+VR技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景。后續(xù)將在平臺(tái)功能模式上進(jìn)一步改進(jìn)，推動(dòng)在企業(yè)中的施工培訓(xùn)平臺(tái)的深入應(yīng)用，創(chuàng)造更高的價(jià)值回報(bào)。

教學(xué)平臺(tái)對(duì)于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展與推廣，具有如下三點(diǎn)重要意義：

1.推動(dòng)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展

國(guó)務(wù)院 《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》及《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》明確指出，未來將大力推動(dòng)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并持續(xù)地應(yīng)用實(shí)施BIM信息化技術(shù)。建筑行業(yè)中各參與方面臨新的挑戰(zhàn)與要求，亟需升級(jí)轉(zhuǎn)型。隨著裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)推廣與持續(xù)深化，行業(yè)中將需要建筑信息化與工業(yè)化方面的技術(shù)人才補(bǔ)充，數(shù)量缺口巨大。通過新型技術(shù)的混合應(yīng)用，將為廣大企業(yè)及院校如何培養(yǎng)合格的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)人才提供新的路徑與參考。

2.打造新型的教學(xué)模式

利用平臺(tái)的信息化、大數(shù)據(jù)特性，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)功能和個(gè)性化服務(wù)能力，打造一個(gè)學(xué)習(xí)與實(shí)踐互動(dòng)結(jié)合的教學(xué)模式，該服務(wù)平臺(tái)主要利用學(xué)習(xí)者的專業(yè)理論知識(shí)與社會(huì)服務(wù)需求的有機(jī)結(jié)合，打造專業(yè)與實(shí)踐相結(jié)合的鍛煉平臺(tái)，為學(xué)習(xí)者應(yīng)用能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升奠定良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，通過項(xiàng)目的構(gòu)建、實(shí)施，為在校大學(xué)生提供一定的創(chuàng)業(yè)、就業(yè)渠道，在一定程度上減輕了大學(xué)生的就業(yè)壓力。

3.促進(jìn)人才培養(yǎng)

建筑工程類應(yīng)用型人才培養(yǎng)與生活、生產(chǎn)緊密結(jié)合，學(xué)習(xí)過程與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)習(xí)者帶著興趣接受專業(yè)知識(shí)，通過VR技術(shù)與BIM模型的結(jié)合運(yùn)用，讓學(xué)習(xí)者可以生動(dòng)模擬裝配建筑的整個(gè)生命周期全過程，易于理解，便于知識(shí)記憶，為學(xué)習(xí)者掌握知識(shí)、提高學(xué)習(xí)質(zhì)量提供有效途徑。