李 琳，王大勇，賈 貞，張翠娜，何延宏，孫 路

(哈爾濱學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

智能建造是建筑業(yè)的一種生產(chǎn)方式，它將設(shè)計與管理相結(jié)合，實現(xiàn)了動態(tài)管理和配置；并通過物理信息技術(shù)對建筑的建造方式進(jìn)行改造、升級進(jìn)而實現(xiàn)智能工地。智能建造的前提是智能的使用工程建造機械、設(shè)備和材料，將信息技術(shù)與先進(jìn)建造技術(shù)應(yīng)用于建筑的設(shè)計、構(gòu)件加工生產(chǎn)、安裝、測控、安全監(jiān)測、感知建造環(huán)境中。[1]

2016年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出：“十三五”期間，增強智能化、BIM、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的集成應(yīng)用，大力推進(jìn)建筑行業(yè)智能化。國務(wù)院在《關(guān)于進(jìn)一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》中提出：力爭在未來十年使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。這一占比標(biāo)志著中國建筑業(yè)進(jìn)入智能建造的時代。

另據(jù)國家緊急人才辦公室調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：目前我國智能建筑專業(yè)人才需求量約為100～150萬，技術(shù)與管理人員占比達(dá)到20%，高等教育每年至少要培養(yǎng)30萬人左右。

然而，當(dāng)前我國工程建設(shè)行業(yè)對智能建造專業(yè)人才的需求與傳統(tǒng)土木工程類專業(yè)培養(yǎng)模式之間仍存在很多矛盾。如：BIM技術(shù)是智能建造的主要技術(shù)手段和平臺，相關(guān)調(diào)查也顯示了國內(nèi)外建筑行業(yè)趨于聘用有此類知識背景的土木工程類專業(yè)畢業(yè)生，[2]但傳統(tǒng)土木工程類專業(yè)中BIM類課程缺失，學(xué)生缺乏適應(yīng)當(dāng)今建筑行業(yè)信息化技術(shù)知識，沒有為數(shù)字化建造市場所帶來的挑戰(zhàn)和機遇做好充分準(zhǔn)備。

基于以上分析可知，探討智能建造專業(yè)課程對培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的專業(yè)人才具有重要的理論和實踐意義。

二、智能建造的專業(yè)技能

本研究在工程教育成果導(dǎo)向理念指導(dǎo)下，根據(jù)智能建造的專業(yè)對人才技術(shù)和能力的要求，制定專業(yè)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計與其相適應(yīng)的課程體系，突出主要技術(shù)和能力在課程體系中的重要作用。根據(jù)目前行業(yè)發(fā)展對智能建造技術(shù)專業(yè)人員的技術(shù)和能力要求，結(jié)合學(xué)院學(xué)科背景，可將智能建造專業(yè)技術(shù)界定為以下八項核心技術(shù)：

第一，三維建模分析技術(shù)。采用BIM技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的三維建模，對其受力特征、建造過程等進(jìn)行模擬。

第二，預(yù)制設(shè)計與加工技術(shù)。對構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計，借助于先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備對構(gòu)件進(jìn)行自動加工，促進(jìn)模塊化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配。

第三，機械化安裝技術(shù)。采用自動控制機械設(shè)備，根據(jù)實際建造過程，進(jìn)行現(xiàn)場構(gòu)件高精度的安裝。

第四，精密測量技術(shù)。利用先進(jìn)的測量儀器，對工程現(xiàn)場進(jìn)行快速放樣定位和實時監(jiān)測。

第五，信息化管理技術(shù)。以BIM為平臺，以土木工程領(lǐng)域知識本體為基礎(chǔ)，構(gòu)建智能信息化管理體系。通過項目信息管理平臺、多方協(xié)同平臺、4D施工管理和采集傳輸現(xiàn)場信息系統(tǒng)，實現(xiàn)智能管理建造過程的動態(tài)信息。

第六，結(jié)構(gòu)安全與健康監(jiān)測技術(shù)。通過使用傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)、系統(tǒng)識別技術(shù)、損傷定位技術(shù)，對結(jié)構(gòu)的安全性、強度、整體性和可靠性進(jìn)行分析。

第七，建造環(huán)境感知技術(shù)。進(jìn)行建造環(huán)境的分析識別、感知、實時預(yù)測和預(yù)警。

第八，人員安全、健康監(jiān)測技術(shù)。對施工人員的生理指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，對施工人員行為進(jìn)行指導(dǎo)，保證其安全的技術(shù)。

三、智能建造課程體系建設(shè)方案

因設(shè)立院校專業(yè)背景與層次不同，智能建造課程體系差異也會較大。本文以服務(wù)地方的應(yīng)用型院校土木工程背景專業(yè)為例進(jìn)行闡述。

(一)教學(xué)目標(biāo)

智能建造專業(yè)的課程體系教學(xué)目標(biāo)是：本著工程教育關(guān)注建筑行業(yè)市場需求，使學(xué)生熟知智能建造領(lǐng)域的理論知識，掌握智能建造領(lǐng)域的主要技術(shù)，包括三維建模分析技術(shù)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計技術(shù)、信息化管理技術(shù)、機械化安裝技術(shù)、精密測量技術(shù)，用于設(shè)計、施工、控制及運維管理等方面。同時，結(jié)合建造行業(yè)發(fā)展在以后的專業(yè)課程中將逐步增加結(jié)構(gòu)安全、健康監(jiān)測技術(shù)、建造環(huán)境感知技術(shù)、人員安全與健康監(jiān)測技術(shù)等三項技術(shù)。

(二)課程體系設(shè)計

智能建造專業(yè)的專業(yè)知識由土木工程、信息技術(shù)、控制技術(shù)等三大知識領(lǐng)域構(gòu)成。智能建造課程體系的設(shè)計難點在于智能建造專業(yè)打破了傳統(tǒng)學(xué)科的界限，它已經(jīng)不屬于某個專門的知識領(lǐng)域，是一個將傳統(tǒng)技術(shù)和軟件開發(fā)與應(yīng)用結(jié)合起來的新興專業(yè)。因此，必須將知識領(lǐng)域、專業(yè)技術(shù)技能、課程設(shè)置相結(jié)合，針對具體專業(yè)技術(shù)設(shè)立相應(yīng)專業(yè)課程(如圖1)。

圖1 智能建造專業(yè)技能與支撐課程

(三)專業(yè)核心課程及特色課程

為了重視學(xué)生專業(yè)技能的習(xí)得，還應(yīng)設(shè)立三大知識領(lǐng)域的專業(yè)核心課程，其中包括：Python程序設(shè)計基礎(chǔ)與應(yīng)用、房屋建筑學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程、鋼筋混凝土原理、鋼結(jié)構(gòu)原理、工程經(jīng)濟、土木工程大數(shù)據(jù)與云計算、智能感知與信息融合。

特色課程包括：智慧施工技術(shù)、智慧施工組織、智能建造系統(tǒng)建設(shè)及數(shù)字運維、裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工、工業(yè)化制造技術(shù)/3D打印、智能建造技術(shù)與裝備、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用、智能控制、BIM技術(shù)和綠色建筑。

四、結(jié)語

智能建造的興起給建筑行業(yè)和教育界帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。鑒于目前我國建筑行業(yè)對智能建造人才的迫切需求，在高等教育中大力發(fā)展智能建造專業(yè)教育是大勢所趨。現(xiàn)階段，我國高校對智能建造專業(yè)課程設(shè)置還不夠完善，對智能建造專業(yè)的教育在理解上仍存在一定偏差，這些都有待于教育界進(jìn)行深入的探討，根據(jù)不同院校的專業(yè)定位，結(jié)合建筑行業(yè)需求分階段教育，最終達(dá)到跨學(xué)科協(xié)作培養(yǎng)人才的目的。