楊世金

【摘要】本文分析建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地的必要性，闡述基于工業(yè)化、數(shù)字化、智能化的智能建造實訓(xùn)基地的建設(shè)內(nèi)容，即智能生產(chǎn)區(qū)、智慧工地區(qū)、智能檢測區(qū)、綠色建筑區(qū)、仿真教學(xué)區(qū)，并說明各功能區(qū)的作用，總結(jié)智能建造實訓(xùn)基地的建設(shè)成效。

【關(guān)鍵詞】智能建造 “三化” 實訓(xùn)基地 建設(shè)成效

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）21-0028-05

建筑業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要部分，是拉動國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。但是我國建筑行業(yè)主要還是依賴大規(guī)模投資來拉動建設(shè)，生產(chǎn)方式還比較粗放、能源和資源消耗還比較大、勞動效率還比較低、污染排放比較高，與“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念要求還存在一定差距。“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出，要“發(fā)展智能建造，推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)住宅”。因此基于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新的智能建造技術(shù)必然成為促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升國際競爭力的重要動力，少污染、省資源、低成本的裝配式建筑也成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢，并賦予建筑“智慧大腦”，實現(xiàn)樓宇系統(tǒng)化自控，比如自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、照明等。在新的歷史發(fā)展方位上，在新的發(fā)展理念的指導(dǎo)下，建筑業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型發(fā)展的艱巨任務(wù)。因此高職院校建筑專業(yè)要跟上時代步伐，建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地，以培養(yǎng)適應(yīng)我國建筑業(yè)工業(yè)化、數(shù)字化、智能化的“三化”轉(zhuǎn)型專業(yè)人才，滿足社會需要。

一、建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地是培養(yǎng)智能建造人才的需要

目前，在建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，掌握智能建筑新技術(shù)的人不多，特別是一線技術(shù)工人，他們大多只會運(yùn)用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行建造，難以適應(yīng)智能建造行業(yè)發(fā)展的需要。智能建造以裝配式建筑為核心，是促進(jìn)建設(shè)行業(yè)變革的重要內(nèi)容，對專業(yè)人才的知識體系、專業(yè)技能等方面提出新的要求。可見，智能建造的順利轉(zhuǎn)型，離不開人才，離不開新技術(shù)。智能建造專業(yè)人才首先要掌握智能建造工程建設(shè)技術(shù)，而智能建造技術(shù)不是單一的傳統(tǒng)上的建造技術(shù)，它是由傳統(tǒng)的建造技術(shù)與信息技術(shù)等學(xué)科交叉形成的一門新技術(shù)，它的特點(diǎn)是工業(yè)化、數(shù)字化、智能化。智能建筑以工業(yè)化的形式進(jìn)行建造，建筑構(gòu)建以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并以現(xiàn)代工業(yè)方式進(jìn)行組裝和構(gòu)建，裝配數(shù)字化設(shè)備，對建筑物進(jìn)行智能化自動控制、管理，以節(jié)省材料、能源，實現(xiàn)低碳生活。可見，智能建造技術(shù)是典型的多學(xué)科交叉技術(shù)。因此高職院校建筑專業(yè)要搭建以學(xué)生為主體的多維立體化培養(yǎng)體系，建設(shè)與智能建造相適應(yīng)的實訓(xùn)基地，并通過教學(xué)方法創(chuàng)新，以滿足培養(yǎng)需要。也就是說，職業(yè)院校建筑專業(yè)要改變教學(xué)與實訓(xùn)思路，建設(shè)智能建造培養(yǎng)人才實訓(xùn)基地，把智能建造工程中遇到的問題引入實訓(xùn)課堂中，拓展學(xué)生的知識面，使學(xué)生學(xué)會用交叉學(xué)科知識去解決工程問題。教師要以智能建造實訓(xùn)基地為重要的教學(xué)與實踐手段，有效改善智能建造技術(shù)教學(xué)與實踐條件，通過模擬技術(shù)進(jìn)行沙盤推演把教材上的理論知識、技術(shù)與真實的工程建設(shè)對接，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

智能建造實訓(xùn)基地是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，是快速培養(yǎng)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新型智能建造技術(shù)技能人才的必要條件，也是學(xué)生進(jìn)行個性化學(xué)習(xí)和發(fā)展的平臺。因此高職院校建筑專業(yè)應(yīng)抓緊建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地、快速培養(yǎng)智能人才，以跟上時代步伐，助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

二、智能建造實訓(xùn)基地的建設(shè)思路

智能建造實訓(xùn)基地是基于工業(yè)化、數(shù)字化、智能化建設(shè)的職業(yè)院校建筑類專業(yè)學(xué)生實訓(xùn)基地，它的建設(shè)思路是根據(jù)智能建造工作過程對標(biāo)真實的智能建造標(biāo)準(zhǔn)，把專業(yè)與產(chǎn)業(yè)對接、課程與崗位對接、課程內(nèi)容與崗位標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接，以裝配式建筑為建造載體，基于施工全流程工作過程，深入融合感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、存儲技術(shù)、分析技術(shù)、控制技術(shù)等新一代信息技術(shù)，以培養(yǎng)懂BIM運(yùn)用、懂智能生產(chǎn)、會智能測量、懂智能施工、會操作智能設(shè)備、會智能檢測、善用信息平臺的高素質(zhì)智能建造技術(shù)技能人才。它的建設(shè)目的是使學(xué)生在實訓(xùn)中掌握智能建造的整個過程，了解其建造構(gòu)成要素、建造流程、工藝技術(shù)及管理要求，具備一定的智能建造技術(shù)與技能。因此智能建造實訓(xùn)基地要跟實際的生產(chǎn)過程對標(biāo)，涵蓋智能生產(chǎn)區(qū)、智慧工地區(qū)、智能檢測區(qū)、綠色建筑區(qū)、仿真教學(xué)區(qū)，以鍛煉學(xué)生的實際操作能力、知識運(yùn)用能力和解決問題的能力；以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，推動建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、全面推進(jìn)智能建筑發(fā)展。其建設(shè)思路如圖1所示。

職業(yè)院校可根據(jù)智能建造技術(shù)人才培養(yǎng)要求，建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地，讓學(xué)生能夠運(yùn)用在理論課堂上學(xué)到的理論知識、技術(shù)進(jìn)行模擬建造，培養(yǎng)學(xué)生的智能建造技術(shù)、智能建造能力、工匠精神、信息素養(yǎng)等，使學(xué)生將來能夠從事建筑智能化施工技術(shù)與施工管理工作。

三、智能建造實訓(xùn)基地的建設(shè)內(nèi)容

智能建造實訓(xùn)基地，以智能建造技術(shù)、信息技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等前沿技術(shù)為基礎(chǔ)、以裝配式建筑為載體，利用建筑行業(yè)中的“土木+信息”等手段變革和重構(gòu)人才培養(yǎng)體系，將實訓(xùn)實操教學(xué)與虛擬仿真操作相結(jié)合，虛實聯(lián)動，以便能夠更好更高效地培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，加深學(xué)生對理論與實踐的認(rèn)識，從而使之更好地把理論知識與生產(chǎn)相結(jié)合。智能建造實訓(xùn)基地分為智能生產(chǎn)區(qū)、智能施工區(qū)、智慧工地區(qū)、智能檢測區(qū)、綠色建筑區(qū)、仿真教學(xué)區(qū)、智能指揮中心，它的核心任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生的裝配式建筑建造能力。實訓(xùn)基地裝配全自動生產(chǎn)、施工、檢測等設(shè)備以及BIM、AI等技術(shù)，以滿足建筑智能建造理論教學(xué)、仿真教學(xué)及實踐教學(xué)要求，以便進(jìn)行人機(jī)協(xié)同建造，提高建筑智能化建造的教學(xué)水平。智能建造實訓(xùn)基地如圖2所示。

（一）智能生產(chǎn)區(qū)

在智慧化發(fā)展趨勢和背景下，建筑智能建造有別于傳統(tǒng)的建造方式，避免了傳統(tǒng)建造過程中機(jī)械化程度較低、能耗較大、所需的人工多、建設(shè)周期較長、現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大等問題，把信息化與工業(yè)化高度融合于建筑建造中，進(jìn)行工業(yè)化智慧化生產(chǎn)。因此智能生產(chǎn)區(qū)設(shè)置智慧教學(xué)沙盤（全自動智慧工廠）、裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)實訓(xùn)，讓學(xué)生全方位學(xué)習(xí)智慧化的人工固定模臺生產(chǎn)線、機(jī)械流水生產(chǎn)線的操作知識與技術(shù)，掌握智能建筑建造技能。

1.全自動智慧工廠教學(xué)實訓(xùn)裝置

全自動智慧工廠教學(xué)實訓(xùn)裝置是智慧工廠生產(chǎn)裝置的仿真裝置，它利用自動控制技術(shù)、AI視覺技術(shù)、3D掃描技術(shù)、矩陣技術(shù)等智能化手段還原全自動構(gòu)件生產(chǎn)廠的真實生產(chǎn)環(huán)境，通過機(jī)器人編程將自動控制模具組裝、鋼筋擺放、預(yù)留預(yù)埋等生產(chǎn)全流程進(jìn)行自動化生成。同時，通過虛擬仿真軟件實時聯(lián)動實現(xiàn)數(shù)字孿生，動態(tài)呈現(xiàn)智能建造時代下構(gòu)件生產(chǎn)工藝全過程。

2.智能建造施工技術(shù)教學(xué)實訓(xùn)裝置

智能建造施工技術(shù)教學(xué)實訓(xùn)裝置以裝配式建筑在建項目施工現(xiàn)場為原型，設(shè)有現(xiàn)場展示區(qū)和智能操作區(qū)，內(nèi)容完整全面。現(xiàn)場展示區(qū)以智慧工地、標(biāo)準(zhǔn)化工地為原型，涵蓋文明工地、現(xiàn)場堆垛區(qū)、現(xiàn)場加工區(qū)、安全體驗區(qū)、生活區(qū)域等內(nèi)容。在實訓(xùn)過程中，教師通過控制面板進(jìn)行按鈕觸發(fā)，讓學(xué)生全方位了解智能建造施工現(xiàn)場，了解智能化施工過程，從而滿足智慧工地認(rèn)知實訓(xùn)教學(xué)需求。這是智能施工實訓(xùn)教學(xué)需要的重要裝置，學(xué)生利用這個裝置模擬建造施工過程，體驗智能建造過程，達(dá)到實訓(xùn)的目的。

（二）智慧工地區(qū)

智慧工地區(qū)域的搭建，以實現(xiàn)傳統(tǒng)知識與信息技術(shù)、物聯(lián)傳感、人工智能、云計算等技術(shù)相互結(jié)合、深度賦能，為培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代化工程思維、信息化素養(yǎng)、綜合應(yīng)用實踐能力創(chuàng)造良好條件，為智慧工地系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)構(gòu)建實踐對應(yīng)的教學(xué)項目和實踐場景。智慧工地區(qū)配套有智慧工地智能沙盤、智慧工地實訓(xùn)設(shè)備、數(shù)字孿生平臺。教師可真實地還原工地場景，使學(xué)生在實訓(xùn)基地能親身體驗“打工人”的一天。也就是說，學(xué)生不用到真實的工地現(xiàn)場通過實訓(xùn)基地的智慧工地區(qū)就可以還原真實的建造場景，讓學(xué)生在虛擬的建造場景中體驗智能建造工地的信息化生產(chǎn)過程和管理過程，并在這個過程中接受安全教育，感知安全生產(chǎn)的重要性，培養(yǎng)安全生產(chǎn)意識和習(xí)慣，學(xué)習(xí)文明施工知識。建設(shè)項目內(nèi)容如表1所示。

1.智慧工地智能沙盤

教師通過智慧工地智能沙盤展示土方開挖、主體施工和裝修施工不同階段的現(xiàn)場布置和主要構(gòu)件的構(gòu)造，通過真實場景的實物縮尺和隱蔽工程的剖切展示，鏈接教學(xué)知識點(diǎn)并展示，為學(xué)生（未來的產(chǎn)業(yè)工人）提供在真實場景中直觀系統(tǒng)學(xué)習(xí)的機(jī)會，為今后的專業(yè)教學(xué)和實習(xí)實踐打牢基礎(chǔ)。實訓(xùn)基地通過沙盤模型還原工地的智能化布置，使學(xué)生（未來的產(chǎn)業(yè)工人）直觀認(rèn)知項目基坑內(nèi)部和支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造組成、主體結(jié)構(gòu)與臨時設(shè)施及機(jī)械的關(guān)系，了解施工全過程各個階段辦公區(qū)域和施工區(qū)域等各功能區(qū)布置、材料堆場和機(jī)械設(shè)備的布置情況，并將各階段主要工序和工藝以及周邊環(huán)境進(jìn)行全景展示。教師重點(diǎn)展示智能傳感設(shè)備的布置和采集原理，并利用數(shù)字沙盤與學(xué)生進(jìn)行關(guān)聯(lián)互動。學(xué)生利用固態(tài)沙盤、AR學(xué)習(xí)每個監(jiān)管子項目的數(shù)據(jù)采集方式，以及智慧工地管理過程中的信息流傳遞方式。如圖3所示。

2.智慧工地實訓(xùn)

智慧工地實訓(xùn)場地配套塔機(jī)安全監(jiān)控管理數(shù)字孿生系統(tǒng)、升降機(jī)安全監(jiān)測管理數(shù)字孿生系統(tǒng)、高支模監(jiān)測數(shù)字孿生系統(tǒng)、揚(yáng)塵噪音監(jiān)測系統(tǒng)、實名制系統(tǒng)，實現(xiàn)仿真模型與真實設(shè)備運(yùn)行動作實時同步。如圖3所示。

（三）智能檢測區(qū)

智能檢測區(qū)主要對裝配式建筑、傳統(tǒng)建筑進(jìn)行質(zhì)量檢測，它分為鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、安裝工程實訓(xùn)區(qū)域。在教學(xué)中，教師展示和講解檢測儀器與被檢測對象，讓學(xué)生了解被檢測對象與檢測儀器的對應(yīng)關(guān)系，并利用檢測儀器對被檢測對象進(jìn)行檢測實訓(xùn)；展示不同環(huán)境下的檢測結(jié)果與方法，讓學(xué)生更加直觀、清晰地了解環(huán)境對設(shè)備的影響、對檢測結(jié)果的影響，從而使之學(xué)會正確地使用檢測儀器和技術(shù)。

在智能檢測區(qū)學(xué)生可以運(yùn)用沖擊彈性波無損檢測儀、裝配式結(jié)構(gòu)多功能檢測儀、涂層測厚儀、表面粗糙度檢測儀、磁粉探傷儀、超聲波測厚儀、超聲波探傷儀對待檢測件、待檢測項目進(jìn)行質(zhì)量檢測，學(xué)習(xí)和掌握智能建造建筑的檢測知識、技術(shù)、方法，進(jìn)一步了解這些儀器，并學(xué)會正確使用這些儀器，培養(yǎng)建筑現(xiàn)代化技術(shù)質(zhì)量檢測能力。

（四）綠色建筑區(qū)

綠色建筑區(qū)域分為綠色建筑展示、海綿城市展示、綠色材料展示、綠色建筑設(shè)備展示、雙碳技術(shù)展示五大部分，采用光電升降沙盤立體地展現(xiàn)綠色建筑、海綿城市的知識要點(diǎn)及其原理。

教師通過聲光電沙盤、模型沙盤以及綠色建筑內(nèi)容展板，展示綠色建筑發(fā)展歷程、綠色建筑的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行專業(yè)教學(xué)，使學(xué)生更加直觀地了解綠色建筑的概念、理念及其實現(xiàn)過程。如圖4所示。

智能建造技術(shù)在“雙碳”目標(biāo)下，使建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、建造方式、技術(shù)路線、建材選用及其節(jié)能降碳綠色水平都提到一個新的高度。作為工程建造的基礎(chǔ)，建材部分無論是生產(chǎn)制造減碳，還是建筑全生命期降碳，在規(guī)模效應(yīng)的作用下，其影響比較巨大。綠色建筑區(qū)模擬還原綠色建造生產(chǎn)過程以及使用的綠色建造材料，使學(xué)生直觀地了解智能建造的綠色理念。建設(shè)項目如表2所示。

（五）仿真教學(xué)區(qū)

仿真教學(xué)區(qū)裝配智能建造全流程仿真系統(tǒng)，用于模擬仿真教學(xué)。它根據(jù)住建部最新的《綠色建造導(dǎo)則（試行）》的要求，以智能建造、綠色建造為核心。仿真系統(tǒng)包含設(shè)計、生產(chǎn)、施工、檢查環(huán)節(jié)，并配置智能設(shè)備及技術(shù)，讓學(xué)生全面了解智能建造新模式，提升學(xué)生建造方式工業(yè)化水平，滿足教學(xué)需要。

學(xué)生利用智能建造全流程仿真系統(tǒng)可以更加直觀系統(tǒng)地學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)化工地、智慧工地兩大板塊知識內(nèi)容，更加直觀地了解標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化工地。這個系統(tǒng)可以在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中實時把學(xué)生的操作（學(xué)習(xí)和實訓(xùn)）數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖耍奖銓W(xué)校管理員及教師實時掌握學(xué)生的實訓(xùn)進(jìn)度及情況。教師也可通過后端記錄掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)整體情況，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況適時調(diào)整教學(xué)重心，更加深入地講解重要知識點(diǎn)或?qū)W生沒有掌握好的知識點(diǎn)，以提高教學(xué)質(zhì)量。建設(shè)項目如表3所示（見下頁）。

四、智能建造實訓(xùn)基地的建設(shè)成效

第一，服務(wù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)。服務(wù)智能建造技術(shù)技能人才培養(yǎng)、服務(wù)新時代建筑產(chǎn)業(yè)工人的培訓(xùn)、服務(wù)傳統(tǒng)管理人員的繼續(xù)教育。建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地可以更加有效地培養(yǎng)智能建造者，緩解當(dāng)前智能建造人才嚴(yán)重不足的問題，同時也更加方便讓未曾參加過智能建筑建造的人員有機(jī)會在模擬的情況下進(jìn)行學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，為將來進(jìn)入智能建造工地工作做好準(zhǔn)備。

第二，深化“三教”改革。智能建造基地建設(shè)可以更加有效地實現(xiàn)產(chǎn)教融合，打造智能建造“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊；加強(qiáng)校企合作，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容更新與企業(yè)技術(shù)發(fā)展同步；做到知行合一，創(chuàng)新“學(xué)中做、做中學(xué)，教中做、做中教”的沉浸式、項目化、互動式的教學(xué)模式。最終實現(xiàn)教師、教材、教法改革，即教師要跟上智能建造發(fā)展步伐，不斷更新知識與技術(shù)，提高智能建造教學(xué)與實踐能力，滿足時代要求；教材要更新，要接收新的智能建造知識與技術(shù)，提高教材有效性和時代性；教法要革新，要跳出固有的模式，充分利用信息技術(shù)、模擬仿真技術(shù)開展智能建造技術(shù)教學(xué)與實訓(xùn)活動，從而使學(xué)生能夠?qū)W會運(yùn)用智能建造技術(shù)，將來能順暢地進(jìn)入智能建造領(lǐng)域為社會貢獻(xiàn)力量。

第三，助力建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，全面推進(jìn)智能建筑發(fā)展。有效踐行綠色建造理念，實現(xiàn)建造工程項目全生命周期的綠色建造；培養(yǎng)具備多學(xué)科知識和技術(shù)的建筑人才，加快建筑現(xiàn)代工業(yè)化轉(zhuǎn)型升級及裝配式建筑建設(shè)速度，提升建筑裝配數(shù)字化水平、集成化設(shè)計水平、智能化控制與管理水平，從而實現(xiàn)建造業(yè)的工業(yè)化、數(shù)字化和智能化“三化”融合，推進(jìn)智能建筑發(fā)展，以改變我國建筑業(yè)大而不強(qiáng)的現(xiàn)狀，實現(xiàn)我國建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

由上可知，高職院校借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新技術(shù)建設(shè)智能建造實訓(xùn)基地，可有效加快建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級人才培養(yǎng)速度。因此，高職院校建筑專業(yè)要抓緊建設(shè)工業(yè)化、數(shù)字化、智能化的智能建造實訓(xùn)基地，加快培養(yǎng)跟上時代發(fā)展要求的建筑人才，服務(wù)區(qū)域建筑產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，全面推進(jìn)智能建筑發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編 盧建龍）