歐陽利軍 王慶

摘要：面臨國內(nèi)大學生就業(yè)形勢嚴峻的現(xiàn)狀，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育作為培養(yǎng)高水平專業(yè)人才的基礎，也面臨適用性變革和發(fā)展的壓力。智能建造專業(yè)作為面向國家戰(zhàn)略和建設工程行業(yè)升級轉(zhuǎn)型，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新興復合型工科專業(yè)，將會給建設工程行業(yè)帶來一場技術改革。對高等院校而言，智能建造專業(yè)的提出為土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向提供了新的思路。本文闡述了智能建造專業(yè)提出的背景和目前土木工程專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及智能建造技術在理念、技術和模式上給土木工程行業(yè)帶來的巨大變革，提出了依托智能建造專業(yè)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新思路。

關鍵詞：智能建造;土木工程;高等院校;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）22-0001-04

一、引言

智能建造專業(yè)是以土木工程專業(yè)為基礎，面向國家戰(zhàn)略和建設工程行業(yè)升級轉(zhuǎn)型，融合機械設計制造及自動化、電子信息及自動化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新型復合型工科專業(yè)。該專業(yè)的提出體現(xiàn)了各個傳統(tǒng)行業(yè)在經(jīng)濟新常態(tài)下，通過互相融合、取長補短來優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構，從而實現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標。目前傳統(tǒng)建設工程行業(yè)的“資本引導、資源消耗”的高成本粗放模式已難以適應行業(yè)的發(fā)展趨勢。

對高等院校而言，智能建造專業(yè)的提出為土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究提供了新思路。土木工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向選題可依托智能建造專業(yè)，向智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設施與防災、智能運維與服務等傾斜。

二、專業(yè)發(fā)展狀況

據(jù)統(tǒng)計，2010年我國開設土木工程專業(yè)的高等院校有439所，在校學生人數(shù)超過31萬人[1]。高校的土木工程學科為國民經(jīng)濟建設培養(yǎng)了大量應用型人才。數(shù)據(jù)表明，1985—2010年，我國的建設工程行業(yè)總產(chǎn)值增長了140多倍，勞動生產(chǎn)率也提高了20多倍，我國建設工程行業(yè)正在向質(zhì)量安全、技術提升、機構優(yōu)化、環(huán)境友好的方向轉(zhuǎn)型[2]。住建部在2016年發(fā)布的《2016-2020年建設工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設工程行業(yè)的信息化水平，著手提高大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM等信息技術的綜合集成應用能力[3]。提高建設工程行業(yè)的信息化水平可以實現(xiàn)建設工程行業(yè)內(nèi)、各個企業(yè)之間的資源與信息共享，形成一個由建筑工程企業(yè)和上下游企業(yè)組成的電子商務供應鏈網(wǎng)絡體系，從而實現(xiàn)對社會資源的精細化管理和高效利用[4，5]。

對建設工程行業(yè)來說，要解決傳統(tǒng)的發(fā)展模式帶來的高成本、高耗能、環(huán)境污染大等問題勢必要對行業(yè)人才提出更高的要求。建設工程行業(yè)人才要具有一定的創(chuàng)新能力，不斷地創(chuàng)新才能推動行業(yè)向前發(fā)展，為行業(yè)輸入新鮮血液。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育作為高校為社會培養(yǎng)高水平專業(yè)人才的基礎，如何培養(yǎng)出適應行業(yè)環(huán)境和行業(yè)需要的創(chuàng)新型人才是亟需解決的難題。

三、智能建造專業(yè)

1.智能建造專業(yè)的概念。智能建造專業(yè)是以土木工程專業(yè)為基礎，面向國家戰(zhàn)略需求和建設工程行業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化、工程管理等專業(yè)發(fā)展而成的新工科專業(yè)，大致具有以下四方面的內(nèi)涵：（1）智能規(guī)劃與設計：憑借人工智能、BIM技術，以計算機模擬人腦滿足用戶友好與特質(zhì)需求的智能型城市規(guī)劃和建筑設計，包括以下內(nèi)容：①通過系統(tǒng)運用理論、方法和技術來模擬、擴展人類智能從而實現(xiàn)機器代替人進行思考和工作。大數(shù)據(jù)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡和深度學習算法的優(yōu)化，使人工智能在建設工程行業(yè)項目管理、結(jié)構分析、風險評估和設計等領域中脫穎而出[6]。②建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）：BIM以電腦輔助設計為基礎，對建筑工程的物理特征以及功能特性的數(shù)字化承載與可視表達[6，7]。（2）智能裝備與施工：憑借重載機器人、3D打印和柔性制造系統(tǒng)研發(fā)，使建筑施工從勞動密集型向技術密集型轉(zhuǎn)化，從而提高效率和減少實施成本，主要包括以下幾個方面：①智能裝備：智能裝備擁有感知、分析、推理、決策、控制等功能，是先進的制造技術與信息技術與智能技術的集成的深度融合。先進制造技術和先進核心技術的機械裝備智能化是一個工業(yè)發(fā)達國家的重要標志[8，9]。②機器人：機器人在智能施工中起著極為重要的作用，對于某些空間復雜與有著表皮漸變特征的建筑設計，可以解決對傳統(tǒng)手工建造為主的模式來說的難題[10，11]。（3）智能設施與防災：憑借智能傳感設備、自我修復材料研發(fā)，實現(xiàn)智能家居、智能基礎設施、智慧城市運行與防災。該模塊可粗略分為以下幾個部分：①建筑設備自動化系統(tǒng)（BAS，Building Automation System）。BAS采用現(xiàn)代控制理論與控制技術，利用信息技術對建筑物中的水電、空調(diào)、照明、防災、安保和車庫管理等眾多設備或系統(tǒng)進行集中式監(jiān)視、控制與管理的集成系統(tǒng)，從而使建筑物中的設備高效、合理地運行[12]。②通信網(wǎng)絡系統(tǒng)（CNS，Communication Network System）。CNS作為建筑物內(nèi)語音、數(shù)據(jù)、圖像等數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A，能為建筑物管理者及建筑物內(nèi)的各個使用者提供有效的信息服務。CNS系統(tǒng)能對來自建筑物內(nèi)外的各種信息進行收發(fā)、處理、傳輸并擁有決策支持的能力。③安防系統(tǒng)（SAS，ecurity protection & alarm system）。根據(jù)建筑安全防范管理的需要，綜合地運用電子信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、視頻安防監(jiān)控技術和各種現(xiàn)代安全防范技術，以維護公共安全、預防刑事犯罪及災害事故為目的。（4）智能運維與服務：憑借智能傳感、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術集成與研發(fā)，實現(xiàn)單體建筑和城市設施的全壽命智能運維管理。該模塊大致分為以下幾個部分：①城市、園區(qū)智能運維?；谠品?、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS等技術針對城市或園區(qū)中的建筑或設施等的智能運維系統(tǒng)。②建設工程智能運維。利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術對建設工程全周期的智能化運維。

2.智能建造專業(yè)的發(fā)展展望。人工智能、數(shù)據(jù)經(jīng)濟、創(chuàng)新驅(qū)動、“一帶一路”、智慧城市等國家和倡議正在助推建設工程行業(yè)從工業(yè)化、信息化到智能化進行轉(zhuǎn)型升級。云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、3D打印、智慧傳感等新技術正在重構建筑生產(chǎn)體系——智能建造。對建設工程行業(yè)來說，信息技術應用能提高建設工程行業(yè)的管理能力和水平，大大提高了生產(chǎn)力和效率，是促進建設工程行業(yè)供給側(cè)改革的必要手段，能推動建設工程行業(yè)的跨越式發(fā)展[12]。

對于建筑工程方向來說，智能建造概念的提出可以使建筑工程朝著智能化、信息化的方向發(fā)展。建筑工程從設計到施工到后期運營維護都可以進行精細化管理。工程建設中的機械設備可以在BIM等系統(tǒng)的輔助下進行模擬建造。建筑內(nèi)的各類設備可以接入物聯(lián)網(wǎng)，方便管理和運維。建設工程行業(yè)將與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等行業(yè)結(jié)合地更加緊密。

四、傳統(tǒng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育的重要性。2014年9月，李克強總理在夏季達沃斯論壇上提出要掀起“大眾創(chuàng)業(yè)、草根創(chuàng)業(yè)”的新浪潮，形成“萬眾創(chuàng)新、人人創(chuàng)新”的新態(tài)勢[13]。創(chuàng)業(yè)本質(zhì)上是一種創(chuàng)新的活動，不斷地創(chuàng)新也可以推動創(chuàng)業(yè)的發(fā)展，兩者相輔相成，相互促進[14]。創(chuàng)新教育旨在培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維能力，以培養(yǎng)出創(chuàng)新人才為目標。創(chuàng)新教育可以從專業(yè)的教師隊伍入手，通過通識教育來普及相關的創(chuàng)業(yè)知識，啟發(fā)創(chuàng)業(yè)思路，并通過各類創(chuàng)業(yè)的實踐活動、賽事、講座等來讓學生參與創(chuàng)業(yè)[15，16]。

2.傳統(tǒng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)的局限性。（1）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的觀念存在偏頗。雖然高校對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)宣傳力度很大，但是由于受傳統(tǒng)的種種保守觀念的束縛，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情尚顯不足，部分學生將參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)當成提升學分的一種途徑。同時，許多家庭思想保守，不鼓勵子女創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)[17]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動需要長期的時間積累。（2）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育師資力量不足。目前大部分高校進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導的教師并非專職指導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的教師，而是兼職教師，缺乏足夠的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動指導能力。這些兼職教師不僅缺乏創(chuàng)業(yè)的理論知識和一定的專業(yè)素養(yǎng)，還對創(chuàng)業(yè)活動中的企業(yè)創(chuàng)建操作流程以及市場風險評估缺乏足夠的信息[18]。（3）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系不完善。土木工程專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè)，要求學生有足夠的專業(yè)知識儲備和實踐動手能力。而部分高校的土木工程專業(yè)過于注重理論知識的教學，而忽略了更為重要的實踐類課程教學，實踐類課程占比較低，學生往往只是在實驗課上完成簡單的任務，這造成了土木工程專業(yè)的學生欠缺獨立完成各種實驗的能力，從而制約了學生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的發(fā)展。（4）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目選擇存在偏差。土木工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目兼具專業(yè)知識的難度和實踐操作的難度。教師選題時投入的精力不足，往往也會造成教師為學生選擇的題目專業(yè)性過強，難度過大。傳統(tǒng)的著眼于土木工程專業(yè)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式較為單調(diào)，較多是從材料和結(jié)構方向入手。如上海理工大學在2018年立項的“新型水泥基材料、固廢處理處置及資源化綜合利用”項目，從材料方向入手門檻較低，同時又符合土木工程專業(yè)的課程安排，因此成為了大多數(shù)學生的選擇，但大學生局限于在傳統(tǒng)建造工程方向進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)并不能與當今信息化、自動化和智能化發(fā)展的趨勢相契合。（5）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)體系尚未成熟。學生進行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動最終要生產(chǎn)出成果，這些成果要轉(zhuǎn)化為有價值的實體或者理論，而如何轉(zhuǎn)化成為了現(xiàn)今各高校的瓶頸問題。對創(chuàng)業(yè)活動來說，當前存在著政府專項創(chuàng)業(yè)項目資金的投入較少、相關創(chuàng)業(yè)項目稅費的減免力度不夠以及高校創(chuàng)業(yè)孵化基地的數(shù)量不足等問題[19]。

3.基于智能建造的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新思路。相對于傳統(tǒng)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動來說，智能建造可以提供眾多區(qū)別于傳統(tǒng)單調(diào)項目的跨學科復合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選題，并且這類選題符合未來建筑工程行業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術逐漸發(fā)展成熟的趨勢，并且此類的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選題以電子設備和網(wǎng)絡等為載體，使用的平臺可以是現(xiàn)有的成熟的平臺，可以減少學生操作的難度，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的可行性。

未來國內(nèi)高等院校在對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進行培育時，可以在以下幾個領域進行選題：（1）基于BIM技術的智能建造提出一種基于BIM的統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠精確地統(tǒng)計一個工程中的每種建筑材料，達到精算的目的，并且在建材中加入芯片，跟蹤采集材料的狀態(tài)。（2）物聯(lián)網(wǎng)技術。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術得到了突破性的發(fā)展，各種自動化裝配也有了自己的生命，可以實現(xiàn)人機交互和信息交換等操作。想要實現(xiàn)建造智能化，需要讓各種機器擁有“生命”、擁有“思想”。物聯(lián)網(wǎng)技術的范圍極其廣泛，幾乎每一個機器或者身邊的電器都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的終端實現(xiàn)信息交換。（3）智能設備和防災，可以在建筑物內(nèi)構建設備網(wǎng)絡，運用網(wǎng)絡信息技術將建筑物內(nèi)部的水電暖、空調(diào)通風、照明、安防等一同整合在一起，方便業(yè)主進行管理，大大優(yōu)化了物業(yè)管理的模式，減少了管理人員，更加合理地分配了資源。（4）根據(jù)大數(shù)據(jù)分析得到的結(jié)果來進行決策，或者直接對大數(shù)據(jù)分析的過程本身進行創(chuàng)造或優(yōu)化。

從地方院校的角度來看，應該抓住機遇與智能建造專業(yè)對接。以上海市屬重點建設大學——上海理工大學為例，該學校擁有深厚的理工科背景及出眾的教學及科研實力。學校可將已有的成熟的教學體系加以利用，把已有的相關專業(yè)進行融合。例如將土木工程專業(yè)、能源動力類專業(yè)、暖通專業(yè)、光電信息與計算機技術類專業(yè)等進行融合，各取所長，支撐智能建造專業(yè)的發(fā)展。

五、結(jié)語

經(jīng)濟新常態(tài)下，建設工程行業(yè)高耗能、污染大、成本過高等問題亟需解決，建設工程行業(yè)可以由傳統(tǒng)的“資本引導、資源消耗”的高成本粗放模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)新引導、科技驅(qū)動”的模式，以提高產(chǎn)效、降低成本、減少環(huán)境污染以及改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，高校需要更加重視土木工程專業(yè)人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，首先應從加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導的師資力量、加大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)投入和增強過程管理的把控等方面入手來改善高校傳統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式相對滯后的問題;其次應抓住機遇，在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中重視人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術的運用，鼓勵本科生和研究生在智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設施與防災、智能運維與服務等方面進行積極創(chuàng)新，為國家建設工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)高水平的專業(yè)人才，推動我國新工科建設的發(fā)展。

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