王淑嬙 張 輝

(湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院, 湖北 武漢 430068)

引言

近年來,BIM技術(shù)在建筑業(yè)的運用越來越廣泛,國家政府及地方省市都在大力發(fā)展、推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用[1]。起初人們的整體觀念認(rèn)為BIM應(yīng)用大多是3D可視化模擬,各個企業(yè)多在投標(biāo)的過程中應(yīng)用,在其他階段做到實際應(yīng)用的寥寥無幾。而目前隨著相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)、政策的頒發(fā)與完善,其在設(shè)計、生產(chǎn)、施工與運維全生命周期管理的優(yōu)勢正在日益突顯[2]。隨著BIM技術(shù)在土木工程和建筑學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,企業(yè)對能夠熟練使用BIM的技術(shù)人才需求日益迫切,為了迎合企業(yè)的實際需求,行內(nèi)知名企業(yè)和很多軟件研發(fā)公司基于現(xiàn)今國家政策方向,和行業(yè)協(xié)會共同舉辦各類BIM大賽,通過行業(yè)實際需求制定比賽規(guī)則,以促進(jìn)學(xué)生對BIM知識學(xué)習(xí)和BIM技術(shù)的應(yīng)用[3]。在賽事和行業(yè)需求的推進(jìn)下很多高校和職業(yè)院校都開設(shè)了BIM相關(guān)課程,但課程中更多側(cè)重于各類BIM軟件的操作技能培養(yǎng),大部分集中在BIM建模與設(shè)計優(yōu)化階段,其他階段的BIM應(yīng)用較少[4]。

為了適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需求,本項目以實際工程案例為依托,進(jìn)行BIM5D協(xié)同管理的教學(xué)研究,形成以“BIM理論+項目實踐+BIM5D實訓(xùn)”三位一體的教學(xué)體系。貫穿于最初的招投標(biāo)階段、施工準(zhǔn)備階段、施工階段到最后的運維管理階段,進(jìn)行不同的場景和應(yīng)用點設(shè)置,有助于學(xué)生了解和掌握工程項目各階段的業(yè)務(wù)應(yīng)用思路和實現(xiàn)方法[5]。同時,學(xué)生可以通過不同的角色扮演和任務(wù)分工,形成以協(xié)同管理的思路解決項目策劃、質(zhì)量管理、變更管理、進(jìn)度管理和生產(chǎn)管理中所遇到的問題[6]。本項目有助于學(xué)生系統(tǒng)的理解和掌握基于BIM5D技術(shù)的工程項目管理的內(nèi)容、方法和具體的實施措施,提高學(xué)生應(yīng)用BIM5D綜合解決工程問題的能力,為行業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的BIM應(yīng)用人才,提升學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量并拓寬就業(yè)領(lǐng)域。

1 課程建設(shè)目標(biāo)

在建筑業(yè)朝著信息化與工業(yè)化發(fā)展的背景下,結(jié)合土木工程、管理科學(xué)與工程和土木水利專業(yè)就業(yè)工作的要求,本課程教學(xué)基于BIM5D圍繞著項目的全過程協(xié)同管理進(jìn)行展開,旨在達(dá)到以下三個目標(biāo)。

(1)知識目標(biāo)。本課程要求學(xué)生應(yīng)該掌握現(xiàn)代工程施工技術(shù)、現(xiàn)代工程項目管理和BIM技術(shù)的基礎(chǔ)知識,完成建設(shè)項目管理在基礎(chǔ)應(yīng)用、技術(shù)應(yīng)用和商務(wù)應(yīng)用的內(nèi)容模塊學(xué)習(xí),主要包括項目策劃、質(zhì)量事故處理、成本管理、變更管理和進(jìn)度管理等相關(guān)BIM協(xié)同應(yīng)用的知識內(nèi)容。在夯實基礎(chǔ)知識前提下,通過實踐加深對知識的理解。

(2)能力目標(biāo)。通過課程中具體的實際工程案例,將基礎(chǔ)理論與實踐相結(jié)合,著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。通過一些職業(yè)情景的創(chuàng)設(shè),讓每名學(xué)生飾演項目中的實操角色,如項目經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理、商務(wù)經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理、質(zhì)安總監(jiān)等,對真實情景和問題發(fā)生進(jìn)行模擬,使學(xué)生養(yǎng)成獨立思考的能力和一絲不茍的工作態(tài)度和工作作風(fēng),鍛煉使用理論知識解決實際問題的思維模式,進(jìn)而達(dá)到提升學(xué)生應(yīng)用 BIM5D 進(jìn)行項目管理的綜合能力。

(3)人才目標(biāo)。目前政府出臺了一系列措施助推BIM人才培養(yǎng),但由于起步時間對于國外而言相對較晚,目前能熟練掌握BIM技術(shù)人員的供應(yīng)不足,導(dǎo)致企業(yè)對于這方面的人才也較為稀缺。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅可以掌握基礎(chǔ)的BIM建模能力,更能形成協(xié)同管理的思想,通過參與模擬項目生產(chǎn)全流程來明確項目各參與方的不同分工和職責(zé)。當(dāng)真實問題發(fā)生時,通過前期的實踐模擬,學(xué)生可以協(xié)同他人或自主解決問題,有助于提高學(xué)生應(yīng)用問題和解決問題的職業(yè)能力,更好地為行業(yè)提供優(yōu)秀的項目管理人才。

本課程研究總體目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的 BIM 項目管理人才,使學(xué)生具備職業(yè)素質(zhì)和具有執(zhí)業(yè)能力高級專門人才所必須的思想認(rèn)識水平、思維方式、職業(yè)道德及利用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同項目管理的能力,掌握BIM5D管理方法,為研究生的求職和深造提供核心競爭力。

2 課程建設(shè)內(nèi)容

依據(jù)本課程的特點,遵循合理的教學(xué)方式,為達(dá)到提升學(xué)生實踐能力進(jìn)行課程體系、清單和具體應(yīng)用場景和內(nèi)容的設(shè)計,具體如下:

(1)BIM5D 協(xié)同項目管理涉及多個部門(物資部、技術(shù)部、商務(wù)部、生產(chǎn)部、質(zhì)安部等)的不同分工,需要明確不同角色(項目經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理、商務(wù)經(jīng)理、質(zhì)安總監(jiān)等)的不同項目管理職責(zé),結(jié)合BIM5D平臺功能,指導(dǎo)老師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不同的場景、問題、應(yīng)用點和考核點,引導(dǎo)學(xué)生研究問題、分析問題、討論問題,最終給出解決方案。

(2)通過使用廣聯(lián)達(dá)、BIM5D、REVIT和GCCP等建筑設(shè)計和施工軟件,學(xué)生可以掌握如何對實訓(xùn)教學(xué)樓項目進(jìn)行建筑設(shè)計和建模。這些軟件可以提供IFC格式的信息交互功能,方便學(xué)生在后續(xù)的模型集成中使用,避免重復(fù)建模,并為實際工程應(yīng)用提供支持。

(3)實現(xiàn)通過一個協(xié)同平臺貫穿工程項目從設(shè)計建模到交付維護(hù)的全生命周期流程,學(xué)生通過BIM5D協(xié)同項目管理課程,將已開發(fā)完成的項目通過線上平臺協(xié)同的方式,對項目生產(chǎn)流程的進(jìn)度和完工后的維護(hù)過程進(jìn)行管理控制。同時BIM5D協(xié)同平臺支持對項目建設(shè)中費用和進(jìn)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析,通過數(shù)據(jù)指標(biāo)更好地指導(dǎo)項目生產(chǎn)。

(4)針對建筑生產(chǎn)全流程進(jìn)行管理,包括上游設(shè)計和建模階段,還有建筑模型相關(guān)的構(gòu)件、結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)等計算,支持并提供多種軟件互傳接口,如REVIT、GTJ2018、GCCP等[7]。將建筑模型導(dǎo)入后,可以根據(jù)建筑模型的參數(shù)屬性,計算出本項目所需工程量清單和預(yù)算清單信息。

(5)導(dǎo)入基礎(chǔ)建筑模型,并在BIM5D軟件中集成生成總體建筑模型,即可開始模擬施工和漫游展示,利用BIM5D自動完成對施工計劃和構(gòu)件生產(chǎn)、樓層生產(chǎn)的關(guān)聯(lián),利用施工進(jìn)度管理,將項目樓層分為不同的施工段,對施工過程實現(xiàn)了4D和5D的實時施工和進(jìn)度跟蹤管理。同時可以利用BIM5D的漫游展示功能,根據(jù)課程需要制定的行走路線,對項目內(nèi)部情況以第一人稱行走觀覽的方式進(jìn)行展示,從而對項目的建筑細(xì)節(jié)有著更直觀的了解。

(6)導(dǎo)入建筑模型后完成項目施工及現(xiàn)場環(huán)境的初步設(shè)計和規(guī)劃,制定現(xiàn)場規(guī)劃和布置完成4D、5D建筑的施工模擬,提供項目相關(guān)的工程量和預(yù)算文件,利用對接的招標(biāo)計價系統(tǒng),在成本版塊錄入項目工程量清單,制定招投標(biāo)文件制定并開展項目招投標(biāo)工作。

(7)完成項目生產(chǎn)流程后,進(jìn)入到項目維護(hù)階段。基于BIM5D協(xié)同平臺運維相關(guān)版塊,如質(zhì)安、構(gòu)件跟蹤等,利用質(zhì)安模塊可以對生產(chǎn)和維護(hù)階段項目現(xiàn)場出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄方便后續(xù)相關(guān)人員進(jìn)行解決。同時預(yù)制構(gòu)件搭載RFID記錄構(gòu)件生產(chǎn)信息,在構(gòu)件跟蹤版塊中,可以對出現(xiàn)問題的構(gòu)件進(jìn)行追溯,利于及時排除項目可能出現(xiàn)的安全隱患。

3 教學(xué)方法

本課程教學(xué)力求突出學(xué)生的主體地位和教師的引導(dǎo)作用,在教學(xué)過程中,結(jié)合具體的教學(xué)情況靈活運用教學(xué)方法,主要包括以下三種教學(xué)方式。

(1)互動式教學(xué)法。在集中授課的同時,努力倡導(dǎo)啟發(fā)式、互動式、探究式與開放式的教學(xué)。注重“教”與“學(xué)”的互動,從學(xué)生實際的認(rèn)知和能力結(jié)構(gòu)特點出發(fā),創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的問題情境,通過充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性,提高每位學(xué)生的課堂參與度。

(2)案例教學(xué)法。選取一個真實的工程項目作為實際案例,教師作為課堂中的組織者,組織學(xué)生成立項目小組,由其提出整體思路與要求,設(shè)置階段性任務(wù)點,制定方案進(jìn)行協(xié)同。通過不同情景的創(chuàng)設(shè),每位學(xué)生都可以扮演項目中真實的角色。以選取的案例為依托,通過學(xué)習(xí)與實踐,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力。

(3)任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。這是一種以完成任務(wù)為目標(biāo)的教學(xué)方法。本課程重點在于完成學(xué)習(xí)任務(wù),并致力于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。通過創(chuàng)建職業(yè)情景,讓學(xué)生模擬真實項目場景中的角色,并以實際案例為基礎(chǔ),模擬問題的發(fā)生,研究、分析和討論問題,最終提出解決方案。

(4)探究式學(xué)習(xí)法。在熟悉案例的前提下帶著問題思考和學(xué)習(xí),讓學(xué)生自己思考怎么做做什么,倡導(dǎo)學(xué)生主動參與,學(xué)生通過親身經(jīng)歷學(xué)習(xí),從而在學(xué)習(xí)掌握理論知識的同時體驗、理解和應(yīng)用科學(xué)研究方法,提升學(xué)生科研能力。

(5)分組教學(xué)法。學(xué)生根據(jù)自身特點組成若干個小組,采用 “分組教學(xué)”啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題思考問題。在小組建立協(xié)同項目的過程中,對每個小組都及時給予過程性的反饋評價,使每位學(xué)生都充分融入到項目角色中,讓學(xué)生在協(xié)同中掌握知識、提高能力。

4 教學(xué)案例建設(shè)

4.1 BIM建筑建模實訓(xùn)

學(xué)生們將使用各種專業(yè)軟件,如Revit、GTJ2018、GCCP、BIM5D、斑馬Project和Lumion來構(gòu)建三維全流程專業(yè)BIM施工模型系統(tǒng),并快速進(jìn)行設(shè)計和集成應(yīng)用。這些軟件可以幫助他們更好地理解和掌握BIM技術(shù),為他們的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。學(xué)生在設(shè)計圖紙基礎(chǔ)上運用Revit軟件對項目模型進(jìn)行搭建,借助Revit插件導(dǎo)出IFC格式文件,利用IFC格式的共通性將模型導(dǎo)入其他專業(yè)軟件,如導(dǎo)入GTJ2018通過建立參數(shù)模型完成建筑工程的工程量匯總。導(dǎo)入BIM5D軟件,通過與場地模型結(jié)合建立項目整體模型,利用BIM5D內(nèi)置功能模塊來進(jìn)行協(xié)同和模型形象的整體展示。

4.2 BIM模型數(shù)據(jù)集成

經(jīng)過前置活動建立了建筑基礎(chǔ)模型和場地模型,使用BIM5D對建筑模型和場地模型進(jìn)行整合,生成實訓(xùn)案例樓整體參數(shù)模型。通過IFC格式文件的共通性,利用GTJ2018軟件,對實訓(xùn)教學(xué)樓項目進(jìn)行工程量計算,對實訓(xùn)教學(xué)樓項目所使用物資數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,并導(dǎo)出工程量清單。使用斑馬project對應(yīng)項目生產(chǎn)實際情況,進(jìn)行進(jìn)度計劃的編制,結(jié)合進(jìn)度計劃對該項目構(gòu)件完成進(jìn)度計劃關(guān)聯(lián),再根據(jù)GCCP所匯總的綜合單價明細(xì)進(jìn)行成本關(guān)聯(lián)。在BIM5D中各方數(shù)據(jù)進(jìn)行集成,并將集成模型上傳到同步協(xié)同平臺,在平臺上項目各成員都可以進(jìn)行查看,支持后期協(xié)同工作進(jìn)行。

4.3 BIM5D協(xié)同管理

BIM5D協(xié)同項目管理過程中涉及不同角色和任務(wù)分工,需要協(xié)同解決項目策劃、質(zhì)量管理、變更管理、進(jìn)度管理和生產(chǎn)管理等問題。學(xué)生進(jìn)入BIM5D協(xié)同平臺,通過協(xié)同平臺可以對工程項目進(jìn)行質(zhì)安管理、構(gòu)件跟蹤、進(jìn)度控制等項目管理措施。在質(zhì)安管理模塊,學(xué)生可以通過移動端建立質(zhì)安問題,進(jìn)行數(shù)據(jù)同步,可以通過界面查看發(fā)生質(zhì)安問題,統(tǒng)計并進(jìn)行整改。對于存在問題的構(gòu)件,可以使用PC端的構(gòu)件追蹤功能進(jìn)行查看問題處理情況,在此之上項目人員可以上傳成本、物資、資金曲線等數(shù)據(jù),之后在WEB端項目概括一覽項目近況。

4.4 全過程一體化管理

通過應(yīng)用BIM技術(shù),我們可以對實訓(xùn)教學(xué)樓進(jìn)行綜合分析,并將信息系統(tǒng)整合起來,生成教學(xué)樓構(gòu)件的分項工程量清單。通過使用GCCP軟件,我們可以根據(jù)招標(biāo)方和監(jiān)理方的意見來制定招標(biāo)投資預(yù)算文件。對于生產(chǎn)進(jìn)度管理,可以通過協(xié)同平臺進(jìn)行資金和物資曲線分析后得出數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)控制,起到降低生產(chǎn)成本,增加工程建設(shè)率的作用。對于甲方的可視化需求,BIM5D的漫游功能和Lumion通過制作漫游視頻能很好滿足業(yè)主的展示要求。工程交付后進(jìn)入運營階段,結(jié)合RFID技術(shù)和定位技術(shù),依托BIM5D協(xié)同平臺對有問題構(gòu)件進(jìn)行跟蹤,對項目全生命周期進(jìn)行管控。

4.5 成果可視化展示

BIM5D協(xié)同項目管理包含模型建立、數(shù)據(jù)集成分析、協(xié)同管理、成果可視化展示等環(huán)節(jié)。其中成果可視化階段是建立在項目整體協(xié)同工作完成基礎(chǔ)上對協(xié)同項目中的建筑模型、場地模型、模擬施工進(jìn)度等成果的展示。建筑模型展示方式主要有利用BIM5D根據(jù)進(jìn)度計劃制作模擬施工動畫,根據(jù)甲方需求模擬場景內(nèi)漫游并導(dǎo)出動畫,利用Lumion進(jìn)行環(huán)境渲染制作結(jié)合綠化、人群等環(huán)境因素的展示動畫。協(xié)同成果展示方式主要是基于BIM5D協(xié)同平臺,各成員通過導(dǎo)入成本預(yù)算、工程量清單、物料清單等數(shù)據(jù),通過BIM5D協(xié)同平臺成本、進(jìn)度模塊對項目數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總計算,并繪制出本項目的資金曲線、物資曲線、生產(chǎn)周期環(huán)比率等數(shù)據(jù)圖表。成果可視化的展示能更好幫助小組成員了解項目生產(chǎn)情況,減少甲方在成果驗收環(huán)節(jié)所耗費的時間。從而提升學(xué)生在協(xié)同項目中的實操能力,同時幫助老師快速發(fā)現(xiàn)學(xué)生實踐中出現(xiàn)的問題并及時指正。

5 研究重點與特色

5.1 研究重點

本課程以行業(yè)方向來進(jìn)行課程設(shè)計,以學(xué)生就業(yè)所需職業(yè)崗位能力需要為目標(biāo),以實際工程案例為背景,結(jié)合項目管理業(yè)務(wù)流程,應(yīng)用BIM5D平臺完成項目管理在基礎(chǔ)應(yīng)用、技術(shù)應(yīng)用和商務(wù)應(yīng)用的學(xué)習(xí),掌握關(guān)于項目策劃、質(zhì)量事故處理、變更管理和進(jìn)度管理的BIM協(xié)同應(yīng)用,以解決各階段具體任務(wù)為貫穿主線,通過演繹工程案例流程和處理工程問題,提升學(xué)生在項目實踐中分析和解決問題能力。為了培養(yǎng)具有高級專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的人才,我們需要讓學(xué)生具備良好的思維方式、職業(yè)道德以及使用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同項目管理的能力,掌握BIM5D管理方法,為研究生的求職和深造提供核心競爭力。

5.2 研究特色

(1)與傳統(tǒng)的課程體系相比,本課程的開設(shè)規(guī)劃先行,強調(diào)頂層設(shè)計,以“規(guī)劃藍(lán)圖-提煉應(yīng)用點-總結(jié)協(xié)同線-形成項目考試面”的思路展開整體課程設(shè)計。結(jié)合協(xié)同項目管理專業(yè)課內(nèi)容,分析 BIM5D 技術(shù)能解決哪些問題,根據(jù)實際工程設(shè)置工程應(yīng)用場景和管理中的角色,分析業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián),解決理論基礎(chǔ)認(rèn)知。根據(jù)本課程設(shè)計的教學(xué)目標(biāo),按照以項目工作流程為方向,以就職綜合能力培養(yǎng)為本位、以教學(xué)實踐為主線,構(gòu)建項目課程體系。

(2)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比,本課程需要教師在上課前準(zhǔn)備大量的課程資料,需要建立課程清單,主要包括完整的項目資料(含項目CAD圖紙、各專業(yè)BIM3D模型、場地模型,進(jìn)度信息、成本信息等)提前梳理完整并添加至BIM5D平臺中,教師需要以BIM5D平臺應(yīng)用手冊為指導(dǎo),完成全過程場景設(shè)計書和考核任務(wù)書等資料,為課堂教學(xué)提供保證。最后本課程需要項目案例為支撐,制定項目式課堂管理制度,準(zhǔn)備全過程場景設(shè)計書和考核任務(wù)書等資料,為課堂教學(xué)提供保證。

(3)在考核方面,與傳統(tǒng)考核方式相比,本研究采用項目真實模擬訓(xùn)練的方法,通過虛擬項目生產(chǎn)中出現(xiàn)的實際問題來引導(dǎo)學(xué)生實踐,并需要教師制定好任務(wù)書,指引學(xué)生對場景模擬的任務(wù)進(jìn)行分析和討論,明確任務(wù)實施的路徑和方法,形成分階段考試成果,教師根據(jù)階段成果進(jìn)行成果驗收,最后教師根據(jù)綜合學(xué)生的總體完成情況進(jìn)行總結(jié)與反饋。

(4)與傳統(tǒng)學(xué)生學(xué)習(xí)方式相比,本研究以協(xié)同為小組學(xué)習(xí)途徑:項目管理過程中涉及不同角色和任務(wù)分工,需要協(xié)同解決項目策劃、質(zhì)量管理、變更管理、進(jìn)度管理和生產(chǎn)管理的情景設(shè)置問題。教師應(yīng)提前設(shè)置場景和問題,提供學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)思路。在模擬場景之后,學(xué)生能以角色扮演的形式進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí),完成各自角色分配的工作從而達(dá)到提升能力的目的。

結(jié)語

《BIM5D 協(xié)同項目管理》旨在促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容更新與優(yōu)化,有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,為行業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的BIM項目管理人才。課程覆蓋的知識面廣,相關(guān)知識涉及多個方面,有較強的實踐性和綜合性?！禕IM5D 協(xié)同項目管理》創(chuàng)新性提出了以學(xué)生為主,老師為輔,讓學(xué)生通過模擬實際生產(chǎn)流程來進(jìn)行實踐學(xué)習(xí)的教學(xué)理念。同時以本課程為契機,待建設(shè)成熟后,將優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源提供給其他院?；蚱髽I(yè)共享,為社會提供BIM5D項目培訓(xùn)服務(wù)。