BI M技术在城市轨道工程施工培训中的应用研究

廖伟平

（中铁隧道局集团华南指挥部，广州510080）

1 引言

近年来，轨道交通工程建设发展迅速，与之对应，施工技术人才的培养，也成为企业发展的重大战略之一。以培养高级应用型技术人才为目标，培养管理人员的创新精神和实践能力成为建设企业的重要工作之一[1，2]。对于城市轨道工程技术专业的施工人员培养应该采用理论与实践并重的教学理念，即形成理论—实践—理论—实践有机结合的循环培训模式，旨在提高施工人员的知识创新与应用能力[3，4]。然而，城市轨道工程施工具有可视化程度差、施工工艺复杂、工期长、建设规模大等特点，给该领域作业人员培训课程的实践环节带来了较大的困难。目前，施工企业员工培训多采用现场教学、图纸教学的方式，其受时间、空间因素的影响较大，难以满足施工培训要求，创新施工培训模式迫在眉睫[5]。

BIM技术是以建筑信息模型为基础，利用计算机对建设项目进行虚拟建造，主要包括模型创建、三维展示、工艺模拟、场地漫游、现场协同管理等[6]。让施工人员在实践过程中，扮演不同的角色，全方位、全过程参与工程建设，有效解决了传统城市轨道工程技术专业技术培训的不足，创新了培训模式，为同类技术培训改革提供了一条有效的途径。

2 传统施工培训存在的问题及分析

施工技术培训中城市轨道工程技术培训是专业性较强的技术培训。基于“工学结合、理实一体”的培训模式改革[7，8]，将实践技能培训与理论知识培训相融合，主要形式包括现场实验、技校培训等，为施工培训提供了良好的理论和实践保障。通过调研发现，建筑企业城市轨道工程技术专业的实践课程仍存在以下不足[9，10]。

2.1 实践培训与理论知识分离

施工培训实践中，施工企业往往注重实践培训，缺乏理论培训，无法把实践培训作为理论培训的应用与验证。这种培训模式容易忽略两者之间的联系，使“学”与“做”脱节[11]。首先，传统的实践培训受时间、空间及培训场地条件等因素的限制，培训实践通常是以师傅分步骤地演示、培训现场的静态展示及新员工的企业实践等形式进行，目的是让新员工更好地掌握以往所学的理论知识。这种培训模式下，实践培训内容很难全面、全过程地涵盖所有的理论知识点。其次，新员工的被动参与，缺少对自身薄弱知识点的探究过程。最后，理论培训与实践培训之间的“有机配合”缺少时效性。

2.2 现场实践培训实践功能的局限性

企业现场培训是培养应用型实践人才、践行质量工程的基础和保障，是现代企业人才发展建设的核心内容[12]。目前，土木工程类企业的现场培训场地多以“一段隧道、一段铁路、一段路基、一跨桥梁”等单一形式建设。虽然，这种模式的培训场地可以将轨道工程局部结构很好地展示出来，能够使新员工有较直观、清晰的认识、更好地理解所学的专业知识。但是，这种“真实”的实训基地仅仅处于三维（3D）静态层面，与施工现场的4D、5D管理还存在很大差距，新员工缺少了对各分部工程施工进度、施工工艺、安全质量、协同工作等实践环节的学习。因此，这种实训基地有很大的局限性，新员工对于工程实践的理论知识理解不够深入，现代企业培训“学中做、做中学”的一体化培训方针很难有效实施。

2.3 创新能力培养环节薄弱

在“大众创业，万众创新”的时代背景下，创新型人才是推动企业持续发展的必要条件。施工企业作为培养创新型人才的主要阵地，培养适应当代经济发展的创新型人才，成为企业人才培养的重要目标和使命。首先，现阶段，在城市轨道工程技术专业培训中，新员工主要通过未建成的“隧道现场”“铁道现场”等轨道工程进行实践学习，新员工很难参与到实践工程的设计优化、方案研讨、方案规划等过程中，无法将自己创新性的思维、方法应用于工程实践；其次，培训实践中新员工是被动参与，很难按自身需求进行培训；最后，由于忽略了其建成效果，新员工也很难发现实际施工中可能存在的各类问题，并不能创造性地解决问题。这些都是培养新员工创新能力的薄弱环节。

2.4 实践培训考核不够规范

实践培训考核评价结果是检验培训效果，进一步优化人才改革的重要依据。不同类型的企业都能根据自身发展特点，建立了相关的实践培训考核评价体系，考核结果主要依据员工定期提交的实践、学习报告和指导培训的综合评价2部分而定。这种传统的评价方式存在以下3方面问题：（1）考核主体缺失与错位，企业完全承担考核的主体，缺少了员工的自评和互评；（2）考核内容不全面，员工的学习报告及指导师傅综合评价，都是根据既定的培训任务书、指导书进行，缺少对员工培训准备、学习创造性、积极性及参与度等内容的考核；（3）考核结果不准确，员工实践考核不能完全反映专业的基本特征，缺乏定量与定性评价的有机结合，等级评定缺少规范性，随意性较大。

3 城市轨道工程施工培训采用BI M技术的可行性

随着互联网、计算机等科学技术的快速发展，信息化、大数据、人工智能不断融入经济社会的各领域。BIM技术以计算机信息技术为基础，迅速在工程建设领域推广应用，旨在提高建设项目的精细化、信息化、标准化管理水平。目前，BIM技术应用主要包括三个方面：其一，三维信息模型应用，通过BIM模型进行图纸审核优化、结构碰撞检查、三维技术交底、工程量核算、成本分析等；其二，虚拟仿真技术，通过施工现场漫游、施工工艺仿真、施工方案比选等进行模拟分析；其三，BIM 5D施工协同管理，通过BIM技术应用平台对项目进度、安全质量、人、机、材、施工现场等进行全生命周期管理。BIM技术已成为建设领域炙手可热的新技术，在行业转型升级中起到至关重要的作用。这种基于工程建设而发展起的新技术，与工程建设发展有着必然联系，利用其良好的模拟性、可视性、交互性等，能够有效提升土木工程类实践培训的培训效果，弥补当前实践培训“看得多、做得少”、受时空限制等不足。它对工程技术人才培养的重要性已在国内外学术界达成共识[13,14]，BIM技术应用于实践的具体策略如图1所示。

图1 BI M技术在城市轨道工程技术专业实践培训中的应用策略

4 BI M技术在轨道工程施工培训的实践

4.1 “理实一体”优化培训模式

培训过程中将理论知识与实践有机结合的一体化培训法，可有效避免理论与实践脱节的现象。将BIM技术应用到一体化培训实践中，员工可通过Revit、CATIA、Tekla等建模软件对所学的轨道工程结构进行三维信息模型创建（见图2）；通过Delmia、3Ds Max、Lumion等仿真软件对所学的轨道工程施工工艺、工法进行动画模拟（见图3）；通过基建BIM 5D施工管理平台[15]，让员工以“第三方身份”参与工程项目管理（见图4）。这种“学中做、做中学”的培训模式更加符合新时代企业人才培养的需求，丰富了理论学习，能够更好地激发员工的学习兴趣。同时，BIM技术将培训重难点更加直观、形象地展现给员工，加强了员工对培训内容的理解与掌握。

图2 三维暗洞结构

图3 轨排安装工艺仿真

图4 BI M5D施工管理平台（人员管理）

4.2 “虚拟建造”模拟施工全周期

虚拟建造是利用计算机技术实现对施工对象及相关的“人、机、环境”进行模拟，可以预先发现设计、施工、管理中可能出现的问题。轨道工程实践培训通过BIM技术，让员工多角色、全过程参与施工设计、方案比选及优化、施工实施等阶段。施工设计阶段，员工可根据项目需求、设计规范，在师傅的指导下完成项目的初步设计，更好地培养了员工创新能力、理论知识运用能力。方案比选及优化阶段，员工通过讨论、分析，找出自身设计缺陷，从而修正和完善设计方案，员工发现问题、解决问题的能力得到提高；施工阶段，员工通过虚拟参与项目实施，解决了传统理论培训受时空限制的问题，在“电子工地”全方位、全过程参与工程实践。BIM 5D轨道道床虚拟建造如图5所示。

图5 BI M5D轨道道床施工虚拟建造

4.3 “角色转换”注重创新能力

传统的轨道工程实践培训是以施工现场为主要教学场所，以企业指导师傅为主体，员工被动参与实践培训。固定的培训场所和设定的实训任务书、指导书，严重地束缚了员工的创造性思维。BIM技术改变了建设项目单一和不可重复的属性，实现了员工由被动向主动的角色转换。员工根据课程实践要求，有效参与工程项目建设全生命周期的实施与管理工作。结合实际工程，员工可创造性地提出不同的实施方案和管理理念，大胆地解决实际问题，能够最大限度地将理论知识应用到工程实践中。BIM技术有效地解决了实际工程为避免创新失败所带来的巨大损失，从而影响培养员工创新能力的问题。

4.4 “校企合作”共建培训平台

校企合作的实践教学模式，能够实现员工、学校、企业共赢的目的，它不仅能够提高员工的理论素养能力，也打通了企业人才培养的途径[16]。目前，多以校企共建协同创新中心、技术研发中心等形式设立，其中，BIM技术应用研究中心是以BIM技术理论研究、平台开发、工程应用、人才培养为宗旨。基于校企共建的BIM技术教学培训平台，一方面企业根据实际需求、技术发展现状对平台内容实施更新，高校将最新的研究成果及时应用于工程实践；另一方面，员工通过培训平台进行理论学习，不仅可真实参与工程建设，而且能够学习到新技术、新工艺，达到“以学促行、以行践学”的目的。

4.5 “成果导向”改革考核体系

成果导向即需求导向、能力导向、目标导向，是一种以培训成果为考核标准的先进培训理念，旨在提高员工的主观能动性[17]。基于BIM技术的考核评价体系是采用结果链构建的轨道工程人才培养框架，形成以项目为载体，以具体任务为考核单元的实践培训考核模式（见图6），注重员工、师傅、企业的三维跨界融合，以问题导向、自主探究、师傅指导、成果标准为主线的培训实践途径，形成了以员工为主体、全过程、多元化的量化考核体系。培训过程能够动态掌握员工的学习情况，存在问题时可及时预警、精准指导，有助于提升实践培训效果。

图6 基于BI M技术的考核评价体系

5 结语

互联网、大数据学科的发展，给传统培训模式改革带来了强大动力。将BIM技术运用于城市轨道工程专业实践课程培训，加深了理论与实践培训的深度融合，实现了以师傅为主体向以员工为主体的转变，能够更好地激发员工的学习热情和创新能力。通过BIM技术平台，员工可全过程、全方位参与实践培训，弥补了传统实践培训受到时间、空间限制的不足；制定科学的培训考核评价体系，做到动态掌握员工实践情况，及时精准引导，革除了“唯报告论、唯资料论”的考核弊端。BIM技术在城市轨道工程专业实践培训中的成功应用，提升了培训效果，更好地实现了人才培养目标，值得进一步推广应用。