BIM4D技术在施工组织与管理课程实训中的应用

2022-01-08梁巧真李正焜

安徽水利水电职业技术学院学报 2021年1期

梁巧真，叶飞，李正焜

(安徽粮食工程职业学院，安徽合肥 230011)

施工组织与管理是土建类的核心课程，该课程的实训目的，是让学生掌握施工组织设计、施工进度管理、施工质量和安全管理等内容，旨在提高他们在施工现场的综合组织与管理能力。针对该传统课程实训中存在的理论知识枯燥乏味，施工现场布置及施工过程抽象化等问题，文章将安徽粮食工程职业学院学生4号宿舍楼工程项目实例引入到该实训课程，通过BIM4D施工策划等软件，模拟施工现场情境、施工过程，使该实训内容立体化，施工现场由二维向三维、四维转化，让学生置身于施工现场体会复杂的施工情境，真正学会施工组织与管理，提升专业知识的应用能力及专业技能。

1 传统施工组织与管理课程实训存在的弊端

1.1 实训教学实践性差

传统的施工组织与管理课程实训，主要包括工程项目的工程量、资源、工期的手算，进度计划的手绘，施工平面图的绘制，实训成果主要通过手写施工组织设计书呈现，成果单一；

学生对虚拟的工程项目施工组织纸上谈兵，难以体现施工现场环境的复杂性，缺少有效实践性。

1.2 实训内容抽象

实训工程项目案例一般为网上资源，没有实体依托，较为抽象。实训过程中，学生通过案例对比，在计算工程量、资源消耗量时，没有可视化材料，生搬硬套，准确率差。绘制进度计划，进行进度管理设计时，凭空想象施工过程，与实际相差甚远。生活区、办公区、施工区划分随意，拟建建筑物、宿舍及办公楼临时设施、材料堆场、施工机械等布置，只能手绘或CAD绘制在施工平面布置图上，二维图纸较为抽象，缺乏可视化载体，难以判断施工现场布置的合理性。

1.3 考核方式单一

在传统实训中，首先教师描述工程项目的工程概况，给定设计任务，而后学生对照案例完成施工组织设计书，内容较为枯燥，抄袭现象严重。且成绩评定仅以设计书为依据，实训结果的评定过程全由教师一人定夺，学生难以参与，不能发现实训过程存在的不合理现象，互动性差、学生积极性不高。

2 基于BIM4D技术的施工组织与管理课程实训过程

2.1 情境模拟、分发任务

(1)划分模拟团队。首先，班级成员自由组队，组成5个团队，每个团队8人，分别模拟5个建筑施工单位，学生根据不同的岗位要求分别扮演施工单位技术负责人、项目经理、项目技术负责人，施工技术员。然后给定10分钟，由每队成员设置公司名称、标志、标语进行展示，活跃课堂气氛，提高学生兴趣。

(2)引入实体案例。引入安徽粮食工程职业学院学生4号宿舍楼，组队完成后由专业教师带领学生实地参观，观察周围环境、外部构造及内部结构。发给的实训资料，其中包括4号宿舍楼的工程概况、建筑图、结构图、建筑施工图、实训任务书等。

2.2 运用BIM软件模拟

(1)CAD绘制施工平面图。每个团队分析给定的4号宿舍楼的资料，基于项目的地形、周边环境、按照安全文明、利于环境保护的施工要求，布置生活区的餐厅、劳务宿舍和厕所，办公区的办公楼，施工区的拟建建筑物、砂石库房、水泥库房、模板库房、钢筋原材库房、砂石堆场、钢筋加工棚、木模板加工棚、施工机械、搅拌厂、临时道路及设施等，并确保其分布合理。利用CAD绘制项目的施工总平面图如图1所示。

图1 施工总平面图

(2)施工进度计划图的绘制。利用斑马梦龙网络计划绘图软件进行鼠标拖拽绘制出横道图或网络图，软件根据绘制的进度图自动建立各工作的紧前紧后关系、自动生成关键线路、自动调节图例，将横道图、双代号网络图、单代号网络图、时标网络图相互转化，使图形简单灵活布局。通过时标网络图里的前锋线功能，可动态跟踪实时进度，与施工策划软件模拟的进度情况相结合，及时发现进度偏差，进行预测及调整。

(3)将二维施工平面图可视化。将CAD施工平面图导入品茗BIM施工策划软件，依次绘制地形、临时道路、围墙、生活区、办公区、施工区。立体化展示各团队施工现场的布置情况如图2所示，绘制观察路线、视频展示成果，团队成员从各岗位的角度出发，和教师一起讨论布置情况，改善现场布置。

图2 施工现场布置BIM模拟图

(4)BIM4D模拟施工现场工作过程。按阶段分别进行土方阶段、地下室阶段、结构阶段、装修阶段建模，设置基坑开挖、基坑支撑构件、地下室构件组成、首层柱梁板构件、其他楼层结构阶段复制，装修阶段构件导入；在材料统计板块设置施工所需的材料及施工机械设备种类，输入各构件的用量及单价；在模拟施工板块，关联时间，根据进度计划图，建立开工、竣工日期，设置各阶段各构件的起止时间，形成横道进度计划图，与斑马梦龙网络计划软件绘制的进度计划图相比较，调整优化，构成4D模型；设置漫游路线，生成动画模拟形式，模拟宿舍楼施工过程及施工现场机械车辆的运作情况。通过设置，也可分别模拟不同阶段的子动画，如土方开挖子动画，支撑梁子动画，拟建建筑物施工子动画、塔吊、井架、施工电梯运作子动画、装修外立面子动画等，模拟过程中发现问题，及时与教师沟通、与队员协商修改。在运行良好的情况下，教师针对不同组别阶梯式增加不利因素，提高难度，让学生仿佛置身于施工现场解决突发问题。

2.3 课程考核

基于BIM4D技术的实训课程，摒弃以成果论成绩的方法，注重过程及参与度。将成绩分布于团队参与度、实训过程的熟练度和挑战难度、施工现场布置的合理性及小组成员互投排名。

3 施工组织与管理课程的实训教学实施结果分析

3.1 课程实训特色

(1)身边案例，体验感强。引入的案例是本校的实体工程项目，贴近生活，来源现实，学生居住在里面，能观察外观和内部结构，使得学生能够理论联系实际,在实训过程中的现实体验感更加深刻，案例详情如表1所列。

表1 实训工程案例详情

(2)内容创新，实践性好。学生自组团队，以团队为单位亲自设计施工组织设计书，应用CAD软件绘制施工总平面图，利用斑马梦龙网络计划软件绘制网络图，可动态追踪施工进度，发现偏差及时调整；该软件绘制进度计划图，能根据实时情况进行任意快速修改，缩短传统手绘修改时间，且可使学生较短时间内掌握进度管理的相关知识。通过品茗BIM4D施工策划软件，进行施工现场布置，通过关联时间建立4D可视化施工过程，使得施工现场真实化，可以进行塔吊、垂直升降机等各种机械施工模拟，观察是否存在机械碰撞或机械与建筑物碰撞等问题，模拟车辆进出场流线，确保施工现场实施的有序进行。通过4D技术，模拟施工过程，模拟过程中出现进度问题可及时修正进度计划；以动画的形式展现，可辨别施工过程存在的不利风险因素，便于制定安全防护措施,减少事故发生，改进人员组织方式或施工方法以确保工程质量，确定最优的施工组织方式。实训过程中，学生如身临施工现场，更加深刻地体验了施工现场管理情况，对施工现场布置及施工过程有了更加深切的理解，提高了该实训课程的实践性，为学生适应信息化建筑类职业铺垫了基础。

(3)分设难度，互动性好。实训过程中，教师根据每队的进展情况及学习水平，分别设置不同难度的问题，使其具有一定阶梯式挑战性，各小组间直接形成竞争关系，激发学生的求知欲；各小组组长组织商讨，专业教师作为队员参与讨论，由以教师为中心的实训形式转变到以学生为中心，增加了实训互动性。