“三化”背景下新时代智能建造实训基地建设探究

杨世金

【摘要】本文分析建设智能建造实训基地的必要性，阐述基于工业化、数字化、智能化的智能建造实训基地的建设内容，即智能生产区、智慧工地区、智能检测区、绿色建筑区、仿真教学区，并说明各功能区的作用，总结智能建造实训基地的建设成效。

【关键词】智能建造 “三化” 实训基地 建设成效

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）21-0028-05

建筑业是我国经济建设中的重要部分，是拉动国内经济发展的重要引擎。但是我国建筑行业主要还是依赖大规模投资来拉动建设，生产方式还比较粗放、能源和资源消耗还比较大、劳动效率还比较低、污染排放比较高，与“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念要求还存在一定差距。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，要“发展智能建造，推广绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅”。因此基于人工智能、物联网等新的智能建造技术必然成为促进建筑业转型升级、提升国际竞争力的重要动力，少污染、省资源、低成本的装配式建筑也成为建筑行业的发展趋势，并赋予建筑“智慧大脑”，实现楼宇系统化自控，比如自动调节室内温度、照明等。在新的历史发展方位上，在新的发展理念的指导下，建筑业面临着转型发展的艰巨任务。因此高职院校建筑专业要跟上时代步伐，建设智能建造实训基地，以培养适应我国建筑业工业化、数字化、智能化的“三化”转型专业人才，满足社会需要。

一、建设智能建造实训基地是培养智能建造人才的需要

目前，在建筑行业发展的过程中，掌握智能建筑新技术的人不多，特别是一线技术工人，他们大多只会运用传统的方法进行建造，难以适应智能建造行业发展的需要。智能建造以装配式建筑为核心，是促进建设行业变革的重要内容，对专业人才的知识体系、专业技能等方面提出新的要求。可见，智能建造的顺利转型，离不开人才，离不开新技术。智能建造专业人才首先要掌握智能建造工程建设技术，而智能建造技术不是单一的传统上的建造技术，它是由传统的建造技术与信息技术等学科交叉形成的一门新技术，它的特点是工业化、数字化、智能化。智能建筑以工业化的形式进行建造，建筑构建以现代工业生产方式进行标准化生产，并以现代工业方式进行组装和构建，装配数字化设备，对建筑物进行智能化自动控制、管理，以节省材料、能源，实现低碳生活。可见，智能建造技術是典型的多学科交叉技术。因此高职院校建筑专业要搭建以学生为主体的多维立体化培养体系，建设与智能建造相适应的实训基地，并通过教学方法创新，以满足培养需要。也就是说，职业院校建筑专业要改变教学与实训思路，建设智能建造培养人才实训基地，把智能建造工程中遇到的问题引入实训课堂中，拓展学生的知识面，使学生学会用交叉学科知识去解决工程问题。教师要以智能建造实训基地为重要的教学与实践手段，有效改善智能建造技术教学与实践条件，通过模拟技术进行沙盘推演把教材上的理论知识、技术与真实的工程建设对接，提升人才培养质量。

智能建造实训基地是提升人才培养质量的重要保证，是快速培养多学科交叉的创新型智能建造技术技能人才的必要条件，也是学生进行个性化学习和发展的平台。因此高职院校建筑专业应抓紧建设智能建造实训基地、快速培养智能人才，以跟上时代步伐，助推产业转型升级。

二、智能建造实训基地的建设思路

智能建造实训基地是基于工业化、数字化、智能化建设的职业院校建筑类专业学生实训基地，它的建设思路是根据智能建造工作过程对标真实的智能建造标准，把专业与产业对接、课程与岗位对接、课程内容与岗位标准对接、教学过程与生产过程对接，以装配式建筑为建造载体，基于施工全流程工作过程，深入融合感知技术、传输技术、存储技术、分析技术、控制技术等新一代信息技术，以培养懂BIM运用、懂智能生产、会智能测量、懂智能施工、会操作智能设备、会智能检测、善用信息平台的高素质智能建造技术技能人才。它的建设目的是使学生在实训中掌握智能建造的整个过程，了解其建造构成要素、建造流程、工艺技术及管理要求，具备一定的智能建造技术与技能。因此智能建造实训基地要跟实际的生产过程对标，涵盖智能生产区、智慧工地区、智能检测区、绿色建筑区、仿真教学区，以锻炼学生的实际操作能力、知识运用能力和解决问题的能力；以适应产业发展需要，推动建筑产业转型升级、全面推进智能建筑发展。其建设思路如图1所示。

职业院校可根据智能建造技术人才培养要求，建设智能建造实训基地，让学生能够运用在理论课堂上学到的理论知识、技术进行模拟建造，培养学生的智能建造技术、智能建造能力、工匠精神、信息素养等，使学生将来能够从事建筑智能化施工技术与施工管理工作。

三、智能建造实训基地的建设内容

智能建造实训基地，以智能建造技术、信息技术、虚拟仿真技术等前沿技术为基础、以装配式建筑为载体，利用建筑行业中的“土木+信息”等手段变革和重构人才培养体系，将实训实操教学与虚拟仿真操作相结合，虚实联动，以便能够更好更高效地培养学生的实际操作能力，加深学生对理论与实践的认识，从而使之更好地把理论知识与生产相结合。智能建造实训基地分为智能生产区、智能施工区、智慧工地区、智能检测区、绿色建筑区、仿真教学区、智能指挥中心，它的核心任务是训练学生的装配式建筑建造能力。实训基地装配全自动生产、施工、检测等设备以及BIM、AI等技术，以满足建筑智能建造理论教学、仿真教学及实践教学要求，以便进行人机协同建造，提高建筑智能化建造的教学水平。智能建造实训基地如图2所示。

（一）智能生产区

在智慧化发展趋势和背景下，建筑智能建造有别于传统的建造方式，避免了传统建造过程中机械化程度较低、能耗较大、所需的人工多、建设周期较长、现场湿作业工作量大等问题，把信息化与工业化高度融合于建筑建造中，进行工业化智慧化生产。因此智能生产区设置智慧教学沙盘（全自动智慧工厂）、装配式建筑构件生产实训，让学生全方位学习智慧化的人工固定模台生产线、机械流水生产线的操作知识与技术，掌握智能建筑建造技能。

1.全自动智慧工厂教学实训装置

全自动智慧工厂教学实训装置是智慧工厂生产装置的仿真装置，它利用自动控制技术、AI视觉技术、3D扫描技术、矩阵技术等智能化手段还原全自动构件生产厂的真实生产环境，通过机器人编程将自动控制模具组装、钢筋摆放、预留预埋等生产全流程进行自动化生成。同时，通过虚拟仿真软件实时联动实现数字孪生，动态呈现智能建造时代下构件生产工艺全过程。

2.智能建造施工技术教学实训装置

智能建造施工技术教学实训装置以装配式建筑在建项目施工现场为原型，设有现场展示区和智能操作区，内容完整全面。现场展示区以智慧工地、标准化工地为原型，涵盖文明工地、现场堆垛区、现场加工区、安全体验区、生活区域等内容。在实训过程中，教师通过控制面板进行按钮触发，让学生全方位了解智能建造施工现场，了解智能化施工过程，从而满足智慧工地认知实训教学需求。这是智能施工实训教学需要的重要装置，学生利用这个装置模拟建造施工过程，体验智能建造过程，达到实训的目的。

（二）智慧工地区

智慧工地区域的搭建，以实现传统知识与信息技术、物联传感、人工智能、云计算等技术相互结合、深度赋能，为培养学生现代化工程思维、信息化素养、综合应用实践能力创造良好条件，为智慧工地系统知识的学习构建实践对应的教学项目和实践场景。智慧工地区配套有智慧工地智能沙盘、智慧工地实训设备、数字孪生平台。教师可真实地还原工地场景，使学生在实训基地能亲身体验“打工人”的一天。也就是说，学生不用到真实的工地现场通过实训基地的智慧工地区就可以还原真实的建造场景，让学生在虚拟的建造场景中体验智能建造工地的信息化生产过程和管理过程，并在这个过程中接受安全教育，感知安全生产的重要性，培养安全生产意识和习惯，学习文明施工知识。建设项目内容如表1所示。

1.智慧工地智能沙盘

教师通过智慧工地智能沙盘展示土方开挖、主体施工和装修施工不同阶段的现场布置和主要构件的构造，通过真实场景的实物缩尺和隐蔽工程的剖切展示，链接教学知识点并展示，为学生（未来的产业工人）提供在真实场景中直观系统学习的机会，为今后的专业教学和实习实践打牢基础。实训基地通过沙盘模型还原工地的智能化布置，使学生（未来的产业工人）直观认知项目基坑内部和支护结构的构造组成、主体结构与临时设施及机械的关系，了解施工全过程各个阶段办公区域和施工区域等各功能区布置、材料堆场和机械设备的布置情况，并将各阶段主要工序和工艺以及周边环境进行全景展示。教师重点展示智能传感设备的布置和采集原理，并利用数字沙盘与学生进行关联互动。学生利用固态沙盘、AR学习每个监管子项目的数据采集方式，以及智慧工地管理过程中的信息流传递方式。如图3所示。

2.智慧工地实训

智慧工地实训场地配套塔机安全监控管理数字孪生系统、升降机安全监测管理数字孪生系统、高支模监测数字孪生系统、扬尘噪音监测系统、实名制系统，实现仿真模型与真实设备运行动作实时同步。如图3所示。

（三）智能检测区

智能检测区主要对装配式建筑、传统建筑进行质量检测，它分为钢结构、混凝土结构、安装工程实训区域。在教学中，教师展示和讲解检测仪器与被检测对象，让学生了解被检测对象与检测仪器的对应关系，并利用检测仪器对被检测对象进行检测实训；展示不同环境下的检测结果与方法，让学生更加直观、清晰地了解环境对设备的影响、对检测结果的影响，从而使之学会正确地使用检测仪器和技术。

在智能检测区学生可以运用冲击弹性波无损检测仪、装配式结构多功能检测仪、涂层测厚仪、表面粗糙度检测仪、磁粉探伤仪、超声波测厚仪、超声波探伤仪对待检测件、待检测项目进行质量检测，学习和掌握智能建造建筑的检测知识、技术、方法，进一步了解这些仪器，并学会正确使用这些仪器，培养建筑现代化技术质量检测能力。

（四）绿色建筑区

绿色建筑区域分为绿色建筑展示、海绵城市展示、绿色材料展示、绿色建筑设备展示、双碳技术展示五大部分，采用光电升降沙盘立体地展现绿色建筑、海绵城市的知识要点及其原理。

教师通过声光电沙盘、模型沙盘以及绿色建筑内容展板，展示绿色建筑发展历程、绿色建筑的关键技术，进行专业教学，使学生更加直观地了解绿色建筑的概念、理念及其实现过程。如图4所示。

智能建造技术在“双碳”目标下，使建设标准、建造方式、技术路线、建材选用及其节能降碳绿色水平都提到一个新的高度。作为工程建造的基础，建材部分无论是生产制造减碳，还是建筑全生命期降碳，在规模效应的作用下，其影响比较巨大。绿色建筑区模拟还原绿色建造生产过程以及使用的绿色建造材料，使学生直观地了解智能建造的绿色理念。建设项目如表2所示。

（五）仿真教学区

仿真教学区装配智能建造全流程仿真系统，用于模拟仿真教学。它根据住建部最新的《绿色建造导则（试行）》的要求，以智能建造、绿色建造为核心。仿真系统包含设计、生产、施工、检查环节，并配置智能设备及技术，让学生全面了解智能建造新模式，提升学生建造方式工业化水平，满足教学需要。

学生利用智能建造全流程仿真系统可以更加直观系统地学习标准化工地、智慧工地两大板块知识内容，更加直观地了解标准化、智慧化工地。这个系统可以在学生学习的过程中实时把学生的操作（学习和实训）数据传输到后端，方便学校管理员及教师实时掌握学生的实训进度及情况。教师也可通过后端记录掌握学生的学习整体情况，并根据学生学习情况适时调整教学重心，更加深入地讲解重要知识点或学生没有掌握好的知识点，以提高教学质量。建设项目如表3所示（见下页）。

四、智能建造实训基地的建设成效

第一，服务区域产业。服务智能建造技术技能人才培养、服务新时代建筑产业工人的培训、服务传统管理人员的继续教育。建设智能建造实训基地可以更加有效地培养智能建造者，缓解当前智能建造人才严重不足的问题，同时也更加方便让未曾参加过智能建筑建造的人员有机会在模擬的情况下进行学习和实训，为将来进入智能建造工地工作做好准备。

第二，深化“三教”改革。智能建造基地建设可以更加有效地实现产教融合，打造智能建造“双师型”教学团队；加强校企合作，实现教学内容更新与企业技术发展同步；做到知行合一，创新“学中做、做中学，教中做、做中教”的沉浸式、项目化、互动式的教学模式。最终实现教师、教材、教法改革，即教师要跟上智能建造发展步伐，不断更新知识与技术，提高智能建造教学与实践能力，满足时代要求；教材要更新，要接收新的智能建造知识与技术，提高教材有效性和时代性；教法要革新，要跳出固有的模式，充分利用信息技术、模拟仿真技术开展智能建造技术教学与实训活动，从而使学生能够学会运用智能建造技术，将来能顺畅地进入智能建造领域为社会贡献力量。

第三，助力建筑产业转型升级，全面推进智能建筑发展。有效践行绿色建造理念，实现建造工程项目全生命周期的绿色建造；培养具备多学科知识和技术的建筑人才，加快建筑现代工业化转型升级及装配式建筑建设速度，提升建筑装配数字化水平、集成化设计水平、智能化控制与管理水平，从而实现建造业的工业化、数字化和智能化“三化”融合，推进智能建筑发展，以改变我国建筑业大而不强的现状，实现我国建筑业高质量发展。

由上可知，高职院校借助人工智能、物联网、5G等新技术建设智能建造实训基地，可有效加快建筑业转型升级人才培养速度。因此，高职院校建筑专业要抓紧建设工业化、数字化、智能化的智能建造实训基地，加快培养跟上时代发展要求的建筑人才，服务区域建筑产业，促进建筑产业转型升级，全面推进智能建筑发展。

参考文献

［1］牛恒茂，牛建刚，李仙兰，等.智能建造（技术）专业人才需求调研分析及人才培养路径探索［J］.高教学刊，2022（5）.

［2］王峥，郭振伟.双碳目标下减碳固碳建筑材料展望［J］.建设科技，2021（10）.

（责编 卢建龙）