基于4D模型的項目管理知識結構體系構建

劉雪莉 楊坦

Structure System of Project Management Based on 4D Model

摘要：通過對《項目管理》課程教學模式現狀分析，結論表明現有的教學內容和教學手段已明顯不適應工程應用型人才的培養目標。對此，作者提出了構建基于4D模型的項目管理知識結構體系。這對現有重理論輕實踐教學的解決方案是一個重要的突破，為提高學生編制與應用工程技術文件能力水平提供了一個很好的途徑。

Abstract： In this paper，the current status of engineering project management teaching was analyzed. It was found that current engineering project management teaching methods wasn't true of practical talents cultivation target. Therefore，the use of virtual project management with 4D solution was put forward，which was an important breakthrough in the emphasize theory teaching instead of practice teaching solution and provided a very good way to improve the capabilities of the applied talents training's compilation and application.

關鍵詞：工程項目管理；應用型人才培養；工程技術文件；建筑信息模型（BIM）

Key words： engineering project management；applied talents training；engineering technique file；BIM

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0256-02

0 引言

工程項目管理課幾乎每個大學都開設，在工程管理以及土木、建技、道橋等相關專業中都處于專業的核心課程的地位[1]。這門課程來源于實踐并作用于實踐，因此具有理論與實踐相結合的特點。由此可見，此課程在教學中應緊密聯系工程實際案例，通過案例教學使學生掌握項目管理的理論和方法，提高分析問題、解決問題的能力，更甚者組織協調能力和應變能力，以便能勝任日后的工作。

工程項目的建設實施對管理人員能力要求涉及項目投資前期與建設期的決策、計劃、組織、指揮、控制與協調等方面，在應用型項目管理人才的培養層面，已基本形成共識的是按照“七大模塊”展開教學活動，即進度控制、費用控制、質量控制、安全管理、合同管理、信息管理、組織與協調。然而，具體到《項目管理》課程的教學活動中，由于課程的知識體系比較龐雜，且綜合性很強，而先修課程一般為單一模塊如《工程造價》、《信息管理系統》，或少數模塊組合如《施工技術與組織》、《招投標與合同管理》，因此與其他課程相比，應用型高校學生在學習該課程時往往會出現以下困難[2]：①工科類學生習慣于公式推導，這在學習本專業其他課程中不影響學習效果，但該課程都是一些理論方面的知識，幾乎沒有數學公式理論推導。②書中很多條文都是對國家相關法律、部門規章制度、項目實踐經驗的凝練和總結，實踐性強。③學生上課普遍感覺字面意思簡單，但應用于實際案例卻無從下手，深入掌握很難。④該課程教學效果差也是由于普遍高校學生都缺乏實踐鍛煉，導致很難深刻認識項目管理理論體系以及各種制度的設定。

本文在分析論文傳統教學模式及其特點的基礎上，結合實踐案例將行業發展的前沿技術——BIM技術和工程技術文件引入課堂教學，基于4D模型構建項目管理串并聯式知識結構，并基于4D模型與工程技術文件重新設計模塊化案例體系，研究成果有利于提高該課程的教學效果及應用型人才綜合素質。

1 傳統教學模式分析

1.1 課程教學目的

工程應用型人才的能力層級包括：專業技能、遷移能力、創造能力，其中專業技能的核心是獨立編制及有效執行相關工程技術文件的能力，即在工程實施中能夠正確合理地執行相應政策與規范，且應在入行階段具備，因此《項目管理》教學的基本目標可認為是掌握基于工程技術文件的編制與執行方法[3]。

1.2 傳統知識結構

當前《項目管理》課程知識體系主要有兩種：即PMBOK體系和C-CPMBOK體系，均有較強的理論與學術屬性。國際項目管理協會提出的PMBOK體系[4]，把項目管理劃分為五個階段：啟動、計劃、實施、控制、收尾；以及九個可分成不同數量管理過程的知識領域：集成、范圍、時間、成本、質量、人力資源、溝通、風險和采購。中國工程項目管理知識體系（C-CPMBOK）[5]，其知識體系框架的主線是工程服務過程，內容是各管理模塊，分別是項目與工程項目管理、生命周期等概念，策劃、設計、實施、竣工等各生命周期階段的主要項目管理模塊內容。

1.3 傳統教學手段

由于傳統工程教育的巨大慣性，當前的工程項目管理仍是基于2D圖紙的技術與模型，其突出問題是即使采用案例式教學，由于工程實體的綜合復雜性及缺乏直觀性，學生不能深入理解案例背景并提煉工程參數，故而教學過程中很難實現有效的互動效果，仍然是教師的“一言堂”。由《項目工程》課程知識體系和2D工程技術的雙重疊合現狀，最終導致了培養出來的應用型人才在進入工程實踐時，“畢業不等于就業，上班不等于上崗”。因此，為了更能適應普通高校工程應用型人才的培養目標，必須改變以往的知識結構與教學手段。

2 4D模型簡介

目前國家住建部正大力推廣實施BIM技術，其內容涉及項目的設計、施工進度、造價以及其他各方面。BIM模型是一種可視化的數據模型，是以工程制圖和Auto CAD構建3D模型為基礎，賦予項目幾何、物理、空間和功能等信息，最終以實現對建筑工程項目的實體與功能進行數字化展示[6]。為了使3D靜態模型可以隨時間軸的變化而進行動態運行，以便能更深入具體模擬動態的施工過程，需要在3D模型基礎上增加時間維度構建BIM-4D模型。4D虛擬模型不僅可以用于檢驗施工方案的可行性、施工計劃安排的合理性、施工場地的布置以及各專業的施工順序等是否合理，還能可視化模擬項目施工階段工程中進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的動態集成管理[7]。根據建模的目的需求與表達深度，BIM-4D模型可分為精細化模型與概念化模型，前者多用于復雜工程的技術難題處理與交底，后者則用于方案演示、目標控制及工程教學等。

3 串并聯式知識結構體系設計

3.1 4D模型及案例設計

4D進度模型即動態演示工程虛擬建造的過程，可由如下三種方式建立：收集典型工程實施中階段各層級的模型；教師主導、學生輔助設計完成；學生獨立設計完成。收集或設計4D進度模型不僅將《項目管理》與先修課程有效關聯，且表達出對工程技術文件編制與執行的要求，相對于枯燥乏味的傳統教學知識體系與2D模型的教學客體，4D進度模型成果還兼具直觀性、可視化與專業性，在寓教于樂中充分體現了課程教學設計的參與度與互動性，模型質量還可以作為教學考核評價的參考指標。

基于4D進度模型成果，將進度控制模塊按照知識單元進行案例設計，案例體系包括進度計劃、進度檢查、進度糾偏等，以突出關鍵問題為原則設計參數化案例，即將綜合復雜的工程問題演變成具體可控的典型參數化問題，教師設計出參數系統后，可引導學生按照分組模式開展進度控制模塊案例的參數對比及實施效果評價。通過在學生小組中設置不同角色（即組織因素），基于角色在各典型案例設計與分析中的重要性（即技術因素），可有效結合組織因素和技術因素，于是案例分析的過程還可以與教學考核評價緊密關聯。

3.2 5D模型與X-5D模型

基于4D進度模型，可增加費用維度以建構BIM-5D模型[8]，結合進度模塊的案例體系設計方法，將費用控制模塊按照知識單元設計成參數化案例系統，形成基準5D模型，包括：施工成本構成與控制、工程造價構成和控制、工程量清單計價、工程合同價款、預付款及進度款、工程竣工結算等。參照基準5D模型的參數化案例系統設計方法，在4D進度模型上增加質量維度、安全維度、合同維度等模塊，形成衍生式X-5D模型，每一個衍生5D模型均由各知識單元的參數化案例體系構成。

3.3 串并聯式知識結構

基于各階段模型與案例體系的設計形成過程，《項目管理》課程知識體系可改造為串并聯式知識結構，即4D模型（進度模塊）→基準5D模型（費用模塊）→衍生X-5D模型（質量模塊、安全模塊、合同模塊、信息模塊、協調模塊）。各模塊中案例體系的構成包括完全工程式案例（以介紹工程背景及模塊任務為目的）、工程問題式案例（以突出關鍵問題及模塊參數為目的），通過背景分析及問題設置將各模塊知識點設計成“模塊學習準備→問題分析與參數提煉→工程技術文件”的漸近過程。

4 結語

隨著BIM技術發展，工程領域正在進行著3D模型的變革[5]，為從根本上提高應用型人才的質量。本文針對傳統的《項目管理》課程進行了與工程技術文件相接軌的大刀闊斧式改革：即基于各參與方的項目管理，通過案例式教學，將BIM技術引入課程教學，先建立3D模型，然后與虛擬建造過程結合構建4D模型，形成可視化立體式項目管理的基本模型，并以進度控制模塊為主線，進一步構建基準5D和衍生X-5D模型，進而可推行案例式教學方法改革，構建互動式教學評價模式。于是，基于4D模型與工程技術文件的《項目管理》串并聯式知識結構開展案例式教學與評價，既可把行業前沿技術引入課堂，又契合了工程應用型人才培養的目標。

參考文獻：

[1]成虎，陳群.工程項目管理[M].三版.北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2]董新平，蔡迎春.工程項目管理課程教學內容改革探討[J].高等建筑教育，2011，20（3）：57-60.

[3]吳阿林.應用型人才的層次結構及其指標體系的研究[J].黑龍江高教研究，2006（11）：122-124

[4]美國項目管理協會.項目管理知識體系指南：第3版（PMBOK指南）[M].北京：電子工業出版社，2005.

[5]蔣時節.工程項目管理知識體系在課程教學大綱制定中的應用[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2007（增）：73-75.

[6]吳吉明.建筑信息模型系統（BIM）的本土化策略研究[J].土木建筑工程信息技術，2011（3）：45-52.

[7]張建平.基于IFC的建筑工程4D施工管理系統的研究和應用[J].中國建設信息，2012（4）：52-57.

[8]陳勇.5DBIM將對現行施工成本管理方式帶來的影響—基于珠海歌劇院項目的案例研究[D].昆明理工大學，2015.