BIM技術在工程管理專業畢業設計中的應用研究

萬玲　符春麗　羅德海

摘要：畢業設計是大學最后一個學期檢驗學生學習能力和實踐能力的重要環節。把BIM技術引入畢業設計環節，可以加深學生對工程管理全過程的認識，有效提高學生跨專業學習和實踐的能力。文章以廣東海洋大學寸金學院工程管理專業畢業設計為例，對BIM技術在工程管理專業的應用進行研究，提出基于BIM技術的工程管理專業畢業設計的基本思路，說明應用BIM技術的工程管理專業畢業設計的基本流程，分析工程管理專業畢業設計存在的問題，通過改革前后效果的對比說明基于BIM技術的畢業設計的科學性和合理性，最后提出基于BIM技術的工程管理專業畢業設計的具體實施方法。

關鍵詞：工程管理;BIM技術;畢業設計;應用研究

中圖分類號：G6420;TU71 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）02-0177-07

近年來，隨著“互聯網+”時代的到來，BIM技術在建筑行業發展十分迅速，急需大量培養BIM技術人才，為此，高校土木工程、工程管理等專業積極將BIM技術引入教學體系。目前，國內有關BIM教育主要分為兩大模塊：理論教學和技能訓練，主要培養如BIM經理、專業分析工程師、模型工程師等專業人才，但這類專業人員跨專業應用BIM技術的能力還比較弱。如何培養掌握并能熟練應用BIM技術的高層次人才，國內相關高校還在積極的摸索之中。工程管理專業對學生的實踐能力和溝通協調能力要求較高，除了要求學生掌握專業基礎知識之外，最重要的是要具有全過程的工程管理能力，強調溝通、協調能力與實踐的結合[1]。BIM技術能有效地實現學生跨專業的學習和實踐，切實提高學生綜合能力，將BIM技術引入工程管理專業教學具有重要意義。

畢業設計是學生理論聯系實踐，提高實踐能力的重要環節。廣東海洋大學寸金學院工程技術系一直以來都十分重視工程管理專業的畢業設計工作，近年來積極探索BIM技術在工程管理專業畢業設計中的應用，旨在培養具有BIM技術的工程管理專業高層次人才。

一、BIM技術在國內外工程管理專業畢業設計中的應用

（一）BIM技術在國外工程管理專業畢業設計中的應用

國外高校工程管理專業畢業設計大多要求學生組隊完成“綜合設計項目”，主要包括以下四種模式：使用BIM技術直接設計建筑、基于竣工圖紙修改后建模、基于竣工圖紙翻模以及以上三種模式的結合。畢業設計一般選擇體量不大，但是結構需求比較完善、有一定復雜度的項目，這類項目的畢業設計更能發揮BIM技術在復雜工程設計和施工中的優勢。畢業設計內容一般涉及BIM設計建筑模型、提取工程量、碰撞檢查、能耗分析、進度模擬、建筑造價分析等基本項目，同時還有按照建模對象的基本要求進行聲光學分析、防災逃生模擬等特殊項目的設計，比如新加坡國立大學BIM綜合設計就是將上述四種模式結合起來的，這種模式有一定的代表性和概括性[2]。國外畢業設計中BIM綜合項目最顯著的特點：一是協同程度高，一般是跨專業進行的，由土木工程、工程管理等不同專業學生共同參與完成[3]。二是國外高校之間的合作，一般是各個高校發揮自身的教學優勢，組織學生共同完成同一個項目的畢業設計[4]。三是國外高校BIM畢業設計強調小組內的協同合作，小組內有詳細合理的分工，每個人擔任不同的角色，都有自身的任務，比如BIM經理、建模人、建模鼓勵人員、BIM工程造價人員等[5]。

（二） BIM技術在國內工程管理專業畢業設計中的應用

近年來，隨著BIM技術的發展，國內高校也不斷嘗試在教學中引入BIM技術。將BIM技術引入工程管理專業畢業設計環節的高校，如重慶大學要求學生利用BIM技術完成施工平面圖的布置、施工模擬以及施工進度計劃的編制等;天津大學要求在工程招投標編制及工程進度計劃和施工過程中應用BIM技術;哈爾濱工業大學要求畢業設計中的建筑設計、工程量的計算、結構分析及智能出圖等部分用BIM技術來完成;東南大學要求將BIM技術應用到建筑設計、工程量計算及結構設計等方面;延安大學要求用BIM技術進行工程量計算、進度計劃編制、施工模擬等[6]。

總體上說，目前國外工程管理專業畢業設計BIM技術應用模式比較成熟，但其應用模式和方法并不一定適合國內工程管理專業的教學，不能直接照搬國外的模式，應該結合各高校工程管理專業自身特點來構建BIM技術畢業設計應用模式。

二、BIM技術在工程管理專業畢業設計中的應用

（一）傳統畢業設計模式與BIM技術應用模式的對比

傳統工程管理專業畢業設計是一人一題，在教師的指導下利用手工算量、軟件套價等分組或獨立完成畢業設計。而基于BIM技術畢業設計模式倡導團隊組合、跨專業組合來進行畢業設計。表1是傳統畢業設計模式和基于BIM技術畢業設計模式的對比分析，以此說明基于BIM技術畢業設計模式的優勢所在。

由表1可知，傳統畢業設計模式雖然比較成熟，但是對培養學生的團隊協作能力、信息化技術的掌握能力以及對工程管理全過程的把握能力十分有限，不符合新時期對高等人才的要求。而基于BIM技術的畢業設計能夠彌補傳統畢業設計模式在人才能力培養方面的不足，有利于學生迅速地跟建筑行業的實踐接軌，滿足信息時代建筑行業對人才的需求。

（二）工程管理專業畢業設計改革的總體思路

廣東海洋大學寸金學院工程管理專業畢業設計具體改革思路：實行跨專業聯合開展畢業設計，土木工程專業和工程管理專業學生可以跨專業跨班自由組成畢業設計團隊，要求設計團隊由3～5名學生組成，團隊成員共同參與整個畢業設計全過程，每個學生至少

具體負責其中的一項任務。具體任務分工包括建筑設計、結構設計、BIM設計、工程招投標、施工組織設計等幾個大類，通過分工合作提高團隊成員的協同能力。若有少部分學生無法參加畢業設計團隊，也可以選擇單項的設計類型。指導教師主要由土木工程專業和工程管理專業的專任教師擔任，同時聘請部分企業BIM技術專職人員參與指導工作。指導教師按照團隊設計要求成立指導教師團隊，分別對畢業設計團隊各個不同專業開展聯合指導，通常采用例會和網絡在線的方式指導畢業設計。

在設計過程中，首先由畢業設計團隊選定某一單項工程。具體工程項目可以來自工程管理專業畢業設計項目案例庫，也可以選取學生實習單位所做的項目，主要進行建筑設計、結構設計、建筑設備設計（給排水和電氣）、BIM設計（使用REVIT 軟件將已有施工圖的項目轉換為三維模型，并進行施工圖深化、進度模擬、工程量統計以及三維漫游展示等）、工程造價、工程招標和投標、施工組織設計、工程監理設計等。從開始的建筑設計到招投標環節，再到施工設計，一直到最終的畢業答辯，要求團隊成員在畢業設計的全過程中通力合作，保證畢業設計目標的實現。團隊成員需要掌握工程管理全過程的知識，使設計目標和工作步驟及評價體系保持一致。

畢業設計團隊按照鋼筋混凝土建筑工程、鋼結構工程、已有施工圖的工程、基坑工程進行分類，指導教師組成相應導師組進行指導。工程管理專業畢業設計可以劃分為工程監理設計、工程造價、工程招標文件編制、工程投標文件編制、項目可行性研究報告、房地產營銷策劃方案等幾個方面來開展。

（三）工程管理專業BIM技術畢業設計實施流程

在畢業設計總體改革思路的指導下，基于BIM技術的工程管理專業畢業設計基本流程如圖1所示[7]。

（1）設計準備階段。在此階段主要是組建BIM畢業設計小組，要求學生熟悉圖紙，了解畢業設計的基本要求;同時，鼓勵學生學習BIM設計所需的相關軟件。

（2）設計的具體實施階段。此階段持續時間最長，主要分三個階段：一是模型設計階段，主要利用BIM軟件建模，通過模型自動提取工程量。二是招投標階段，利用模型設計階段構建的模型提取工程量清單，編制招標文件，同時進行GBQ計價及投標文件的編制。三是施工模擬階段，利用BIM5D進行施工模擬，同時進行進度計劃的編制和現場布置的模擬，這是BIM技術的應用階段。

（3）考核評價階段，主要是對學生BIM畢業設計成果進行驗收。要求學生把各個階段形成的模型成果形成論文，以PPT形式展示畢業設計成果。教師對最終答辯成果進行評價，學生團隊之間相互交流學習，并展開互評[8]。

三、工程管理專業畢業設計BIM技術應用案例

（一）案例介紹

以廣東海洋大學寸金學院工程技術系工程管理專業畢業設計為案例。工程管理專業BIM技術畢業設計團隊由3～5名學生組成，1～3名跨專業教師組成指導教師團隊。學生團隊成員按照不同的設計方向分工，每人承擔不同的設計任務，比如有的負責建模、有的負責招投標、有的負責造價、有的負責施工等。在畢業設計過程中，學院開放工程項目沙盤實訓室和機房，為學生配備相應的學習資料，包括工程量清單、BIM應用標準規范、標準圖集及專業書籍等，同時指導學生在個人電腦上安裝畢業設計所需軟件、下發畢業設計相關要求和圖紙資料，學生可以隨時隨地進行畢業設計。在此過程中，引導學生“做中學，學中做”，將理論知識和實踐結合起來，在鞏固理論知識的同時，提高學生的實踐能力和動手能力。

案例項目是位于江西省南昌市昌南北路與工業四路交會處的魏瑪峰尚A-11住宅樓，建筑面積為4 377.51平方米，建筑占地面積為815.25平方米，建筑層數為地上6層。該項目工程圖紙涵蓋知識點十分全面，包括建筑施工圖、結構施工圖等，涉及消防、電氣、暖通及給排水等不同專業，滿足了BIM設計的多專業翻模、建立模型和模型分析的要求，具有碰撞檢查的應用價值。

（二）實施過程

（1）在設計階段，主要任務是利用REVIT軟件將已有施工圖的項目轉換為三維模型，并進行施工圖深化、進度模擬、工程量統計以及三維漫游展示等，使用的軟件以Revit為主，輔以navisworks、fuzor、lumion、3d max等軟件。模型創建時，要求完成各個專業的模型，如建筑模型、結構模型、給排水模型及暖通模型。畢業設計說明書的主要內容以創建的模型截圖來呈現。畢業設計完成后，建筑建模需做建筑與結構的碰撞檢查，結構建模需做結構與機電的碰撞檢查，機電建模需做水、暖、電的碰撞檢查，選取特征點位置進行截圖保存，并生成HTML表格的碰撞報告。要求學生對模型整體渲染展示，以視頻漫游的形式對項目的全景進行展示，并對所建立的模型進行模型分析，模擬能耗、日照等應符合綠色建筑的要求。

（2）招投標階段，利用BIM技術建模準確提取工程量，提高工作效率。按照招投標書的規范要求學生掌握招標文件的編制和標準。工程量清單計價部分要求學生使用BIM相關軟件完成，即算量用GGJ、GCL、GQI軟件，計價用廣聯達GBQ計價軟件來完成招投標文件中工程量及招標價、投標價的編制工作，著力提高學生應用BIM技術的水平和能力。在編制技術標的過程中，要求學生利用BIM模型模擬整個施工過程，制作施工動畫，提升標書的競爭力。在此過程中切實培養學生的實踐應用能力，以滿足新時代對建筑行業人才的需求。

（3）施工階段，主要利用BIM5D模擬整個施工過程，以及施工過程中資源的調配。要求學生制作施工平面布置圖，小組成員協同進行資源調配和安排，并利用BIM軟件進行施工進度的模擬和分析，掌握施工的進度、成本和質量，做好各方的相互協調。利用BIM5D模擬每一個施工工序，在不同階段自動提取相應的工程量，方便項目各方的溝通協調，做好安全管理和質量控制，從而保質保量地完成各項目設計。

（三）畢業設計模式改革前后效果的對比分析

畢業設計模式改革前后效果對比見表2。

從表2可以看出，工程管理專業傳統畢業設計模式雖然比較成熟，但是，隨著信息時代的發展，其已不能滿足新時代人才培養的需求。將BIM技術引入畢業設計中，符合新時代對工程管理專業人才的要求。上述案例中畢業設計模式的改革取得了較好的效果，也積累了一些經驗。基于BIM技術的工程管理專業畢業設計小組有5名成員，由來自土木工程和工程管理兩個不同專業不同班級的學生組成。從項目設計到項目招投標和施工階段，以及利用BIM技術模擬整個項目的全過程管理，每個小組成員都有不同的分工，也有不同的任務和要求。應該說，基于BIM技術的畢業設計大大提高了學生學習的積極性，增強了學生團隊的合作意識，也有利于培養新時代需要的具有BIM技術應用能力的工程管理復合型人才，滿足經濟社會發展對工程管理專業人才的需求。

（四）存在問題

一是對畢業設計項目的選取還不夠科學合理。基于BIM技術應用的畢業設計項目要能夠充分體現BIM相關軟件的應用價值，要考慮項目的合理性和科學性。如要求學生通過建模軟件計提工程量時，發現部分學生學會了簡單的建模，但是對工程量計算的基礎知識和基本原理并未完全掌握，對利用軟件導出的數據的內涵和意義也不清楚。此外，在算量計價時，對識圖知識也掌握得不到位，不熟悉計價規范，不清楚算量的規則，等等。因此在基于BIM技術的工程管理專業畢業設計中，不能僅僅要求學生掌握BIM技術相關軟件，還要讓學生通過邊做邊學，深入了解和掌握其中的基本原理，讓學生認識到BIM技術僅僅是提高工程管理效率的工具，并不是最終學習目的。需要注意的是，由于BIM技術涉及的軟件繁多，知識體系也比較復雜，在應用BIM技術進行工程管理專業畢業設計時，需要學校加大對軟硬件設施的建設投入，以滿足學生BIM技術畢業設計的應用需要。

二是可供學生參考的BIM技術教材十分有限。由于BIM技術本身的內容較豐富，涉及的設計軟件也比較多，許多BIM技術的相關知識和軟件應用需要學生課后自學，但相關的自學教材卻很少，有的教材的適用性和科學性也不夠，以致學生在學習BIM技術過程中感到壓力很大，對基于BIM技術的畢業設計的積極性不高。

三是掌握BIM技術的師資力量十分有限。要保質保量地完成基于BIM技術的工程管理專業畢業設計，必須要有能熟練應用BIM技術的指導教師。然而，在實際教學過程中，能真正全面掌握BIM技術的師資力量十分有限，以致學生在BIM技術畢業設計過程中得不到及時有效的指導，從而影響基于BIM技術的工程管理專業畢業設計的實踐效果。

（五） 基于BIM技術畢業設計的改進措施

首先，要選取合適的畢業設計項目，只有合適的項目才能夠真正鍛煉學生的應用能力。項目不必太復雜，但要保證能夠體現BIM技術特色。同時，要讓學生認識到BIM技術僅僅是工程管理專業從業的輔助工具，不能為了學習BIM技術而放棄或忽視專業基礎知識的學習，要將BIM技術的相關知識融入專業知識的學習中[9]。

其次，加強BIM技術教材的建設工作，讓學生有更多的途徑學習BIM技術相關知識。此外，還可以通過專業競賽、BIM專家講座、校企合作等方式，讓學生在BIM技術應用實踐中提高學習BIM的興趣，激發學生的學習動力[10]。

再次，提高教師BIM技術應用能力，定期組織相關教師參與BIM技術研討會、培訓班等，提高教師BIM技術的應用能力[11]。此外，可邀請社會各界BIM技術應用專家參與BIM畢業設計的指導工作，促進BIM技術應用的工程管理專業畢業設計的順利開展[12]。

最后，基于BIM技術的畢業設計涉及大量軟件的應用，所需的成本較高。各部門應重視并做好BIM技術應用畢業設計的硬件和軟件建設，確保這項工作的順利推進。

四、結語

本文介紹了廣東海洋大學寸金學院基于BIM技術的工程管理專業畢業設計的改革思路和實施流程，針對實施過程中存在的一些問題，提出了建設性的對策和建議。BIM技術在工程管理專業畢業設計中的應用，有利于促進建筑業BIM時代高等院校工程管理專業人才的培養，值得進一步積極探索。

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Abstract： Graduation design is the link to test studentslearning ability and practical ability in the last semester of university. The introduction of BIM technology into graduation design can fully improve studentsunderstanding and mastery of the whole process of engineering management and effectively improve students cross-disciplinary learning and practical ability. Taking Cunjin College of Guangdong Ocean University as an example， the paper researches on the application of BIM technology in engineering management specialty， puts forward the basic thinking of graduation design based on BIM technology， explains the basic process of graduation design with BIM technology application， and analyzes the problems of graduation design of engineering management specialty. Through the comparative analysis of the effects before and after the reform， explains that the graduation design based on BIM technology is scientific and reasonable. Finally， the concrete implementation method of graduation design of engineering management specialty based on BIM technology is proposed.

Key words： engineering management; BIM technology; graduation design; application research

（責任編輯 王 宣）