“三化”背景下新時代智能建造實訓基地建設探究

楊世金

【摘要】本文分析建設智能建造實訓基地的必要性，闡述基于工業化、數字化、智能化的智能建造實訓基地的建設內容，即智能生產區、智慧工地區、智能檢測區、綠色建筑區、仿真教學區，并說明各功能區的作用，總結智能建造實訓基地的建設成效。

【關鍵詞】智能建造 “三化” 實訓基地 建設成效

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）21-0028-05

建筑業是我國經濟建設中的重要部分，是拉動國內經濟發展的重要引擎。但是我國建筑行業主要還是依賴大規模投資來拉動建設，生產方式還比較粗放、能源和資源消耗還比較大、勞動效率還比較低、污染排放比較高，與“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念要求還存在一定差距。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出，要“發展智能建造，推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結構住宅”。因此基于人工智能、物聯網等新的智能建造技術必然成為促進建筑業轉型升級、提升國際競爭力的重要動力，少污染、省資源、低成本的裝配式建筑也成為建筑行業的發展趨勢，并賦予建筑“智慧大腦”，實現樓宇系統化自控，比如自動調節室內溫度、照明等。在新的歷史發展方位上，在新的發展理念的指導下，建筑業面臨著轉型發展的艱巨任務。因此高職院校建筑專業要跟上時代步伐，建設智能建造實訓基地，以培養適應我國建筑業工業化、數字化、智能化的“三化”轉型專業人才，滿足社會需要。

一、建設智能建造實訓基地是培養智能建造人才的需要

目前，在建筑行業發展的過程中，掌握智能建筑新技術的人不多，特別是一線技術工人，他們大多只會運用傳統的方法進行建造，難以適應智能建造行業發展的需要。智能建造以裝配式建筑為核心，是促進建設行業變革的重要內容，對專業人才的知識體系、專業技能等方面提出新的要求。可見，智能建造的順利轉型，離不開人才，離不開新技術。智能建造專業人才首先要掌握智能建造工程建設技術，而智能建造技術不是單一的傳統上的建造技術，它是由傳統的建造技術與信息技術等學科交叉形成的一門新技術，它的特點是工業化、數字化、智能化。智能建筑以工業化的形式進行建造，建筑構建以現代工業生產方式進行標準化生產，并以現代工業方式進行組裝和構建，裝配數字化設備，對建筑物進行智能化自動控制、管理，以節省材料、能源，實現低碳生活。可見，智能建造技術是典型的多學科交叉技術。因此高職院校建筑專業要搭建以學生為主體的多維立體化培養體系，建設與智能建造相適應的實訓基地，并通過教學方法創新，以滿足培養需要。也就是說，職業院校建筑專業要改變教學與實訓思路，建設智能建造培養人才實訓基地，把智能建造工程中遇到的問題引入實訓課堂中，拓展學生的知識面，使學生學會用交叉學科知識去解決工程問題。教師要以智能建造實訓基地為重要的教學與實踐手段，有效改善智能建造技術教學與實踐條件，通過模擬技術進行沙盤推演把教材上的理論知識、技術與真實的工程建設對接，提升人才培養質量。

智能建造實訓基地是提升人才培養質量的重要保證，是快速培養多學科交叉的創新型智能建造技術技能人才的必要條件，也是學生進行個性化學習和發展的平臺。因此高職院校建筑專業應抓緊建設智能建造實訓基地、快速培養智能人才，以跟上時代步伐，助推產業轉型升級。

二、智能建造實訓基地的建設思路

智能建造實訓基地是基于工業化、數字化、智能化建設的職業院校建筑類專業學生實訓基地，它的建設思路是根據智能建造工作過程對標真實的智能建造標準，把專業與產業對接、課程與崗位對接、課程內容與崗位標準對接、教學過程與生產過程對接，以裝配式建筑為建造載體，基于施工全流程工作過程，深入融合感知技術、傳輸技術、存儲技術、分析技術、控制技術等新一代信息技術，以培養懂BIM運用、懂智能生產、會智能測量、懂智能施工、會操作智能設備、會智能檢測、善用信息平臺的高素質智能建造技術技能人才。它的建設目的是使學生在實訓中掌握智能建造的整個過程，了解其建造構成要素、建造流程、工藝技術及管理要求，具備一定的智能建造技術與技能。因此智能建造實訓基地要跟實際的生產過程對標，涵蓋智能生產區、智慧工地區、智能檢測區、綠色建筑區、仿真教學區，以鍛煉學生的實際操作能力、知識運用能力和解決問題的能力；以適應產業發展需要，推動建筑產業轉型升級、全面推進智能建筑發展。其建設思路如圖1所示。

職業院校可根據智能建造技術人才培養要求，建設智能建造實訓基地，讓學生能夠運用在理論課堂上學到的理論知識、技術進行模擬建造，培養學生的智能建造技術、智能建造能力、工匠精神、信息素養等，使學生將來能夠從事建筑智能化施工技術與施工管理工作。

三、智能建造實訓基地的建設內容

智能建造實訓基地，以智能建造技術、信息技術、虛擬仿真技術等前沿技術為基礎、以裝配式建筑為載體，利用建筑行業中的“土木+信息”等手段變革和重構人才培養體系，將實訓實操教學與虛擬仿真操作相結合，虛實聯動，以便能夠更好更高效地培養學生的實際操作能力，加深學生對理論與實踐的認識，從而使之更好地把理論知識與生產相結合。智能建造實訓基地分為智能生產區、智能施工區、智慧工地區、智能檢測區、綠色建筑區、仿真教學區、智能指揮中心，它的核心任務是訓練學生的裝配式建筑建造能力。實訓基地裝配全自動生產、施工、檢測等設備以及BIM、AI等技術，以滿足建筑智能建造理論教學、仿真教學及實踐教學要求，以便進行人機協同建造，提高建筑智能化建造的教學水平。智能建造實訓基地如圖2所示。

（一）智能生產區

在智慧化發展趨勢和背景下，建筑智能建造有別于傳統的建造方式，避免了傳統建造過程中機械化程度較低、能耗較大、所需的人工多、建設周期較長、現場濕作業工作量大等問題，把信息化與工業化高度融合于建筑建造中，進行工業化智慧化生產。因此智能生產區設置智慧教學沙盤（全自動智慧工廠）、裝配式建筑構件生產實訓，讓學生全方位學習智慧化的人工固定模臺生產線、機械流水生產線的操作知識與技術，掌握智能建筑建造技能。

1.全自動智慧工廠教學實訓裝置

全自動智慧工廠教學實訓裝置是智慧工廠生產裝置的仿真裝置，它利用自動控制技術、AI視覺技術、3D掃描技術、矩陣技術等智能化手段還原全自動構件生產廠的真實生產環境，通過機器人編程將自動控制模具組裝、鋼筋擺放、預留預埋等生產全流程進行自動化生成。同時，通過虛擬仿真軟件實時聯動實現數字孿生，動態呈現智能建造時代下構件生產工藝全過程。

2.智能建造施工技術教學實訓裝置

智能建造施工技術教學實訓裝置以裝配式建筑在建項目施工現場為原型，設有現場展示區和智能操作區，內容完整全面。現場展示區以智慧工地、標準化工地為原型，涵蓋文明工地、現場堆垛區、現場加工區、安全體驗區、生活區域等內容。在實訓過程中，教師通過控制面板進行按鈕觸發，讓學生全方位了解智能建造施工現場，了解智能化施工過程，從而滿足智慧工地認知實訓教學需求。這是智能施工實訓教學需要的重要裝置，學生利用這個裝置模擬建造施工過程，體驗智能建造過程，達到實訓的目的。

（二）智慧工地區

智慧工地區域的搭建，以實現傳統知識與信息技術、物聯傳感、人工智能、云計算等技術相互結合、深度賦能，為培養學生現代化工程思維、信息化素養、綜合應用實踐能力創造良好條件，為智慧工地系統知識的學習構建實踐對應的教學項目和實踐場景。智慧工地區配套有智慧工地智能沙盤、智慧工地實訓設備、數字孿生平臺。教師可真實地還原工地場景，使學生在實訓基地能親身體驗“打工人”的一天。也就是說，學生不用到真實的工地現場通過實訓基地的智慧工地區就可以還原真實的建造場景，讓學生在虛擬的建造場景中體驗智能建造工地的信息化生產過程和管理過程，并在這個過程中接受安全教育，感知安全生產的重要性，培養安全生產意識和習慣，學習文明施工知識。建設項目內容如表1所示。

1.智慧工地智能沙盤

教師通過智慧工地智能沙盤展示土方開挖、主體施工和裝修施工不同階段的現場布置和主要構件的構造，通過真實場景的實物縮尺和隱蔽工程的剖切展示，鏈接教學知識點并展示，為學生（未來的產業工人）提供在真實場景中直觀系統學習的機會，為今后的專業教學和實習實踐打牢基礎。實訓基地通過沙盤模型還原工地的智能化布置，使學生（未來的產業工人）直觀認知項目基坑內部和支護結構的構造組成、主體結構與臨時設施及機械的關系，了解施工全過程各個階段辦公區域和施工區域等各功能區布置、材料堆場和機械設備的布置情況，并將各階段主要工序和工藝以及周邊環境進行全景展示。教師重點展示智能傳感設備的布置和采集原理，并利用數字沙盤與學生進行關聯互動。學生利用固態沙盤、AR學習每個監管子項目的數據采集方式，以及智慧工地管理過程中的信息流傳遞方式。如圖3所示。

2.智慧工地實訓

智慧工地實訓場地配套塔機安全監控管理數字孿生系統、升降機安全監測管理數字孿生系統、高支模監測數字孿生系統、揚塵噪音監測系統、實名制系統，實現仿真模型與真實設備運行動作實時同步。如圖3所示。

（三）智能檢測區

智能檢測區主要對裝配式建筑、傳統建筑進行質量檢測，它分為鋼結構、混凝土結構、安裝工程實訓區域。在教學中，教師展示和講解檢測儀器與被檢測對象，讓學生了解被檢測對象與檢測儀器的對應關系，并利用檢測儀器對被檢測對象進行檢測實訓；展示不同環境下的檢測結果與方法，讓學生更加直觀、清晰地了解環境對設備的影響、對檢測結果的影響，從而使之學會正確地使用檢測儀器和技術。

在智能檢測區學生可以運用沖擊彈性波無損檢測儀、裝配式結構多功能檢測儀、涂層測厚儀、表面粗糙度檢測儀、磁粉探傷儀、超聲波測厚儀、超聲波探傷儀對待檢測件、待檢測項目進行質量檢測，學習和掌握智能建造建筑的檢測知識、技術、方法，進一步了解這些儀器，并學會正確使用這些儀器，培養建筑現代化技術質量檢測能力。

（四）綠色建筑區

綠色建筑區域分為綠色建筑展示、海綿城市展示、綠色材料展示、綠色建筑設備展示、雙碳技術展示五大部分，采用光電升降沙盤立體地展現綠色建筑、海綿城市的知識要點及其原理。

教師通過聲光電沙盤、模型沙盤以及綠色建筑內容展板，展示綠色建筑發展歷程、綠色建筑的關鍵技術，進行專業教學，使學生更加直觀地了解綠色建筑的概念、理念及其實現過程。如圖4所示。

智能建造技術在“雙碳”目標下，使建設標準、建造方式、技術路線、建材選用及其節能降碳綠色水平都提到一個新的高度。作為工程建造的基礎，建材部分無論是生產制造減碳，還是建筑全生命期降碳，在規模效應的作用下，其影響比較巨大。綠色建筑區模擬還原綠色建造生產過程以及使用的綠色建造材料，使學生直觀地了解智能建造的綠色理念。建設項目如表2所示。

（五）仿真教學區

仿真教學區裝配智能建造全流程仿真系統，用于模擬仿真教學。它根據住建部最新的《綠色建造導則（試行）》的要求，以智能建造、綠色建造為核心。仿真系統包含設計、生產、施工、檢查環節，并配置智能設備及技術，讓學生全面了解智能建造新模式，提升學生建造方式工業化水平，滿足教學需要。

學生利用智能建造全流程仿真系統可以更加直觀系統地學習標準化工地、智慧工地兩大板塊知識內容，更加直觀地了解標準化、智慧化工地。這個系統可以在學生學習的過程中實時把學生的操作（學習和實訓）數據傳輸到后端，方便學校管理員及教師實時掌握學生的實訓進度及情況。教師也可通過后端記錄掌握學生的學習整體情況，并根據學生學習情況適時調整教學重心，更加深入地講解重要知識點或學生沒有掌握好的知識點，以提高教學質量。建設項目如表3所示（見下頁）。

四、智能建造實訓基地的建設成效

第一，服務區域產業。服務智能建造技術技能人才培養、服務新時代建筑產業工人的培訓、服務傳統管理人員的繼續教育。建設智能建造實訓基地可以更加有效地培養智能建造者，緩解當前智能建造人才嚴重不足的問題，同時也更加方便讓未曾參加過智能建筑建造的人員有機會在模擬的情況下進行學習和實訓，為將來進入智能建造工地工作做好準備。

第二，深化“三教”改革。智能建造基地建設可以更加有效地實現產教融合，打造智能建造“雙師型”教學團隊；加強校企合作，實現教學內容更新與企業技術發展同步；做到知行合一，創新“學中做、做中學，教中做、做中教”的沉浸式、項目化、互動式的教學模式。最終實現教師、教材、教法改革，即教師要跟上智能建造發展步伐，不斷更新知識與技術，提高智能建造教學與實踐能力，滿足時代要求；教材要更新，要接收新的智能建造知識與技術，提高教材有效性和時代性；教法要革新，要跳出固有的模式，充分利用信息技術、模擬仿真技術開展智能建造技術教學與實訓活動，從而使學生能夠學會運用智能建造技術，將來能順暢地進入智能建造領域為社會貢獻力量。

第三，助力建筑產業轉型升級，全面推進智能建筑發展。有效踐行綠色建造理念，實現建造工程項目全生命周期的綠色建造；培養具備多學科知識和技術的建筑人才，加快建筑現代工業化轉型升級及裝配式建筑建設速度，提升建筑裝配數字化水平、集成化設計水平、智能化控制與管理水平，從而實現建造業的工業化、數字化和智能化“三化”融合，推進智能建筑發展，以改變我國建筑業大而不強的現狀，實現我國建筑業高質量發展。

由上可知，高職院校借助人工智能、物聯網、5G等新技術建設智能建造實訓基地，可有效加快建筑業轉型升級人才培養速度。因此，高職院校建筑專業要抓緊建設工業化、數字化、智能化的智能建造實訓基地，加快培養跟上時代發展要求的建筑人才，服務區域建筑產業，促進建筑產業轉型升級，全面推進智能建筑發展。

參考文獻

［1］牛恒茂，牛建剛，李仙蘭，等.智能建造（技術）專業人才需求調研分析及人才培養路徑探索［J］.高教學刊，2022（5）.

［2］王崢，郭振偉.雙碳目標下減碳固碳建筑材料展望［J］.建設科技，2021（10）.

（責編 盧建龍）