歐陽利軍 王慶

摘要：面臨國內大學生就業(yè)形勢嚴峻的現狀，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育作為培養(yǎng)高水平專業(yè)人才的基礎，也面臨適用性變革和發(fā)展的壓力。智能建造專業(yè)作為面向國家戰(zhàn)略和建設工程行業(yè)升級轉型，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新興復合型工科專業(yè)，將會給建設工程行業(yè)帶來一場技術改革。對高等院校而言，智能建造專業(yè)的提出為土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向提供了新的思路。本文闡述了智能建造專業(yè)提出的背景和目前土木工程專業(yè)發(fā)展現狀以及智能建造技術在理念、技術和模式上給土木工程行業(yè)帶來的巨大變革，提出了依托智能建造專業(yè)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新思路。

關鍵詞：智能建造;土木工程;高等院校;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）22-0001-04

一、引言

智能建造專業(yè)是以土木工程專業(yè)為基礎，面向國家戰(zhàn)略和建設工程行業(yè)升級轉型，融合機械設計制造及自動化、電子信息及自動化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新型復合型工科專業(yè)。該專業(yè)的提出體現了各個傳統(tǒng)行業(yè)在經濟新常態(tài)下，通過互相融合、取長補短來優(yōu)化產業(yè)結構，從而實現行業(yè)轉型的戰(zhàn)略目標。目前傳統(tǒng)建設工程行業(yè)的“資本引導、資源消耗”的高成本粗放模式已難以適應行業(yè)的發(fā)展趨勢。

對高等院校而言，智能建造專業(yè)的提出為土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究提供了新思路。土木工程專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向選題可依托智能建造專業(yè)，向智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設施與防災、智能運維與服務等傾斜。

二、專業(yè)發(fā)展狀況

據統(tǒng)計，2010年我國開設土木工程專業(yè)的高等院校有439所，在校學生人數超過31萬人[1]。高校的土木工程學科為國民經濟建設培養(yǎng)了大量應用型人才。數據表明，1985—2010年，我國的建設工程行業(yè)總產值增長了140多倍，勞動生產率也提高了20多倍，我國建設工程行業(yè)正在向質量安全、技術提升、機構優(yōu)化、環(huán)境友好的方向轉型[2]。住建部在2016年發(fā)布的《2016-2020年建設工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設工程行業(yè)的信息化水平，著手提高大數據、智能化、移動通訊、物聯網、云計算、BIM等信息技術的綜合集成應用能力[3]。提高建設工程行業(yè)的信息化水平可以實現建設工程行業(yè)內、各個企業(yè)之間的資源與信息共享，形成一個由建筑工程企業(yè)和上下游企業(yè)組成的電子商務供應鏈網絡體系，從而實現對社會資源的精細化管理和高效利用[4，5]。

對建設工程行業(yè)來說，要解決傳統(tǒng)的發(fā)展模式帶來的高成本、高耗能、環(huán)境污染大等問題勢必要對行業(yè)人才提出更高的要求。建設工程行業(yè)人才要具有一定的創(chuàng)新能力，不斷地創(chuàng)新才能推動行業(yè)向前發(fā)展，為行業(yè)輸入新鮮血液。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育作為高校為社會培養(yǎng)高水平專業(yè)人才的基礎，如何培養(yǎng)出適應行業(yè)環(huán)境和行業(yè)需要的創(chuàng)新型人才是亟需解決的難題。

三、智能建造專業(yè)

1.智能建造專業(yè)的概念。智能建造專業(yè)是以土木工程專業(yè)為基礎，面向國家戰(zhàn)略需求和建設工程行業(yè)的升級轉型，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化、工程管理等專業(yè)發(fā)展而成的新工科專業(yè)，大致具有以下四方面的內涵：（1）智能規(guī)劃與設計：憑借人工智能、BIM技術，以計算機模擬人腦滿足用戶友好與特質需求的智能型城市規(guī)劃和建筑設計，包括以下內容：①通過系統(tǒng)運用理論、方法和技術來模擬、擴展人類智能從而實現機器代替人進行思考和工作。大數據分析、神經網絡和深度學習算法的優(yōu)化，使人工智能在建設工程行業(yè)項目管理、結構分析、風險評估和設計等領域中脫穎而出[6]。②建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）：BIM以電腦輔助設計為基礎，對建筑工程的物理特征以及功能特性的數字化承載與可視表達[6，7]。（2）智能裝備與施工：憑借重載機器人、3D打印和柔性制造系統(tǒng)研發(fā)，使建筑施工從勞動密集型向技術密集型轉化，從而提高效率和減少實施成本，主要包括以下幾個方面：①智能裝備：智能裝備擁有感知、分析、推理、決策、控制等功能，是先進的制造技術與信息技術與智能技術的集成的深度融合。先進制造技術和先進核心技術的機械裝備智能化是一個工業(yè)發(fā)達國家的重要標志[8，9]。②機器人：機器人在智能施工中起著極為重要的作用，對于某些空間復雜與有著表皮漸變特征的建筑設計，可以解決對傳統(tǒng)手工建造為主的模式來說的難題[10，11]。（3）智能設施與防災：憑借智能傳感設備、自我修復材料研發(fā)，實現智能家居、智能基礎設施、智慧城市運行與防災。該模塊可粗略分為以下幾個部分：①建筑設備自動化系統(tǒng)（BAS，Building Automation System）。BAS采用現代控制理論與控制技術，利用信息技術對建筑物中的水電、空調、照明、防災、安保和車庫管理等眾多設備或系統(tǒng)進行集中式監(jiān)視、控制與管理的集成系統(tǒng)，從而使建筑物中的設備高效、合理地運行[12]。②通信網絡系統(tǒng)（CNS，Communication Network System）。CNS作為建筑物內語音、數據、圖像等數據傳輸的基礎，能為建筑物管理者及建筑物內的各個使用者提供有效的信息服務。CNS系統(tǒng)能對來自建筑物內外的各種信息進行收發(fā)、處理、傳輸并擁有決策支持的能力。③安防系統(tǒng)（SAS，ecurity protection & alarm system）。根據建筑安全防范管理的需要，綜合地運用電子信息技術、計算機網絡技術、視頻安防監(jiān)控技術和各種現代安全防范技術，以維護公共安全、預防刑事犯罪及災害事故為目的。（4）智能運維與服務：憑借智能傳感、大數據、云計算、物聯網等技術集成與研發(fā)，實現單體建筑和城市設施的全壽命智能運維管理。該模塊大致分為以下幾個部分：①城市、園區(qū)智能運維?；谠品?、大數據、物聯網、BIM、GIS等技術針對城市或園區(qū)中的建筑或設施等的智能運維系統(tǒng)。②建設工程智能運維。利用BIM、物聯網、云計算和大數據等技術對建設工程全周期的智能化運維。

2.智能建造專業(yè)的發(fā)展展望。人工智能、數據經濟、創(chuàng)新驅動、“一帶一路”、智慧城市等國家和倡議正在助推建設工程行業(yè)從工業(yè)化、信息化到智能化進行轉型升級。云計算、物聯網、大數據、人工智能、虛擬現實、3D打印、智慧傳感等新技術正在重構建筑生產體系——智能建造。對建設工程行業(yè)來說，信息技術應用能提高建設工程行業(yè)的管理能力和水平，大大提高了生產力和效率，是促進建設工程行業(yè)供給側改革的必要手段，能推動建設工程行業(yè)的跨越式發(fā)展[12]。

對于建筑工程方向來說，智能建造概念的提出可以使建筑工程朝著智能化、信息化的方向發(fā)展。建筑工程從設計到施工到后期運營維護都可以進行精細化管理。工程建設中的機械設備可以在BIM等系統(tǒng)的輔助下進行模擬建造。建筑內的各類設備可以接入物聯網，方便管理和運維。建設工程行業(yè)將與互聯網、人工智能等行業(yè)結合地更加緊密。

四、傳統(tǒng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)現狀

1.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育的重要性。2014年9月，李克強總理在夏季達沃斯論壇上提出要掀起“大眾創(chuàng)業(yè)、草根創(chuàng)業(yè)”的新浪潮，形成“萬眾創(chuàng)新、人人創(chuàng)新”的新態(tài)勢[13]。創(chuàng)業(yè)本質上是一種創(chuàng)新的活動，不斷地創(chuàng)新也可以推動創(chuàng)業(yè)的發(fā)展，兩者相輔相成，相互促進[14]。創(chuàng)新教育旨在培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維能力，以培養(yǎng)出創(chuàng)新人才為目標。創(chuàng)新教育可以從專業(yè)的教師隊伍入手，通過通識教育來普及相關的創(chuàng)業(yè)知識，啟發(fā)創(chuàng)業(yè)思路，并通過各類創(chuàng)業(yè)的實踐活動、賽事、講座等來讓學生參與創(chuàng)業(yè)[15，16]。

2.傳統(tǒng)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)的局限性。（1）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的觀念存在偏頗。雖然高校對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)宣傳力度很大，但是由于受傳統(tǒng)的種種保守觀念的束縛，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情尚顯不足，部分學生將參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)當成提升學分的一種途徑。同時，許多家庭思想保守，不鼓勵子女創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)[17]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動需要長期的時間積累。（2）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育師資力量不足。目前大部分高校進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導的教師并非專職指導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的教師，而是兼職教師，缺乏足夠的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動指導能力。這些兼職教師不僅缺乏創(chuàng)業(yè)的理論知識和一定的專業(yè)素養(yǎng)，還對創(chuàng)業(yè)活動中的企業(yè)創(chuàng)建操作流程以及市場風險評估缺乏足夠的信息[18]。（3）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系不完善。土木工程專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè)，要求學生有足夠的專業(yè)知識儲備和實踐動手能力。而部分高校的土木工程專業(yè)過于注重理論知識的教學，而忽略了更為重要的實踐類課程教學，實踐類課程占比較低，學生往往只是在實驗課上完成簡單的任務，這造成了土木工程專業(yè)的學生欠缺獨立完成各種實驗的能力，從而制約了學生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的發(fā)展。（4）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目選擇存在偏差。土木工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目兼具專業(yè)知識的難度和實踐操作的難度。教師選題時投入的精力不足，往往也會造成教師為學生選擇的題目專業(yè)性過強，難度過大。傳統(tǒng)的著眼于土木工程專業(yè)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式較為單調，較多是從材料和結構方向入手。如上海理工大學在2018年立項的“新型水泥基材料、固廢處理處置及資源化綜合利用”項目，從材料方向入手門檻較低，同時又符合土木工程專業(yè)的課程安排，因此成為了大多數學生的選擇，但大學生局限于在傳統(tǒng)建造工程方向進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)并不能與當今信息化、自動化和智能化發(fā)展的趨勢相契合。（5）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)體系尚未成熟。學生進行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動最終要生產出成果，這些成果要轉化為有價值的實體或者理論，而如何轉化成為了現今各高校的瓶頸問題。對創(chuàng)業(yè)活動來說，當前存在著政府專項創(chuàng)業(yè)項目資金的投入較少、相關創(chuàng)業(yè)項目稅費的減免力度不夠以及高校創(chuàng)業(yè)孵化基地的數量不足等問題[19]。

3.基于智能建造的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新思路。相對于傳統(tǒng)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動來說，智能建造可以提供眾多區(qū)別于傳統(tǒng)單調項目的跨學科復合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選題，并且這類選題符合未來建筑工程行業(yè)戰(zhàn)略轉型和人工智能、互聯網、大數據、云計算等技術逐漸發(fā)展成熟的趨勢，并且此類的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選題以電子設備和網絡等為載體，使用的平臺可以是現有的成熟的平臺，可以減少學生操作的難度，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的可行性。

未來國內高等院校在對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進行培育時，可以在以下幾個領域進行選題：（1）基于BIM技術的智能建造提出一種基于BIM的統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠精確地統(tǒng)計一個工程中的每種建筑材料，達到精算的目的，并且在建材中加入芯片，跟蹤采集材料的狀態(tài)。（2）物聯網技術。近年來，物聯網技術得到了突破性的發(fā)展，各種自動化裝配也有了自己的生命，可以實現人機交互和信息交換等操作。想要實現建造智能化，需要讓各種機器擁有“生命”、擁有“思想”。物聯網技術的范圍極其廣泛，幾乎每一個機器或者身邊的電器都可以成為物聯網的終端實現信息交換。（3）智能設備和防災，可以在建筑物內構建設備網絡，運用網絡信息技術將建筑物內部的水電暖、空調通風、照明、安防等一同整合在一起，方便業(yè)主進行管理，大大優(yōu)化了物業(yè)管理的模式，減少了管理人員，更加合理地分配了資源。（4）根據大數據分析得到的結果來進行決策，或者直接對大數據分析的過程本身進行創(chuàng)造或優(yōu)化。

從地方院校的角度來看，應該抓住機遇與智能建造專業(yè)對接。以上海市屬重點建設大學——上海理工大學為例，該學校擁有深厚的理工科背景及出眾的教學及科研實力。學?？蓪⒁延械某墒斓慕虒W體系加以利用，把已有的相關專業(yè)進行融合。例如將土木工程專業(yè)、能源動力類專業(yè)、暖通專業(yè)、光電信息與計算機技術類專業(yè)等進行融合，各取所長，支撐智能建造專業(yè)的發(fā)展。

五、結語

經濟新常態(tài)下，建設工程行業(yè)高耗能、污染大、成本過高等問題亟需解決，建設工程行業(yè)可以由傳統(tǒng)的“資本引導、資源消耗”的高成本粗放模式逐漸轉變?yōu)椤皠?chuàng)新引導、科技驅動”的模式，以提高產效、降低成本、減少環(huán)境污染以及改善產業(yè)結構，實現可持續(xù)發(fā)展。在此背景下，高校需要更加重視土木工程專業(yè)人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，首先應從加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導的師資力量、加大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)投入和增強過程管理的把控等方面入手來改善高校傳統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式相對滯后的問題;其次應抓住機遇，在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中重視人工智能、大數據、云計算、物聯網等技術的運用，鼓勵本科生和研究生在智能規(guī)劃與設計、智能裝備與施工、智能設施與防災、智能運維與服務等方面進行積極創(chuàng)新，為國家建設工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)高水平的專業(yè)人才，推動我國新工科建設的發(fā)展。

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