歐陽(yáng)利軍 王慶

摘要：面臨國(guó)內(nèi)大學(xué)生就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻的現(xiàn)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(chǔ)，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(guó)家戰(zhàn)略和建設(shè)工程行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，融合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電子信息及其自動(dòng)化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新興復(fù)合型工科專業(yè)，將會(huì)給建設(shè)工程行業(yè)帶來一場(chǎng)技術(shù)改革。對(duì)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(xué)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(xiàn)狀以及智能建造技術(shù)在理念、技術(shù)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(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新思路。

關(guān)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(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：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(chǔ)，面向國(guó)家戰(zhàn)略和建設(shè)工程行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，融合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、電子信息及自動(dòng)化和工程管理等專業(yè)發(fā)展而提出的新型復(fù)合型工科專業(yè)。該專業(yè)的提出體現(xiàn)了各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，通過互相融合、取長(zhǎng)補(bǔ)短來優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)行業(yè)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)。目前傳統(tǒng)建設(shè)工程行業(yè)的“資本引導(dǎo)、資源消耗”的高成本粗放模式已難以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)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(xué)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(shè)計(jì)、智能裝備與施工、智能設(shè)施與防災(zāi)、智能運(yùn)維與服務(wù)等傾斜。

二、專業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)開設(shè)土木工程專業(yè)的高等院校有439所，在校學(xué)生人數(shù)超過31萬人[1]。高校的土木工程學(xué)科為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)了大量應(yīng)用型人才。數(shù)據(jù)表明，1985—2010年，我國(guó)的建設(shè)工程行業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)了140多倍，勞動(dòng)生產(chǎn)率也提高了20多倍，我國(guó)建設(shè)工程行業(yè)正在向質(zhì)量安全、技術(shù)提升、機(jī)構(gòu)優(yōu)化、環(huán)境友好的方向轉(zhuǎn)型[2]。住建部在2016年發(fā)布的《2016-2020年建設(shè)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(shè)工程行業(yè)的信息化水平，著手提高大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、BIM等信息技術(shù)的綜合集成應(yīng)用能力[3]。提高建設(shè)工程行業(yè)的信息化水平可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程行業(yè)內(nèi)、各個(gè)企業(yè)之間的資源與信息共享，形成一個(gè)由建筑工程企業(yè)和上下游企業(yè)組成的電子商務(wù)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)資源的精細(xì)化管理和高效利用[4，5]。

對(duì)建設(shè)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(shì)必要對(duì)行業(yè)人才提出更高的要求。建設(shè)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(dòng)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(huì)培養(yǎng)高水平專業(yè)人才的基礎(chǔ)，如何培養(yǎng)出適應(yīng)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(chǔ)，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求和建設(shè)工程行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，融合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電子信息及其自動(dòng)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(nèi)涵：（1）智能規(guī)劃與設(shè)計(jì)：憑借人工智能、BIM技術(shù)，以計(jì)算機(jī)模擬人腦滿足用戶友好與特質(zhì)需求的智能型城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)，包括以下內(nèi)容：①通過系統(tǒng)運(yùn)用理論、方法和技術(shù)來模擬、擴(kuò)展人類智能從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器代替人進(jìn)行思考和工作。大數(shù)據(jù)分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)算法的優(yōu)化，使人工智能在建設(shè)工程行業(yè)項(xiàng)目管理、結(jié)構(gòu)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和設(shè)計(jì)等領(lǐng)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(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)建筑工程的物理特征以及功能特性的數(shù)字化承載與可視表達(dá)[6，7]。（2）智能裝備與施工：憑借重載機(jī)器人、3D打印和柔性制造系統(tǒng)研發(fā)，使建筑施工從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化，從而提高效率和減少實(shí)施成本，主要包括以下幾個(gè)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(jìn)的制造技術(shù)與信息技術(shù)與智能技術(shù)的集成的深度融合。先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)核心技術(shù)的機(jī)械裝備智能化是一個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的重要標(biāo)志[8，9]。②機(jī)器人：機(jī)器人在智能施工中起著極為重要的作用，對(duì)于某些空間復(fù)雜與有著表皮漸變特征的建筑設(shè)計(jì)，可以解決對(duì)傳統(tǒng)手工建造為主的模式來說的難題[10，11]。（3）智能設(shè)施與防災(zāi)：憑借智能傳感設(shè)備、自我修復(fù)材料研發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能家居、智能基礎(chǔ)設(shè)施、智慧城市運(yùn)行與防災(zāi)。該模塊可粗略分為以下幾個(gè)部分：①建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS，Building Automation System）。BAS采用現(xiàn)代控制理論與控制技術(shù)，利用信息技術(shù)對(duì)建筑物中的水電、空調(diào)、照明、防災(zāi)、安保和車庫(kù)管理等眾多設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)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(shè)備高效、合理地運(yùn)行[12]。②通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CNS，Communication Network System）。CNS作為建筑物內(nèi)語音、數(shù)據(jù)、圖像等數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，能為建筑物管理者及建筑物內(nèi)的各個(gè)使用者提供有效的信息服務(wù)。CNS系統(tǒng)能對(duì)來自建筑物內(nèi)外的各種信息進(jìn)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(jù)建筑安全防范管理的需要，綜合地運(yùn)用電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻安防監(jiān)控技術(shù)和各種現(xiàn)代安全防范技術(shù)，以維護(hù)公共安全、預(yù)防刑事犯罪及災(zāi)害事故為目的。（4）智能運(yùn)維與服務(wù)：憑借智能傳感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)集成與研發(fā)，實(shí)現(xiàn)單體建筑和城市設(shè)施的全壽命智能運(yùn)維管理。該模塊大致分為以下幾個(gè)部分：①城市、園區(qū)智能運(yùn)維?；谠品?wù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS等技術(shù)針對(duì)城市或園區(qū)中的建筑或設(shè)施等的智能運(yùn)維系統(tǒng)。②建設(shè)工程智能運(yùn)維。利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)對(duì)建設(shè)工程全周期的智能化運(yùn)維。

2.智能建造專業(yè)的發(fā)展展望。人工智能、數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、“一帶一路”、智慧城市等國(guó)家和倡議正在助推建設(shè)工程行業(yè)從工業(yè)化、信息化到智能化進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印、智慧傳感等新技術(shù)正在重構(gòu)建筑生產(chǎn)體系——智能建造。對(duì)建設(shè)工程行業(yè)來說，信息技術(shù)應(yīng)用能提高建設(shè)工程行業(yè)的管理能力和水平，大大提高了生產(chǎn)力和效率，是促進(jìn)建設(shè)工程行業(yè)供給側(cè)改革的必要手段，能推動(dòng)建設(shè)工程行業(yè)的跨越式發(fā)展[12]。

對(duì)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(shè)計(jì)到施工到后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)都可以進(jìn)行精細(xì)化管理。工程建設(shè)中的機(jī)械設(shè)備可以在BIM等系統(tǒng)的輔助下進(jìn)行模擬建造。建筑內(nèi)的各類設(shè)備可以接入物聯(lián)網(wǎng)，方便管理和運(yùn)維。建設(shè)工程行業(yè)將與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等行業(yè)結(jié)合地更加緊密。

四、傳統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)狀

1.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育的重要性。2014年9月，李克強(qiáng)總理在夏季達(dá)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(shì)[13]。創(chuàng)業(yè)本質(zhì)上是一種創(chuàng)新的活動(dòng)，不斷地創(chuàng)新也可以推動(dòng)創(chuàng)業(yè)的發(fā)展，兩者相輔相成，相互促進(jìn)[14]。創(chuàng)新教育旨在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，以培養(yǎng)出創(chuàng)新人才為目標(biāo)。創(chuàng)新教育可以從專業(yè)的教師隊(duì)伍入手，通過通識(shí)教育來普及相關(guān)的創(chuàng)業(yè)知識(shí)，啟發(fā)創(chuàng)業(yè)思路，并通過各類創(chuàng)業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)、賽事、講座等來讓學(xué)生參與創(chuàng)業(yè)[15，16]。

2.傳統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)的局限性。（1）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的觀念存在偏頗。雖然高校對(duì)大學(xué)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(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情尚顯不足，部分學(xué)生將參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)當(dāng)成提升學(xué)分的一種途徑。同時(shí)，許多家庭思想保守，不鼓勵(lì)子女創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)[17]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)需要長(zhǎng)期的時(shí)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(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的教師并非專職指導(dǎo)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的教師，而是兼職教師，缺乏足夠的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)指導(dǎo)能力。這些兼職教師不僅缺乏創(chuàng)業(yè)的理論知識(shí)和一定的專業(yè)素養(yǎng)，還對(duì)創(chuàng)業(yè)活動(dòng)中的企業(yè)創(chuàng)建操作流程以及市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，要求學(xué)生有足夠的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐動(dòng)手能力。而部分高校的土木工程專業(yè)過于注重理論知識(shí)的教學(xué)，而忽略了更為重要的實(shí)踐類課程教學(xué)，實(shí)踐類課程占比較低，學(xué)生往往只是在實(shí)驗(yàn)課上完成簡(jiǎn)單的任務(wù)，這造成了土木工程專業(yè)的學(xué)生欠缺獨(dú)立完成各種實(shí)驗(yàn)的能力，從而制約了學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的發(fā)展。（4）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目選擇存在偏差。土木工程專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目兼具專業(yè)知識(shí)的難度和實(shí)踐操作的難度。教師選題時(shí)投入的精力不足，往往也會(huì)造成教師為學(xué)生選擇的題目專業(yè)性過強(qiáng)，難度過大。傳統(tǒng)的著眼于土木工程專業(yè)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式較為單調(diào)，較多是從材料和結(jié)構(gòu)方向入手。如上海理工大學(xué)在2018年立項(xiàng)的“新型水泥基材料、固廢處理處置及資源化綜合利用”項(xiàng)目，從材料方向入手門檻較低，同時(shí)又符合土木工程專業(yè)的課程安排，因此成為了大多數(shù)學(xué)生的選擇，但大學(xué)生局限于在傳統(tǒng)建造工程方向進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)并不能與當(dāng)今信息化、自動(dòng)化和智能化發(fā)展的趨勢(shì)相契合。（5）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)體系尚未成熟。學(xué)生進(jìn)行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)最終要生產(chǎn)出成果，這些成果要轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的實(shí)體或者理論，而如何轉(zhuǎn)化成為了現(xiàn)今各高校的瓶頸問題。對(duì)創(chuàng)業(yè)活動(dòng)來說，當(dāng)前存在著政府專項(xiàng)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資金的投入較少、相關(guān)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目稅費(fèi)的減免力度不夠以及高校創(chuàng)業(yè)孵化基地的數(shù)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(duì)于傳統(tǒng)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)來說，智能建造可以提供眾多區(qū)別于傳統(tǒng)單調(diào)項(xiàng)目的跨學(xué)科復(fù)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(zhuǎn)型和人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)逐漸發(fā)展成熟的趨勢(shì)，并且此類的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)選題以電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)等為載體，使用的平臺(tái)可以是現(xiàn)有的成熟的平臺(tái)，可以減少學(xué)生操作的難度，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的可行性。

未來國(guó)內(nèi)高等院校在對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進(jìn)行培育時(shí)，可以在以下幾個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行選題：（1）基于BIM技術(shù)的智能建造提出一種基于BIM的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠精確地統(tǒng)計(jì)一個(gè)工程中的每種建筑材料，達(dá)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(lián)網(wǎng)技術(shù)。近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了突破性的發(fā)展，各種自動(dòng)化裝配也有了自己的生命，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和信息交換等操作。想要實(shí)現(xiàn)建造智能化，需要讓各種機(jī)器擁有“生命”、擁有“思想”。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的范圍極其廣泛，幾乎每一個(gè)機(jī)器或者身邊的電器都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的終端實(shí)現(xiàn)信息交換。（3）智能設(shè)備和防災(zāi)，可以在建筑物內(nèi)構(gòu)建設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將建筑物內(nèi)部的水電暖、空調(diào)通風(fēng)、照明、安防等一同整合在一起，方便業(yè)主進(jìn)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(jù)大數(shù)據(jù)分析得到的結(jié)果來進(jìn)行決策，或者直接對(duì)大數(shù)據(jù)分析的過程本身進(jìn)行創(chuàng)造或優(yōu)化。

從地方院校的角度來看，應(yīng)該抓住機(jī)遇與智能建造專業(yè)對(duì)接。以上海市屬重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)——上海理工大學(xué)為例，該學(xué)校擁有深厚的理工科背景及出眾的教學(xué)及科研實(shí)力。學(xué)校可將已有的成熟的教學(xué)體系加以利用，把已有的相關(guān)專業(yè)進(jìn)行融合。例如將土木工程專業(yè)、能源動(dòng)力類專業(yè)、暖通專業(yè)、光電信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)類專業(yè)等進(jìn)行融合，各取所長(zhǎng)，支撐智能建造專業(yè)的發(fā)展。

五、結(jié)語

經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，建設(shè)工程行業(yè)高耗能、污染大、成本過高等問題亟需解決，建設(shè)工程行業(yè)可以由傳統(tǒng)的“資本引導(dǎo)、資源消耗”的高成本粗放模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)新引導(dǎo)、科技驅(qū)動(dòng)”的模式，以提高產(chǎn)效、降低成本、減少環(huán)境污染以及改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)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(yīng)從加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的師資力量、加大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)投入和增強(qiáng)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(duì)滯后的問題;其次應(yīng)抓住機(jī)遇，在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中重視人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的運(yùn)用，鼓勵(lì)本科生和研究生在智能規(guī)劃與設(shè)計(jì)、智能裝備與施工、智能設(shè)施與防災(zāi)、智能運(yùn)維與服務(wù)等方面進(jìn)行積極創(chuàng)新，為國(guó)家建設(shè)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(dòng)我國(guó)新工科建設(shè)的發(fā)展。

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