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引言
目前我国建筑业发展水平还不高，仍属于劳动密集型行业。尽管自动化和智能化技术在全球范围内蓬勃发展，但在建筑智能建造领域鲜有应用，其采用的施工机械和现浇结构相差不大，无从体现智能制造与智能建造的优势。智能建造融合创新建设的主要方向之一，但这方面的人才短缺，已成为制约我国建筑行业发展的关键因素。2017年教育部高等教育司启动了新工科建设，审批设置了智能制造工程、智能医学工程、智能建造、大数据管理与应用等新工科专业。而《职业教育专业目录（2021年）》中智能建造技术，智能建造工程（应用本科）专业的设立是落实应对未来此类人才需求的重要举措。
智能建造生产的背景
目前我国建筑业规模庞大，但整体发展水平并不高，仍属于劳动密集型产业。建筑业正面临着低效率，高成本，高污染，高能耗，高质量安全问题发生率所 带来的巨大压力，因此跟上我国社会的发展，从高速 发展向高质量、可持续发展的转型迫在眉睫。然而，建筑行业所具有的唯一性、流动性、离散性、复杂性、高不确定性和施工环境的恶劣性等一系列特殊性质却成为阻碍其转型升级的桎梏，这就决定了建筑业不能完全照搬其他行业的先进理论与技术，必须建立适合 自身转型升级的发展模式。同时，在节能降耗和“双碳”目标的大环境背景下，虽然我国建筑业面临严峻 的挑战，但同时也是前所未有的机遇。
1.1 建筑业面临着挑战
当前，建筑行业信息化进程整体滞后，虽然央企和国企已经完成了一定的信息化进程，但相对于我国 社会整体体量依旧过小，且信息化进程大部分是以各个企业各自为战为形式进展，导致各种数据驳杂，文件格式混乱，各个端口无法对接，最终形成信息孤岛，对进一步数字化升级产生严重阻碍。随着社会的发展，一些民企也开始加入建筑行业数字化和信息化建设中，但往往缺少整体规划，只有某一环节完成了 改造升级，且无法与其他环节进行数据交互，自身形成信息茧房。
1.2 新一代信息技术发展与应用
新一代信息技术作为国务院所确定的七个战略性新兴产业之一，是国家未来发展的重要增项，其中物 联网、人工智能和云计算作为已经在建筑行业有所应 用的技术备受关注。
BIM 技术作为传统施工技术与新一代信息技术 的过渡技术，是现今土木工程领域运用最广泛的技 术。其本质是将建筑材料与功能特征运用数字化的方 式表达出来，将建筑物在物理世界的表达形式呈现在 虚拟世界中，并作为一种信息流通在建筑全生命周期 的各个参与方中，使不同主体均可依赖其作为决策制 定的依据，保障不同主体完成相应任务，协同完成项 目，同时也是保障其他技术在建筑行业推行的数字化 基础。
随着人工智能技术的发展，其在建筑行业的应用也逐渐被大家所重视，目前主要应用在对土木行业传 统设备、装备进行改造升级，其中比较成熟的有利用 机器视觉和深度学习进行结构健康检测；智能施工机 器人可以自主完成砌墙、结构安装等工作。
如果说人工智能技术是在 BIM 技术上发展的可以影响物理世界的新一代信息技术，那么云计算就是 支撑建筑业在数字世界发展的工具。云计算系统相对于传统电脑终端系统可提供更大的储存容量和更快的计算速度，以满足各方实时在云盘上浏览建筑数字化信息并进行更改。同时，发生变动时数字化信息可及时提醒各方，在一定程度上避免沟通滞后带来的问题。
不论是 BIM 技术还是人工智能、云计算都有传统土木施工技术无法比拟的诸多优势，但是其在建筑 行业的发展与落地需要满足三个基本条件：（1）建立综合信息化平台，使施工各参与方均可调用、修改、 补充数字化资料信息；（2）互联网实时传输，对信息化平台的进一步深化，使其在移动端、PC端可以 实现及时交互反馈，解决沟通滞后性；（3）完成数字化设计，提高资料流通性，避免信息茧房的形成。
上述条件的实现不能仅依靠国家政策的扶持，更需要智能建造相关的技术人才予以推进。
智能建造人才的需求
智能建造是将现代新技术融入传统建筑行业，是将新一代信息技术与工程建造从规划到设计，再到施 工、最后运维的全生命周期相融合的新模式。同时，智能建造的新模式不仅包括技术方面的创新，也包括 管理方面的智能化。
2.1 人才需求特征
（1）学科交叉的融合能力。不仅需注重土建类基本理论与实践的学习，同时将传统学科体系与信息、控制、人工智能、材料等学科融合创新。这要求智能建造技术人才有广阔的知识面，即掌握多项学科的基 本原理和使用方法，做到多学科系统性的有机融合。
（2）技术创新的科研能力。对于传统土木工程行业来说，纯技术类人才往往是企业和社会最需要的 人才，但是对于智能建造专业而言并非如此。需要具 有大数据、区块链等新兴技术手段思维，并且可以将 多种思维模式形成综合体系框架的人才。同时这些人才对新技术有敏锐的洞察力，能迅速整合资源，将新 技术移植到传统领域，进行技术迭代创新。
（3）解决问题的工程能力。智能建造技术人才 需要立足实际工程，应对将来工程建造的要求，具有 解决工程问题的能力。要形成以管理为方向，技术为骨架，跨学科的整体思维为核心的工程管理能力。
2.2 行业和企业需求
从行业层面来说，虽然近年来建筑业增加值增速有所减缓，但随着国家新基建推进，按现有全国固定 资产投资的5年环比增速继续发展，预计在2025年（“十四五”计划末期）我国新型基础设施投资提升至14521.3 亿元，合计投资将达到 64103.7亿元，智能建造作为新基建发展的重要推力，市场潜力巨大， 专业人才需求旺盛。
从企业层面来说，根据对未来智能建造领域的要 求，对智能建造技术的人才要求可分为以下四个方面。
（1）专业基本能力。熟练掌握土木工程专业的建造技能，掌握建筑行业国家标准、规范，熟悉建筑 施工工艺、施工安全知识，具备施工管理综合能力。
（2）信息化技术运用能力。掌握包括 BIM 技术在内的信息化技术，熟练使用各类信息化技术发挥作 用所需的硬件和软件，并能够在建造过程中不断完善 和提升其技能水平。
（3）跨专业融合能力。具备综合的技术应用能力，尤其是信息化技术应用，将建造技术合理分解，通过分析确定可融入的信息化技术，明确其使用条件、 使用方法和成果形式。
（4）全生命周期协同能力。建筑业数字化、工业化是全产业链融合一体的建造体系，建筑人才更需要具备上下游专业协同，尤其是数据协同的技能。
智能建造人才培养现状
3.1智能建造技术人才的培养途径
智能建造技术人才的培养要从社会和高校两个层 面进行培养。
在社会层面，以有实力的设计、施工企业为主，依托于原有土木工程技术人才进行培养，使其在扎根 于土木专业知识的基础上拓宽知识面，灵活运用智能建造新技术服务于社会、公司。但从根本上仍需要以 高校为主，系统性地培养智能建造技术人才。从高校层面培养智能建造技术人才不仅需要通过增加智能建造相关的本科专业实现，还应重视对现有本科专业的升级改造，如工程管理、土木工程等。智能建造是一个新生事物，相关认识和研究还在不断深化和丰富。
目前智能建造创新型人才培养还没有可借鉴学习的完整经验，需要社会、企业、学校等各界专业人士 共同探索和制定人才培养方案。虽然我国已有部分高 校在本科阶段开设了智能建造专业，积极探索智能建造创新型人才的培养方案。但从头开始建设智能建造专业需要耗费大量人力、物力和时间，具备较高的门槛，并不适用于大多数高校。反而通过对工程管理、土木工程等原有本科专业升级改造，不仅能培养智能建造创新型人才，而且也符合国家“新工科”建设精神。现有相关专业应深刻理解工程建造同智能新技术深入融合的趋势，把握社会层面对智能建造专业人才能力的要求，学校根据自身优势和专业特色优势培养专业人才应用信息技术提升工程建造能力和管理能力。
3.2 智能建造专业开设现状
由于智能建造技术涉及的应用方向较多，调查结果显示，大多数高校现在对智能建造专业人才的培养 在多维 BIM 与智能施工方向较多。其次是在智能装备与人机交互、万物互联与智能运维方面培养较少。最后在卷积神经网络与智能设计、智能防灾结合方面 的培养最少。这主要与社会和企业的需求相关，多维BIM与智能施工方向最先在企业中落地生根并且已经有初步的应用，这也刺激了高校人才培养的方向。万物互联与智能运维多在医院、地铁等大型基础设施方面应用，此方面更多地应用于社会基础服务，只有 技术相对成熟稳定才可大范围应用，这也限制了现阶段高校的专业设置和培养方向。在卷积神经网络与智能设计、智能防灾结合应用方面培养很少，主要原因是这些方向对于人才的知识体系与能力要求较高，是未来各高校重点培养的方向。
智能建造专业培养模式
因为智能建造最显著的特征是多学科交叉融合，不仅要求能解决具体工程问题，还要具有 Π 型知识结构。从知识结构看，要求智能建造专业人才具有宽泛的知识面。生物混凝土、智能施工设备、3D打印等土木工程领域新技术，充分体现了生命科学、材料 学、计算机学、机械学等学科与土木工程的交叉融合和未来发展趋势。所以不论是社会人员还是培养人才，从事智能建造行业都需要了解交叉学科的基础知识和 基本理论。智能建造专业的各学科交叉融合要求做到的是融会贯通、有机融合，而不是简单的填鸭式堆砌。同时，智能建造专业人才知识结构也需要解决 Π 型中竖的问题，即需要具备对工程管理、土木工程等某 一基础学科足够深入的专业知识。智能建造专业的培养模式需要着手于学科交叉融合，在土木工程基础上融合云计算、区块链、BIM技术等综合多学科技术的新体系。为构建各学科交融的新体系，首先应以满足社会需要、符合建筑行业发 展趋势为人才培养目标，明确其在技术、管理、造价、信息、法律等不同领域都具备一定程度的能力，以此构建目标框架体系，将目标、课程、能力三者有机统 一。形成通识教育 + 专业教育 + 素质教育的三位一体培养模式。
“Π”型知识结构框架
4.1 开展通识教育，培养工程人文精神、创新力，建立对多学科融合的认知
多学科交叉融合的特性要求智能建造人才不仅需要科学素质，也需要人文素养。学生通过一年基础 类通识课程的学习，选修社会学、法学、心理学等课程，建立正确的世界观、人生观、价值观，同时有助于促进科学技术与人文社会学科的吸收与融合。其核心在于培养学生的人文社科等基本素质。智能建造的人才培养方向强调知识体系的交叉融合，这与通识教育强调整合不同领域的专业知识不谋而合。基于一定的学科基础知识，通过工程类选修培养学生较为全面的理论、意识、实践准则等方面的工程伦理知识，深化知识结构中某个专业领域的专业知识和技能。
“三位一体”培养模式
“三位一体”培养模式
4.2 针对专业基础课程，培养创新能力
通过这一阶段的学习，学生掌握了高等数学、物理规律、计算机语言等基本理论和基础方法。在此基础上，学生就能借鉴自然科学与计算机科学知识解决土木工程单学科难以解决的实际工程问题。针对智能建造专业特有的多课程学习，着重加强计算机语言的基础学习，例如 Python 语言、数据库基础、大数据与云计算等信息类相关课程的学习等，为后期专业课 编程奠定基础。
4.3 融合传统课程和智能建造类特色课程，形成特色体系
智能建造专业课程简单分为四个方面，可以根据学校的着重点来选择学习，或者兼顾。
（1）智能城市规划：凭借人工智能、BIM技术，通过使用计算机来更好地进行城市规划和建筑设计。
（2）智能装备与施工：凭借重载机器人、3D打印和柔性制造系统研发，使建筑施工从劳动密集型向技术密集型转化，从而提高效率和减少实施成本，主要包括智能装备与施工相融合以及通过使用机器人来解决对传统手工建造为主的模式。
（3）智能设施与防灾：凭借智能传感设备、自我修复材料研发，实现智能家居、智能基础设施、智慧城市运行与防灾。该模块可粗略分为以下几个部分：建筑设备自动化系统、通信网络系统、安防系统。
（4）智能运维与服务：运维智能化包含智能分析、预测分析、机器学习、AI 等技术的实现。一方面，可转变运维管理模式，从而提高智能化和自动化水平。另一方面，可基于历史数据预测事故发生与否。具体可分为：异常检测、原因分析、关联分析、资源规划、故障预测和智能告警几个步骤。
微缩智慧工地
北京建筑大学在传统土木工程专业中所包含的高等数学、线性代数、工程地质和画法几何等通识教育与理论力学、材料力学、结构力学等基础力学课程的基础上，还增加或调整了智能建造概论、编程语言与 数据库、大数据与云计算、数字测量、新型工程材料、 土木工程智能施工、工程项目智慧管理等理论课程。
北京建筑大学主要理论课程设置
智能建造人才培养的总目标培养出应对未来社会 发展需求，专业理论扎实，基础知识宽广，同时具备 科学与人文素养的复合型高级工程技术人才。各高校 要根据自身学科优势，在继续深化专业技能的前提下， 向建筑项目全流程上下游拓展基本能力，培育出既有深度，又有广度的全方面人才。
智能建造专业条件保障
基于BIM技术、物联网技术、大数据、人工智能等打造高水平实验室，充分体现智能建造专业的高科技人才培养定位及专业建设特色。
开展从设计到施工到运维的建筑工程全生命周期的BIM应用技能实训、以虚拟仿真为技术依托的形象生动的专业基础知识教学与建造过程模拟、装配式教学、智慧工地项目管理教学等。
5.1 智能建造教学平台建设目标定位
智能建造教学平台的目标要与智能建造专业人才培养的目标相一致。人才培养的目标引领平台建设目标，平台建设目标服务于人才培养目标，形成相辅相成的正反馈机制。
5.2 智能建造教学平台建设总体架构
智能建造教学平台要服务于人才培养的目标，立足于传统土木专业，培养能独当一面的工程师。主要围绕以下4个原则搭建教学平台。
（1）面向产业，面向未来：充分体现行业趋势，专业特点。根据自身专业课程特色，实事求是的建设教学平台
（2）立足专业，虚实结合：根据自身强势专业结合VR/AR、装配式等新技术、新建造模式，服务教学与实训。
（3）提前接触，迈向社会：模拟建筑工程施工过程，克服传统实践下“只能看不能摸”的缺陷，使学生更加准确清晰的掌握所学知识，服务社会、企业、工程。
（4）模块设计，未来可期：按照课程特性进行模块化内容设计，同时可根据未来行业发展及时变换，紧跟时代步伐。
建筑全生命周期的BIM应用技能实训
5.3 智能建造教学平台建设具体内容
将智能建造平台依托于智能建造实验室，使学生由浅到深逐步了解并学习智能建造相关知识。
（1）针对一年级学生开展启蒙式教学：向其介绍虚拟模型建模过程和成果，并利用虚拟现实设计平台进行BIM AR/VR 环境漫游。将智能建造实际效果与概论课程相结合，提高学生对专业认同感和兴趣。
学生体验BIM VR漫游
（2）针对二年级学生开展体验式教学：向其介绍三维激光扫描、3D打印等技术，并进行实操体验。将智能新设备与传统装配式，工程测量课程相结合，使学生充分体验新老技术的区别与行业发展。
三维激光扫描教学和近距离体验
（3）针对三年级学生开展实践式教学：向其介绍BIM5D 建设全过程管理所包含的内容和软件。使用智能算量软件、施工模拟软件、智能流水软件等，将智能新软件与土木工程智能施工、工程项目智能管理等课程相结合，使学生实际体验工程项目，完成从2D到3D，从3D到5D的跨越。
（4）针对大学四年级学生开展挑战式教学。校内实践与校外实习联动，与企业建立合作关系，建立实践教学基地，使学生将所学知识灵活贯通地应用于实际工程。
同时校内校外实践结合是理解专业理论基础和专业感性认识的提升方法与重要途径。此阶段主要使学生深入了解社会实际工程所面临的问题，充分利用所 学知识为项目提出解决方案。
结论
对智能建造专业的背景、需求、培养模式、平台建设等进行了初步探讨和总结，提供了智能建造专业人才培养和平台建设的思路，并总结了北京建筑大学智能建造专业建设的实践和初步成果，为后续高校的智能建造专业建设和专业人才培养提供具体参考。
来源：《建筑技术》期刊2022年第11期“智能建造”专栏论文
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