拟建工程范文

拟建工程篇1

Abstract: The paper thinks that the virtual management is the effective method to enhance the overall competitiveness of construction enterprises. Virtual construction enterprises has some features: temporary, dynamic, virtual, big cooperation between enterprises, small substitutability between enterprises. Building trust is the base to ensure the normal operation of virtual construction enterprise, and strengthening coordination and establishing incentive and restraint mechanisms are the effective guarantee of cooperative enterprises trusting each other.

关键词:工程建设企业;虚拟企业;信誉机制

Key words: construction enterprise;virtual enterprise;reputation mechanism

中图分类号:F272文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0016-03

1虚拟企业是工程建设企业的未来发展方向

工程建设企业相对于其他产业具有生产场所的流动性、生产资料和劳动力需求呈现波动性、以手工劳动为主的低效率等特点。由于工程产品的固定性和施工生产的流动性导致大量的无效生产耗费和社会问题。

工程建设企业通过项目为载体进行竞争,随着竞争的日趋激烈,项目间的竞争向产品/服务流程的各个环节进行扩展,这要求企业为业主提供越来越丰富的全方位服务。在工程建设企业产品/服务流程的不同环节,需要不同的竞争能力,企业若将有限的资源分摊到产品/服务流程的各个环节,势必难以形成核心竞争力。另一方面工程项目也从传统的以工程建筑为主的单一市场结构,发展为建筑、制造业、工业过程、公用工程、石化、电力等多个细分市场的复杂市场结构。而在每一个细分市场中,工程建设企业都需要面对地域、技术条件、文化传统等因素造成的日益多变的业主需求,庞大的实体组织势必难以对复杂多变的外部需求做出敏捷反映。同时项目的大型化趋势,也使项目的不确定性和工程建设企业的经营风险、资金风险进一步增加。

面对上述难题,近年来工程建设企业对竞争要素进行优化,重整价值链以获得竞争优势成为新的趋势。以大型工程项目建设为目标,以不同企业的核心竞争力为基础,以盈利为目的虚拟企业,成为一种新的市场组织。

2虚拟企业的相关知识

2.1虚拟组织的含义1991年,美国艾科卡(Iacocca)研究所学者普瑞斯、戈德曼和内格尔为国会提交了一份题为《21世纪制造企业研究:一个工业主导的观点》的研究报告,在报告中富有创造性地提出了“虚拟企业”的概念,即在企业之间以市场为导向建立动态联盟,以便能够充分利用整个社会的制造资源,在激烈的竞争中取胜。1992年,WilliamDavidow和MichaelS.Malone给出了虚拟企业的定义:“虚拟企业是由一些独立的厂商、顾客、甚至同行的竞争对手,通过信息技术联成临时的网络组织,以达到共享技术、分摊费用以及满足市场需求的目的”。1994年3月,美国的迈克尔.马隆(Micha.Malone)指出:“虚拟公司像一个公司一样、临时把各方面联合在一个“变形的企业内”,在共同信任的基础上,建立一个联盟。其成员包括制造商、供应商、分销商和顾客,它既没有中央办公室,也没有正式的组织图,更不象传统企业那样多层次的组织结构。中国台湾《经济时报》认为:虚拟企业的基本精神在于突破企业的界限,延伸企业的企图,借用外部资源进行整合,倡导经理尽可能将所有的事分配给其他成员。企业将变得小型化、分散化。公司内部投资尽可能小,以适应对市场的快速响应,从而获得全球竞争优势。国内有学者认为:虚拟企业是指两个或多个拥有核心能力的企业或项目组,依托信息网络资源。以业务包干形式独立完成策略联盟的某一子任务块,通过共享彼此的核心能力,使共同利益目标得以实现的统一体。通过策略联盟和业务外包两种形式达到彼此核心能力的共享。这里的核心能力是一种竞争能力,是知识经济下企业具有的与众不同和难以模仿的能力,是企业在生产、技术、管理、销售、服务、商标和专利等技能或资产的有机融合。

2.2 工程建设虚拟企业的特点工程建设企业的虚拟企业形式包括业务外包和战略联盟,业务外包是指总承包企业将建设项目价值链中的自身竞争力不强的环节,交给专业化公司完成。外包队伍由于专业化程度高,因而使项目的整体效益更好,同时分散了企业的风险,增强了企业的灵活性。业务外包属于一种纵向的业务整合;战略联盟是指拥有不同的核心竞争力和资源的企业,在彼此的市场不发生矛盾时,组成介于企业和市场之间的长期的战略联盟。它超出了市场关系又没有达到兼并的地步。这种战略联盟能够实现成员间的优势互补又保持一定的独立性。战略联盟属于横向的业务联合。虚拟企业具有临时性、动态性、虚拟性的特性。

2.2.1 临时性虚拟企业是企业为完成市场机遇而结成的临时性组织,随目标而始终。在任务的实施过程中,各企业只专注于自己最有竞争力的领域,而将自己劣势的功能和环节外部化,由此增强组织的整体竞争优势。针对不同的任务,不同的企业根据各自的竞争优势,结合成不同的虚拟企业;在不同的虚拟企业里,工作任务、成员角色等都根据环境发展而发生变化,成员的角色是流动的和渗透的,他们可以进入不同的团队,或者跨团队工作。

2.2.2 动态性虚拟企业是企业在自愿互利的前提下,出于降低交易费用、减少不确定性、实现互补,以契约方式结合起来的联盟形式。它是一个动态联盟,其范围和规模可根据需要进行调整,一个成员单位可以加入一个或几个虚拟企业,加入或退出以契约为依据。这就保证了组织具有动态的规模可调能力,可以以最低的柔性成本对外部需求做出敏捷的组织变化,实现资源的最佳配置。

在虚拟企业的组织环境中,企业之间是合作竞争的关系。面对共同的利益需要,结成合作竞争伙伴关系的企业充分发挥各自优势,整合资源,实现企业间优势互补,同时也规避了风险,减少了交易成本,有效的提升了企业的竞争能力。

2.2.3 虚拟性虚拟企业的“虚拟”首先体现在企业组织界限模糊。以科斯为代表的交易费用学派认为,企业是作为价格机制的替代物出现的。企业在“内化”市场交易的同时产生了额外的管理费用,当管理费用的增加与市场交易费用节省的数量相等时,企业的边界确定于此。而虚拟企业不是法律意义上的完整的经济实体。一些具有不同资源和优势的企业为了共同的利益结成联盟,组成虚拟企业,这些企业可能是供应商,可能是顾客,也可能是竞争对手。但在虚拟状态下运作有完整的功能,而没有实体的组织。虚拟企业的“虚拟”其次体现在组织机构的扁平化。

虚拟企业通过社会协作和契约关系,使得企业的组织扁平化、信息化。虚拟企业内没有刚性的组织机构,各企业以任务为导向、充分发挥个人能动性和多方面才能的过程小组,使企业的所有目标都直接或间接的通过团队来完成。使企业内外的信息传递更为方便、直接,企业的决策直接面对市场,减少了决策与行动间的延迟。在建立起组织要素与外部环境要素互动关系的基础上,向顾客提供优质的产品和服务。组织能随时把握企业战略调整和产品方向转移、组织内部和外部团队的重新构成,以战略为中心建立网络组织,通盘考虑顾客满意和自身竞争力的需要,不断进行动态演化,以对环境变化做出快速响应。工程建设虚拟企业除虚拟企业的一般特点外,还具有以下特点:

虚拟企业内部各企业间相关性大。工程建设虚拟企业具有高风险性,以项目为合作单位,各企业间按竞争优势进行组合,由于各企业的专业化程度比较高,虚拟企业内各团队的专业性无法互相替代,或替代成本难以接受,任何一方的失误都可能造成整个虚拟企业的重大损失。

3工程建设虚拟企业的管理

组织的有效管理是以组织目标为导向的,一般认为管理的效能是评价和衡量组织活动有效性的基本维度。权变理论是当前领导效能理论的主流,其中最具代表性的有豪斯的路径――目标理论和菲德勒的权变理论。

豪斯提出了两类情境权变因素作为领导行为――结果关系式中的中间变量,一是环境中的权变因素(任务结构、正式权利系统与工程群体),一是下属个体中的权变因素(控制点、经验和知觉能力)。在他看来,只有当领导的行为风格适合于工作的特点、适合于被领导者的能力和人格时,领导绩效才会最佳。

菲德勒也提出了他的权变模型,这个模型的全面性和说服力得到了广泛的关注。菲德勒指出,领导效能取决于与被领导者相互作用的领导者风格,以及情境对领导者所产生的影响两者间合理匹配(200)。他列出了三项权变因素用以确定领导有效性的情境:领导者――成员关系;任务结构;职位权力。菲德勒进一步依据这三个权变变量细分出八种不同的情境。(表1)

1973年弗雷姆和耶顿提出了领导者――参与模型,他们认为参与决策的方法应以具体情境为依据。对情境的诊断必须注意以下几个方面:

①决策质量的重要性;

②领导者拥有信息的充分程度和做出高质量决策所能掌握资料和技能的程度;

③问题的明确程度;

④下属接受决策对贯彻执行决策的关系大小程度;

⑤领导者的独裁为下属接受的可能性;

⑥下属对叙述的问题中所明确的组织者目标所表现的积极程度;

⑦下属间对将提出的解决方案可能发生矛盾的程度。

权变理论的核心思想――要做到有效的领导,其行为模式要适合于不同的环境条件,为我们提供了研究的方向。

3.1工程建设虚拟企业的管理环境分析依据菲德勒的权变模型,从领导者――成员关系,任务结构,职位权力等三方面对工程建设虚拟企业的管理环境进行分析。

3.1.1 领导者和被领导者的关系合作企业是虚拟组织的主要组成部分,在虚拟组织中领导行为时刻存在,但具体的领导者是不确定的,是随着客观条件的变化而不同的。各企业间的关系是相互协调、相互信任、相互尊重的关系。领导者由传统的控制者、监督者转变为服务者、协调者、创新者;被领导者也由管理对象转变为决策的参与者、利益的分享者。

3.1.2 任务的结构合作企业发挥各自的竞争优势,对虚拟企业的总体目标负责,各企业以自我管理为主,无需监督。业绩的主要推动力和衡量的标准是顾客满意。业绩评价和报酬体系注重合作企业而非个人。同时虚拟企业的一个主要目标是迎合和把握快速变化的市场机会,有较高的敏捷性要求。

3.1.3 职位权力在虚拟企业中,没有静态的决策中心,更强调各企业各自的责任。各企业在团队目标、契约和工作标准的约束下,独立进行决策和工作。由于各合作企业负责各自具有竞争优势的领域,其它企业很难干预,产生了严重的信息不对称,导致决策权力分散化。

3.2 工程建设虚拟企业的运行管理

3.2.1 建立信任信任的建立和维系是虚拟企业管理的核心问题,合作企业间的彼此信任是团队合作的基础。合作企业彼此间的信任其实质是信心,是对合作企业实力的信心,是对合作企业对团队目标忠诚的信心,是对合作企业声誉的信心。合作企业间的相互信任能减少机会主义,能减少企业间运作的交易成本,提高企业的敏捷性。

合作企业间的信任,在加入虚拟企业前就开始建立。对于合作企业,特别是虚拟企业中的强势企业,应在虚拟企业成立前对其声誉、能力进行考核。在虚拟企业的运行中,合作企业间应彼此尊重、充分信任、加强协商;对彼此的核心业务应有保护意识,避免侵入对方的“专有领域”。

3.2.2 加强协调在工程建设虚拟企业中,由于各合作企业的专业性强、组织机构和企业文化各不相同,同时还存在地理障碍、语言障碍、信息传递环节过多、信息表达不清等问题导致的信息不对称,这些问题都使虚拟企业的协调变得困难。

首先要加强目标管理。目标是虚拟企业存在的首要基础,在虚拟企业中目标是领导关系的替代,目标是分工协作的基础。

其次要加强信息管理,减少信息传递的失误,实现信息共享。及时发现问题、及时协调磋商,避免问题的扩大。

第三加强互动交流机制,增加彼此间的了解。

3.2.3 建立激励和约束机制由于组织的性质,对于虚拟企业而言,生产过程难于控制,只能对结果进行考核,存在监管滞后的问题。因此激励和约束机制的建立是极为必要的。对合作企业的激励和约束包括保持企业声誉和增加企业收益。

3.2.3.1 依靠信誉机制可以建立和维护合作企业之间的相互信任。信誉机制的建立包括社会信誉机制和企业自身信誉机制。社会信誉机制主要由政府建立的信誉保障制度及法律,以及社会中介机构的信息机制的建立。在开放性社会中,企业的信誉已日益成为企业兴衰成败的重要因素,企业信誉已是企业竞争力的重要组成部分。

3.2.3.2 虚拟企业是在竞争的压力下,以各企业的竞争优势为基础来组建的,竞争优势是利益分配的基础。在此基础上虚拟企业内部应建立有激励性的利益分配制度。加大不信誉行为的成本,在市场经济的条件下,企业都是“经济人”,加大不信誉行为的成本,可以有效防止机会主义。

4结论

虚拟企业建设已成为工程建设企业提高竞争能力的重要方法,加强对虚拟企业管理也变得日益重要。建立信任关系是保证虚拟企业正常运转的基础,加强协调及建立激励和约束机制是合作企业相互信任的有效保障。在社会信誉机制的建立方面,政府应起主导作用。

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拟建工程篇2

Abstract: First tell the origin of virtual construction technology, then give the connotation of virtual construction technology in technical and management level, on the base of current construction situation and existing problems of construction technology studied the virtual construction technology in the application of engineering training, then take research on construction of virtual training in engineering training in building make extensive use of virtual reality technology for the purpose of improving effect training project.

关键词:虚拟建设;虚拟现实;工程培训

Key words: virtual construction;virtual reality;engineering training

0引言

虚拟建设(Virtual Construction),国内又称为虚拟建造,是在虚拟现实技术(Virtual Construction)、虚拟组织(virtual organization)、现代工程管理理论和信息技术等相关概念、学科综合的基础上发展而来一门新兴学科,其起源美国,20世纪90年代由丁士昭等教授引入中国,并在中国学术界引起广泛研究。目前对虚拟建设通用的界定为:虚拟建设是现代计算机信息技术和管理模式与工程项目建设相结合的产物。

1虚拟建设的起源及内涵分析

1.1 虚拟建设的起源虚拟建设是相对于实际建设而言的一个综合概念,在国内又可成为虚拟建造,虚拟建设是在“虚拟现实”和“虚拟组织”两门学科不断发展基础上,结合现代计算机信息技术在两门学科的融合中发展起来的一虚拟现实技术起源于美国,是包括图形和图像处理、移动物置追踪、音响交叉处理、人机对话、网络通讯技术在内的综合性很强的高新信息技术,“它为人机相互对话提供了接近或加强的三维界面,并在多维度信息空间上创建了一个虚拟的真实环境,使用户具有身临其境的沉浸感”。虚拟组织是各种具有自己专业能力的企业为了完成一个产品的全过程建设而建立的动态性联盟,每个伙伴企业为联盟贡献自己的核心能力,各个企业之间的关系为信息共享、利益双赢、风险共担。

1.2 虚拟建设的内涵虚拟建设的概念从提出到现在,经过国内外学者数十年的研究和探索,目前对虚拟建设理论研究目前已经比较成熟,具有代表性的观点主要有以下几种:

同济大学丁士昭、徐友全等人对虚拟建设内涵的理解为[1]:①设计和施工相结合(项目总承包);②通过电子技术进行信息沟通;③业主设计施工供货的纵向命令和控制关系转变为业主方、项目管理方、设计方、供货方的横向协作联系;并认为虚拟建设是一种适应当今知识经济社会的工程项目管理新模式,运用虚拟组织原理,借助现代信息和通讯技术的支持,采用无层级、扁平化的管理组织方式,及D+B的生产组织和管理方法,通过基于网络的共享项目信息系统,可以实现工程项目建设成本低、质量好、进度快、协调好,运用信息和知识使建筑产品增值的目的。

2000年日本Yoshio Maruyama Yoichiro Iwase Kazuo Koga等学者提出了VR-Coms (virtual and real-field construction management systems)的概念,认为VR-coms是通过虚拟仿真技术集成了虚拟建设仿真、计划、规划、执行管理系统来在实际建设中提高生产效率和建设的安全性。

东南大学郑磊博士认为虚拟建设是现代科学技术和管理模式与项目项目建设相结合的产物,应包括两个层面的涵义[2]:一个是以虚拟现实技术为基础的技术层面的虚拟建设,借助于VR等计算机技术进行计算机辅助设计、建模,设计方案选优,可视化设计、施工效果,施工过程虚拟,施工方案可实施性检验等,在计算机虚拟环境中对工程项目建设过程进行全面的虚拟仿真再现,可以取得下列效果:能够在一个设计、施工方案实施前直观地获得其视觉效果,评价其设计水平和运行性能、可以方便而经济地比较各种设计方案的优劣,有利于方案优化、可以全面提高承包商T/Q/C/H/S/E管理水平、可以大幅度降低项目风险等;另一个层面是建立在虚拟组织理论基础上的组织层面的虚拟建设,将虚拟组织原理应用到工程建设领域的一种新的工程项目建设组织和管理模式,是对传统建设组织和管理模式的创新,通过它,承包商能够以最快的速度、最低的成本跟踪市场动向,并通过对外部资源的整合利用迅速满足顾客需求。

1.3 虚拟建设理论的诠释本文认为虚拟建设理论是在新世纪工程项目管理需求下,在现代信息技术基础上,通过技术与理论的完美结合而发展起来的一种适应现代工程项目管理的方法和理论。应从以下三个方面进行理解和诠释。

1.3.1 虚拟组织概念:参与工程项目并具有各自专业能力的各方主体为完成一个产品的全过程建设而建立的动态性、虚拟性组织,每个企业为组织贡献自己的核心能力,各方之间信息共享、利益双赢、风险共担。

1.3.2 虚拟现实技术:通过计算机辅助,建立模型,根据实际工程参数,对工程建设过程进行虚拟再现、增强再现,使用户具有身临其境的沉浸感。

1.3.3 信息集成协同平台:建立以参建各方为用户对象工程项目紧系集成协同平台,实现各方协同管理、沟通,促使信息正确高效共享和交换,保证信息流安全顺畅。

在本文中我们研究利用技术层面的虚拟建设技术,借助VR等计算机技术进行施工过程虚拟,在计算机虚拟环境中对工程项目建设过程进行虚拟现实、增强现实模拟。并可以进行强调、透视、放大等操作,研究其在建设工程培训中的应用。

2建筑工程培训现状和缺点

2.1 建筑工程培训现状建筑业是一个关系到国计民生的支柱性基础产业,也是拉动国民经济发展速度的重要力量,同时建筑业是资本和劳动密集型产业,对于解决就业、转移农村剩余劳动力、增加农民经济收入具有重要作用。以2008年为例,全国建筑业总产值为62036.80608亿,建筑业从业人数3314.9503万人。在这一庞大的从业人群中基本可以分为两个层次。一个层次是建筑技术和管理人员,这个层面人员的特点是学历较高,知识文化水平较高,大部分是经过高等教育和大中专教育的工程专业毕业生,经历过建筑工程专业系统的理论培训,但有一部分人,特别是对于刚毕业的从业人群,他们普遍存在具有较丰富的理论知识,但缺乏实际工程经验,理论和实际相脱节的现象普遍存在,迫切需要对其进行实际工程培训,获得现场工程经验。另一个层次是占建筑业从业人数大部分的现场一线操作工人,绝大部分来自农村。

一方面特点是文化水平很低,根据《2007年中国建筑施工行业发展报告》课题组的调查问卷显示,低学历化是目前农民工的主要特征,十年前、五年前、三年前和目前建筑业农民工的文化结构一直以初中文化程度者占主体,目前其比例在57%-68%之间。另外是没有建筑工程专业教育背景,除少数是具有一定操作经验的技术骨干外,绝大多数都是“昨天放下锄头,今天就成了建筑工地工人”。未经相关工种的专业技术培训,大部分是通过模仿进行操作。不懂施工技术、施工规范、质量验收标准和安全操作规程,普遍存在粗制滥造、浪费材料的现象,严重影响工程质量和社会经济效益,民工技术素质偏低已不能适应建筑行业发展的需要,加强培训非常必要。

另外一个方面表现在一线建筑操作工人中,持证比例人员严重不足,根据建设部《关于我国建设行业人力资源状况和加强建设行业技能型紧缺人才培养培训工作的建议》(2004年)统计,2003年在我国建筑与市政施工专业领域、建筑装饰专业领域和建筑设备专业领域,上产一线操作人员中持证技术工人所占的比例最高不超过7%。中高级技术工人的比例在持证技术工人中严重失调,高级技术工人所占持证技术工人综述比例不超过6%。技师、高级技师更是奇缺,其所占持证技术工人综述比例居然不超过0.4%(具体数据如表1所示)。

总体来说,从业人员整体素质不高。工程技术人员和管理人员占全部从业人员的比例低于全国平均水平3～5个百分点;未受过正规教育的专门人才占相当比重;专门人才年龄断层、老化现象依然存在,一线操作工人技能水平较低,特别是农民工的素质迫切需要提高。目前建筑行业对培训特别是工程专业培训的需求非常迫切,而且已经达到了如果再不改善就会影响建设工程质量的程度。

根据建设部《加强建设职业技能岗位培训管理的意见》,要求建立以建设劳动力市场需求为导向,建立和完善适应社会主义市场经济体制的技能岗位培训体系,按照“先培训、后就业,先培训、后上岗”,“先培训、后输出、先培训、后鉴定”的原则,以及以管理促鉴定,以鉴定促培训,以培训促职工队伍素质的提高,以队伍素质提高促工程建设质量、产品质量和服务质量的提高,确保安全生产的工作思路,努力造就一支以技师为龙头,高级工为骨干、中级工为主体,思想好、技术精、工种配套的建设职工队伍,到2010年,所有在职的操作层人员要全部经过培训并持证上岗。

2.2 建筑工程培训主要方式和缺点目前,建筑业职业技能培训主要培训方式有以下几种:

2.2.1 集中理论培训集中理论方式既是将参加培训者集中在一起,由具有相当理论知识和实际工程经验的讲师进行讲授,主要采取板书、PPT、视频动画等形式教学,对培训者进行建筑工程的理论知识进行培训,此种培训方式是目前建筑工程培训的最主要方式,与大中专院校的课堂教学方式基本相同。但此种培训方式有以下缺点:首先是培训效果不高,知识有效传递系数较低,由于较为抽象,培训者特别是文化水平较低的培训者不容易接受,效果较差;其次,有关内容相对滞后。土木工程建设领域里的新知识、新政策、新规范、新标准在产品中更新慢,使培训内容与实践脱节严重。

2.2.2 现场操作培训在工程现场实地进行现场培训,给培训者实际的工程环境,通过实际的操作让培训者学习专业技能,此种培训方式较传统的课堂理论培训更为直观,通过让培训者接触真实的施工现场,影响深刻,培训效果较好,且学习速度更快。虽然此种培训方式效果较为理想,但也存在以下缺点:首先,在施工现场进行培训,存在安全问题,因为毕竟工地现场环境较复杂,有许多临边洞口等危险位置,而且实际工程操作很多也具有一定的危险性,对培训者的人身安全有一定威胁,对管理带来很大挑战,故现场培训只能限于小规模的培训;其次,现场施工很多工序因为条件限制,培训者进行全方位的观摩学习,比如节点混凝土浇注,就无法透视到节点中间去看到关键的施工过程,可能会因此造成学习不透彻的现象。

目前建筑工程培训主要的培训方式主要是以上的两种方式,且以前者为主要培训方式,从上我们可以看出以上的培训均存在一定的缺点和限制,从目前的现状来说,培训效果不明显,不能够适应建筑工程队培训的需求。

3虚拟建设在工程培训中应用研究

3.1 虚拟工程培训的实现利用虚拟建设相关技术,并借助图形图像处理、交互传感、网络通讯等高新计算机技术,可以实现计算机虚拟环境中对工程项目建设过程进行全面的模拟、仿真、再现,包括对施工全过程或关键过程虚拟展现,并可以在虚拟施工过程中进行交互式沟通,本文即尝试利用虚拟建设的此类技术实现对建筑工程人员进行培训。通过虚拟建设相关技术实现虚拟呈现土木工程施工实际情况,能够把培训教学中抽象的概念原理、真实的生产过程等形象生动地表现出来,给受训施工人员创造真实的学习情境,帮助他们“身临其境”全方位地、直观地获取知识;而丰富的图形界面、逼真的视频动画、生动的音响效果,增强了工程建设的立体感、动态性和表现力,能极大地调动了受训施工人员的好奇心、求知欲和主动性,从而提高培训质量和培训效率,节约培训成本,本文将此种培训方式称之为虚拟培训[3]。

3.2 虚拟工程培训的特点和创新虚拟工程培训是利用虚拟建设技术和计算机信息技术结合,对施工过程进行虚拟呈现,将具体的施工过程和关键工序完整、清晰的展现给培训者,并通过配音将施工过程中的要求和注意事项加以阐述,从而给培训者一个虚拟的建筑环境,通过互动性技术,让培训者感觉到就是自己在进行实际工程操作,而且避免了现场实际工程操作带来的人身危险和材料浪费。从这里可以看出,将虚拟现实技术和人工智能技术应用到建筑工程培训中,对传统培训方式有巨大改革和创新,其具体特色与创新之处表现在下面几个方面:

3.2.1 互动启发式虚拟现实和人工智能有助于启发式决策和培训教学的开展,在演示内容方面能以一种直接的信息传递方式,通过亲临其境的教学课件,展现使用者和学员不能直接观察到的事物等,辅助决策或形成知识点。

3.2.2 协同工作式虚拟现实不受空间位置和相互距离的限制,可让远距离的、或位置分散的将有关各方“共处于”一个虚拟空间中,通过共同参与,完成某些项目的设计或训练。

3.2.3 情境式决策和培训。目前国内的动画课件一般为flash二维动画,其制作较简单、表达内容较单调,无法满足现代化教学的需要。而虚拟工程培训能真实模拟土木工程施工实际情况,能够把教学中抽象的概念原理、真实的生产过程等形象生动地表现出来,给使用者和学员创造真实的学习情境,而丰富的图形界面、逼真的视频动画、生动的音响效果,增强了工程建设的立体感、动态性和表现力,能极大地调动学员的好奇心、求知欲和主动性,从而提高培训质量和培训效率。

3.2.4 节约成本利用虚拟现实技术模拟再现土木施工的全过程,有效地帮助使用者和学员进行“身临其境”全方位的专业知识学习,而且这一切都是在虚拟的环境中进行的,不需要在实际中浪费一砖一瓦,避免了对建筑材料的浪费,同样也避免了因为技术不成熟而造成建筑工程质量低下。

4总结

伴随着建筑市场规模的不断扩大和施工技术难度的不断提高,建筑行业对从业人员的专业技能要求也会不断提高,从而也必然不断提高对建筑工程培训的要求。而目前传统的建筑工程培训市场存在培训方式较为落后,培训效果较差,无法形成规模效应的缺点,有必要对传统的建筑工程培训方式进行改革,以适应不断提高的工程建设水平的需求。本文论述的利用虚拟建设技术和计算机信息技术结合的虚拟工程培训方式,可以对施工过程进行虚拟呈现,将具体的施工过程和关键工序完整、清晰的展现给培训者,给受训施工人员创造真实的学习情境,帮助他们“身临其境”全方位地、直观地获取知识;而丰富的图形界面、逼真的视频动画、生动的音响效果,增强了工程建设的立体感、动态性和表现力,能极大地调动了受训施工人员的好奇心、求知欲和主动性。这将是未来建筑工程技能培训的一个发展方向。

参考文献:

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拟建工程篇3

关键词:虚拟仿真;高职教育;建筑工程;实训教学

我国正处于社会信息化深入发展阶段，传统建筑业也在进行自我革新，朝着工业化、信息化以及智能化发展，衍生出工业装配式技术、BIM信息模型技术等。高职教育也在不断探索新技术新方法，2006年，教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高［2006］16号)中就实训基地建设方面提出了要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。2017年，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》中明确指出我国教育进入高质量新阶段，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。高职建筑工程技术专业需适应时代的变迁与行业的发展。对此，本文将结合南京城市职业学院建设中的虚拟仿真实训体系探讨这项技术在建筑工程专业中的应用。

一、虚拟仿真技术在建筑工程专业实训体系中的应用

(一)高职建筑工程技术专业实训的困境简单来说，建筑工程技术专业培养的是基于施工员岗位的“懂建筑、精施工、会管理”的高素质技术技能人才，实训体系在整个人才培养方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行业的特殊性，校内外实训基地的建设都普遍存在困难。校内实训基地受限于场地和经费，难以重现建筑过程中各项技术，即使一些条件较好、投入较多的学校，建设的一些实训项目也是以展示观摩为主，动手实践部分较少;采购的设备数量有限，难以满足全部学生的操作需求;一些操作难以反复，不利于学生探究性学习。在校外实习基地方面，由于建筑项目周期长并且具有一次性特征，工程进度难以和课程学习相匹配。此外，考虑施工现场的安全隐患和企业自身的经济效益，企业难以多次接待学生短期的参观学习。基于以上困境，不少高职院校建筑工程专业更像是简配版本科土木工程的“学科型”教学体系，工学结合不紧密，学生难以将学到的理论知识运用到实际工作岗位中去。

(二)虚拟现实技术的分类基于以上因素考虑，有必要将虚拟仿真技术融入专业的实训体系建设。虚拟仿真技术主要有以下三种类型:1．桌面虚拟仿真系统利用平面显示器呈现立体的虚拟环境，通常将施工二维平面图纸转换为三维模型，学生可通过鼠标等设备与虚拟环境进行交互，可以在环境中进行观察，将抽象的平面概念具象化，也可模拟某项施工技术过程，将书本枯燥生涩的理论知识转换为更容易接受的立体影像。这项技术成本较低，目前也使用得较为广泛。2．全沉浸式虚拟现实系统使用头盔、机械手柄、身体动作追踪等仪器设备将使用者完全沉浸在虚拟的三维环境中，使用者可以精确的与虚拟环境进行交互，视觉、听觉、触觉与实际环境完全隔离，完全置身于虚拟环境中，在虚拟环境中进行操作、体验。这项技术成本较高，很多高职院校虽有投资，但数量有限。3．分布式虚拟系统通过互联网构建一个多用户的虚拟环境平台，采用统一的结构、标准、协议和数据库将不同时间空间的虚拟终端整合，多名用户之间可以自由交互协同工作。这项技术目前在国外使用较多。

(三)构建三阶段虚实结合的实训教学体系建筑工程技术专业学生应具备识读工程施工图纸、查阅相关图集、测量放线的基础技能，参与工程施工、编制施工组织计划及专项施工方案、工程预决算的核心能力以及BIM技术相关的拓展能力。南京城市职业学院建筑工程技术专业根据人才培养目标，以施工员、资料员典型的工作任务、职业标准为依据，构建三阶段虚实结合的实训体系。校内构建虚实结合的实训体系:实训项目较为容易实现的，一般以实体操作为主，例如钢筋加工、绑扎钢筋、全站仪测量等;实训项目周期长，不易反复操作的，以虚拟仿真技术为主，如建筑工程项目施工———专业岗位仿真训练平台。同时，还配有建筑工程项目管理、招投标沙盘实训项目，大型施工现场布置实体模型。虚拟仿真技术填补了核心课程实训的空白，完善了校内实训体系。校外构建三阶段的实习体系。第一阶段认岗。该阶段主要在基础技能的第一学年，学生通过工程制图，建筑结构等课程的学习后，进入一线施工现场，与已学知识进行匹配，对专业和岗位进行感性认知活动。第二阶段跟岗。学生在第二学年学习了核心课程后，在校外实习基地进行为期两周的跟岗实习，在工程施工现场对已学习的核心技能进行验证和反思。第三阶段顶岗。学生在完成学校的所有学习、获得职业资格证书后，真正进入一线，成为一名工作者，用专业技术解决实际问题，完成学生到专业从业人员的过渡。三阶段的实习可以将校内不同阶段虚实结合的专项实训项目整合起来，体会各工序之间的联系，将不同课程融会贯通，提升学生对知识的掌握和技能的运用。

二、虚拟仿真技术在教学中的应用

(一)现有教学方法与学生不匹配随着高考招生制度的不断改革，高职生源不断多样化，学生素质参差不齐，理论基础薄弱，学习主动性不高。传统的课堂教学，即便配合了多媒体资源、信息化教学平台的使用，也很难集中学生的学习注意力。一方面，这样的教学方法本质上还是以教师的灌输为主，学生是被动的接受知识，知识还是被填到大脑中去，一旦填鸭的过程中出现了不理解、听不懂的环节，后面的学习全部崩塌。另一方面，高职学生的学习生涯很少出现学习的高光时刻，学生对自己的学习能力持否定态度，从内心排斥学习，畏难情绪严重，自信心不足。因此，不少学生在社团活动时候大放异彩，在上课学习时，大脑就停止思考。

(二)虚拟仿真技术下的情境化教学根据建构主义学习理论，学生是学习的中心，是知识信息的加工主体。由建构理论衍生出的情境化教学、探究性学习、问题导向等教学方法能够不断挑战学习者已有的知识架构和经验，从而在交互的过程中形成新的知识。学生在活动中主动学习，而教师是建构过程的引路人。虚拟仿真技术下的三维立体虚拟环境，具有沉浸性和交互性特征，学生置身其中，有很强的临场感，促使学生主动获取知识信息。同时，三维具象化的事物降低了学习的难度，增加了学生学习的自信心。以建筑施工组织中的施工现场布置为例，传统的教学中，教师会引用工程案例将场布中涉及的规范进行罗列。由于施工现场涉及多种对象，罗列的规范很多，注意事项琐碎，学生的上课效果较差，难以完成课程目标。在引入了桌面虚拟仿真技术的三维场布软件后，场布理论课程就转变为场布实训项目。项目源自真实施工案例，在教师的指引下，学生依据施工工程所处城市位置、周围道路环境，考虑风向和天气因素，借助软件中已有的各种施工现场的模型(如在建建筑、围挡、道路、临时设施、工程车辆、大型机械等)，对施工现场进行搭建和布置。搭建施工现场的过程就是学习施工现场规范的过程，同时，在搭建的过程中，学生对规范的理解运用各不相同。虚拟环境允许学生按个人理解对学习对象进行操作，观察不同操作下不同的结果，来验证自己对知识信息的接收加工是否正确，这是一个主动学习和修正过程。虚拟仿真技术下的情境教学，大大提高了学生学习的参与度与主动性，提升了学习效果。

(三)虚拟仿真竞赛由于专业的特殊性，高职建筑专业竞赛总体主要集中在建筑工程识图、CAD软件类等，如省级和部级的技能大赛就有此类赛项。此外，还有一些工程测量和建筑模型类的比赛。而针对专业核心技能的施工技术、施工组织设计以及工程项目管理类较为少见。虚拟仿真技术的出现，降低了这类竞赛的举办难度，只需电脑和网络便可开展。如某BIM施工项目管理应用技能大赛，包含施工组织设计、三维建模及建筑工程项目策划等。以赛促教的同时也为专业营造出浓厚的学习竞争氛围，走出去多比赛也拓宽了学生的眼界，增强了学生的自信心。

三、虚拟仿真技术的困境和发展

(一)虚拟仿真实训室投入成本过高虚拟仿真实训室虽然能够支持建筑工程技术专业不少实训项目，但是建设成本很高。以一款全景沉浸式虚拟仿真系统为例，虽然该设备可以模拟仿真全站仪测量各种不同地形，但建设投入达两百万。同时，随着建筑行业新技术、新工艺的不断发展，虚拟仿真实训项目也面临软硬件的升级改造，后期的运行维护也需要学校持续的投入。

(二)虚拟仿真对空间想象能力的影响虚拟仿真技术利用信息化手段将抽象的符号具象化，建筑工程专业同样要求学生具有将二维图纸转换为三维立体建筑物实体的能力。由于高职学生空间想象能力较差，所以虚拟仿真技术有助于学生的学习，降低学习如建筑构造等课程的难度。但是如果过分依赖虚拟仿真，学生的空间想象能力反而得不到锻炼和提高。这就要求教师在教学时合理使用虚拟仿真这个工具，教学时需要安排学生进行空间转换的思考过程。

(三)虚拟仿真对注意力的影响虚拟技术打造的虚拟环境通过视觉、听觉、体感向学生传递图形、文字、声音等信息。打造沉浸式体验学习的同时也传递了大量丰富的信息，学生会对情境中某些信息产生更强的临场感，投入更多的注意力，而对其他信息的注意力减少，无法实现学习的目的。例如，安全生产课程通过虚拟现实(VR)技术让学生体验了高空坠落、脚手架坍塌等情境，模拟情境很真实，但学生体验到的是坠楼的刺激，反而忽视了安全的意识、课程的目的。所以，在虚拟仿真的学习过程中，教师要加强引导，同时合理设计虚拟仿真学习的脚本和内容。

(四)多用户虚拟仿真环境“ActiveWorld”平台是国外广泛使用的一款多用户虚拟环境。多名不同地点学习者可以在同一个虚拟环境中自由交互、协同工作。目前，国内使用的虚拟仿真项目多为单人、单项。学习者只能与计算机虚拟的环境交互，实训的内容也是较为单一的观察性学习或是操作性学习。虚拟仿真技术应朝着多用户平台发展，虚拟的环境更综合、更完整，学习者彼此之间以虚拟身份共同探索、观察、讨论和分析，开展更富有效果的合作式学习，特别适合远程教学。同时，参与学习的各方可以共同建设虚拟环境，做到共建共享，节约资源，降低成本。

四、结语

拟建工程篇4

关键词：基因工程；虚拟仿真；运行机制

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0244-02

基因工程技术在促进新产品的高质量产出方面具有非常大的优势，被认为是21世纪最具发展前途的技术之一。该学科不仅要求学生具有非常扎实的理论基础知识，而且还有精准的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。而基因工程相关技术的学习和技术操作实践需要借助于较大型的实验仪器反复的操作练习，并且实验所需试剂也非常昂贵，因此无论从设备试剂资源还是费用开支方面，都难以满足学生进行大量的实际动手培训和学习。随着高校人数的日益增加，实验设备和实验室空间显得越发不足和紧张。如何在有限的空间和经费的支持下，最大程度的让学生在实践操作中学习基因工程的理论知识，是每一所开设基因工程院校所亟待解决的问题。上个世纪80年代，美国的虚拟仿真技术的成功开发迅速引起了广大科技人员的关注。该技术通过计算机的3D建模计术计算实验室里不同视角下物体的间距和比例模拟生产一个虚拟的实验环境，即将真实的实验室环境模拟到计算机上形成一个虚拟实验室界面，让学生在线学习和操作。这种模拟技术如果应用于基因工程实验模拟开发上，即可很好的解决基因工程院校设备资源不足和经费开支巨大的问题。

一、虚拟仿真实验室的概念及其特点

虚拟仿真技术，出现于上个世纪的80年代末，当时美国弗吉尼亚大学的William Wolf教授提出了虚拟实验室的概念，他的目的是用来描述一个“以计算机网络化为基础”的虚拟实验室的环境。何为虚拟实验室？即以计算机网络为基础，通过编程和设计，实现真实实验室环境的再现，该环境的真实性一般要接近甚至优于真实环境。实验者可以通过该软件提供的虚拟实验室界面，完成实验前的培训以及预实验，并且软件会根据相应的程序对实验者的实验过程进行评价。相对真实实验室，虚拟仿真实验室具有非常明显的优点：（1）性价比高。虚拟仿真实验室只需特定的软件支撑，无序购买大量的昂贵设备，但是却能让学员感受到真实的实验室环境。（2）目标明确。真实实验室中，由于老师与学生都具有非常明显的主观行为，许多主观行为的出现会干扰教学效果，而虚拟仿真实验室可以直接进入主题，忽略许多无关紧要的细节，节约教学时间。（3）教学时间灵活。由于网络的共享或者软件的独立性，这种仿真实验室内的实践操作可以打破空间的局限性，使得学员随时随地可以进行学习。

二、基因工程虚拟实验室功能特点

基因工程虚拟仿真实验室的设计与建立，一方面可以解决学校内部空间以及经费的紧张的问题，另一方面还可以使得学员在虚拟仿真实验环境中学习基因工程相应的操作技术，做到学有所用，加强理论与实践的结合。基因工程虚拟仿真实验室的建设不仅需要生物技术专业知识，还需要计算机软件编程设计相关知识，如何将二者有效的结合起来完成基因工程虚拟仿真实验室的建设是该平台落成的关键和难点。

1.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现网络资源共享。软件设计一方面可脱离网络环境，软件安装在电脑上后，可以直接运行，让学员可自由自主的学习和上机操作，且不受网络的限制。另一方面，软件可实现网上资源共享，通过个人账户登录，学员之间可将成绩、数据结果、疑难问题上传实现远程交流学习和讨论，也可求助在线教师的指导。

2.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现软件教学。学习平台上除了有一个虚拟的操作平台还可提供精简优秀的教学频频及资料信息，让学员能够迅速地对抽象的理论概率有更直观形象的理解，真正让学员实现理论和实践学习的结合。

3.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有良好的评价功能，这种评价应该分为“软件自评”以及“教师评价”两种层次。软件自评可方便学员的自学，还会对实验过程中出现的问题进行整理，以方便学员能够及时更正，归纳和提升。教师评价可方便教师对学生的操作过程进行评定和指导。

4.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有干净整洁甚至更加舒适的视觉美感。实验本身是比较枯燥的，这在实际的实验环境中是无法避免的；但是模拟环境中，我们可以充分的发挥设计人员的主观能动性，增添模拟环境的一些美感和舒适感。

三、基因工程模拟仿真实验室设计内容

本文主要是从总体上对“基因工程虚拟仿真实验室”进行介绍，对于其中涉及到基因工程和计算机编程设计中相关专业知识不做详细介绍。基于以上设计理念，我们将“基因工程仿真实验室”的建设细分为以下几个方面。

1.软件主页的设计。其实对于软件本身而言，主页界面可帮助学员迅速了解软件的内容和如何使用该软件。学员在该界面可以找到所有的操作命令，引导学员进一步的学习。主页应该包括软件版权问题的确认、软件使用说明、学员账号的注册、“基因工程技术理论介绍”、“基因工程技术真实人员的操作过程演示”、“基因工程技术仿真模拟自练模块”、“技术仿真模拟考核界面”、“操作人员实际操作情况评价界面”以及“群内操作人员操作情况对比界面”。

2.“基因工程技术理论介绍部分”内容的设计。该部分主要将基因工程技术所涉及到的生物化学、微生物相关的背景以图示加简明扼要的文字组成，学院进行模拟实验操作前可以先对理论知识进行简单的回顾，如果在理解时有其他问题需要寻求帮助时，可以启动网络连接窗口，进行网上搜索。这部分内容由于以教学为目的，可以考虑多增加动画的演示，以使学员对理论知识有比较全面的认识。

3.“基因工程技术真实人员操作演示”内容的设计。该部分内容主要是首先向学员展示实际环境中，基因工程技术试验操作的规范步骤。它的意义在于为学院实践设定一个标准，同时可附有专业技师规范操作视频，便于学员快速的学习和模仿。

4.“基因工程技术仿真模拟自练模块”的设计。这一部分主要是为了模拟真实实验课堂上学员对实验步骤反复操作的过程。这个模块设定了很多既定的操作规范，当学员操作不规范时，系统会发出警示，提醒和规范学员的操作，指导学员将该技术掌握规范。这个模块也存在一个最终评价指标，只有学员达到了这个指标后才能进入下一步的考核阶段。

5.“基因工程技术仿真模拟考核界面”的设计。该部分主要的目的就是考察学员对基因工程相关操作技术的掌握情况。这种界面主要包括考核日期的选择、理论知识的考核，考核阶段实验器材的领取、实验步骤的操作以及考核成绩的查询。学员可以根据自己的时间安排选择合适的考核日期；并且还应该根据实验需要选择所需实验器材等。

6.“群内交流”界面的设计。该模块主要是为了方便注册学员之间就技术难题，自己的操作体验进行交流，这种交流信息的整合一方面可以帮助老师了解学员所关注的问题以及感兴趣的话题，另一方面还有助于软件功能的升级。

四、基因工程模拟仿真实验室的运行管理规范

基因工程模拟仿真实验室的运行也需要像专业实验室一样有一定的管理运行体制，以保证仿真实验室顺利运行。本仿真实验室设置了以下几个岗位：实验室主任、软件客户端管理人员、软件后台数据处理与维护人员。与实际实验室主任职责不同的是，仿真实验室主任主要负责前期实验室仿真软件的规划与人员的协调，当软件设置成功后，主任主要是考察软件运行时所涉及到的基因工程技术专业以及为了将来技术升级做好前期的考察，并且有能力组织相应的人员进行软件的维护和更新。软件客户端管理主要负责客户端界面的维护与升级。比如软件是学校本身的资源，考虑到产权和专利所有权的问题，可设计相关密码保护。一般在用户界面会设有登录界面，以及头像或者指纹鉴别系统，帮助系统对操作人员的鉴别。软件后台数据处理与维护人员主要负责软件前台搜集到的数据的处理，包括数据结构的分析以及算法的优化，整理出相应的数据报告，报告给主任，以此帮助新软件开发。虽然基因工程模拟仿真实验室的建设具有很强的实践意义，它可以帮助学校节省建造专业实验室以及购买新设备的经费，还可以方便学生对该技术的学习和反复的操作练习，但是现阶段由于技术上的不足，仿真实验室与真实实验室之间还是存在较大差距。主要有以下几点：（1）实验过程有删减。仿真实验室为了节省时间，一般会省去许多无关紧要的细节部分，但是这些细节往往在真实实验中是存在的，比如灭菌过程、平板的洗涤、以及实验试剂的配备和存放等。而实验试剂的配备和存放以及灭菌等相关过程需要实验者的耐心和细心的能力是软件平台上还无法真实模拟的。（2）电脑操作和实际操作的差距。这是目前仿真实验室建立过程中遇到的典型的问题。因为学员主要依靠鼠标或者触摸的办法对模拟一起进行操作，但是真实实验中很多的操作是需要手感的，因此仿真无法做到这一点。

总之，基因工程仿真模拟实验室在帮助学员做到理论与实践相结合，增加其对该部分知识的认知方面将会发挥很大的作用，虽然该实验室的建立还会存在很多的问题，但是我们也坚信随着计算机技术的迅速发展，还会有更加全面的技术会面世。

参考文献：

[1]刘青，刘锐，张凡.基因工程虚拟实验室的设计与实现[J].现代教育技术，2006，16（5）：60-64.

拟建工程篇5

关键词：膨胀土　特征　指标

中图分类号：P62　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)011-104-02

在工程建设中，经常会遇到一种土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变异特性的粘性土一膨胀土，膨胀土的这一特性严重地危害建筑物的正常使用。本人对该场区进行了选址，初勘和详勘等工作，通过钻探，触探和土工试验等手段，查明该场区为中等膨胀土地基。其特性如下：

1　膨胀土的野外特征

根据地形地貌，土中水份变化情况，综合考虑气候特点和钻孔揭露，钟祥县水泥厂拟建场地沉积的膨胀土为第四系的冲洪积物和残坡积物。厚10米左右，根据其特征自上而下可分为七层。

(1)素填土厚0.00-2.50米

(2)耕土厚0.00-2-20米

(3)粘土

1)粘土厚1.00-4.70米，中等膨胀性土

2)粘土厚0-60-560米，弱膨胀性土

(4)粉质粘土厚0.00-6.10米

(5)粉土厚0.00-0-40米

(6)卵石碎石层厚0.00-1.10米

(7)粉砂、粗砂层

1)从岩性上看：以粘土为主，具有褐、灰黑、灰白、棕黄、棕红等色。

2)状态：结构致密，多呈硬塑状态。

3)裂隙：膨胀土裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。在裂隙中常可见到次生的灰白色粘土充填。

4)含有物：铁锰质结核和钙结核。2各层土的物理力学性质指标

各层土的物理力学性质指标见表1。(表1见文后)表1表明，钟祥水泥厂拟建场区膨胀土多为可塑――硬塑状态，液性指数(IL)为0.20-0.30，天然含水量(w)为23.30-25.00。孔隙比(e)为0.64-0.70，塑性指数(IP)为15.40-19.30，既有粘土又有粉质粘土，从力学强度看，土的抗剪强度：凝聚力(C)为38-45kPa，摩擦角(Q)为22.50-30.00。

3　膨胀土的胀缩性

我们对6米以上的土层采取土样53个，其中45个样具有胀缩性，根据胀缩性指标的统计，请见表2(表2见文后)，并参照《膨胀土地区建筑技术规定》钟祥水泥厂拟建区地基为中等膨胀土地基。从表二看出，膨胀率ep随压力的增加明显降低。

4　膨胀土的地基评价

对膨胀土地区的场地和地基进行综合评价时，既要考虑土的胀缩性，又要考虑场地的工程水文地质条件，气候条件，地形地貌，才能为建筑结构设计和地基设计提供较为符合实际的依据。

(1)土的胀缩性分级

胀缩试验结果表明，膨胀土主要分布在第三层中，上部的(3,1)层胀缩性较强，(3,1)层和(3-2)层的胀缩性对比见表3。

胀缩总率eps采用公式

eps=eps50+CsL(W-Wm)

式中：eps50在压力为50kPa时的土样膨胀率

CsL-土的收缩系数

W-+的天然含水量

wm-地基土在收缩过程中，可能产生的含水量的下限值(％)

(2)水文地质条件

该场区水文地质条件比较复杂。水位变化无常。有的钻孔有水，有的钻孔就根本无水。也有的在钻探之日无水，而过几天或次日即有水，这种特殊的水文地质条件，在有建筑物的情况下，会导致地基的不均匀胀缩变形，对建筑物的危害较大。

根据自由膨胀率，胀缩性和胀缩等级判断，并结合场地水文工程地质条件综合分析，该场区属中等膨胀土地基。

5　结论与建议

由于膨胀土具有遇水膨胀和失水收缩并作用可逆这个基本特性，因而在这种作用下建筑物的变形破坏过程和裂缝的发生，发展及其组合。与一般由于建筑物的单向不均匀沉降所造成的变形破坏不同，而有其独有的特点和格局。

房屋被破坏的程度还与层高及其基底压力的大小有关。被破坏的建筑物，大多为砖木结构的平房中两层的房屋，因其结构刚度较低，荷重较小，基础埋深较浅。在场区内常可见到平房有裂缝发生。

通过对该场地的工程勘察工作，为建筑物的平面布置，建筑结构设计和地基设计提供了较为符合实际的依据和建议。

(1)建筑物的布置：根据工程勘察对场地的评价，选择地形适宜的地段。

(2)建筑结构设计：加强建筑物或构筑物的整体空间刚度和局部刚度。

拟建工程篇6

关键词：虚拟仿真平台；创新能力；工程案例

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0107-02

当前，世界正处于大发展大调整大变革之中，经济全球化深入发展，科技进步日新月异，加快人才培养成为在国际竞争中赢得主动的重大选择，具有创新实践能力的高层次人才成为推动经济转型、创新发展的关键。随着高校研究生招生规模不断扩大，如何培养综合素质较高的创新型人才已成为各高校研究生教育工作的重要课题。自从2003年春教育部启动“研究生教育创新工程”以来，许多高校掀起了研究生创新实践基地建设的高潮。而伴随着高等教育改革的不断深化，传统的教学模式受到场地、设备等众多因素的限制，极大地制约着研究生创新意识和创新能力的培养。而计算机技术的飞速发展，使工程数值仿真计算软件已成为工程设计与分析的重要工具之一。

开发出工程虚拟仿真与物理场仿真平台，可以实现一些教学功能，在教学中使用虚拟现实，可以充分调动学习者的感官和思维，使观察的实物能够更生动地体现在学习者的面前，甚至还可以进入到内部观察。多层次、多结构的虚拟化平台是培养高水平研究生人才的关键。

通过工程虚拟仿真与物理场仿真创新实践平台的建设，可以提高我校研究生创新能力、实践能力、科研能力以及计算机应用能力，培养独立承担专业技术与管理工作、具有良好职业素养的高层次工程人才。

一、平台建设可达到目标

结合本校研究生创新教育特色，依托地球科学学院、石油工程学院、机械科学与工程学院、土木建筑工程学院、电气信息工程学院。以培养具有卓越工程师水平的高层次应用型人才为目标，建设集程序编写、系统建模、仿真实践和工程案例于一体的工程数值仿真计算平台，满足我校多个专业领域的研究生创新实践和科研能力的提高需要，着力提高专业学位研究生实践能力和职业素养，促进专业学位研究生综合素质和创新能力的提升。

同时，该平台建设将给教师提供一个良好的教学手段，促使学生自主学习，培养学生计算机应用能力、创新精神和实践操作能力，弥补了一些大型试验无法开展的弊端，为诸多创新实践活动提供平台。

虚拟平台的建设可以根据专业特点的相同或不同为实验发掘点，同时兼顾不同层次学生的需求，在实验平台上提供多样性、专业性的实验项目。虚拟实验平台可以应对对象的多元化、实验项目可以重组、平台结构开放等特点。

综上，通过本平台建设，可针对多个专业领域学位研究生在专业学位研究生教育、工程仿真数值计算、研究生创新实践能力、科研能力方面得到提高。

二、平台主要建设方法与步骤

结合本校研究生教育特色，本平台主要针对工程应用中的地质工程、石油与天然气工程、机械工程、建筑与土木工程和电气工程开展建设。

为了更好地进行创新实践平台建设，降低平台建设风险，将采用分阶段建设：

第一阶段：创新实践平台基础软件环境搭建（为创新实践平台提供基础条件）；

第二阶段：创新实践平台多人次沉浸式实践环境搭建；

第三阶段：多学科、多专业研究生科研创新能力培养与案例库建设。

首先进行第一阶段的建设，建设一个跨学科、能运行、贴近工业实际，集工程应用、工程改进、计算软件开发应用于一体的综合性工程数值计算实践平台软件环境。

第二阶段，将第二课堂和科技活动有机结合起来。实现多人次，多方科研方向工程数值仿真计算实践平台拓展课程建设内容。

第三阶段，依据各专业领域技能、平台支撑和特定场景实践环节建设创新训练项目，初步进行创新实践建设，具体如下：

1.地质工程类工程数值计算研究生创新实践建设。围绕石油地质中的液-固耦合问题进行研究。开展断层再活动地层中的应力及应变分布、分析流体运移的优势通道、流体运移方向与运移趋势、模拟岩石力学的单轴实验以及三轴试验、地震对地层结构的影响数值模拟、预测裂缝及其发育程度、分析岩浆侵入体对岩层的影响等问题的研究。发挥专业研究生的创新思维和创新设计方法，为石油地质问题的研究提供仿真计算平台。

2.石油与天然气工程类工程数值计算研究生创新实践建设。开展地应力场反演、井壁稳定研究、压裂、防砂等方面的研究，进行区块重复压裂应力场和渗流场研究、煤层气有利勘探区应力场和压力场研究等研究生创新项目。为井网部署、压裂设计、洗井方案设计及工具或设备的优化设计提供研究手段。通过平台的建设，能够改善数值模拟仿真方面的学习条件，学生能够自主地运用工程数值计算软件完成油气田开发、钻井、采油及集输方面的工程问题，能够提高学生的学习和研究能力。

拟建工程篇7

关键词：码头扩建工程；一、二维数值模型；壅水高度；流速变化

中图分类号：U657 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）04-0036-02

近年来随着码头规模化作业的发展，码头岸线得到充分的利用，长顺岸布置的桩基码头得到广泛应用，珠三角下游以及河口顺岸式桩基大多为开敞式码头，缺少防波堤或天然屏障的防护，直接受风、浪、流的影响，码头所在河道的水动力条件复杂。而在码头扩建工程后，又会影响原码头附近的水流以及河道流场。因此，在码头扩建方案的规划和设计中，研究码头扩建工程对河道水流的影响，确保河道行洪安全具有重大意义。孙东坡等应用平面二维水沙数学模型对码头扩建引起河道形势变化进行的模拟分析。黄东等应用大范围一维网河数学模型和局部工程河段二维潮流数学模型对网河流域修建码头工程对河道行洪纳潮影响进行了数值模拟分析。李彬等应用mike21软件对码头群连体扩建前、后的河道水流流态进行了数值分析。本文基于一、二维水流数值模型模拟珠江三角洲流域某顺岸式码头扩建工程后工程附近河道的壅水高度和流速变化，分析了扩建工程对工程附近局部流场和河道水流的影响。

1.概况

1.1河道概况

码头扩建工程位于倒运海水道河口附近，距狮子洋莲花山东航道约1.3km。倒运海水道属于东江河网的4条主要出海通道之一，北起东江斗朗，流经中堂、望牛墩、洪梅、麻涌、沙田等镇，至麻涌镇角尾村汇入狮子洋，河道全长19km。工程位于河道左岸，下游与三江码头相接，距河口约1.3km。工程所在河宽约380m，河道断面平均水深约为8.3m。

1.2工程设计方案

码头扩建工程按高桩式码头设计，在下游已有的三江码头东北端顺延建设，采用顺岸连片式布置，码头前沿线与三江码头基本平齐，前沿伸出岸线约58m。扩建码头平台长245m，宽18m，码头面高程4.54m。码头平台与用一座钢筋砼引桥连接，引桥长40m，宽9m，引桥轴线与码头平台轴线垂直。利用后方岸线长度约246m。

码头前沿停泊水域宽度取2倍20000DWT化学品船船宽，为36m，其疏浚水深按20000DWT化学品船使用要求设计，设计底标高为-11.60m。回旋水域布置在码头的正前方，平面尺度为171m×285m，其设计底高程与航道设计底高程一致，为一10.66m。

工程所在河道及总平面布置见图1。

2.模型构建及验证

2.1一维模型研究范围

从计算水动力的观点来看，整个西、北、东江下游及其三角洲构成一个较完整的水动力系统，西、北江下游三角洲通过狮子洋与东江三角洲相连。模型将整个珠江三角洲范围纳入计算范围。一维网河水动力数学模型的研究范围为：上边界位于马口、三水、老鸦岗、麒麟咀、博罗、石嘴水文站，下边界至虎门、蕉门、洪奇沥门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门及崖门。

2.2二维模型计算范围

二维数学模型的研究范围在一维模型中选取，上边界取自前航道前57断面，倒运海水道倒-16断面，洪屋-9断面，沙湾36断面，南支-72断面，下边界取至狮子洋狮-24断面。

计算网格采用三角形非结构网格，网格大小疏密沿河道河势宽窄变化不等，同时对工程附近的网格进行局部加密，共布设网格8516个，网格步长5m-400m不等。平面二维模型计算范围及网格布置见图2。

2.3模型验证

选取“2001.2”枯水组合的资料对模型进行潮位和流量验证，工程附近彰澎水位站点潮位验证结果见图3，流量验证结果见及图4。由验证结果可知，模型计算代表潮位值与实测值之间的误差均小于0.1m，洪峰流量误差小于20%，计算潮位、流量过程线与实测过程线吻合良好，相位基本一致。珠江网河区糙率分布大致介于0.015-0.036之间，三角洲上游河段糙率较大，口门段较小。模型验证误差符合水利工程计算规范要求，糙率分布合理。

3.计算结果分析

3.1壅水计算

根据数值计算结果，可求得设计水文组合条件下（P=0.5%、1%、2%和5%），码头工程兴建前、后，工程所在河段各断面的现状洪水位及其变化值（工程后一工程前），见表1、表2。

码头工程扩建后，上游附近河段的水位略有上升；码头所在断面则因为受过流面积减小、局部阻力增大的共同影响，表现为水位有所降低、流速有所增大；对于工程下游河段，受上游来流量减小的影响，其洪水位略有降低。且在以洪为主的条件下，工程附近的水位变化较以潮为主明显。P=0.5%时，工程上游水位壅高最大约0.004m，随着断面与码头距离的增加，水位壅高值逐渐减小；码头所在断面水位最大降幅约0.001m。

3.2流场分析

以200年一遇洪水为例，码头扩建工程建前、后流场和流速变化等值线图见图5～图6。

从工程方案实施后前后流场对比图可以看出流态改变的显著区域集中在码头周围，表现为码头上游端出现明显的绕流流态，水流向码头左右两侧偏转，码头附近无明显回流区域。码头附近的流态变化随涨落潮呈现不同的规律，涨潮阶段，码头两侧及上游端部流向均沿水流方向向左偏转，落潮阶段，码头上游端流向沿水流方向向右偏转，码头两侧流向均沿水流方向向左偏转。

根据流速等值线变化情况，流速减小的范围主要在码头上游和码头前沿的停泊水域流速增大的范围主要在码头下游段至三江码头与堤防之间的近岸水域，此外，码头工程断面主槽区至对面河岸的水域范围流速略微增大。

4.结语

拟建工程篇8

关键词：情景模拟；毕业设计；建筑环境与能源应用；暖通空调

中图分类号：TU；G642.41 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0131-04

一、背景概述

在经济和科技快速发展的今天，学生如何快速融入社会发展，把握专业发展趋势，激发学生创造力和想象力，培养实践能力是关键。重庆大学肖明葵等[1]在大学生科研训练计划（Student Research Training Program，SRTP）中培养本科生的科研能力；北京交通大学文永奎等[2]在大学生创新实验活动中培养学生发现问题、解决问题的能力；长江大学刘昌明等[3]提出“基地实训―设计院”模式，增强学生的实际操作能力。可见，除传统教学模式外，各个高校也在寻找新的人才培养模式。

建筑环境与能源应用工程专业（以下简称建环专业）属于土木工程一级学科下的二级学科，属于土建类专业，目前在全国范围内需求量大。众多用人单位面临职位空缺却招不到合适人选的尴尬境地。因此，如何培养合格的建环专业人才是一个重要而且紧迫的问题。

传统的教学模式一般是这样的：大一学习基础课，大二学习专业基础课，大三大四学习专业课，最后通过毕业设计环节，针对某栋建筑设计其空调、供暖、通风系统，达到综合应用专业知识的目的。这种教学模式下，学生通过课程学习和毕业设计能积累一定的专业知识，但是，在专业能力和实践能力的培养上存在较大的缺失。整个知识传授过程是按照学科知识体系进行的，而实践中会按照工作岗位和环境的要求进行，二者有较大的区别。这也是学生在进入工作岗位后较难及时适应工作要求的一个重要原因。

为此，文章提出情景模拟实践教学法，通过模拟实际工程项目过程，培养学生实践能力和沟通协作能力，并帮助他们初步了解行业发展形式，使之在毕业后能尽快适应工作要求。

二、课题实施方法

欧美的工科教学经验值得借鉴参考。德国大学教育中有1～2年的时间供学生到企业实习工作，因此，德国的工科大学毕业生到企业工作后能较快适应实际工作要求。美国大学虽然没有专门的学期供学生实习，但是美国学生从小独立性强，参加社会工作较多，社会经验较为丰富，再加上美国企业在员工培训方面较为重视，因此，美国的毕业生也与社会需求较为吻合。

中国学生独立性较差（包括经济和心理方面）、社会经验少（中学时期较少有工作和社工经历），以及对专业实际认识较为模糊。随着中国的经济的快速发展，用人单位希望学生能尽快适应工作，而较少单位有耐心和资金对员工进行完善的培训。目前在中国大学工科教育中，十分重视数理基础和专业基础课的教学，口授时间较多，专业实践课程也仅局限传统模式，且课时较少。同时，由于专业知识内容多，而且不同的职场发展方向需要的专业知识不尽相同，仅仅通过不同课程的学习往往让学生感到头绪众多，无法从全局把握自身的发展方向。

文章提出的情景模拟实践教学法，在进行课程设计、毕业设计或者科技创新项目时，抽象出本行业不同类型项目执行流程。学生通过模拟项目执行过程中不同公司的职能，认识实际项目执行过程，不仅能学习和运用知识，而且通过近似于实际项目的设计过程的锻炼，提高实践能力，了解本行业不同类型公司之间的定位与职责，并对工程实施过程中可能遇到的问题形成一定的概念，在实践中提高专业能力，锻炼实践能力。

根据建环专业的特点，文章将该专业毕业生在社会中的工作项目分为三类：普通工程建设类项目、绿色与节能类项目和研究类项目。下面分析了三种不同项目的特点，并设计了各自的项目执行技术路线。

（一）普通工程建设类项目

工业与民用建筑类项目是大部分建环专业学生的主要工作内容。按照工作中的不同角色，将这个项目的实施路线制订流程（图1）。

项目中由教师扮演甲方的角色，制订项目定位与计划书。将学生分为四组，分别是咨询公司、设计院、施工单位与设备公司。其中，咨询公司根据甲方的项目定位与计划，为甲方提供项目执行策略、方案设计以及施工监理服务。设计院根据咨询公司的要求，完成施工图纸与设计服务。施工单位根据甲方要求和设计院图纸，在咨询公司的监督下完成施工内容。设备公司负责提供满足实际需要的设备；或者是由能源监测公司在咨询公司、设计院的配合之下为甲方提供工程项目的能源监测方案、图纸及监测验证计划。

在项目执行时，代表咨询公司的学生的职责通过方案设计、模拟分析等手段来体现，并需要协调其他单位积极完成项目。代表设计院的学生的职责较为明确，与建环专业传统设计内容基本一致。代表施工单位的学生的工作可以通过建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）软件，通过计算机仿真施工过程来实现。代表设备公司的学生，需要对建筑设备系统作细致了解，根据设计单位的要求为该项目提供合理的设备，并为咨询方提供设备价格和概预算，以便进行方案优化选择。代表能源监测公司的学生，需要根据项目的具体情况，设计项目能源监测方案，编制能源监测软件，并制订能源系统的监测―验证计划。本项目的成果是业主需求书（POR）、项目设计图纸、施工组织方案及其在BIM中的实现、设备及材料供应清单、能源监测软件、图纸等。

在项目执行过程中，通过与“合作单位”的共同协作完成项目，在实践中了解本工作职位对专业知识的需求，培养学生的沟通能力，以及整个工程建设中各不同公司的职能、工作内容，提高实际工作能力。项目本身可以是实际或者虚拟的公共建筑、住宅建筑或者工业建筑中暖通空调与防排烟系统的工程内容。

对工程项目设计、建设有兴趣的学生可以选择普通工程建设类项目。

（二）绿色与节能类项目

在近几年国家提倡节能减排的大背景下，绿色与节能类项目增长很快。绿色建筑公司、节能评估公司以及节能改造公司近几年也吸纳了较多的建环专业毕业生。因此，文章将绿色与节能类项目作为一类主要的项目类型，在完成项目的同时，能较多地了解这类项目的特点，以及执行过程中可能遇到的问题。

如图2所示，项目中由教师扮演甲方的角色，制订绿色建筑项目或者节能改造项目计划书，并将学生分为四组，分别是咨询公司、节能公司、施工单位与设备公司。其中，咨询公司则根据甲方的项目定位与计划，通过技术方法如软件等为甲方提供按节能公司设计的方案进行的绿色建筑项目评估、能源审计、节能改造潜力评估等服务。节能公司根据咨询公司的所制订的项目方案以及甲方的要求，完成节能改造项目实施方案与设计服务或改造工程设计服务。施工单位根据甲方要求、咨询公司的改进方案和节能公司的实施方案，在咨询公司的监督下完成施工内容。设备公司则负责为项目提供符合标准和改造要求的设备。本项目的成果有节能公司的节能方案设计说明书、绿色建筑评价报告与能源审计报告、绿色建筑材料与设备清单及其概预算、节能改造工程在BIM中的实施方案。

项目本身可以是实际或者虚拟的绿色建筑评估项目。节能改造项目应选择实际的节能改造项目，以供学生在项目中进行现场调研、能源审计等工作。

对建筑节能和绿色建筑感兴趣的学生可以选择绿色与节能类项目。

（三）科研类项目

在科研类项目中，教师扮演科研主管机构的角色，制定本年度研究项目指南与计划，学生向科研主管机构递交研究项目方案，申请成功后开展研究工作。

科研类项目的成果根据内容不同，形式和协作单位可有所不同，具体操作时应根据实际内容分别对待，此类成果一般为较高水平的科研项目申请书、综述研究报告、科研报告或论文。

对解决工程实际中遇到的基础问题感兴趣，且有志于读研究生的学生可以选择科研类项目。

三、实践内容及成果

情景模拟实践课题的执行周期为3～6个月，实践对象为大四学生。在大四上学期选择实践内容，准备就业的学生可以在前两种项目中选择，准备读研究生的学生建议选择科研项目。

笔者按情景模拟实践教学思路，在2012年毕业设计环节中进行了尝试。在实际操作中，采用了普通工程建设类项目模式。共有三位学生参加，其中：一位学生代表咨询公司，负责能耗模拟与系统调试计划的工作；一位学生代表设计院，负责空调系统设计工作（也是传统建筑环境与能源应用工程专业的毕业设计内容）；一位学生代表能源监测公司，负责建筑能源监测系统的设计及测量与验证（Measurement and Verification，M&V）计划的制定。

在课题实施过程中，前期由咨询公司和设计院共同制订出几种系统方案，咨询公司对设计院的方案进行能耗模拟和改进，通过经济技术分析，选择最佳方案。在此基础上，设计院进行深化，出系统图、施工图等图纸和计算说明书，而咨询公司则形成建筑能耗报告，并对针对所选用的空调通风系统，按照ASHRAE（American Society of Heating，Refrigerating and Air-conditioning Engineers，美国采暖、制冷与空调工程师协会）标准制订调试计划（ASHRAE标准的调试计划较为全面，且满足国际要求）。能源监测公司则针对该建筑与系统的特点，设计建筑能源监测系统，设计能源监测系统的界面、接口以及监测程序，并选择末端监测设备，形成建筑能源监测的解决方案；同时，根据国际节能效果测量和认证规程（International Performance Measurement and Verification Protocol，IPMVP），制订该建筑的M&V计划。整个工程三个职能不同的公司合作关联图见图3所示。

该项目经过约3个月的毕业设计实践，甲乙丙三位学生的毕业设计题目等信息见表1所示，通过毕业设计和论文审阅以及答辩，其中两位学生的毕业设计获得优秀，一位获得良好，毕业设计的质量获得了大部分教师的认可。在毕业设计的过程中，代表咨询公司、设计院和能源监测公司的学生在毕业设计过程中，不仅要学习专业知识，完成毕业设计，更要相互之间进行合作，才能完成该项目。在毕业设计过程中，学生对行业内不同单位所担任的角色也有了初步的了解，能帮助他们在工作后尽快进入角色。

四、结语

文章通过对中国学生基本情况和目前高等教育实际情况的分析，提出了情景模拟实践教学方法，并论证了其可行性和实效性。以建环专业为例，对该专业的实际工程项目进行梳理和分类，分为三种类型，并制订了每种类型项目的实施路线。

在2012年度的毕业设计环节中，笔者应用情景模拟实践教学法指导学生进行毕业设计，达到了较好的效果。该方法能切实帮助学生掌握知识、提高能力，提高了他们学习的主动性和积极性，使他们学会了在复杂工作中了解全貌，锻炼了他们的沟通能力和专业知识的实际应用能力。面对目前工程行业越来越多的大协作、大交叉，情景模拟实践教学法则是一种适应现代社会运作模式的应用型人才培养方法。

参考文献：

[1]肖明葵，李英民.在SRTP项目总培养本科生科研能力的探讨[J].高等建筑教育，2012，21（2）：91-93.

[2] 文永奎，卢文良，杨丽辉.基于研究型教学的土木工程专业大学生创新实验活动的探讨[J].高等建筑教育，2009，18（6）：122-125.

[3] 刘昌明，曾磊.地方高校土建类大学生设计能力培养模式研究[J].高等建筑教育，2010，19（5）：49-51.

Application of scene simulation teaching method in practice course of built environment and facilities engineering specialty

HAN Xing， HUANG Chen

（School of environment and architecture， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， P. R. China）

Abstract：In order to improve the students’ working ability of building and architecture majors， put forward the practical teaching method of scene simulation. Taking built environment and facilities engineering specialty as an example， three implementation ways are suggested. Using this method， the teachers guide the students’ graduation design， to improve their working ability， communication ability， and obtain more information about the engineering.