工程智能建造专业硕士学位方向紧密对接国家“十四五”规划中“将发展智能建造作为国家建筑业发展重点任务”的战略需求,依托河南城建学院高水平科研平台及土木工程、工程管理等国家级一流本科专业建设点,着力建设高水平新兴交叉专业,培养国家发展急需的具备土木工程、信息技术、自动化、人工智能等学科交叉能力与创新能力,具有一定的国际视野、创新能力和终身学习能力,能够胜任土木工程及相关领域协同化设计、智能化施工、智慧化管理等工作的高层次研究型专业化人才。
【专业背景】
2020年7月住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会、科学技术部等13部门联合发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,指明通过智能建造全面提升我国工程建设水平的方向,加大智能建造在工程建设各环节应用,形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链的智能建造产业体系。智能建造作为新一代信息技术与工程建造融合形成的创新模式,将对工程生产体系与组织方式进行全方位赋能,促进工程建造过程的互联互通、线上线下融合、资源与要素协同,并积极推动相关产业形成合力,这是推动中国建造产业转型升级和高质量发展的必经之路,也是《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》“以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”的重要体现。另一方面,提升建筑的安全耐久、节能低碳效能是各国经济发展过程中的一个重大挑战,如何将人工智能等新兴技术与前沿的结构健康监测、状态评估以及性能提升方法相结合,以实现建筑的智能化运营与维护,已经成为一个涉及多学科交叉的研究热点和难点。因此,应通过补短板、显特色、促升级、强优势,研发智能建造关键技术,以推动我国迈入智能建造世界强国行列,助力国家新基建以及智慧城市等重大战略需求。
工程智能建造不是一个简单的狭义概念,它涵盖了建筑物全生命期的三大阶段:建设、交付和运营。在建筑物建设过程中,运用智能化与信息化技术来完成规划、设计、施工,需要在各个环节采用建筑信息模型(BIM)、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、智能算法、机器人、区块链等新技术,与建筑工业化技术和先进制造管理方法协同进行集成与创新,以此降低资源消耗与成本,提高工程质量与效率。作为建筑业产品的建筑物在交付时,需要具备高度的“智慧”,让其能够融入现代社会,实现绿色与健康功能,体现其质量与价值。
【培养目标】
培养具有扎实的自然科学基础和良好的人文素养,德智体美劳全面发展,掌握工程智能建造领域专业基础知识,具备较强的实践能力和社会责任感,具有信息化思维和能力,以及跨界发展,从事工程智能建造相关软件工程、信息技术等工作的潜力,能够在工程领域尤其在智能化升级转型过程中的相关部门从事研发、智能设计、施工、管理等工作的研究型、创新型人才。本专业培养的研究生经过3年左右的学习和实践,能够达到以下目标:
1.具有正确的价值观、职业道德和探索精神,能够运用土木工程、计算机信息技术领域知识分析并解决工程建设过程中的实际问题,具备一定的研发能力;
2.能够运用算据、算力、算法工具,解决多目标寻优问题,重点解决工程项目各参与方博弈、满意度均衡、工程伦理困境等问题,以实现全过程动态管理和综合协调与优化;
3.能够通过多维数字建模、数字孪生、虚拟设计与施工、BIM、ERP与工程建造有机结合,解决数字链驱动下的工程项目立项策划、规划设计、施工、运维等全寿命周期一体化协同的关键问题;
4.围绕全过程工程咨询,具备研究服务模式创新,解决传统咨询服务碎片化、单一性、不协调、分段式管理的能力,具备解决工程数字化综合管理、建筑企业战略规划与风险管控问题,实现工程价值链提升的能力;
5.具备终身学习能力、创新能力和国际视野。
【专业特色】
本专业坚持立德树人,培养能够把握智慧建造的前沿问题和最新发展,既具备土木工程和工程管理学科的基础知识理论和系统深入的专业技能,又掌握信息、电子、控制、计算机等相关知识,具有独立开展科学研究、解决关键技术问题的能力,能胜任“新基建”相关领域的智能设计建造与韧性防灾、智能装备与现代化施工、智慧运维与管理的工程技术和科研岗位,服务国家“新型基础设施建设”(新基建)重大战略,能够进行良好的组织、沟通和团队合作,具有家国情怀、创新能力和国际视野的德才兼备型研发人才。专业坚持“育人为本、科研创新”的总原则,瞄准研发创新人才培养目标,聚焦基础性、前瞻性、关键性研究问题,高度重视数字设计与智能建造领域科研创新与专业化人才培养。
1.产学研融合的培养模式:该专业针对行业人才需求,依托河南省信息技术产业的快速发展,形成“产学研”良性循环,培养相关产业的骨干人才。以中建、中平能化集团等行业龙头企业作为实践培养基地,以河南省数字建造工程技术研究中心、河南省全过程工程咨询工程技术研究中心为专业点支撑平台,聘任行业协会和企业专家为客座教授。在面向智能装备、智能设计、智能施工、智能运维与研发等多元化需求的产学研融合的培养模式下,不仅要求学生掌握传统建筑工程的基本理论和基本技能,还注重与智能建造工业化及信息化相关的现代应用技术能力的培养,旨在培养兼具智慧建筑与建造相关自然科学知识与人文精神素养的科研创新人才。
图1河南省数字建造工程技术研究中心
图2河南省全过程工程咨询工程技术研究中心
2.跨学科的知识结构:基于土木工程、工程管理国家级一流学科,打通信息技术、能源环境、运维管理等交叉学科,引领未来行业的重构与变革。工程智能建造专业是一门综合性较强的学科,融汇了人工智能、建筑学、工程学等多学科知识。该专业学生需要掌握智能建造的相关原理和基本方法,进行实践与科研基本训练,能胜任一般土木工程项目的智能规划与设计、智能装备与施工、智能设施与防灾、智能运维与管理的能力。这种跨学科的知识结构使学生能够在不同的领域进行交流和融合,具备开放兼容的知识结构、扎实求精的工程能力,较高的科研创新能力以及开阔的国际视野。
3.实践性与就业性强的培养目标:响应国家新型基础设施建设(新基建)计划,培养具备人工智能、机器人、物联网等知识能力的尖端人才。工程智能建造专业注重理论与实践的结合,通过科研平台、实验室、工作坊、项目、实习等多种形式,让学生在实际的场景中应用所学的知识和技术,提高创造力和解决问题的能力。这种培养方式使得毕业生能够从事智能建造设计、规划、施工、管理、智慧运维、评估等多个环节的工作,或者在相关的研究机构、教育机构、政府部门等进行研究和教学。这种实践性与就业性强的培养目标确保了硕士毕业生能够迅速适应职场需求,为社会提供创新的解决方案和服务。
工程智能建造硕士专业的特色在于其实践性强、跨学科的知识结构以及产学研融合的培养模式,旨在培养具备高度专业素养和创新能力的人才,以满足行业对智慧建筑与建造领域人才的需求。学科拟与国内外领先高校密切合作,3-5年内形成智能建造科研新高地。
【课程设置】
在课程设置方面,工程智能建造硕士专业的课程体系由专业基础课和专业必修课、模块选修课组成。实习实训环节将依托省级平台、企业、行业项目完成。主要专业基础课包括程序设计、力学、建造机械控制原理、BIM技术基础、智能测绘等;专业必修课涵盖BIM工程应用、人工智能数据处理、结构智能分析、预制构件数字化生产、智能施工、智能感知网、智能控制、建筑物联网等。模块选修课由信息化建造、绿色建筑和智能化工程管理三个模块组成,以适应不同研究生的兴趣和发展方向。
【就业方向】
工程智能建造专业硕士专业的毕业生在毕业后能够胜任智能建造及相关领域的研发、规划设计、制造与施工、管理与运维、科教等工作,具备跨界发展从事系统开发、金融与保险、社会服务与管理等工作的潜力。本专业毕业硕士研究生就业方向主要为:从事建筑工程领域的智能装备与设计、智能运维和科教等工作。毕业生可以选择进入勘察、设计、施工、监理公司等建筑工程行业,也适合进入高速公路、城市交通管理部门、公路养护中心等企事业单位,从事基础设施的运营维护、控制设备的科研、设计、安装、维护和技术支持工作。也可在高等院校、科研院所从事教学和科研工作。