建筑装饰工程施工工艺虚拟仿真 实训系统

2024-05-29 15:50:09 百库

一、项目建设背景

(一)建设背景

1、社会政策背景

随着人民生活水平的提高,装饰行业近年来蓬勃发展,装饰设计内容和服务对象范围越来越广泛。专业内容涵盖建筑学、艺术设计学、人体工程学、建筑装饰材料、建筑装饰施工等学科领域,而装饰施工工艺艺是装饰专业的核心技术基础,实现理想装修效果的保证。

20218月,教育部科技发展中心根据《国家职业教育改革实施方案》《职业教育提质培优行动计划(2020—2023 年)》《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》等文件要求,制订了《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》,对虚拟仿真项目建设进一步做出了明确指示。

指出,适应国家战略和数字经济发展要求,紧盯产业转型升级,融合新《职业教育专业目录》规定,将职业教育示范性虚拟仿真实训基地打造成集教学、实训、培训、科研、竞赛、科普等功能于一体的综合性实训基地、虚拟仿真实训教学资源校企协同开发平台和虚拟仿真实训技术成果展示与应用推广平台;解决实训教学过程中高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的 三高三难痛点和难点;服务新时代复合型技术技能人才培养、服务双师型教师队伍建设、服务企业员工和各类人员就业培训、服务区域经济转型升级和乡村振兴、服务行业企业技术创新、服务一带一路沿线国家和地区发展;发挥示范、引领、辐射、带动作用为推动现代职业教育高质量发展增效赋能。

1虚拟仿真实训环境建设

基于先进行业企业的生产环境和生产设备,吸收新理念、新技术、新工艺、新规范、新标准,建设与实际职业情境对接的虚拟仿真实训环境,增强实训教学与行业企业岗位实践的吻合度。 虚拟仿真实训环境建设须首先满足教育部颁布的《职业院校专业实训教学条件建设标准(职业学校专业仪器设备装备规范)》《职业院校数字校园建设规范》及具体专业的国家标准和行业标准规定。

2)虚拟仿真实训教学场所

 虚拟仿真实训教学场所一般由专业虚拟仿真实训中心、公共虚拟仿真实训中心、虚拟仿真体验中心和虚拟仿真研创中心组成。其中,第一个中心为必建内容,其它三个中心为选建内容。提倡院校因地制宜、充分利用现有实训教学场所,通过功能升级或环境改造等实现综合利用,并尽量按教学组织要求保证一人一工(岗)位,满足学生独立或协同操作的需要。依托院校最具特色和优势的专业群,系统设计实训教学体系,打造若干个专业特色突出的高水平专业虚拟仿真实训中心,每个专业虚拟仿真实训中心下可设若干按一定逻辑组合的虚拟仿真实训室,组合逻辑可选择产业链逻辑、人才培养逻辑、工序工艺逻辑、生产流程逻辑等,应覆盖行业企业前沿技术和新业态。此中心应优先建设最急需和难点、痛点最集中的实训室,确保资金投入产出实效的最大化。

(二)建设思路

建筑装饰工程施工艺实训需要学生亲自动手操作,要学校提供场地和装饰材料,实训周期较长、成本较高,在没有经验的情况下学生容易操作失误,并造成人员和设备伤害。装饰施工虚拟仿真实训平台的建设,针对这些现实教学问题,通过让学生在虚拟空间中进行装饰施工工艺的完整实操过程,安全重复的进行工艺练习,从而掌握熟练的施工工艺技能,高质量的完成实训目的,同时节省了教学成本,降低教学过程中的安全隐患。过建筑装饰工程施工工艺虚拟仿真实训平台,帮助学生形象的感知施工工艺实践流程,反复操练施工工艺,熟练掌握施工实践技能。基于国家标准规范的测试系统可测评学生的专业技能掌握情况,并给予及时正确的反馈。装饰施工工虚拟仿真实训系统平台的建设,将推动装饰施工技术相关课程的发展,为学生带来更为智能高效的学习体验和实训环境

二、建设目标

立足专业需求,建设建筑装饰工程施工虚拟仿真实训系统,通过建筑装饰工程施工工艺虚拟仿真实训系统,帮助学生形象的感知施工工艺实践流程,反复操练施工工艺,熟练掌握施工实践技能,解决实训周期较长、成本较高的问题,高效的完成实训任务。培养具备装饰行业施工、设计、预算等工作岗位能力的高等应用型技术人才建设打造职业教育示范性虚拟仿真实训基地,紧密联系企业,展开校企合作,进一步解决实训教学过程中高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的 三高三难痛点和难点服务新时代复合型技术技能人才培养、服务双师型教师队伍建设、服务企业员工和各类人员就业培训、服务区域经济转型升级和乡村振兴、服务行业企业技术创新、服务一带一路沿线国家和地区发展;发挥示范、引领、辐射、带动作用为推动现代职业教育高质量发展增效赋能。

三、建设内容

建筑装饰工程作为建筑装饰工程专业教学中的专业通识,通过对装饰材料的基本知识、构造技术和空间运用方法的教学以及施工工艺流程和施工工具等认知,来培养学生对装饰工程的感知力,使其具有合理选择和正确使用的能力,实现对环境空间设计意图的准确呈现。该课程涵盖的装饰材料,主要包括建筑材料、室内材料,其教学内容是装饰材料的装饰形式、构造原理和运用方法。从教学内容来看,实训具有很强的知识性和实践性,教学过程中将知识性理解和实践性操作结合起来,避免学生仅仅停留在理论的学习层面,而不能深入到实践当中

1)“装饰工程技术”的实物教学易受时空限制、且更新困难,做不全。 

对装饰施工工艺特征等基本知识的教学,以往采用文字、图片、多媒体、动画视频的方式进行课堂讲解,随后设置实物参观环节,在装饰实训中心的综合材料展示室进行现场实物体验和观摩,使学习由理论抽象性向具象实物性转变。但在是施工工艺流程步骤等教学中,存在一定局限性:

一是仅仅停留在认识阶段,缺乏对后期使用的深层理解;

二是受学时分配和实训室开放的影响,时间有限且空间受限,学生难以灵活  自主地进行学习和认识;

三是施工包含内容较多,受经费和管理限制,线下难以及时全面的对装饰施工相关教学内容进行教学,易出现教学内容与实际应用的脱节现象

2)“装饰工程技术”的实践教学采用抽象现场观摩,难理解。 

深入装饰工程学习层面,必须弄清装饰施工的构造技术和施工工艺,既是对装饰工程基本知识学习的深化理解,也为装饰空间设计运用提供技术支撑。只有对装饰工程在施工过程中的构造和工艺进行深入全面了解,才能在空间设计中做到装饰施工工艺的正确认识和应用,确保设计方案施工的可行性。

以往采用装饰工程构施工的抽象工地观摩的方式进行教学,存在抽象难理解、被动观看、耗时较长的弊端:

一是抽象学习方式,让学生难以立体、生动的对施工施工技术、施工工艺进行拆分理解,缺乏动手操作的训练,难以达到深层次的学习和理解;

二是施工工地现场观摩,存在场地安全的不确定性,难以保障学生在外出教学中的人生安全;

三是施工现场所呈现的仅仅是材料施工工艺的某一个阶段,在短时间内无法了解工艺全过程;

四是外出现场教学过程中需要投入大量的时间和财力,制约了课程实践教学的有效开展。

3)“装饰工程技术运用”的实践教学直观感知困难、建构成本高,做不到。 

空间是一种虚体要素,需要以建筑物、设施、材料等实体要素为载体来构建形成,运用装饰工程技术来达到空间设计实施意图,是建筑工程技术专业的主要教学内容,也是装饰施工工艺虚拟仿真实训的最终目的。 

以往教学中,采用图片欣赏、方案展示等间接形式来感知分析装饰施工技术在空间设计中的应用和效果呈现,存在一部分的的局限性:

一是学生虽然可通过二维单角度或多角度的方式看到三维空间,但是缺乏空间结构、尺度、距离、形态、色彩、质感等空间性体验,就像人站在一张图片前欣赏雕塑或建筑作品来感受空间感一样;

二是装饰施工的空间呈现效果,具有高度抽象性,学生只能靠想象去感知,限制了对材料使用施工工艺流程的想象能力和设计表达,无法使学生体验到施工、构造、工艺与设计的完整融合;

 三是考虑装饰工程施工建设的成本高和不可逆性,难以构建真实环境进行体验。 

建筑装饰工程施工工艺虚拟仿真实训系统的建设目标,借助虚拟仿真技术,对装饰材料装饰空间进行模拟建模等,在虚拟场景中实现对材料呈现应用以及施工工艺的掌握,与实体装饰工程教学环境,进行虚实互补,装饰施工工艺的学习提供脱离时空限制、更新及时的实训环境。image.png

 同时,通过对装饰材料施工工艺过程进行虚拟再现,学生可对装饰材料构件进行拆分、组装,完成对材料在不同环境下(墙、地、顶)施工过程的交互操作,实现将实践操作搬入到教室中,边学习理论知识边进行实践操作,提高理论与实践的结合度, 让学生可以反复进行工艺实践操作,提高对施工工艺的掌握程度。

 最后,通过构建经典的、不存在的或不易到达的环境空间,允许学生在虚拟空间中,进行装饰材料的任意设计和搭配,并通过沉浸式设备,提供类似于真实空间的呈现效果和体验环境,使得学生由被动地想象材料应用效果,转为主动地感知材料在空间中的呈现。

建筑装饰工程虚拟仿真实训系统统以 “建筑装饰设计与施工流程”为依托,研发以“弹线放样工程施工、水电暖工程施工、顶面工程施工、墙面工程施工、地面工程施工、卫生间工程施工、厨房工程施工、其他工程施工”八大模块为核心技术要点,利用虚拟仿真unity3D技术,构建三维仿真环境场景,模拟八大模块的施工工艺,使学生在模拟交互中掌握施工工艺的技术要点。

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系统能够通过PC端键盘与鼠标,实现建筑装饰施工技术的虚拟体验交互。学生在系统中可以选择一个真实的建筑装饰工程实例,该系统提供施工图纸、施工规范、教学案例等学习内容,学习内容覆盖专业核心课的全部施工流程。  

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建筑装饰工程虚拟仿真实训系统以实训模式为主,每步施工步骤带有详细的学习知识点,做到边学边做,学习实训二合一;学生通过键盘与鼠标以第一人称视角,在建筑装饰工程的虚拟仿真环境中, “弹线放样工程施工、水电暖工程施工、顶面工程施工、墙面工程施工、地面工程施工、卫生间工程施工、厨房工程施工、其他工程施工”八大工程做为主线,通过游戏过关的方式来体验整个装修流程。

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互动实训:使用者能在系统内按照施工流程,针对具体工序,通过点击拖拽等操作,在三维室内环境中与各种施工工具和施工耗材进行互动操作,完成实训项目;

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实训模式根据提示框和任务栏里的任务说明进行操作。


实训系统包含弹线放样工程施工、水电暖工程施工、顶面工程施工、墙面工程施工、地面工程施工、卫生间工程施工、厨房工程施工、其他工程施工等八项虚拟仿真实训模块。

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1、弹线放样工程施工:主控线弹线放样、隐蔽工程弹线放样、关键点弹线放样;

2、水电暖工程施工:水地暖管铺设、墙面线槽开补、配管穿线安装、给排水管道安装;

3、顶面工程施工:线面石膏板平顶装饰、叠级吊顶+空调风口装饰、窗帘盒吊顶装饰+反光灯槽、叠级吊顶装饰+石膏线吊顶装饰;

4、墙面工程施工:乳胶漆饰面装饰、石材干挂饰面装饰、壁纸饰面装饰、壁纸与木饰面衔接装饰;

5、地面工程施工:防水工程施工、瓷砖地面施工、木地板地面施工;

6、卫生间工程施工:墙面瓷砖铺贴施工、地面瓷砖铺贴施工、铝扣板顶面施工、安装工程施工;

7、厨房工程施工:墙面瓷砖铺贴施工、地面瓷砖铺贴施工、铝扣板顶面施工、安装工程施工;

8、其他工程施工:木门窗套安装、固定家具制作安装、开关面板灯具照明安装、软装配饰成果展示。

系统部分截图:

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硬件配置要求:

1)CPU:≥Intel I7-12700处理器;

2)内存:≥16g DDR4 3200MHz;最大支持64G;双内存通道;

3)硬盘:≥512 G  M.2 NVMe固态硬盘,固态硬盘+1TB机械硬盘;

4)显卡:≥NVIDIA GeForce GTX1660 Super 6GB独立显卡;

5)显示器:≥21.5英寸宽屏液晶显示器,分辨率≥1920x1080。

四、项目预算

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