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建築研究簡訊第100期 《專題報導》

本所建築資訊建模(BIM)研究成果推廣與未來規劃

營建產業無法與其它工業一樣不斷提昇產能、品質,並改變作業模式,甚至產業型態,其主要原因之一在於未能善用資訊科技,而建築資訊建模(Building Information Modeling,以下簡稱 BIM)正是促使營建產業蛻變的關鍵。由於建築工程個案的獨特性、參與者分工複雜與營運維護期間長,而生命週期中規劃設計、結構分析與機電設計、施工、營運維護等各個階段間至今大部分仍以傳統的資訊傳遞以紙本及圖說為主,導致資訊不易統整與整合應用,常造成設計與施工間產生了許多不符預期的成果,對營運維護階段影響更大。我國營建產業仍以傳統的紙本及2D圖說為主要的資訊交付方式,同樣導致營建產業工作效能以及建築全生命週期整體投資報酬效益不彰、浪費資源,不符永續環境政策目標。

BIM即是利用標準化且電腦可讀的資訊模型,創建與收集有關該建築設施的所有適當的資訊。並藉其全生命週期皆可存取的格式,增進資訊整合分享,改善建築工程之規劃、設計、施工、營運維護等各階段的工作流程。因此BIM可以被視為一種以開放標準為基礎的資訊科技,提供建築生命週期資訊管理技術。

近年來,國內營建產業各界陸續有先趨者開始採用BIM,各相關中央、地方政府機關也相繼嘗試在建管行政、公共工程上採用BIM,但因國內尚未有相關指導文件或參考資訊規範來引導政府機關與營建產業界應用BIM的步調與方向,以致於相對於其它國家,推廣進展緩慢。

鑑於前述課題,本所於100年即開始進行初步研究,並於104年起正式以4年期中程科技計畫展開第一期研究推廣工作,並自108年起開始第二個4年期計畫持續進行BIM研究推廣工作。以下將依序先說明本所第一期的研究成果,以及第二期的未來研究規劃。

 

  • 104年至107年目標成果
  • 計畫目標

此階段目的在於為應用BIM強化建築設施全生命週期之資訊管理與流通,提昇設計施工效率及建築品質,增加國際競爭力,並成功的為國內營建產業BIM技術奠基。分成以下目標進行:

  1. 普及推廣應用

BIM的特色之一就是能以虛擬空間整合各專業圖文資訊並進行事前充分協同討論與調整,要讓每個進行環節能順利,就必須先參考國外資料制定必要的規則,包括BIM資訊儲存開放格式、整合與交付、營運等作業指南,依本土營建環境條件及需求,進行相關研究,研提國內BIM指南撰擬架構。

  1. 延伸、深化應用階段

國內BIM技術應用較集中於施工階段及建築管理行政作業,相對於建築物全生命週期,僅為其中一部份,尚未擴及設計與維護管理階段。可參考美國及英國的COBie標準以及資料填寫指南,並研析國外應用於建築維護管理的案例經驗與技術,提供國內相關應用之參考。

  1. 開發本土應用

國內BIM技術本土化應用發展,除以輔助建築管理行政作業為方向之一外,未來將融合「物聯網」、「雲端應用」、「大數據」三大領域,引導營建產業走向高科技產業。

  • 主要研究成果
  1. 提出BIM作業指南

透過104年「我國BIM協同作業指南之研訂-設計與施工階段資訊交換」、105年「我國BIM協同作業指南執行要項研擬」、106年「我國BIM協同作業指南應用案例教材與培訓計畫之建立」等研究計畫,收集國內外相關BIM指南文獻,針對建築專案之設計與施工階段的資訊建製及交換需求,進行深入與本土化分析整理,並據以完成國內BIM指南的可行架構、「BIM協同作業指南」(初稿)以及案例教材,做為國內公私部門執行BIM建築專案時之參考。

圖1我國BIM協同作業指南暨指南執行要項(初稿)文件架構

另外,106年「我國建築工程BIM應用分類之評估選用方法研究」亦透過國內外文獻彙整出適用於國內建築工程的BIM應用,並建立BIM應用之架構與流程,提出「建築工程BIM應用評估選用手冊」,以利業主選用BIM應用時依循。

  1. 研訂國內BIM元件規範

104年「國內BIM元件通用格式與建置規範研究」完成「台灣BIM元件通用格式規範書」(初稿),提供建築營造產業在未來開發元件的過程中,具備可參考的BIM元件標準制定指南,以及建築相關產業開發元件圖庫的技術方向。同時也補助台灣建築中心設置完成適合本土化廠商使用之雲端BIM元件平臺,參考國外BIM元件庫架構,並結合本所COBie及資訊編碼的研究成果,彙整所需檢核之資料、屬性等,建置建築設計常用元件及機電相關應用元件。,並輔導設備廠商建置BIM元件,以解決國內BIM本土元件不足的課題。

圖2BIM元件庫發展主軸

  1. BIM模型資訊之編碼

104年「臺灣COBie-TW標準與使用指南規劃與雛型建置」參考美、英兩國使用COBie訂定建築物營運管理資訊之標準格式與資訊交付作業規範,再參照國內營建產業的現況與需求進行調整,並以臺北市大龍峒公營住宅作為實際演練成果,完成適合國內需求之「臺灣COBie-TW使用指南說明手冊初稿」。

105年「我國BIM全生命週期編碼發展與國際編碼標準銜接之研究 」、106年「建築設計與法規檢測導入 BIM 工程總分類碼之研究」依序完成分析國際編碼規則,訂出臺灣本土化編碼編製的初步應用指南,並將OmniClass編碼翻譯、探討並加以本土化,後續延伸應用範圍與本研究編碼建置後對於現階段BIM輔助建築設計與法規檢測之效益,加速公部門、營建產業對BIM全生命週期編碼的使用與認知。

圖3編碼應用範例

  1. 輔助建築法規檢測

106年「應用IFC記載建築技術規則檢測資訊之研究—建築設計施工編第1、2章」參照IFC階層與屬性資料架構研訂法規檢測所需之基本物件定義、關聯架構等,將法規名詞定義與IFC架構做完整對應,編定完整的說明。並分析法規檢討之運算邏輯,與IFC架構進行對應,作為後續發展全部技術規則檢測資訊記載與應用的一個基礎。

圖4技術規則用語以專案及建築基地相關IFC物件對應圖解

  1. 推廣培訓

為加強推廣力道,利用補助機制,進行國內BIM培訓人才,就BIM建模人員、管理人員及協調人員等不同角色進行培訓,並於北中南三地舉辦研究成果講習會。106年「國內BIM人力分級培訓可行方案之研究」回顧國際之BIM人力分級制度,研提國內BIM培訓及認證制度,建議短期民間自行辦理培訓與認證為主要推動策略;中期以納入地方政府自治條例、委託民間辦理培訓;長期則以採購法立法、委託民間辦理培訓為目標。

  • 108年至111年研究規劃
  • 目前環境需求

近兩、三年內,除本所以中程科技計畫持續研究推廣之外,國內公部門逐漸增加採用BIM技術的力道,也同時產生了技術研究上的需求。

1.   建管行政資訊內涵升級

建築行政管理需要提出一致性的資訊需求與交付格式,以便匯集都市中有關建築物管理必要的完整BIM資訊,再進一步實現城市數位化的各種需求與應用。

2.   社會住宅營運維護智慧化

社會住宅為國內目前重要的政策,如何以BIM為基礎提出一致且完整的資訊需求,結合智慧建築的經營,提供安全健康、便利舒適及節能環保人性化的生活環境。

3.   我國建築資訊數位表現與處理規範

國際間各主要先進國家均積極制定國家BIM標準,積極推動BIM的運用,並訂定執行規範與標準,營造BIM導入之優勢氛圍。國內亟需研究相關資訊規範,以利BIM的推動。

  • 未來環境預測

未來國內營建產業,將會目前其它工業所目臨同樣的課題—少工及大量客製化,必需從勞力密集朝向資訊密集再到機器代工,即工業4.0的概念。營建產業需加速推動BIM以面對下列課題。

1.   少子化所帶來的少工化

BIM的廣泛應用,建築設計可以數位化,流程標準化,加上Robot/IOT物聯網解決方案價格已逐漸下降。可以在設計之初,就採用BIM技術,以便考量往後製造(DFM,Design for Manufacturing)、裝配(DFA,Design for Assembly)、機器人施工的需要,以解決勞力不足的困境。

2.   建築物尺度的空間資訊應用與需求

IOT物聯網與A.I.人工智慧是國際間資通訊科技的重要發展方向,在與數位城市或智慧建築結合應用時,滿足對於建築物尺度的空間資訊應用與需求。

3.   資訊安全的強化

數位資訊的安全課題需在推動初期即建立正確觀念與導入基本作業流程,提供業界參考應用,以免日後難以調整。

  • 建築技術數位升級、建構數位居住環境

第二階段的目標有二。首先,「建築技術數位升級」指推動國內營建AEC產業 4.0升級,充分利用數據分析,更有效地規劃新的建築與相關設施,以更低的成本建立及營運,及更有效地維護。延續104至106年度建築資訊整合分享與應用研發推廣計畫之研究成果,推動BIM應用普及化,持續研提適用於我國的技術相關規範架構,促進建築生命全週期資訊交換流通,以開發BIM導入建築管理作業等新型態應用,在設計、施工與營運資產上,利用數據導向的協同工作模式,使供應鏈發揮最佳的產能利用,提昇營建產業整體效率及品質。

「建構數位居住環境」指橫向聯結行政院前贍基礎建設「數位基礎建設」之「建構開放政府及智慧城鄉服務」,以及亞洲‧矽谷推動方案「軟硬互補,提升軟實力建構物聯網完整供應鏈」,將BIM技術與GIS以及物聯網結合,打造數位城市,作為各項A.I.人工智慧應用的基礎資訊。

為推廣BIM技術,並成功的為國內建築產業BIM技術奠基,延續本計畫所提出的問題樹,針對國內建築產業的特質,擬定相對應的目標樹,本計畫同時以資訊的「協作生產」、「儲存共享」、「深化加值」、「跨域聯結」為概念,擬訂4個分項目標,作為計畫執行的依據,研擬導入BIM技術策略。

  1. 「協作生產」—充實BIM作業指南。建置具高技能的BIM模型生產廠商,建立完備生產流程,開創市場需求與交易機制,提高BIM模型產出效能與品質。
  2. 「儲存共享」—輔助建築管理行政。同時建立全國性收藏整合應用開始,從政府角度逐步建置大型BIM模型資料庫與收繳、應用機制。
  3. 「深化加值」—精進建築營運維護。以完整的建築生命週期資訊應用為主,縱向深化營運維護應用,建立市場需求。同時累積建築使用階段資訊,回饋建築規劃設計參考。

「跨域聯結」—研訂建築資訊規範。建置我國建築資訊數位表述規範,縱向貫穿全生命週期資訊共用,橫向跨域聯結GIS、IOT物聯網、A.I.人工智慧、VR虛擬實境、AR擴充實境等資訊技術,建構數位居住環境。

圖5108-111年科技計畫目標樹

 

 

 

  • 未來展望

總體而言,在形成「推力」上,104年度起之各項研究成果,對於加速國內本土化應用,開發技術應用基礎,可稱已初步達到形成技術「推力」之目標。除了讓專業者了解、採用BIM之外,更要使業主知道如何選用BIM應用項目,同時懂得如何要求BIM應用的品質,從而產生全生命週期的全面推動力量。

另一方面,在「拉力」的形成上,國內公共工程 BIM模型需求的量漸增的同時,如果資訊需求內容能進一步的參考本所相關BIM資訊規範而具有一致性,則可使市場更具吸引力,在目標明確、投資報酬更容易估算掌握的情形下,誘使營建產業主動採用BIM、甚至開發BIM應用。

未來,BIM中的Information會在擴大到包含如何使建築順利營運的前置作業資訊,以及營運後實際運轉情況數據,並可回饋到新建工程案的設計階段,有效提升整體營造環境的效能。BIM可橫向聯結行政院前贍基礎建設「數位基礎建設」之「建構開放政府及智慧城鄉服務」,以及亞洲‧矽谷推動方案「軟硬互補,提升軟實力建構物聯網完整供應鏈」,將BIM技術與GIS以及物聯網結合,打造數位城市,作為各項AI智慧應用,以作為智慧城市甚至國家的數位基礎,將我國營建產業推升到另一個兼具數位經濟屬性的新產業。