制造業(yè)靠BIM實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)位分身，RFID取代傳統(tǒng)的紙本巡檢流程

3D建筑資訊模型，簡(jiǎn)稱BIM，近十年來已經(jīng)融入臺(tái)灣各大工程的設(shè)計(jì)施工流程中，發(fā)展日臻成熟。為了發(fā)揮BIM更大價(jià)值，現(xiàn)在也開始有工程，將設(shè)施資訊建檔到BIM模型中，來發(fā)展視覺化的維運(yùn)管理作業(yè)

高雄鳳山車站改建工程早在蓋好之前，站長(zhǎng)就能透過數(shù)位世界中的鳳山車站，思考日后巡查設(shè)備的路線和維護(hù)方式，每一臺(tái)機(jī)電設(shè)備、冷氣、電扶梯，不只看起來模樣相似，連每一臺(tái)設(shè)備各自的廠牌、型號(hào)都和真實(shí)世界相同。

這就是近10年來，各國政府公共工程極力想要達(dá)成的新境界，不只蓋一棟真實(shí)大樓，還要靠IT技術(shù)，打造出一棟一模一樣的數(shù)位建筑。這就是3D建筑資訊模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM)技術(shù)。虛擬世界中的一條線、一個(gè)方塊，都代表了真實(shí)的一段管線，一個(gè)通風(fēng)口，一臺(tái)機(jī)電設(shè)備。

一棟建筑從規(guī)畫、設(shè)計(jì)到施工，需要非常多不同專業(yè)技師，從建筑外觀、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管線等面向進(jìn)行規(guī)畫與設(shè)計(jì)，早期以2D的電腦繪圖(CAD)為主流，但近十年來，進(jìn)一步走向參數(shù)化的3D模型建構(gòu)技術(shù)，也就是BIM，直接整合不同專業(yè)設(shè)計(jì)到同一個(gè)視覺化的模型中，來取代多張2D平面設(shè)計(jì)圖紙，不再像從前靠想像來建構(gòu)空間概念。

透過BIM來呈現(xiàn)實(shí)體建筑的虛擬分身，工程師可以先在虛擬世界中進(jìn)行設(shè)計(jì)、模擬、除錯(cuò)、出圖、施工排序，最后再進(jìn)入實(shí)體施工階段來付諸實(shí)踐，也就是說，BIM是一種虛實(shí)整合的技術(shù)。

美國是BIM技術(shù)發(fā)源地，不只在營造業(yè)視為關(guān)鍵技術(shù)，美國官方機(jī)構(gòu)GSA也從2007年起，要求接受GSA設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)資助的主要專案，需將BIM納入設(shè)計(jì)流程。而BIM技術(shù)也在2010年之后，逐漸被歐洲、英國、法國、德國等國重視，這股浪潮吹進(jìn)亞洲后，中國、日、韓、星等國政府也開始力推，如新加坡2014年從公部門工程帶頭實(shí)施，2016年韓國更要求5億韓元(約臺(tái)幣1,300萬元)公共工程必用。

BIM技術(shù)在臺(tái)灣

BIM模型在建筑維運(yùn)過程中累積的資料，資料價(jià)值可能在50年后才會(huì)發(fā)揮到最大。─── 臺(tái)灣世曦總工程師林曜滄。

臺(tái)灣同樣在建筑、工程界開始少數(shù)采用，近10年來開始普及，政府更帶頭積極在公共工程領(lǐng)域來推廣，如行政院公共工程委員會(huì)在2014年建立公共工程運(yùn)用BIM推動(dòng)平臺(tái)，而交通部后來更要求10億元以上的建筑工程、20億元以上的土木工程必須導(dǎo)入BIM，就是要讓更多國內(nèi)工程相關(guān)廠商，越來越熟悉BIM的作業(yè)流程。

臺(tái)灣世曦是早期率先導(dǎo)入BIM的工程顧問公司之一，2006年起，開始在幾項(xiàng)工程案規(guī)畫設(shè)計(jì)時(shí)用BIM輔助，例如高雄鐵路地下化美術(shù)館站公共工程，而后，更在2010年特別成立BIM中心，培育BIM設(shè)計(jì)人才，也建立一套制度化的管理流程，來進(jìn)行BIM協(xié)同整合。當(dāng)年，自家總部大樓改裝時(shí)，更用BIM來進(jìn)行IT機(jī)房的虛擬設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)證，才打造出新世代的節(jié)能機(jī)房。隔年，臺(tái)灣世曦開始應(yīng)用BIM到更多工程施工上，例如臺(tái)北捷運(yùn)萬大線，就是第一個(gè)將BIM列入契約的公共工程。

臺(tái)灣世曦總工程師林曜滄指出，BIM最大的優(yōu)勢(shì)，在于模擬出建筑或公共工程的3D模型，來直觀呈現(xiàn)各項(xiàng)專業(yè)設(shè)計(jì)整合時(shí)可能遇到的沖突，并提早排除，以免施工過程中大幅變動(dòng)設(shè)計(jì)，浪費(fèi)許多施工時(shí)間與成本。

像高鐵后來新蓋的苗栗站，發(fā)包施工前三個(gè)月，導(dǎo)入BIM來進(jìn)行工程檢討，負(fù)責(zé)監(jiān)造的世曦，從3D模型中發(fā)現(xiàn)許多需要改善的沖突點(diǎn)，不僅節(jié)省了20%施工后的設(shè)計(jì)變更費(fèi)用，不需敲除現(xiàn)場(chǎng)隔間重新施工，工期甚至能提早兩個(gè)月進(jìn)行實(shí)地勘查?！窧IM能為業(yè)主控制風(fēng)險(xiǎn)?！沽株诇纥c(diǎn)出了打造數(shù)位分身的應(yīng)用價(jià)值。

而臺(tái)灣世曦近年承包的桃園第三航廈的設(shè)計(jì)(又稱為T3專案)，更是靠BIM實(shí)現(xiàn)跨國協(xié)同合作的典型例子。

T3專案的建筑師來自臺(tái)灣、英國、香港，分散在世界各地。為了協(xié)同建立第三航廈的3D建筑資訊模型，所有資料的共享、提交、發(fā)布、歸檔在同一個(gè)云端環(huán)境，每?jī)芍苓M(jìn)行一次模型交換與整合，甚至連檔案命名、模型資訊的拆分、資料交換與管理、協(xié)同作業(yè)的流程，都得遵循同一套BIM設(shè)計(jì)規(guī)范。林曜滄表示，設(shè)計(jì)單位花很多時(shí)間來理解與改變現(xiàn)行作業(yè)流程，也頻繁與協(xié)作單位溝通，來建立起共同作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

在這個(gè)大型跨國專案執(zhí)行過程，臺(tái)灣世曦幾乎全部的部門都出動(dòng)，共同參與設(shè)計(jì)與整合。因此，經(jīng)過這次大練兵之后，臺(tái)灣世曦決定更進(jìn)一步，推動(dòng)BIM設(shè)計(jì)流程自動(dòng)化來減少人力，從2017年起，開始用客制化IT資訊系統(tǒng)或外掛程式，來優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。

林曜滄舉例，透過電腦自動(dòng)作業(yè)，目前捷運(yùn)工程的BIM設(shè)計(jì)，能根據(jù)業(yè)主需求，直接在作業(yè)軟體輸入相關(guān)參數(shù)，來調(diào)整空間配置，甚至能利用資料庫帶出參數(shù)來自動(dòng)配置，像收票出入口系統(tǒng)就是如此，不需依賴手工修改。

結(jié)合BIM走向視覺化維運(yùn)管理

近年來，BIM不只用于設(shè)計(jì)、施工階段，林曜滄說，許多人已經(jīng)開始意識(shí)到，BIM模型延伸應(yīng)用到維運(yùn)管理，除了能更有效地維護(hù)設(shè)施，延長(zhǎng)使用年限，其中累積的維運(yùn)資訊，更是整個(gè)建筑生命周期的價(jià)值，「一項(xiàng)工程建起來可能要3～5年，但后續(xù)的維運(yùn)管理還有50～100年，資料價(jià)值可能在50年后才會(huì)發(fā)揮到最大。 」他強(qiáng)調(diào)。

所以，像美國早在2007年，就提出了施工營運(yùn)資訊交換標(biāo)準(zhǔn)COBie(Construction Operations Building Information Exchange)，來規(guī)范工程施工到移交給營運(yùn)單位所需的資訊交換標(biāo)準(zhǔn)，希望在施工時(shí)，就將設(shè)備資訊依照COBie格式建檔到BIM模型中，結(jié)合3D模型視覺化，以利后續(xù)的維運(yùn)管理。后來，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不但成長(zhǎng)為全球商業(yè)軟體共同遵循的國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)之一，更成為英國、美國的建筑資訊交換標(biāo)準(zhǔn)。

不過，要實(shí)際應(yīng)用COBie標(biāo)準(zhǔn)到實(shí)際工程中，仍為一大挑戰(zhàn)。不僅因COBie標(biāo)準(zhǔn)近2～3年才開始被臺(tái)灣的公共工程采用，臺(tái)灣也沒有發(fā)展出能承接的BIM模型與COBie資料格式的維運(yùn)管理系統(tǒng)。林曜滄指出，大多工程仍習(xí)慣在竣工時(shí)交付紙本或光碟資料，用一筆筆數(shù)位資訊來管理建筑，還沒有用3D模型視覺化設(shè)施資訊的概念。

2012年，臺(tái)灣世曦決定以自家內(nèi)湖總部大樓為試驗(yàn)場(chǎng)域，自己來打造一套BIM設(shè)施維運(yùn)管理平臺(tái)，稱為V3DM(Visual 3D Facilities Management Platform)，花了6年，2018年才開始使用。這個(gè)平臺(tái)不只可用于建筑，后來，還導(dǎo)入到兩個(gè)土木工程專案上，八卦山隧道和新的臺(tái)鐵鳳山車站。

在導(dǎo)入臺(tái)灣世曦總部大樓的過程中，由于大樓不是全新的建筑，所以，得先重新打造出BIM模型，才能逐一放入設(shè)施資訊，比如冷氣的廠牌、型號(hào)、規(guī)格、價(jià)格、使用手冊(cè)等，都是以COBie格式建檔，嵌入到虛擬設(shè)施在BIM模型中的對(duì)應(yīng)位置。

在虛擬世界建檔后，為了增加維運(yùn)作業(yè)的效率，在真實(shí)世界中，臺(tái)灣世曦也在大樓每一個(gè)實(shí)體設(shè)施、設(shè)備上，都貼上了QR Code貼紙。巡檢人員只要利用手上的行動(dòng)裝置App，快速掃碼就能直接取得記錄在BIM模型中的設(shè)備詳細(xì)資訊，還能線上回報(bào)設(shè)備狀態(tài)。

而且，不只樓管例行巡檢，就連大樓租戶的員工，若發(fā)現(xiàn)冷氣故障等設(shè)備問題，也能使用報(bào)修App，自己掃描QR Code來向管理部報(bào)修。管理部收到訊息后，可以直接從BIM模型調(diào)出需維修的冷氣位置，再通知維修廠商來處理。維修完成后，維運(yùn)人員也能用App回報(bào)給中控系統(tǒng)，來更新保養(yǎng)維修紀(jì)錄。

而八卦山隧道，也是舊工程重新以BIM來維運(yùn)管理的典型案例，在通車15年后才導(dǎo)入，目標(biāo)要透過更有效率的日常巡檢作業(yè)，來維護(hù)隧道安全。林曜滄表示，為了建立起八卦山隧道的BIM模型與設(shè)施設(shè)備資訊，臺(tái)灣世曦投入大量人力場(chǎng)勘，不僅將所有空間與設(shè)備重新編碼，總共貼了2,000多片的RFID標(biāo)簽，還把公路總局的養(yǎng)護(hù)表單全部電子化，改為以手機(jī)巡檢App來報(bào)修，取代傳統(tǒng)的紙本巡檢流程。

臺(tái)鐵鳳山車站改建案則和前述兩個(gè)案子不同，打從專案啟動(dòng)，就打算實(shí)現(xiàn)BIM生命周期管理，從設(shè)計(jì)、施工到維運(yùn)管理都導(dǎo)入。所以，在車站竣工時(shí)，也直接用設(shè)計(jì)施工用的BIM模型與COBie格式的設(shè)施資訊來交付。因此，早在施工階段，就同步考量日后營運(yùn)所需，來整理驗(yàn)收文件與資訊，將所有的設(shè)備編列了系統(tǒng)化且獨(dú)一無二的ID，方便日后管理識(shí)別之用。

林曜滄表示，盡管數(shù)位交付初期所需要準(zhǔn)備作業(yè)成本增加，但縮短了鳳山車站從竣工到營運(yùn)的時(shí)間至少10%，還能大幅降低以往工程資訊斷鏈的問題。

而且，由于每一筆維運(yùn)資訊都能被數(shù)位化記錄下來，林曜滄表示，「這些資料長(zhǎng)期累積下來很有價(jià)值，比如設(shè)備壞掉的頻率，可以成為采購的參考?！刮磥?，除了靜態(tài)的維運(yùn)資料，BIM更能結(jié)合感測(cè)器來搜集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)一步用于大數(shù)據(jù)分析。比如臺(tái)灣世曦正在開發(fā)智慧節(jié)能AI系統(tǒng)，要透過搜集大樓中的溫濕度、CO2、用電量等資訊，來自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度與出風(fēng)量，達(dá)成智慧節(jié)能效果，最快在今年底就能上線。

圖為3D建筑資訊模型BIM在實(shí)際工程中的舉例。臺(tái)灣世曦設(shè)計(jì)出建筑物的 BIM模型，預(yù)先排除施工沖突點(diǎn)，在施工過程中，也讓工程人員能根據(jù)視覺化的資訊，來進(jìn)行溝通與施作。

臺(tái)灣BIM維運(yùn)作法剛起步，推廣仍為一大挑戰(zhàn)

不過，應(yīng)用BIM來維運(yùn)建物的作法，臺(tái)灣才剛起步，加上建物維運(yùn)的效益無法被立即看見，在推廣過程中，仍遭遇許多挑戰(zhàn)。尤其舊建筑或工程要導(dǎo)入時(shí)，可能要先花費(fèi)百萬元重新打造BIM模型、收集設(shè)施設(shè)備資訊，才能用于后續(xù)的維運(yùn)，就算是新建物能直接延用設(shè)計(jì)階段的BIM模型，還是需要整理設(shè)施資訊并以COBie格式來建檔，導(dǎo)致前置作業(yè)的成本增加，這些因素都會(huì)影響業(yè)主導(dǎo)入意愿。

因此，林曜滄表示，目前臺(tái)灣世曦鎖定含金量高的新建筑，或是政府出資的公共工程或公宅來推廣。因?yàn)樾陆ㄖ苤苯友佑迷O(shè)計(jì)施工階段的BIM模型，導(dǎo)入門檻較低，未來也還有較長(zhǎng)時(shí)間的維運(yùn)效益，而政府出資的公共工程，對(duì)后續(xù)營運(yùn)、設(shè)施安全性有更高的要求，較容易推廣。

當(dāng)BIM運(yùn)用到維運(yùn)管理端，林曜滄認(rèn)為，可以發(fā)展成智慧建筑視覺化的維運(yùn)管理模式，甚至進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智慧城市，但現(xiàn)階段仍需要建立BIM維運(yùn)的共同標(biāo)準(zhǔn)，更有待進(jìn)一步普及，「還有很長(zhǎng)一段路要走。」他說。