建築資訊模型

一、BIM 的起源與定義

60 年代興起用物件導向技術敘述產品生命週期資訊，並以資訊標準化為基 礎，廣泛地建構產品資料模型，從創建、組構、使用、維護階段的資訊掌握與傳

輸、交換與應用。

Charles Eastman(1999)於"Building Product Models”一書[7]，介紹建築物的元 件資訊模型組構原理，從建築物設計語彙、電腦建模的演化過程、資訊交換標準 等，談到資訊建模概念、ISO-STEP 與 IFC（Industry Foundation Classes）等，以 建築為對象，闡釋建築物組構元件之資料塑模理論[8]；Building Information Model

（簡稱BIM）即由此概念而來。

建築資訊模型「Building Information Modeling」指的是：『通過數位資訊模 擬建築物所具有的真實資訊』，為近年國內外營建產業之趨勢，利用新世代設計 軟體工具與解決方案的一種技術與策略[9]。不僅包含建築物本身之資訊，亦包 括整合與建築相關之連結資訊與建築營建施工之生命週期相關的資訊，連結專案 規劃設計、施工、營運以及維護至建物拆除之資訊，表 2-9 為 BIM 於營建管理 生命週期之應用。對於以往圖面上之點、線、面、性質與參數，以有系統之方式 強化且完整的提升建築資訊資料，改善以往堆積如山的圖紙文件[10]。

表 2-9 BIM 於營建管理生命週期之應用 階段 應用內容

規劃階段 1. BIM 3D 模型及影像能提供視覺化之效果，使業主及設計者間 溝通較易表達各方所需，方便後續之設計，並可替業主提供專 案行銷之使用。

2. 模型綜合其成本資訊形成 5D 模型，達到進行成本計算，使業 主了解狀況，方便討論。

設計階段 1. 能量分析：提供專案之能量消耗分析、替代材料及設計方法評 估。

2. 衝突分析：將構件做衝突分析可提早發現構件設計錯誤。

3. 可施工性分析：將施工流程及環境狀況做分析。

4. 專案進度排程：可發展出 4D 模型，模擬施工順序。

5. 專案成本計算：將建置出之模型結合成本資料庫，使能概算成

第二章 文獻回顧 

培訓人才

軟體運用範圍大，且市場上 已習慣於使用，培訓人才方 面較成熟。

為新興軟體，使用者不多，多以工 程背景者為主，且成本為高，培育 人才不易。

市面上支援 BIM 軟體種類繁多，目前建築資訊模型在軟體實作的發展上為 Autodesk、Bentley、Nemetschek Graphisoft、Gery Technolngy Dassault 四類，其 功能常見之相關軟體名稱詳如下列：

1. Autodesk 系列名稱：Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP

2. Bentley 系列名稱：Bentley Architecture、Bentley Structure、Bentley Building Mechanical Systems

3. Nemetschek Graphisoft 系列名稱：MEP Modeler、ArchiCAD、BIMx、

4. EcoDesigner 5. Tekla Structures

軟體透過參數關聯技術建立3D 模型，利用「數值化」以及「參數式設計」

作為主要概念，可立即提供控管、明細表及成本等相關資訊。在任何一個圖面上 進行修改，馬上反應於相關聯的其他地方，讓互動更即時[11]。

二、BIM 系統的探討

建築資訊模型的實作工具特性皆各有特色，包括模型展示、分析工具與相關 資料集的管理平台。在提供以物件化基底之參數化建（object-based parametric modeling）的共同框架下，許多BIM 建模工具都各自展現出不同的特點[12]。

Autodesk Revit

Revit 是由CAD 技術引進機械CAD 市場的技術人員所創立，由僅能處理2D

第二章 文獻回顧 

Autodesk Revit之相關資訊，詳如表2-11。

表 2-11 Autodesk 軟體介紹 Autodesk

軟

體 Revit Architecture Revit Structure Revit MEP

功

Bentley Systems

Bentley Architecture 是Bentley 公司針對建築師的需求所設計，提供了最直 覺、靈活的使用者介面以及2D、3D 或是2D/3D混合的工作流程和高品質的自動

化設計輔助。

Bentley Architecture 是根據建築資訊模型(BIM)概念而來的，以一個智慧的 3D建築模型作為資料來源以供應所有資訊的輸出與輸入。在2D/3D 間能自動同 步更新，大幅減低設計階段的錯誤與疏失，增加設計工作進行的速度及效率。強 大的專業標準零件庫，在整個設計概念到施工圖的流程中，隨時產生書圖報表以 供修改、檢查。而工程圖面(包括建築之平面、剖面圖和高程)及文件(包括品質控 管，估價報表及特性)都可以自此建築物模型中自動取得及更新[3]。

Bentley Systems之相關資訊，如下表2-12：

表 2-12 Bentley 軟體介紹 Bentley

軟體 Architecture

功能

1. 專業的工具及標準的零件庫。

2. 隨時產生使用者需求的圖報表。

優點

1. 能處理 Bezier 與 NURBS 複雜曲面及提供專業元件庫。

2. 支持了市場許多大型專案。

3. 因為整合各領域工具所以提供在建築上有廣的應用。

缺點

1. 用戶層不普及。

2. 不易學習及導覽操控。

3. 缺少線上物件資源庫。

(資料來源：本研究整理)

Nemetschek Graphisoft

Graphisoft 產品擁有強大的剖/立面、設計圖檔、參數計算等自動生成功能，

以及便捷的方案演示和圖形渲染，為建築師提供了一個無與倫比的「所見即所得」

的圖形設計工具。且內建的圖檔編輯軟體和智能化的工具，使出圖過程與圖檔管

第二章 文獻回顧 

理的自動化水準大大提高，達到整個圖冊中相關圖檔的每個細微的修改都能自動 更新，大大節省了傳統設計軟體大量的繪圖與圖紙編輯時間，使建築師能夠有更 多的時間和精力專注於設計本身，創造出更多的精品設計。

Graphisoft 產品不僅僅意味著設計生產力的提升，更高效率地管理與檢索設 計檔案，完善企業的設計標準，提高知識產品的使用價值。具有創新、互動特性，

提供完善的團隊協作功能為大型項目的多組織、多成員協同設計提供了高效的工 具，團隊領導者可以根據不同區域、不同功能、不同建築元素等屬性，將設計任 務分解。而團隊成員可以依據權限在一個共同的可視化項目環境裡準確無誤的完 成協同工作，透過IFC 標準資訊平台的訊息交換提供了有效的保障[3]。

Nemetschek Graphisoft之相關軟體資訊，詳如表2-13：

表 2-13 Nemetschek Graphisoft 軟體介紹 Nemetschek Graphisoft

軟體 ArchiCAD MEP Modeler BIMx EcoDesigner

功能

4.AutoCAD MEP 導入

1.瀏覽 2.交流 3.共享

1.內嵌於 ArchiCAD 2.能量平衡評估

Tekla Structures

Tekla 原是一家專業鋼結構軟體研發公司，擁有鋼結構的設計、繪圖及製造 的豐富經驗，所開發的一套鋼結構 3D 實體模型專業軟體，也是唯一在台灣成 功上線的3D 鋼結構專業軟體。

Tekla Structures 為TEKLA21公司所有並在西元1966 年創立並發表，提供3D 實體結構模型與結構分析完全整合、3D 鋼結構細部設計、3D 鋼筋混凝土設計、

專案管理、自動 Shop Drawing、BOM 表自動產生系統，3D 模型包含了設計、

製造、構裝的全部資訊需求，所有的圖面與報告完全整合在模型中產生一致的輸 出文件，與以前的設計文件使用的系統相較，Tekla Structures 可以獲得更高的效 率與更好的結果，讓設計者可以在更短的時間內做出更正確的設計。

Tekla Structures是一個用於解決顧問工程師、專案設計人員、細部設計人員 與專案經理需求的理想解決工具。並可短時間內成功上線提升設計競爭力、降低 客戶擔心的導入風險，值得客戶信賴。結合結構分析、鋼筋混凝設計繪圖與專案 管理，成為世界上第一套完整的 3D 結構分析、細部設計、Shop Drawing、專案 管理的解決方案[3]。Tekla軟體介紹詳如表2-14：

表 2-14 Tekla 軟體介紹

廠商 軟體 功能 優點 缺點

Tekla Tekla Structures

第二章 文獻回顧 

三、BIM 於國內外發展之探討

BIM 的設計概念，對傳統的設計施工工程運作模式來說，需要適應與調整 的地方很多，但對建設公司或以工程者，反而幫助他們有更便捷的協同作業平台 及圖文資訊溝通模式的躍進。因此，世界各國越來越多營建產業紛紛投入引進 BIM 技術[12]。

賴東延（2011）提出BIM應用於招標的研究，導入BIM於臺灣公共工程招標 準備階段之芻議。經由案例之差異分析，發現導入BIM可減少工程圖說與各式表 單之工程材料、尺寸與數量差異，並可降低業主與施工廠商之工程風險。[13]

BIM應用於估算的研究則有：傅貽明（2011）比對用BIM軟體工具建模該建 案以傳統方法估算的數量，探討現有BIM工具在裝修工程數量輸出之相關議題，

並進而驗證BIM工具在建築工程裝修數量掌控上的效益[14]。林竪程（2011）利 用所建的BIM模型輸出工程數量，與原建築師的數量計算書做比對後審視BIM輸 出數量上與傳統估算間的差異，並搭配廠商擬定的施工網狀圖進行四維施工檢討 衝突檢查，嘗試與工地實際發生的狀況進行回溯對照提前預見施工會發生之問題 [15]。陳景田（2011）應用BIM工具製作建築空間模型及鋼筋混凝土結構模型，

經由所建的三維模型中提取工程數量，並與建設公司的傳統專業估算進行比對，

藉以探討BIM工具在工程數量輸出的相關議題[16]。陳建佑（2010）探討鋼筋工 程數量計算造成誤差，建構計算流程，依此流程將所有施工性鋼筋進行計算，以 使 數 量 更 為 精 確[17] 。林熙聖（2010）利用BIM 之概念為基礎的系統軟體 ArchiCAD，探討數據讀取存在的問題，結合IFC繪圖軟體自動計算數量，評估其 效益與數量正確性，研究採取牆和柱形成的三種型態及一座簡單基礎模型為案例 [18]。Vladimir Popov(2009)利用BIM制定一套5D(3維、時間、成本)之環境，並用 於成本估算及施工模擬[19]。

在機電結構整合研究方面：孫瑩琁（2011）研究使機電系統元件施工界面與 結構建築系統之施工項目充分整合，以建構符合建築專案施工度之排程[20]。吳 柏成（2011）在規劃設計階段導入建築資訊模型(BIM)，建立「建築BIM機電系

統與物料管理整合模式」以增加傳統機電承包商在營建專案整體之效能[21]。范 國祐（2011）採用Revit Architecture 建立MEGA House建築模型的設計，模擬支 架體在任意載重組合下各構件之受力情形，套用規範檢核各桿件之安全性與服務 性，最後在依修正建議回饋至建築與結構模型，以方便透過同步資訊模型來進行 有效的溝通，提高工作的效率與設計成果品質[22]。陳宏名（2011）改善在施工 階段工程管理進行時可能遭遇之各項問題及困難，並助於施工階段資訊整合，使 管理者及施工人員利用BIM模型更可清楚地了解工程進行中之各項資訊及需

統與物料管理整合模式」以增加傳統機電承包商在營建專案整體之效能[21]。范 國祐（2011）採用Revit Architecture 建立MEGA House建築模型的設計，模擬支 架體在任意載重組合下各構件之受力情形，套用規範檢核各桿件之安全性與服務 性，最後在依修正建議回饋至建築與結構模型，以方便透過同步資訊模型來進行 有效的溝通，提高工作的效率與設計成果品質[22]。陳宏名（2011）改善在施工 階段工程管理進行時可能遭遇之各項問題及困難，並助於施工階段資訊整合，使 管理者及施工人員利用BIM模型更可清楚地了解工程進行中之各項資訊及需