以 BIM 為基礎之自動化建築法規檢測的架構

法規檢測技術發展多年，C.Eastman[6]和三位韓國學生在 2009 年一起發 表了一篇相當經典的文章，將目前幾個主流的自動法規檢測技術做了精闢的分

類： 型的檢測而不用切換軟體。ArchiCAD 可將 Solibri 掛入即為此例。

2.設計成一套獨立的軟體，可以同時於設計過程中進行檢測。 份，它們分別是新加坡的 CORENET、挪威的 HITOS、澳洲的 Building Codes Board、

美國的 ICC 的 SmartCode、及美國 GSA 的 DAT 等。

圖 4-8 法規檢測系統應支持的四個功能類別

(資料來源：C.Eastman,2009/06/30,Automatic rule-based checking of building designs，研究小組重新繪製)

文中將新加坡(CORENET)、挪威(Statsbygg)、澳洲(CRC for CI)、美國(ICC)、

美國(GSA)五個公部門實作的檢測系統，以 A.規則解譯、B.建築模型準備、C.

規則執行、D.法規檢測報告等四大功能要素，進行比較性的剖析，這對自動化 模型檢測功能的瞭解及觀念的釐清，相當關鍵。如表 4-1 所示。

(資料來源：C.Eastman,2009/06/30,Automatic rule-based checking of building designs，再整理)

SMARTcodes builder

以下即針對這四個階段進行更詳細的說明，同時比較文件所提這五大系統 則轉化的過程中，一階謂詞邏輯(First-Order Logic)是一個可行的邏輯描述 方式，在邏輯上，「謂詞」是一個良好定義的項目(功能)，可以較容易產生明 確的需求定義，而且較容易轉換成標準的程式語法。而在處理上規則轉換主要 處理兩種要素：規則的條件與內容，及規則作用的屬性，而這些都與物件的名 稱與屬性息息相關。因此一個物件名稱與其屬性的本體是相對重要的，而 Omniclass 及 IFD 的主要工作即在此發揮很大的功能。就長遠而言，下列兩種 不同的語言發展形式可以被設想：1.謂詞邏輯基礎，經由謂詞邏輯將法規與規

(一) 新加坡的 CORENET 專案的規則解譯階段，根據 novaCITYNETS 所提供的資 料中表示，他們開發了一個語義物件(一個基於擴充 IFC 物件架構的 FORNAX 函式庫)，用以擷取建築法規所需的資訊，用以促進完成處理。其 整體架構如圖 4-9。

圖 4-9 CORENET 專案整體架構

(資料來源：Naveed Shaikh，2013，impact of code checking usage on IFC model, CAD, and end users: the challenge of imperfect data)

FORNAX 是一個物件導向且同時涉及擴充 IFC 及規則定義的部份。

CORENET 法規檢測可以區分為三個部份：(1)使用現有的 IFC 資訊進行檢 測；(2)使用擴充 IFC 的屬性集進行檢測；(3)使用從 IFC 推導出的資訊進 行檢測。CORENET 使用 FORNAX 介面及檢測模組，FORNAX 架構包含 IFC 物 件及擴充 IFC 的資訊，用以提供建築法規檢測所需的資訊。若使用 FORNAX 物件新增一條規則，程式設計師並不用真的去開發相關的演算法來擷取所 需的資料，一條規則可以用自然語言描述，經由 FORNAX 解譯成電腦可以 執行的程式(需使用其所要求的語法規範)。FORNAX 物件被定義為可以擷

取特定的規則語義，讓這個物件及它的函式可以擷取定義在規則中的屬性。

FORNAX 使用開放的 CASCADE 及 ACIS 固態核心為幾何引擎，用以取得已結 構化 IFC 建築模型的資料。CORENET 實作規則使用 FORNAX 物件所提供的 屬性及函數，沒有關於模型驗證、預先檢測、處理執行一致性或結合性的 問題，透過其運作，檢視管理及漸進測試的資訊可被擷取。

(二)挪威的法規檢測系統採用了多平台的設計，包含了 e-PlanCheck、SMC、

dRofus、EDM Model Server 及 Model Checker 等。而在本次的報告中則 專注在 Statsbygg 的 HITOS 專案中，在這個專案中使用 dRofus 於空間規 劃需求檢測，而 SMC 則是應用於無障礙法規檢測。由其內容得知就 HITOS 專案而言，其檢測技術主要是由現有軟體提供。

(三)澳洲的 EDM 檢測系統係引用挪威的 EDModelChecker。此系統提供 EXPRESS 語言，一個中性的結構化的建築法規描述語法文件，進行法規轉換。其文 件包含六個段落，分別是：內容描述、效能需求、參與物件、物件屬性、

物件關連、解譯的領域特定知識。經由這樣的一份結構化描述文件將法規 重新解讀，再將之轉換為對應的 EXPRESS-X 格式的 FUNCTION 及 RULE，最 後交由 EDM Model Checker 執行。

(四)美國 ICC 的 SMARTcodes 專案最特別的地方，在於其建置了一個 IECC 專用 字典，用以定義法規檢測用的物件及屬性。同時提供一個 Web-Base 的 SMARTcodes Builder，讓各地區的建管單位，可以上去建置法規。建置的 方法是將各地方建管法規，以 SMARTcodes Builder 要求格式進行輸入。

而在輸入時必要注意當中使用的物件及屬性必要由 IECC 所提供，藉以達 到標準化的目的。SMARTcodes Builder 將規則記錄成 XML 格式，使之變 成一種機器可讀的形式，同時，以 web 的形式呈現。

(五)美國 GSA 的法規檢測專案主要以法院建築規範的空間需求驗證為主，其主 要依據 CDG(U.S. Courts Design Guide)，GSA 還資助喬治亞技術學院發 展法規檢測系統，用於美國法院大樓的通道和安全驗證，稱之為設計評估

工具(DAT)。而 DAT 的通道及安全規則，係由美國法院設計指南(CDG)中提 e-Submission 及 GSA BIM Guides 為例，其在應用上即提供了一個符合簡單的 法規檢測的初始化模型樣版，以提供使用建置符合需求的模型。建築模型通常

 是否提供模型視域的方法處理規則：新加坡是由政府提出標準樣版，並將所 需要的加強物件屬性定義於樣版檔中，設計者必要由其樣版檔產生模型。澳 洲則是於內部模型架構去新增屬性。美國 GSA、ICC、及挪威(部份)則是由 SMC 的程式庫提供，所以在模型中除了屬性名稱外，並不需特別處理。而三

肆、 法規檢測報告

就新加坡的平台而言法規檢測報告是由 e-PlanCheck 產出以網頁的形式檢 測報告的內容，整合了檢測結果報告及所參照對映的實際法規內容。它支援將 報告以 HTML、Word DOC、PDF、及 FORNAX 檢視器的圖形等格式產生文件。

澳洲 CRC 的 EDM 專案使用 EDM 所產生的文字檢測報告，這個報告使用 XML 或 HTML 的格式，因此它可以經由特殊的閱讀器或一般的瀏覽器進行檢視，但 是 3D 的圖形部份並未進行連結，只能個別的檢視。同時它也提供反向的連結，

可以反向找到不符合的法規。

在挪威(部份)、ICC 的 SMARTcodes 以及 GSA 中的檢測報告是由 Solibri Model Checker(SMC)所提供，它提供了 HTML、PDF、RTF、XLS、及 XML 等報表 格式，而分析的結果也可以圖形或表格的形式呈現。表格形式的報表可以檢視 檢測的結果是否符合法規，而進一步的內容則可於圖形形式的報表中呈現。SMC 除了提供有限的參數化表格的規則定義能力外，就屬報表能力最強。其提供了 許多圖形化的檢測結果，讓檢測的結果呈現更視覺化，這是其它兩個系統所望 塵莫及的。

圖 4-10 利用 SMC 對所有的空間、通道進行法規檢測

(資料來源：C.Eastman,2009/06/30,Automatic rule-based checking of building designs[6])

利用 SMC 也可以檢測輪椅的迴轉空間，而在 SMC 當中所提供的功能參數設 定則如圖 4-11 所示：

圖 4-11 SMC 關於無障礙樓梯的參數表

(資料來源：C.Eastman,2009/06/30,Automatic rule-based

checking of building designs[6])

圖 4-12 SMC 中的無障礙檢測參數設定表單 (資料來源：C.Eastman,2009/06/30,Automatic rule-based

checking of building designs[6])

綜合以上的分析及比較，法規檢測系統發展至今已經十餘年。SMC 似乎是 目前最多人使用的檢測平台，它廣泛的應用在衝突偵測、空間驗證、以及上列 五大系統的應用。而在 SMC 當中有兩項不足的能力，jotne EDM 則剛好可以補 足，這兩項能力即：一個是開放的規則撰寫環境；另一為後端資料庫管理。EDM 提供了模型資料庫的服務及基於 EXPRESS 及 EXPRESS-X 的模型視域及規則撰寫 環境。新加坡的 FORNAX 軟體庫提供了新加坡國內法規規則撰寫的一個完整的 程式設計環境。而 SMARTcodes 是由 AEC3 及 Digital Alchmey 所提供的技術，

發展了一個其它系統所欠缺的一個可以將人類語言的規則半自動化轉換成程 式語言的能力。

而對於這 5 個系統而言，一個最重要的要素就是：模型必須要符合欲檢測 內容的需求。被檢測的模型必須要考量到，IFC 模型中的哪些 Entity 及屬性會 被檢測。在這方面新加坡主要由官方提供標準的樣版檔案，而 ICC 及 GSA 致力 於發展一個基於美國國家 BIM 標準的模型視域。

總而言之，法規檢測系統發展至今，距離理想與期待仍有一段落差，要達 到實用地步的法規檢測仍需要多年的投入發展。現有規則基礎的軟體，可以大 範圍的應用於建築的設計階段。它可以基本的驗證模型是否違反設計規範，及 空間需求。法規檢測於建築領域的發展，才正在起步。