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由系統開發之角度規劃此一系統整合平台,首先針對其整體功能目標進行系統 需求分析,提出一系統整合平台所需具備之功能作為系統規劃設計之依據,以進一 步提出系統運作機制規劃並予以開發實作。

本系統整合平台利用網路式營建工程跨領域團隊協同合作系統之已開發完成的 基本 3D 繪圖功能,延續添增新的模型元件,經由欲整合之專業設計分析軟體中,

逐一剖析各個軟體之檔案格式內容,從中找出其文件規則,往後可藉由此文件規則 訂定欲顯示之樣版格式;在剖析文件規則過程中,可由其軟體檔案格式中再找出一 些屬於該軟體內較重要且有意義之參數,使其成為本系統平台中添增元件時之相關 屬性值,讓各個元件擁有自己專屬的、多種領域的及特殊的屬性質,而不再僅僅是 一個幾何圖形的呈現;當模型元件擁有跨領域的資料後,就要設法從這共享的工程 元件資料中作資料擷取轉換處理,而設計系統整合平台則是要有能力處理系統間之 資料篩選與轉換的問題。

2.1.1 跨領域模型

經由解析工程資訊於專案生命週期間之資訊及流向,可發現一般營建專案之工 程資訊,乃源自於專案的構想、規劃、設計、施工、維護至拆除等各階段中之工程 圖檔與工程合約上延伸之資訊,然而現今使用之工程圖說大部分仍為 2D 平面資訊,

僅侷限於幾何圖形的表示,未能考慮到幾何圖形資料背後所真正隱含之資訊,以致 於專案人員無法依據圖說確切掌控整體工程狀態,因此專案之合作即須仰賴各工程 人員之專業經驗才能降地成本減少衝突發生;現階段設計除了傳統使用 2D 圖檔來 傳遞工程資訊外,也越來越多的工程參與者體認到 3D 模擬所帶來的便利性,而這 些 2D 與 3D 圖形皆是要表達真實世界中的同一個實體,透過模擬真實情境的工程環 境中建立 3D 模型,不僅讓具有豐富經驗的工程人員便於設計審圖,即使初次踏入 工程之專案人員也能輕易上手,目前坊間也越來越多支援 3D 之 CAD 軟體 (AutoCAD、MicroStation Triforma、Autodesk Revit),雖然各系統間之資料轉換不易,

但 3D 模型是現階段最適合用來傳遞各項工程資訊的工具。

工程專案進行過程中,大多由不同領域之專業人員共同進行合作設計,在整合 各界資訊時,即使採用 3D 模型配合網路式合作設計之方式進行專案設計開發,倘 若一網路合作式系統無提供增加各領域之相關資料,充其量也只是一呈現設計物幾

何圖形外表之模擬或作為元件間之碰撞檢測之模擬罷了,因此若要真的整合跨工 種、跨領域的資訊,此系統就必須能提供多種領域之使用者在此系統上有多元化的 參數設定,供各領域之專家共同為設計物設定其所屬領域之參數,因此本計畫使用 3D 模型來做為傳遞跨領域資訊的主要元件,於其中增加結構領域、工程估價領域及 熱能通風性能評估等領域之相關屬性值,供各領域專家共同為設計物作各自所屬之 分析設計,藉由跨領域的各種性能評估分析,建構符合使用者需求之設計物,因而 形成一融合各種面向評估後之設計產物,將會比以往以單一導向設計之設計更多元 化。

2.1.1.1 具實體意義之建模元件

在真實世界裡建築設計物皆是由個別的建築元件所組成,如:梁、柱、版、牆…

等,為了使模型元件能模擬出接近人類真實世界的物件,本計畫採用物件導向語言 來建構模型,其技術包含:(1)物件、(2)類別、(3)繼承、(4)封裝、(5)多型等重要觀 念,每個元件底下都包含著其特定的屬性值及方法,屬性定義的是物件的各種資料,

而方法則是在描述真實世界中的行為,藉由此技術提高系統與元件的擴充性。

本計畫欲整合之三項系統中,結構分析軟體 ETABS 與火災動力模擬 FDS 軟體 皆為使用電腦繪圖模擬技術之分析設計系統,而工程估價軟體 PCCES 為採用文字介 面之資料庫儲存資料內容,因此本系統須能提供具實體意義之 3D 模型創建,以供 ETABS 與 FDS 等軟體作電腦模擬之轉換,並能將 3D 模型之資訊轉為計算資源項目 之文字介面,供 PCCES 估價使用,藉由本系統 3D 繪圖平台快速建構 3D 模型之功 能,提供使用者一易於設計之操作介面。

本系統中所建構之跨領域模型包含了梁、柱、版與牆,其中梁與柱除了受力種 類或方向不同,基於設計方便暫時將此兩物件視為相同,而每個模型元件皆包含各 自的資料,以基本 3D 模型所需之資料即包含物件本身之幾何資訊,如物件之尺寸:

長、寬、高,及其座標面向之位置等,皆是建構 3D 物件的基本資訊。

2.1.1.2 元件具多領域之屬性參數

在建立跨領域模型(又稱多維度模型,Multidimensional Model)前,須先了解各領 域使用之專業分析軟體,本計畫在整合設計分析軟體上已成功整合三種不同領域之 工具,此三種專業軟體分別有商業之「結構分析模擬軟體」ETABS、美國國家標準

技術局(NIST)所開發的「火災動力模擬」FDS (Fire Dynamic Simulator)及由行政院公 共工程委員會委託財團法人中華顧問工程司開發完成的「公共工程經費電腦估價系 統」(簡稱 PCCES),整合前須先了解各套系統如何操作使用,經過一段時間摸索與 資料蒐集後,對各系統有了基本之了解,即可進行解析軟體資訊及流向之階段了。

維度代表的意思為分析事情之角度,本系統在研究解析各領域軟體資訊及資料 流向之流程時,即透過其匯出或儲存之檔案內容,從中進行資訊之剖析並取得相關 資訊成為本系統中之模型參數,這使得可為自己之系統模型新增該領域之參數值,

為系統再添增一維度之資料。本計畫結合多領域之系統,透過各領域專家對專案之 設計進行多種角度之分析,經由不斷的討論修正分析,為設計物作出最合適的調整,

共同完成一最佳之設計作品。本電腦輔助原型系統以跨領域模型的基本概念,經由 對欲整合之領域作各元件屬性的剖析後,針對其各種面向,如幾何屬性、材料屬性、

工程項目、資源數量…等,整理出足以涵蓋各面向之跨領域屬性資訊,再將分析所 得之資訊賦予模型元件,使其形成具備各種領域所需資訊之跨領域物件導向元件。

本系統以物件導向方式建置之跨領域模型,經由解析軟體檔案之資訊後,在這 些資訊中篩選參數使其成為模型元件之屬性值,將此資訊與 3D 幾何資訊結合後,

即可完成本系統之跨領域模型設計,本系統預設元件包含樑柱、版、牆等,透過文 字輸入或下拉選單方式填選模型屬性值,各元件之屬性值如圖 19 所示。

圖 19 元件相關屬性之示意圖

2.1.1.3 共享元件資料

專案在設計分析階段時常會遇到在過程中需添增需求、變更設計、修改設計或 對設計物做細部調整等步驟,變更後的資訊必須在適當的時機傳送給其他需要的使 用者,因此一個好的設計整合平台應該具備對需求變動時的即時反應。欲達到跨領 域之整合即使沒有使用網路即時合作,也可透過一共享元件使各領域資料達到同步 與一致性,當專案先由一位專業人員進行設計時,其能先針對其所屬領域設定模型 參數,爾後再將此檔案交給其他領域之使用者,接獲檔案後之其他領域使用者即可 不必再自行建立模型,利用上一位使用者建立之模型,直接為模型設定其所屬領域 之相關參數,即可減少每個領域最初設計時之建模時間,同時也可保有先前其他領 域使用者所設定之參數。

2.1.1.4 預設元件參數

除了物件本身之基本 3D 資訊外,本系統賦予物件一些預設之參數設定,使用者 建立模型前可先透過預設參數之設定指定以後新增之元件所擁有的屬性值,藉由預 設元件參數功能能加快使用者建立模型與設定參數之速度。本系統在材料種類中提 供一組預設混凝土及一組預設鋼筋材料之物理特性,包含其單位體積質量、重量、

楊氏系數、包申比、熱膨脹係數、抗壓強度等,若無經過修改創立模型時即具有此 屬性值。

2.1.1.5 新增修改元件參數

當預設參數值已無法滿足使用者之需求時,使用者可透過新增參數之功能為模 型元件設立新參數,此新參數會記錄於記憶體中,成為預設參數的一員,往後使用 者可在預設參數中找到新增之參數設定;本系統也提供修改元件參數之功能,當使 用者點選欲修改之模型元件後,即可透過右鍵之快速選單點選模型元件屬性值,當 選擇新增屬性功能時,即可直接為欲修改之元件進行特殊參數設定,並將修改後之 參數新增於預設參數中;倘若使用者欲修改預設屬性清單中之屬性值,同樣也可透 過滑鼠右鍵之快速選單點選所有擁有該屬性之一的模型,透過修改功能為原先擁有 該屬性之所有元件更新屬性值。

2.1.2 支援程式自動化設計資訊轉換處理

XML 擁有自我描述能力與結構化之特性,在跨平台、分散式或是異質性的環境

中,能夠提供一種中立、標準的交換格式,因此後處理以 XSLT 進行文字資料檔的 轉換,可將多領域模型之構成資訊依針對各種分析軟體之文字資料檔格式所定義之 XSLT,擷取所需資訊並轉換即格式化為各種分析軟體之文字資料檔格式,如此不同

中,能夠提供一種中立、標準的交換格式,因此後處理以 XSLT 進行文字資料檔的 轉換,可將多領域模型之構成資訊依針對各種分析軟體之文字資料檔格式所定義之 XSLT,擷取所需資訊並轉換即格式化為各種分析軟體之文字資料檔格式,如此不同

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