第一節 研究起緣
內政部建築研究所為分析國際近年來 BIM 的發展趨勢，業已於 105 年
「BIM 雲端作業之先導應用與 AEC 產業 4.0 升級策略規劃研究」研究計畫，
提出未來營建工程專 案模擬的前導範例，近年國內建築資訊模型(BIM)導 入建築生命週期的設計、施工及維運階段已逐漸成為營建流程應用的主軸，
尤其透過 BIM 所帶來的資訊能夠在施工及維運過程提供有效的幫助。然而 目前國內 BIM 的使用仍侷限在資訊瀏覽，在 BIM 實際施工及維運現場的連 結應用上仍缺乏實質性的突破。在此前提下，本研究欲應用擴增實境(AR)、
混合實境(MR) 所具備現實與虛擬結合的特性，瞭解這些技術結合 BIM 導 入於虛擬設計施工(VDC)之成效，在建築物之施工及維運階段，提供規劃設 計、施工及維運單位協作及應用，以期能推廣國內未來虛擬設計施工(VDC) 之進階施工及維運服務。
第二節 研究背景
虛擬設計與施工（Virtual Design & Construction, VDC)，係藉由 資訊工具於建築專案生命週期中，利用視覺化(Visualize)、分析及效能評 估等方法，進行有效之工作處理進而解省時間及成本之方式。近年來，隨 著 BIM 建築資訊模型的有效推展，更進一步帶動 VDC 虛擬設計與施工在 AEC 產業的應用成效。
相關研究即指出，以 BIM 作為專案生命週期資訊整合的核心，在設計 及施工階段的應用與支援已具成效，透過 BIM 建築資訊模型的元件屬性資 訊、可視覺化特性(Eastman 2011)，將能夠呈現幾何外觀、空間概念，和 概略物件如設施、窗戶等建築元件之屬性資料。例如，Lin 等人則利用 2D Barcode 系統記錄各種不同元件與編碼並結合 BIM 模型提升 3D 系統效益，
提供專案參與者在維運階段得以有效地掌握專案整體資訊；以及建立以 BIM 為基礎的 BIMFMM 維護模式系統，維護人員利用訪談與 BIM 模型檢視相 關設施維護紀錄，使得設施維護管理的實行獲得更高效率(Lin and Su 2013)。另一方面，亦有相關研究提出 Landscape Information Modelling
（LIM）之概念，將 BIM 建築資訊模型進一步延伸應用於景觀工程之設計 (Beer et al. 2007)(Zahrádková, Veronika Achten 2015)。
此外，隨著行動設備，如平板電腦、智慧型手機等裝置的快速發展，
為了促使 BIM 建築資訊模型在各項行動裝置上達到整合應用的效益，相關 BIM 軟體開發商，皆已陸續發表行動裝置 BIM 應用程式，讓使用者得以在 作業現場透過行動設備瀏覽 BIM 模型資訊。然而，隨著專案生命週期的進 行，BIM 模型之資訊量與複雜度亦隨之增加，在行動裝置規格與效能限制 下，不僅無法有效處理大量的 BIM 資訊(Irizarry et al. 2013)，亦造成 資訊分享與實務應用的困難度(Kivits and Furneaux 2013)，因此，在 BIM-based 施工與維運管理的發展上，必須要考量現場作業資訊取用的完 整性、行動性與有效性。另一方面，雖然 BIM 已具備 3D 視覺化的圖像，
但電腦的虛擬環境與實境景物仍存在一定程度的落差，對於工作現場的使 用人員而言，在應用上仍需要進行 BIM 模型與現場空間景物的比對，如 Wang 等學者指出，雖然 BIM 在工程上已有許多成功的應用案例，但在工地 現場的工作、管理與監控上的應用支援卻是相對不足的(Wang et al.
2013)，因此，BIM-based 施工與維運管理模式的建置，除滿足前述作資訊 取用的需求外，也必須考量資訊呈現的立即性、可見性與便利性。在可視 性資訊呈現的需求下，結合 BIM 模型與虛擬實境(Virtual Reality, VR) 及擴增實境(Augmented Reality, AR)於行動裝置，乃近年 A/E/C 產業之 新興應用發展方向。其中，虛擬實境所提供的沉浸式體驗，僅適用於設計 階段，對於模型的開發與審視上能發揮價值，卻無法在施工或營運維護階 段發揮實質效益；而擴增實境則提供使用者一個虛實並俱的環境，將虛擬
的內容適時的嵌入現實環境中，在不失實際視野的前提下，獲取裝置所提
價值及應用成效。
第四節 本研究計畫之重要性
1.提出改善施工與運維管理資訊處理與整合之有效方法
在專案資訊處理與整合系統的作法上，雖然過去在營建產業資訊標準 化、資訊交換與傳遞、資訊整合系統的相關研究已有需多成果，然而對產 界業而言，不僅技術門檻過高且系統建置成本也非一般專案所能負擔。本 計畫在資訊處理與整合的作法上，是以 IFC 標準資料格式為基礎，進一步 將資料屬性架構延伸至對於施工運維或管理規範的描述，並著重在將建物 設計與施工內容內容轉換成施工與運維管理內容的處理程序，依此建立之 BIM object 元件標準屬性架構，以及資訊處理的標準程序，讓專案所建立 的 BIM 資訊模型，結合行為分析模式，快速、準確的提供設施維護管理所 需之資訊內容，並藉由擴增實境模式以支援設施維護之動態管理，此種方 式並非大幅改變現今在實務上，關於資訊系統、繪圖方法、資料處理及資 訊傳遞的作法，而是提供一個更易接受且有效的工具。
2.建立具備視覺模擬與資訊整合能力之 VDC 施工與運維管理資訊模型 現今在實務上，施工與運維管理作業仍多以紙本圖文為主要資訊傳達 工具，然而，多數建築圖檔的繪製通常是由各專業領域的設計人員分別獨 力完成，由於圖檔的建置方式並未考慮後續維護階段的需求或資訊的延續 利用，以致往往需要耗費許多時間、人力，重複執行資料彙整與圖檔繪製 的作業，即使依據圖檔建構設施維護 3D 模型，其功能多僅作為視覺模擬 之展現工具，而無法有效提升在設施營運維護階段的應用價值。本計畫所 建構之設施維護 BIM 模型資料屬性架構，係透過建物圖形元件結合 GSA 綱 要標準格式為核心之資訊內容，在 BIM 模型建置過程中同時連結設施維護 管理之屬性資料，不僅可產生後續階段所需之圖檔或相關資訊，其 3D 參
數化的建模環境亦可滿足視覺模擬之需求，並具備設施維護資訊之整合能 力。
3.提升 BIM 模型於施工與運維管理階段之應用效益
以專案生命週期的觀點而論，專案於營運、維護階段的重要性並不亞 於專案之規劃與施工，然而，以往在 BIM 模型與專案資訊整合系統的研究 中，較少提及專案完工後的應用效益，隨著工程專案規模越來越龐大且複 雜化，工程完工後所移交的圖說內容，已無法滿足業主在後續設施營運、
維護的需求。本計畫在施工與運維管理的應用發展上，將依據設施維護管 理需求分析成果為基礎，進一步解析設施維護管理作業之相關情境因子，
並建構對應之 BIM 模型，作為後續建立 BIM-based 施工與運維管理系統時，
導入視覺模擬互動模式之基礎。此外，本計畫將分析 BIM 模型與情境適應 性系統之互動機制，使 BIM 模型能夠透過系統判斷，傳遞充分且精準之 3D 可視化資訊，或是必要之參數化資訊，提供施工與運維管理人員作業上的 協助，以有效提升 BIM 模型於施工與運維階段之應用效益。