美國 BIM 策略與成效分析

美國為 BIM 的發源地，其源頭可追溯至 1975 年時任卡內基美隆大學 (Carnegie Mellon University, CMU) 教授的 Charles Eastman 所提出的建築描述系 統(Building Description Systems, BDS)，是時 BDS 已具備了參數化設計(parametric design)的概念，利用單一整合資料庫(single integrated database)進行視覺化與數量 分析工作，並可從模型產製出 2D 圖形(Eastman, 1975)。BDS 的系統化概念與方 法於 1980 年代在美國改以建築產品模型(Building Product Models)稱之，應用於 設計、估價及施工過程，在歐洲則稱為產品資訊模型(Product Information Models)，

爾後此兩個名稱便合併統稱為建築資訊模型(Building Information Model) [18]。

一、BIM 發展進程與運作制度

自 Eastman 教授提出 BDS 概念之後，學術界對 BIM 的研究發展仍持續不斷 地進行中。另一方面，BIM 在美國實務界的發展則可區分出三個不同的進程：(1) 民間對 BIM 需求的興起、(2)聯邦政府機構對 BIM 發展應用的重視、與(3)公私 部門對 BIM 發展與應用之需求提升。

(一) 民間對 BIM 需求的興起

在 1995 年時，Autodesk 公司組織了一個由 12 家各領域公司與單位共同組成 的私人聯盟，以證明在建築業界中所使用的許多軟體程式之間的相互操作性 (interoperability)與完全資訊交換(full information exchange)的效益。在這 12 家公 司中共包括 5 家軟體公司(Autodesk、Archibus、Primavera Software、Softdesk Software 與 Timberline Software)、3 家電子/機械公司(Carrier Corporation、Jaros Baum & Bolles 與 Honeywell)、2 家建築營造公司(HOK Architects 與 Tishman Construction)、1 家通訊公司(AT&T)和 1 家研究機構(Lawrence Berkeley Labora-tory)。這些公司與單位共同參與了建築設計、施工與軟體建置工作，且都有為建 築產業的未來發展進行投資的意願。經過一年的努力，這些公司獲致了三點重要 的結論，首先，相互操作性的概念是可行的，且在商業上具有龐大的潛力；其次，

為達成相互操作性所需的任何標準必須是公開且國際性的，不應該被私人所擁有；

最後，此一民間單位組成的聯盟必須對外開放，讓世界上感興趣的團體皆可加入 成為會員。

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這 12 家公司與單位對建築業相互操作性的分析探究可視為美國民間對 BIM 需求興起的濫觴，也促成了國際相互操作性聯盟(International Alliance for In-teroperability，IAI)於 1996 年 5 月 16 日的成立，迄今已有超過 20 個國家或地區 陸 續 成 立 了 IAI 分 會 ， 更 成 立 了 由 各 分 會 兩 名 代 表 所 組 成 的 國 際 委 員 會 (International Council)，以協調國際標準的發展。IAI 做為代表民間對 BIM 需求 角色的最重要任務，即是制定了工業基礎類別(Industry Foundation Class，IFC) 標準，該標準為一個開放、中立且獨立於任一廠商的格式，因此允許 BIM 資料 能在不同供應商所開發的軟體之間進行分享與交換，進一步實現了資料相互操作 性的目標。IAI 於 2008 年更名為 buildingSMART alliance (bSa)，持續以民間角色 推動 BIM 的應用與發展。

(二) 聯邦政府機構對 BIM 發展應用的重視

在民間對 BIM 的需求逐步發展之際，美國的聯邦政府機構總務署(General Services Administration，以下簡稱 GSA)透過其下的公共建築服務(Public Build-ings Service，以下簡稱 PBS)首席建築師辦公室(Office of Chief Architect，以下簡 稱 OCA)於 2003 年啟動了全國 3D-4D-BIM 計畫 National-3D-4D-BIM Program)。

GSA 在全美國擁有、運營與管理超過三千一百六十萬平方公尺(約九百五十七萬 坪)、約 8,700 棟自有或租賃的建築物，執行中的資本投資計畫超過 200 個、總金 額超過 12 億美金。擁有如此龐大的資產與投資計畫讓 GSA 願意承諾發展必要的 策略以逐步採用 3D、4D 與 BIM 技術，因此 GSA 律定自 2007 年及其之後所有 仍在計畫書階段，並接受 GSA 設計經費資助的主要專案，最少皆必須向 OCA 繳交 BIM 之空間計畫(Spatial Program)，供 PBS 委員與首席建築師進行最終概念 審核(Final Concept Approval)；換言之，對執行此些專案的建築師與設計人員而 言，他們向 GSA 繳交的概念設計成果必須包括原始 BIM 編輯軟體格式與 IFC 格 式在內的兩種格式檔案。

為了協助落實前述 GSA 專案自 2007 年起採用 BIM 的要求，GSA 自 2007 年起也陸續頒布一系列的 BIM 指引(BIM Guide Series 01-08)，以協助建築師提高 設計成果的品質與後續施工作業的成效。除了基本的 BIM 空間規劃要求外，GSA 也鼓勵各專案在策略規劃階段即使用更為先進的 BIM 科技，以協助專案能更積 極有效地面對其他各種專案分析的挑戰。

(三) 公私部門對 BIM 的發展與應用之需求

在 GSA 於 2003 年推動全國 3D-4D-BIM 計畫後，其他的公私部門也陸續展

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現他們各自對 BIM 使用與發展上的需求。公部門的代表在聯邦政府包括美國工 兵署(U.S. Army Corps of Engineers，以下簡稱 USACE)與退伍軍人部(Department of Veterans Affairs，以下簡稱 DVA)，在州政府則包括了威斯康辛州(State of Wisconsin)、俄亥俄州(State of Ohio)與田納西州(State of Tennessee)。USACE 分 別於 2006 年與 2012 年發布了第一與第二版的 BIM 發展路徑圖(BIM Roadmap)，

詳列 BIM 發展的近程、中程與遠程目標；DVA 則於 2010 年推出了屬於自己的 BIM 指引(VA BIM Guide)，並要求所有造價超過 1 千萬美金的新建與更新專案都 必須採用 BIM 技術；威斯康辛州、俄亥俄州與田納西州則各自於 2009、2011 與 2013 年發布了 BIM Guideline、BIM Protocol 與 BIM Standards，旨在協助設計公 司、承包商、業主及專業工程人員瞭解 BIM 的使用。

私部門的代表則是國家建築科學研究院(National Institute of Building Sci-ences，NIBS)，分別在 2007、2012 與 2015 年發行第一至第三版的國家 BIM 標 準(National BIM Standard，NBIMS)，該標準中包含了核心標準(Core Standards)、

技術文獻(Technical Publications)與佈署資源(Deployment Resources)三個部份。此 外，美國總承包商協會(The Associated General Contractors of America，以下簡稱 AGC) 與美國建築師協會(American Institute of Architects，以下簡稱 AIA)亦為民 間機構推動 BIM 應用與發展的重要力量，前者於 2006 年發行了承包商 BIM 指 引(Contractor’s Guide to BIM)，於 2010 年更新至第二版，後者則製作了一系列的 BIM 標準契約附約供實務界人士參考使用。

除了前述例舉的公私部門之外，尚有其他公私部門單位在 GSA 推動 3D-4D-BIM 計畫後的十數年間發展各自的 BIM 計畫，共同為推廣 BIM 技術的發 展貢獻自己的力量。

前述的三階段進程亦概略地表現出美國整體對於 BIM 推廣、發展與應用的 運作制度現況。美國並沒有一個要求全國工程專案皆必須採用 BIM 的規定(依美 國政府的運作制度亦無法執行)，公部門機構是否要求使用 BIM 也端視各聯邦、

州、郡與市層級單位各自之規定，目前僅有少數公部門機構推動使用 BIM 政策，

且帶來的影響程度不一；此外，根據統計，只有 12%的業主表示政府的 BIM 政 策會對其是否採用 BIM 產生主要的影響[19]，換言之，大部份的業主是否接受使 用 BIM 技術並不會受到政府政策的影響。再者，對強調自由市場經濟的美國而 言，任何來自於公部門的強制規定與要求都容易遭受到民間的反彈。這些因素都 使得美國整體推廣 BIM 的狀況並不如其他應用 BIM 主要國家(如英國與新加坡)

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般順利，也讓做為 BIM 發源地的美國在 BIM 發展與應用的進度上已落於英國之 後。

美 國 三 個 主 要 推 動 BIM 發 展 的 公 部 門 機 構 為 GSA 、 USACE 與 NAVFAC(Naval Facilities Engineering Command，美國海軍設施工程指揮部) [19]，

其中 GSA 以其所管轄資產之多、推行資本計畫規模之大而最具代表性，其推動 BIM 的作法適足以做為其他單位學習之參考，因此，本節將以 GSA 做為美國 BIM 策略與成效分析之標的。

二、GSA 的 BIM 發展、推廣與應用現況

GSA 負責管理龐大的公部門不動產設施，因此推動 BIM 技術有其管理效益 上之考量，以下就 BIM 的推動政策、推動目標、實施策略、推動流程與規劃年 期、實施成效、分工方式等面向進行分析。

(一) 推動政策

GSA 在發展與應用 BIM 的過程中，最重要的兩項政策是：(1)推動全國 3D-4D-BIM 計畫，與(2)建立聯邦政府層級的 BIM 系列指引(BIM Guide Series 01-08)。

在推動全國 3D-4D-BIM 計畫之始，GSA 使用 10 個專案做為示範計畫[20]，

在這些專案中透過 BIM 測試了幾項關鍵功能，包括：使用雷射掃瞄建立 3D 模 型、早期設計錯誤偵測、建築空間效率評估、4D 排程建模、4D 成本效益分析、

建築能源分析、設計施工整合等[21]，結果顯示所推動的全國 3D-4D-BIM 計畫 成功地改進資本專案的交付過程，成功地減少成本、改善專案品質、準確性與效 率[22]。GSA 的全國 3D-4D-BIM 計畫細節內容包括：

1. 建立分階段將 3D、4D 與 BIM 導入到主要專案之政策。

2. 為進行中的資本專案指導 3D、4D 與 BIM 技術的示範應用。

3. 為進行中的資本專案提供專家協助與評估如何導入 3D、4D 與 BIM 技 術。

4. 評估產業意願和科技的成熟度。

5. 建立專屬 GSA 的推動 3D-4D-BIM 誘因。

6. 為推動 3D-4D-BIM 服務建立所需的招標和契約文字。

7. 與 BIM 供應商、專業協會、開放式標準組織和學術研究機構建立夥伴 關係。

GSA 也將執行全國 3D-4D-BIM 計畫過程中所吸取之經驗轉換成 BIM Guide

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Series，做為設計與施工廠商製作與執行計畫之參考，目前已完成 BIM Guide Series 01-06 與 08 共 7 本，BIM Guide 07 則正在發展中。BIM Guide 政策的重要 性可從兩點觀之。首先，其他公私部門機構參考目前已公布的 BIM Guide Series 以做為建立自己標準的基礎，如 BIM Guide 02 做為 NIBS 的 NBIMS 標準之基礎、

BIM Guide 03 做為美國材料和試驗協會(American Society for Testing and Materi-als，以下簡稱 ASTM)雷射掃瞄標準之基礎；其次，其他公私部門機構會參考 BIM Guide Series 內容提出所屬的 BIM 啟動計畫(BIM initiatives)，代表性機構如 USACE 與國務院(Department of State)。

(二) 推動目標

GSA 推動前述發展與應用 BIM 的兩大政策的主要目標有三[23] [24]：

1. 提供具相互操作性的建築資訊模型，以支援全國在 2007 年及其以後接受 GSA 設計資金之專案的設計概念審查。

2. 推廣具附加價值的數位展示科技，以增加政府專案全建築生命週期的執 行效率。

3. 對採用 3D、4D 與 BIM 等建築科技感興趣的專案團隊提供一站式(one-stop shop)的服務與協助。

此三點目標所欲達成的最終成果仍為提升資本專案執行過程中的專案品質、

降低成本、強化執行效率。

(三) 實施策略

GSA 執行 BIM 發展、推廣與應用工作所採行之實施策略包括以下五點，前 兩點重心為 GSA 內部作為，後三點則鎖定與 GSA 外部組織合作的措施。

1. 推動示範計畫：在 GSA 全面推動 BIM 發展與應用之前，先行透過 10 個專案分別測試 BIM 在專案中預期發揮之功能，並確認該專案所獲致 之成果是否與預期相符合以驗證 BIM 之可行性，藉此提高全面推動

1. 推動示範計畫：在 GSA 全面推動 BIM 發展與應用之前，先行透過 10 個專案分別測試 BIM 在專案中預期發揮之功能，並確認該專案所獲致 之成果是否與預期相符合以驗證 BIM 之可行性，藉此提高全面推動