BIM 臺灣未來研討會重點截錄

一、Keynote Speaker: When Will the Revolution End?

Chuck Eastman 在一開始以車輛的發展演進作為出發點，帶動了一連串工業革 新，製造業的工業化逐步在汽車工業、航太網絡、機械系統等領域展開，使產品在 製造之前，可以透過電腦建模的多次修改與調整。這種方式也稱為虛擬設計與建造

（virtual designing construction），是一種在 4D 環境中測試設計想法的概念，提供 設計者隨著設計發展過程，不斷將業主想要的特色加入設計中，使整體達到更好的 境界。該如何進行可以有效率的達到目的，以及面臨哪方面的問題，可以在這個方 面思考研究。

圖 2-3 BIM 未來發展趨勢的重點 (C. Eastman, 2016)

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在 Chuck Eastman 的演講中，提出了四個 BIM 未來發展趨勢的重點（圖 2-3），分別為：

1. Off-Site Prefabrication（模組化、單元化建造）

2. Build to the Model（按模型施工）

3. Scheduling and 4D Simulation（排程管理與施工模擬）

4. Model Checking（自動化模型檢核）

以下對此四點做進一步的摘要說明：

1. Off-Site Prefabrication（模組化、單元化建造）

模組化的工法在產品工業化中被大量應用，一輛汽車或一艘輪船的組件可能 來自許多不同的組件工廠生產，透過精密的圖說與規範可以順利組裝生產出貨，在 建築的建造上，模組化建築的想法則還沒被完全落實，若能提供據有充分資訊的 3D 模型，工地便能產生圖面將建築物一次拆解為許多組件並加以組裝。這是實際 又有效率的做法，可節省時間、減少風險，使每個組構的環節都如預期，透過 BIM 建築設計可以朝這個方向發展，目前開始有案例以模組化工法做為簽約條 件。

如圖 2-4 中，某醫院正在按其空間計畫，組裝預製好的空調管線組件，這種特 殊的預製式工法帶來最大的優點是而節省時間，藉由生產線工作臺快速組裝，減少 工地現場工作的堆積，並帶來更精確、低誤差的高品質產品。經由安裝及維護的整 體評估並發現：預製所需耗費的費用及時程幾乎與非預製方式相同。下圖右中為一 位於紐約市的案例，照片中呈現管道支撐系統及防震接頭透過 Navisworks 模擬和 預製工場成品照片幾乎完全一樣。

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圖 2-4 某醫院利用之模組化工法 (C. Eastman, 2016)

以下還有模組化構造方式的案例，因外部產品的附加價值帶來整體價值相對 比例的增加。如圖 2-5 中的整體式衛浴、Amstard Federal 造船公司的郵輪單元化組 屋等都是已實現的案例。未來預製產品將佔發包金額越來越多的比例，建築物上的 花費多半只需用於拼補接合這些堆積的預製單元，產能增加也使投資成本較快回 收。如圖 2-5 右為一處在美國 Minneapolis 之醫院案例，由模組化式雙人病房單元 所吊裝組合而成。

圖 2-5 Amstard Federal 造船公司的郵輪單元化組屋 (C. Eastman, 2016)

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2. Build to the Model（按模型施工）

透過雷射掃描來追蹤施工現場與模型的差異。如下圖左上，美國國家標準技 術協會(NIST) 提供給我們一個平面，其中有置入一些消防系統，並依現有結構及 柱位加以安排。完工時，在空間頂部安裝實物攝影掃描機來檢測實體放樣控制精確 度。「依模型施工」這件事，也可在許多傳統的工作上得到發揮，TRIMBLE 公司 所提供的一項技術服務稱為 Total Stations，此技術即是透過掃描設備校正作為模型 驗證系統的量測工具，此系統可將 3D 模型中任何一點轉換為建築物目前所在位置 的座標，減少人力負擔，現場只需一人帶著表單即可檢測雷射所指位置。電腦模型 和現場能產生同步的連動，現場量測數值亦可回饋到模型端進行同步修正，增加施 工精度。未來可引進機器人來協助進行相關的作業，這部分將帶來大量機會，可提 供未來對於增進建築物最佳化的需求。過去碰撞偵測若不使用平行投影，很難找出 特別衝突的位置，今天 BIM 應用帶來的便利性，從幾何資料正確性到碰撞偵測都 可做到，許多技師並不需親臨現場，只須透過碰撞偵測表單便可修正。透過建材屬 性正確輸入也使我們能夠即時估價，並在處理衝突情形時做出前十大優先處理的決 策。

通常接頭細部大樣圖都非常複雜而難以閱讀，若能以 3D 呈現，能將資訊整 合，使易於理解。模組化常針對不同系統建構不同的模型，透過營造過程中縮時動 畫來檢測錯誤確保安全。有些系統則專門用來整合多個模型並檢測空間衝突點。要 使建築物透過 3D 呈現，我們必須以結構體接點資料為基礎，取得可逐一檢查的參 考座標，將所有的資料透過碰撞及一致性檢查，放入單一的座標系統中。結果使我 們可以能控管各種衝突狀況的產生，防患圖面不一致、圖面間無法銜接的災難於未 然（圖 2-6）。

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圖 2-6 雷射掃描完工建築至模型 (C. Eastman, 2016)

3. Off-Site Prefabrication（模組化、單元化建造）

依照建築工業化發展構想的泡泡圖中，BIM 也發展出「每日進度追蹤 （Daily tracking of progress）」這項應用；透過解析度設定、工地現場的許多自動化機器 人，可根據工期進度表進行 4D 追蹤、建築安全追蹤、廢棄物追蹤等。隨時保持正 確的 4D 模型有助於更快找出異常及錯誤，可有效進行品質控管。藉由 3D 模型與 時間的整合成為 4D 模型，我們可以直接在模型中加總錯誤所需付出的代價，並檢 討對預算、利潤及違約贖金等相關問題（圖 2-7）。

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圖 2-7 建築 4D 模型 (C. Eastman, 2016)

持續更新 4D 模型還有許多潛在的益處：（A） 可對後續工作提供更好的規 劃；（B） 查驗設計及工期進度變更的異常之處；（C） 支援自動化流程模擬及後 續的自動化作業，例如：自動無人吊裝作業、自動材料運送、區域性機器人設置、

改善物流統合調度、提昇安全計畫等。

4D 模擬如同過去透過多重網格分析法 （MGM Analysis） 事先檢討設計案的 預算是否難以負擔， 4D 模擬雖然也相當耗時，但可以藉由許多關聯性將複雜流程 聚集整理，使其與目前進度產生互動，因此導入大量的關聯性確保所設計的建築物 能安然進行。在施工端，進度管理所帶來的限制影響工期中每時每刻所具備資源及 能力。藉由建築模型和施工進度的關聯性限制，使模型 （model） 及流程

（process） 互相對映後，所有議題可以一併提出檢討，例如：不斷產生的廢棄物 回收、機具及材料堆放空間不足、施工搬運動線衝突擁擠等問題，都可以透過施工 流程的展開，使建造程序合理化（圖 2-8）。

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圖 2-8 建築時程與 4D 模擬 (C. Eastman, 2016)

另一和溝通相關的面向，即是傳統 AEC (建築/工程/營造)產業生產力與營建工 業生產力的比較。如圖 2-9 之統計圖表可以說明營建業產值相當低且有逐年下降之 趨勢；反觀製造業產值則穩定成長。營建產業必須思考如何透過創新來提昇生產 力，例如：使用雷射掃描(laser-scanning)等設備，或是儘量結合製造業的預製優 勢。因此無疑地目前的立即性需求即是透過創新技術來提昇生產力，並建立創新研 發機構以加速技術轉移。

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圖 2-9 營建、製造業產值之趨勢 (C. M. Eastman & Sacks, 2008)

若我們觀察營造業中各個不同的工種，可以發現目前所有的承包商必須在現 場進行所有的安裝。提供整棟建築物的模組化混凝土版製造商也可以說是營造業的 一部分。帷幕牆或模組化混凝土產品，在工地現場以外的工廠做好的，就稱為製 造；而在工地現場製作完成的，就稱為營造。圖 2-10 中為引用自 1990 年美國商業 普查的圖表，左上圖比較施作建築物外層的玻璃及門窗承包商、以及玻璃及門窗的 製造商在獲利曲線上有明顯差異。近 10 年來，製造商生產力不斷提昇，但現場承 包商的生產力則停滯甚至降低。這趨勢也說明了求職者應慎選具有獲利前景的行 業。採用工廠大量預製並運用 BIM 技術以增加產業生產力的公司，通常薪資行情 都高於此行業一般平均水準。目前建築業處於工廠製造與現場施工兩者混用的狀 態，選用配比帶來的影響應可被追蹤。任何一項創新科技對於整體工程帶來的效益 都應可被追蹤。

P = 生產力

V = 總體價值/

年

n = 人力/年

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圖 2-10 1990 年美國商業普查圖表 (C. Eastman, 2016)

4. Model Checking（自動化模型檢核）

「自動化模型檢核」是目前全球 BIM 主要著力的議題，法規檢討、4D 追蹤、

建築模擬、隨時間變化的 3D 建模等工作，希望很快都能深入到以「日」為單位，

到竣工時所有的變更及施工誤差，都可以透過模型紀錄各樣屬性，進行每天的資料 回溯與檢討。

建築資訊模型提供了門窗等預設元件更多的插入提示，協助設計者畫出一些 更好的配置方案。然而對於細部大樣等究竟需要提供到多詳細呢?建築設計規模越 大越複雜，規則檢測(rule-checking)工作就變得越重要。導入規則檢測必需考量業 主既有的工作傳統，同時必需包含三階段步驟：(1) 釐清本專案模型中檢測需求項

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目及所在位置，並參考各種用途建築中的相關例證，檢討檢測內容必要性；(2) 確 認所有要檢測的規則內容；(3) 如何在檢測規則中加入解說，使模型檢測遇到錯誤 時了解如何修正。以上步驟都需掌握容易使用、容易為新專案導入規則等原則。相 較於人工檢測，自動化檢測需要先提供充分的資料，包含：空間計畫、設備需求、

建築防災附屬設施及相關法規等。

如圖 2-11 左為牆面之間自體互相交叉的模型檢測案例；右則為空間物件遺 失的檢測案例，這是最常見的錯誤。當我們使空間範圍外顯，所有未指定用途的閒 置空間便突顯出來，以便能進一步確認其空間分類，究竟是法庭房間或衛浴空間?

大部分透過這樣的錯誤搜尋，都能使空間用途得到正確的指認與定義。

大部分透過這樣的錯誤搜尋，都能使空間用途得到正確的指認與定義。