建築維護管理結合建築資訊建模(BIM)之資訊系統開發研究

建築維護管理結合建築資訊建模

(BIM)之資訊系統開發研究

計畫主持人：王榮進 協同主持人：沈揚庭 研究員：林峰正、黃昱翔、劉青峰、厲娓娓 研究助理：楊佳恩、何宗翰

內政部建築研究所協同研究計畫

民國 108 年 10 月

目錄

目錄 ... i 圖次 ... iii 表次 ... iv 摘要 ... v 第一章 緒論 ... 1 1-1 研究緣起 ... 1 1-2 研究動機 ... 3 1-4 本研究計畫之重要性 ... 4 1-5 研究方法與流程 ... 7 第二章 文獻探討-竣工交付 ... 10 2-1 竣工交付之文獻探討 ... 10 2-1.1 COBie 介紹 ... 10 2-1.2 BIM 資訊交付探討 ... 17 2-1.3 BIM 模型交付探討 ... 22 2-2 BIM 竣工交付-小結 ... 29 第三章 文獻探討-維運管理 ... 31 3-1 BIM 維運管理文獻探討 ... 31 3-1.1 建築資訊模型應用於管理 ... 32 3-1.2 物聯網技術應用 ... 37 3-1.3 BIM 檢視與維運案例研究分析 ... 40 3-2 BIM 維運系統初探 ... 49 3-2.1 系統運作流程架構 ... 51 3-2.2 系統的資訊層級與服務分工 ... 56 3-2.3 資訊視覺化的判斷邏輯 ... 62 3-3 BIM 維運管理-小結 ... 64 第四章 BIM 維運管理系統實作 ... 66

4-1 資訊交付面向 ... 66 4-2 系統開發面向 ... 68 4-3 系統功能面向 ... 71 4-4 實證場域成果: 內政部建研所的材料試驗中心(Living 3.0) ... 79 4-5 系統資安面向 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第五章 結論與建議 ... 91 5-1 結論... 91 5-2 建議... 96 參考文獻： ... 99 附錄 1: 專家諮詢會議與回覆 ... 106 附錄 2: 期中審查會議與回覆 ... 118 附錄 3: 系統操作手冊 ... 130

圖次

圖 1 建築物生命週期曲線與維護之關係圖 ... 1 圖 2: BIM 成熟度模型 ... 2 圖 3: 建築生命週期的資訊傳遞落差與 BIM 介入後的提升 ... 6 圖 4: 英國政府 BIM 發展 4 階段 ... 11 圖 5: COBie 資料架構與相對應生命週期流程 ... 12 圖 6: OmniClass 工程總分類碼架構 ... 21 圖 7: BIM 模型規劃 GIS、BIM、LBS 三個層級 ... 26 圖 8: 建築生命週期的資訊傳遞落差與 BIM 介入後的提升 ... 32 圖 9: ArchiBUS 系統介面 ... 33 圖 10: Facility ONE 系統介面 ... 34 圖 11: MathWorks 公司使用 BIM 結合 FM 的建築物營運管理系統。 ... 35 圖 12: 威斯康辛能源研究所透過 BIM 與 FM 進行該案的空間管理。... 35 圖 13: 物聯網範疇 資料來源：CERP-IOT(2009) ... 37 圖 14: LASS 空汙地圖 ... 39 圖 15: A360 控制介面圖 ... 41 圖 16: A360 操作介面圖與模型檢視方法 ... 41 圖 17: 360 行動裝置操作介面與標註 ... 42 圖 18: A360 操作介面圖與歷程 ... 43 圖 19: A360 操作介面與物件性質檢視 ... 43 圖 20: V3DM 平台系統運作架構圖 ... 44 圖 21: V3DM 設施管理平台功能模組架構圖 ... 45 圖 22: 基礎操作平台參考圖 ... 46 圖 23: 設備資料查詢與管理模組參考圖 ... 47 圖 24: 文件管理模組參考圖 ... 48 圖 25: 智慧維運系統資訊傳輸架構圖 ... 51 圖 26: 建築智慧維運系統資料傳輸迴圈 ... 55 圖 27: 建築智慧維運系統資訊分層 ... 57 圖 28: 系統資訊特性分層與提供服務 ... 59 圖 29: 數據資訊視覺化邏輯判斷 ... 62 圖 31: 建築維運管理系統設計六大原則 ... 71 圖 32: 輔助決策的三維資訊模型 ... 73

圖 33: 搭載服務的物件導向設計 ... 74 圖 34: 基於真實參數下的動態資料庫 ... 75 圖 35: 建築學習模式可視化比對 ... 76 圖 36: 脈絡化空間資訊層級整合 ... 77 圖 37: 情境導向下的模組化擴充 ... 78 圖 38: 進入到監測頁面點選 GIS 模型右鍵，選擇檢視 BIM 模型。 ... 79 圖 39: 進入 BIM 模型介面瀏覽細部建築資訊。 ... 79 圖 40: 建築維運管理系統提供多種模組化的資訊服務 ... 80 圖 41: 建築維運管理系統提供視覺化的資訊顯示介面 ... 80 圖 42: 建築維運管理系統提供視覺化的資訊顯示介面與歷史紀錄 ... 81 圖 43: 建築維運管理系統提供室內視覺化的資訊顯示介面與歷史紀錄 ... 81 圖 44 資通安全法架構(來源:李志強 2019) ... 84 圖 45: 資安法對象。(來源：行政院國家資通安全會報技術服務中心) ... 85 圖 46 資安責任等級分級原則(來源：行政院國家資通安全會報) ... 86

表次

表 1: 各階段工作表之定義 ... 13 表 2: COBie 責任矩陣表圖例說明 ... 14 表 3: COBie 責任矩陣表 1/2 ... 15 表 4: COBie 責任矩陣表 2/2 ... 16 表 5: COBie 各資料結構名稱 ... 18 表 6:OmniClass 編碼章節列表 ... 21 表 7:工程全生命週期各階段建模說明 ... 22 表 8: 竣工模交付項目及其檔案格式列表 ... 24

摘要

關鍵詞：建築資訊模型、建築維運管理、竣工交付、維運管理系統、建築生命週 期。

一、 研究緣起

建築資訊模型(Building Information Modeling, BIM)的發展除在建築工程營造 (AEC)界產生新的應用，同時也為建築的全生命週管理帶來新的曙光。然而現今 建築維運的相關應用中，較偏重於設施管理(Facility Management, FM)，無法全面 呼應建築使用者與環境真正的需求。本研究認為 BIM 介入到建築的維運管理可 以人本友善和環境友善的角度扮演更加積極的角色，進而達到全生命週期的可持 續性管理。 二、 研究目標 1. 提出建築維護管理資訊交付機制、竣工模型的維運資訊要求、運作資金需求、 維運單位的資訊操作能力需求及結合 BIM 應用資訊系統的設置功能模組架 構規劃。 2. 實作示範性維運管理系統，做為建築物維運管理系統開發與系統客製化的參 考依據，並做為串連建築整體產業鏈資訊參考

3. 提出營運端資安保護的需求，提出資安防護規劃。 三、 研究方法及過程 本案成功舉辦一次專家會議、三次工作會議、一次期中審查、以及最終的期 末審查。最終並實際開發出維運管理系統，並以內政部建研所的材料試驗中心 (Living 3.0)進行實證。 材料實驗中心 Living 3.0

四、 重要發現 BIM 未來的運用趨勢必當產生從設計與施工逐步移轉到維運為主的典範轉移， 並完成全生命週期的循環管理。BIM 應用於維運管理應不僅止於被動的設施管理 (FM)，而應該以人本友善及環境友善的目標進行「韌性調適管理」(Resilient Adaption Management)。本案目標有三: (1)提出建築維護管理資訊交付機制、竣工 模型的維運資訊要求、運作資金需求、維運單位的資訊操作能力需求及結合 BIM 應用資訊系統的設置功能模組架構規劃。(2)實作示範性維運管理系統，做為建築 物維運管理系統開發與系統客製化的參考依據，並做為串連建築整體產業鏈資訊 參考。本向詳參【錯誤! 找不到參照來源。】。(3)提出營運端資安保護的需求， 提出資安防護規劃。本項詳參【錯誤! 找不到參照來源。錯誤! 找不到參照來 源。】。 重要發現彙整如下: 1. BIM 介入全生命週期管理之趨勢 BIM 未來的運用趨勢必當產生從設計與施工逐步移轉到維運為主的典範轉移， 並完成全生命週期的循環管理。BIM 應用於維運管理應不僅止於被動的設施管理 (FM)，而應該以人本友善及環境友善的目標進行「韌性調適管理」(Resilient Adaption Management)。 2. BIM 竣工交付應邁向分層管理的模型攜帶資訊方法為原則

為能使 BIM 邁向全生命週期管理，尤其是介入並主導可循環的維運階段管理， BIM 的竣工交付應具備分層管理與模型攜帶資訊方法，以利建築資訊在全生命週 期的交換與循環使用。 3. BIM 維運系統要能與建築物進行循環性的調適管理 BIM 應用於維運管理應該以人本友善及環境友善的目標進行循環性的韌性調 適管理，主要關鍵在於「真實涵構察覺」、「建築資訊分層」、「視覺化輔助決 策」三個要項。 4. BIM 維運系統設計與實作六大原則 適性維運系統建構時須符合的六項設計原則，分別為(1)輔助決策的三維資訊 模型、(2)搭載服務的物件導向設計、(3)基於真實參數下的動態資料庫、(4) 建築 學習模式可視化比對、(5)脈絡化空間資訊層級整合、(6)情境導向下的模組化擴 充。【詳錯誤! 找不到參照來源。之錯誤! 找不到參照來源。錯誤! 找不到參照 來源。】 5. BIM 維運系統以開放平台角度可持續性擴充需用建物標的 本案透過文獻與案例探究，實際開發出具備實用價值的 BIM 維運管理系統。 該系統並非一次性的封閉設計，其核心價值與技術在於提供開放性的雲端平台，

允許未來可續性擴充需用建物標的。本平台成功導入內政部建研所的材料試驗中 心(Living 3.0)的 BIM 模型進行維運管理的示範，已達到本案執行之目標。

五、 主要建議事項 本案完成當初規劃之三大目標，期間包含本案成功舉辦一次專家會議、三次 工作會議、一次期中審查、以及最終的期末審查，經綜合多次會議與報告回饋後， 綜合總整出下列建議: 1. 立即可行建議：研擬規範「建築資訊模型 BIM 竣工交付手冊」 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民 國電機技師公會、中華民國結構工程技師公會全國聯合會、中華民國土木技師公 會全國聯合會等。 目前國內對於 BIM 的竣工交付之執行規範付之闕如，導致 BIM 的建模無法 延續到維運使用階段，更無法介入到全生命週期的管理。本案初步對於 BIM 的 竣工交付做了系統性研究，目標是強化 BIM 竣工模型的可沿用性，應可依此為 基礎著手進行規範「建築資訊模型 BIM 竣工交付手冊」，以利國內 BUM 可持續 性全生命週期管理之發展與落實。

2. 立即可行建議：研擬提供「建築資訊模型 BIM 應用於維運管理系統發展方向 之參考」 與示範性案例 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民 國電機技師公會、中華民國結構工程技師公會全國聯合會、中華民國土木技師公 會全國聯合會、中華物業管理協會等 我國營建產業現況在試俥營運後，往往會委託物業管理公司進行後續的維運 管理，然物業管理公司往往不具備建築專業，故一般會採用物業管理公司所熟知 的管理方法進行維運，實不利於建築物的全生命週期循環。鑑於建築物本身的維 運管理極為複雜，再加上建築智慧化的趨勢下，若能以建築資訊模型全生命週期 的觀念將可持續使用資訊延用至維運管理階段，將有利於整合設計方、營建方、 管理方的在資訊共享的前提下共同配合，促進國內建築的可持續循環管理。 本研究從 BIM 介入建築維運管理的角度出發，發展建築資訊模型 BIM 應用 於維運管理系統發展方向之參考，並成功發展出示範性案例，可以本案為基礎提 供 未 來 建 築 維 運 管 理 的 發 展 方 向 參 考 ， 並 著 手 進 行 維 運 管 理 利 害 關 係 人 (Stakeholder)之間的整合，以促進國內 BIM 介入建築全生命週期管理的典範轉 移。

3. 中長期可行建議：建立官方「建築維運管理平台」 並研擬 BIM 介入公私有 建築物維運管理辦法，以利國內 BIM 產業可持續性發展，並促成新世代的營建 相關產業鏈轉型 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署、財團法人台灣建築中心 我國建築資訊模型 BIM 應用於設計與施工階段目前已日趨成熟，然推展至維 運管理階段尚屬萌芽期，然整體國際營建產業發展趨勢無不戮力往 BIM 介入建 築全生命週期管理為目標進行發展，甚至將其視為新世代的重要營建產業轉型發 展方向，並期能造就新一波的可循環建築產業鏈價值。 本案以研究竣工模型交付為出發點，初步探究了 BIM 延用至維運管理階段的 可行性，並發展出建築維運管理平台的雛型。未來建議可研議建議官方「建築維 運管理平台」 並研擬「BIM 介入公私有建築物維運管理辦法」的可行性，將有 利於國內應用 BIM 加速智慧審查、應用 BIM 實現智慧營建、應用 BIM 於全生命 週期等產官學應用，並有機會促進國內整體營建產業的轉型與提升，進而建構出 新興營建產業鏈的成形，為國內整體營建產也塑造可持續性全生命週期循環管理 的典範轉移。

第一章 緒論

1-1. 研究緣起

建築資訊模型(building information modelling, BIM)的發展除在建築工程 營造(AEC)界產生新的應用，同時也為建築的全生命週管理帶來新的曙光。， 國際設施管理協會(international facility management association, IFMA)將設施 維護這一項需藉由整合人、環境、過程與科技等層面之應用領域，將 BIM 導 入並利用它完整且著重全面性之建築資訊與規範的特性確保建築性能正常 (IFMA, 2014) 。而在英國政府的推動下所成立的 BIM TASK GROUP 除了遵 照政府政策執行策略，並致力推動建築生產建造供應鏈的各項職責。而在政 府機關在制定了各項協同作業規範後，從 2016 年四月起，要求具有高度協作 功能之建築資訊模型為未來建築的要求之一。

圖 1 建築物生命週期曲線與維護之關係圖 (來源：林憲德，2005)

如（圖 1）表示，建築物的生命週期曲線與建築物是否得到適當維護息息相 關，BIM 在建築生命週期各個階段扮演了重要腳色，BIM 在未來成為一項基礎設 施很可能會成為趨勢。因為其不僅僅只是營建階段的一項有利工具或資料庫，它 所提供的各項彈性與整合功能能提供建築維運的各項需求，發揮其強大的應用整 合能力。 就發展的歷史脈絡來看，BIM 從一開始輔助設計與繪圖，單純作為圖紙繪製與文 字製作，之後隨著軟硬體功能成為二維與三維資訊整合的協同作業，未來的發展 趨勢將會隨著可交換性數據與各種技術的整合，未來的發展趨勢重心將會著重於 生命週期中的營運管理(lifecycle management)，如（ 圖 2）所見，伴隨著整合網路服務與各種可交換性資訊的跨系統整合，將會是下 一階段 BIM 的重要應用。 圖 2: BIM 成熟度模型 (Mark and Mervyn, 2008)

然而現今建築維運的相關應用中，較偏重於設施管理(facility management, FM)與 對於設施管理中建築效能提升與功能性是否正常，即便此要求是對於設施維護最 常見的目標之一，但其以被動的方式解決維運過程中所衍生之問題，無法顯露出

建築中使用者與環境現地即時情況，若使用者與環境的涵構關係沒有納入考量， 在此情境下所做的建築維運決策，可能無法全面呼應建築使用者與環境真正的需 求。這也點出建築維運管理所要面對的問題，使用者與環境空間會受到時間等因 素影響而變動，例如空氣品質、溫度、使用者人數等，這些變動因素對於建築維 運具有一定程度的重要影響，為了回應這個影響，本研究認為建築使用狀況必須 被積極顯示，並將這種變動關係反映在維運過程之中。

1-2. 研究動機

目前建築資訊模型導入設計與工程已行之有年，在產官學界可見到初步具 體成果，但以本所歷年討論過之建築資訊模型維護管理，建築竣工取得使用 執照至交付營運端應具備的內容，尚未有完整論述及操作等研究成果。本計 畫著眼建築竣工取得使用執照後，提供營運端應交付具體的內容，建築資訊 模型應可應用於竣工後 10~15 年的維護管理，但到達維運端時卻無具體的 BIM 模型建置與運用規劃及資訊系統，導致建築物的維運管理面臨下列幾項 問題。 1. 交付與運作：無法將 BIM 竣工模型由工程端使用轉化到維運端使用，使 模型無法有效延續。 2. 數位與現實： BIM 模型與現場設備缺乏整合作業。 3. 參數的需求與供給：收集現場環境參數以利實際維運所需要使用管理。 4. 資安之防護：為保護本系統相關重要資訊，應訂有資安維護計畫。

1-3. 研究目標

1. 提出建築維護管理資訊交付機制、竣工模型的維運資訊要求、運作資金需

求、維運單位的資訊操作能力需求及結合 BIM 應用資訊系統的設置功能 模組架構規劃。 2. 實作示範性維運管理系統，做為建築物維運管理系統開發與系統客製化的 參考依據，並做為串連建築整體產業鏈資訊參考。註: 原項目為提出公共 工程實際案例實作場域合作計畫，優先考量政府社會住宅案。經專家諮詢 會議會議之專家建議，綜合本案參與之建研所之指導，本案最終實作應用 目標將以智慧建材展示中心(Living 3.0)為實踐示範場域。 3. 提出營運端資安保護的需求，提出資安防護規劃。

1-4. 本研究計畫之重要性

建築資訊模型(Building Information Model)近年來儼然成為一門應用顯學， 各種相關的研究與應用在產官學界已形成一股不可小覷的影響力與實質成效。 然而從整個建築生命週期的(1)規劃設計、(2)施工營造、(3)維運使用三大階段 來說，現階段的運用多注重在設計到製造(Design to Build)，卻較少延伸到「維 運使用端」。事實上就整個建築生命週期來看，真正佔有較長比例的是在最後 的使用營運階段。根據國內綠建築學者林憲德教授的研究報告中指出，西歐 的建築平均壽命大約可達 80 年，而台灣建築平均壽命雖然較短但也可長達 40 年左右，相較於建築從設計到施工的平均期程約莫 1-5 年，維運使用階段 所佔的時間比例甚至可以達到整體建築生命週期的 90%以上。除此之外，根 據相關的建築生命周期研究(林憲德，2007)，建築物在使用的過程會隨時間 自然的老化，若沒有對建築物進行定期的更新修繕，建築物的性能很可能在 30 年內便會達到極限。但若能透過定期的維修保養，並納入適當的維運管理 機制，則可以有效的延展建築物的使用年限與性能。綜合上述的觀點，下階

段的 BIM 被投入到維運使用階段的產業應用，將是整個 BIM 發展歷程上不 可避免的典範轉移。 BIM 介入到整個建築生命週期的預期成效可以從下圖中觀察出來，在左 邊的設計與施工階段，固然資訊傳遞有落差，但因為各分項的營建技術日趨 成熟，因此 BIM 介入後(綠線)可以提升的效能有限。然而進入到建築落成後 的維運階段(右邊紅框)，因為生活的面向非常廣泛，需用設備也相對的多元， 導致各項資訊的不協調而造成資訊傳遞落差非常的大，因此若能透過 BIM 來 進行資訊整合，則可以對於整體的建築效能產生極大的提升。

圖 3: 建築生命週期的資訊傳遞落差與 BIM 介入後的提升 (資料來源: Eastman, 2008)

1-5. 研究方法與流程

一、 研究採用之方法 1. 資料蒐集：（1)透由訪談、文獻、或案例研究調查國外實際運用中或國內 開發中的建築維護管理資訊系統(2)分析其模型維運系統功能、管理架構、 資訊需求及資金需求等，提出適合國內參考相關內容(3)提出本計畫推動 建議事項並與國內維護管理實務理想比對，了解 BIM 模型在維護管理作 業階段中，除了收集移交資訊外，其實際之角色功能。 2. 成果分析：(1)本計畫將透過前述分析結果，結合本所 BIM 相關研究成果， 探討生命週期建築維護管理資訊交付機制(2)研究成果應包含竣工模型的 轉化規劃、多次修繕或局部變更的操作規範與紀錄等(3)提出維運平台系 統的設置功能模組架構規劃等。 二、 研究採用方法之原因 1. 資料蒐集的手法包括訪談、文獻、或案例研究。採用這些手法的原因在 於汲取 BIM 過往的務實研究與經驗，從成功的案例中分析與歸納出未來 可行的 BIM 全生命週期資訊傳遞模式，尤其是在維運管理階段 BIM 的資 訊交付及可持續應用所會遭遇的困難與可行的應用方法。 2. 成果分析主要是透過前述的基礎研究，歸結出 BIM 維運管理應用階段資 訊交付的機制，包括(1)從竣工模型轉移到維運使用所應具備的各種交付 要項與方法、(2)維運使用階段資訊持續更新的機制與方法。最終歸結出 (3)維運平台系統的設置功能模組架構規劃

三、 預計可能遭遇之困難及解決途徑 建築維護管理結合建築資訊建模(BIM)之資訊系統開發研究屬於應用型 研究，故預計會在實務面遭遇以下幾點困難，同時本研究亦提出相對應的解 決方法 1. 遭遇問題：BIM 模型建置需求 解決途徑: 本研究團隊成員具備 BIM 建模能力，可建置 BIM 模型以利模 擬建築生命週期建築資訊傳遞與轉移之情境，有助於本研究在建築維護管 理結合建築資訊建模(BIM)之資訊系統開發。 2. 遭遇問題：系統開發需整合建築與資訊方面等跨域的專業 解決途徑：本研究除協同主持人同時具備建築 BIM 與資工方面的跨域知 識與整合能力外，研究團隊成員亦具備雲端系統、GIS 系統、演算法編程 等資工方面的專業，故應可為本研究所需要開發的 BIM 系統作出重要貢 獻。 3. 遭遇問題：系統需要實際運作場域進行測試 解決途徑：本研究原規劃與社會住宅進行場域實驗合作，但因現今新建之 社會住宅業主多屬於各縣市政府單位，需要與相關單位洽談甚至立案才有 可能進行場域施測，為避免遭遇不可抗力因素造成本案延宕，本研究除保 留與市府權責單位接洽之可能性並持續接觸外，會在執行期間以本案所隸 屬學校機關進行合作，以校園場域作為可行之替代方案之一，以利本案所 開發之系統能有實際場域進行實測。 四、 研究步驟(請以流程圖表示)\

本案成功舉辦一次專家會議、三次工作會議、一次期中審查、以及最終的期 末審查。最終並實際開發出維運管理系統，並以內政部建研所的材料試驗中 心(Living 3.0)進行實證。

材料實驗中心 Living 3.0

第二章 文獻探討-竣工交付

2-1.

竣工交付之文獻探討

本章節探討竣工交付之文獻探討與方法，根據 BIM 所包含的資訊與建築 兩大交付關鍵，分成三個部分，分別是 COBie 介紹、BIM 資訊交付探討、 BIM 模型交付探討。 2-1-1. COBie 介紹 1. COBie 介紹 國際通用的資料交換標準

COBie 最早由 United States Army Corps of Engineers (美國陸軍工兵 軍團)的 Bill East，於 2007 年六月發表了一份先導性的 COBie 標準。主 要是說明與定義從設計、施工到營運階段和管理過程當中，如何從 BIM 讀取所需資訊內容及標準。用來保存與傳遞生命週期各項資訊至營運管 理的一種資料交換手段。為設計、施工與業主間交換建築物系統資訊的 一個共用格式，是一種簡單可見的電子表單(Spreadsheet)。 英國政府 BIM 的發展四個階段中(圖 4)，在 Level 2 階段，開始強調 數位資訊自動化連結的重要性，透過統一格式的資訊進行管理與驗證。 在這各階段有 PAS1192-2、PAS1192-3 及 BS1192-4 等規範與標準需要遵 循，目前這些標準以有可能演進為 ISO 的營建資訊標準。未來 BIM 模

型資訊的整合將需要架構在一個完整的國際標準之上，本研究考量未來 與國際標準接軌，因此參考這些規範進行準則與樣版編定。

圖 4: 英國政府 BIM 發展 4 階段 (修改自 Mark and Mervyn, 2008)

現行的設備維運資訊管理是以建築物的空間為單位，從巡檢紀錄表的 設計會記錄可以刊出樓層與房間位置是連結所設備資訊的基本單元。 BIM 建築資訊模型提供空間的資訊，讓設備與設施可以進行空間定位。 COBie 的 資 訊 表 單 設 計 是 使 用 BIM 模 型 中 資 訊 電 子 試 算 表 (SpreadSheet)或 IFC 格式來傳遞資訊(圖 5)。當中會應用到房間資訊

(space)與使用分區(zone)的概念，例如個別空調機房與機電設備機房分 區配置。這部分只要被配合法規檢測系統的樣版操作，就會由系統從模 型資料中自動萃取出來。使用者在操作上要注意的是設備系統(system) 的分類(Type)，避免消防系統元件出現在給排水系統的情形。 圖 5: COBie 資料架構與相對應生命週期流程 2. COBie 資料格式規劃與責任矩陣 在表 1 提列出來的資料欄位是設備維運上常見的資訊需求項目，記 錄不同內容與定義與其資料來源階段，例如 Contact 聯繫資訊、Facility 專案、位置與設施資訊、Floor 樓層資訊、Space 空間、房間資訊、Zone 空間集合資訊、Type 設備類型等為規畫設計階段應確認之資訊，因為

它屬於整體機電設備系統設計的層級。產品類型、材質類型資訊、 Component 元組件資訊、System 元件組(系統)資訊、Assembly 元件組 的組成元件等屬於個別設備本身之組成，因此在細部設計階段進行資訊 建置即可。Spare 備用元件資訊、Resource 維護作業所需之材料、設備 與訓練資訊、Job 預防性維護、安全、測試、操作與緊急處理程序資訊 等巡檢維護之營運管理資訊是在日常管理過程中應持續更新與回饋的 項目。 表 1: 各階段工作表之定義

責任矩陣表(表 2 表 3 表 4)的概念，這部份也是英國所提出的概念， 主要用來識別在整個生命週期專案進行過程中不同的角色所要負責的 部份，也就是 COBie 工作表中的各欄位，在生命週期的各階段應該分 別由哪些角色來負責填寫，而這個矩陣表內容僅為提供參考並不是固定 的，而是每個案子依據案子的類型與角色不同，由各個專案的所有成員 於專案執行一開始依據這樣的格式架構來各別定義其分工的內容因此 透過責任矩陣表，可以達成權責分工透明化的目標。 表 2: COBie 責任矩陣表圖例說明

2-1-2. BIM 資訊交付探討 1. COBie 標準格式與竣工模型屬性資料關聯 (1) 依據需求取用相關資料標準 COBie 涵蓋了生命週期中所需要的相關資料，依據實際需求更新與 獲取所需資訊，本次作業針對竣工階段所需資料取用，依據 COBie 資 料架構將所需資訊在地化，並做為資料建置準則內容。 (2) Data Drop 的概念應用 透過責任矩陣表的概念將生命週期資料，從設計、施工到竣工各階段 的資料不斷的累積、更換、刪除或新增，本準則目標雖然訂定在竣工 點交階段最後的資訊內容，仍有部分準則資料是由設計階段(法規資 訊)所產生的，也規定在本次交付準則中的繳交標準資料中。 (3) 資料標準名稱在地化 以 COBie 中的資料標準為依歸，將其名稱在地化，未來資訊應用與 資料交換上仍可以透過 COBie 進行應用，符合國際通用的目標。

2. COBie 格式欄位 為因應使用單位系統設備的維護，廠商之 BIM 模型需透過 COBie 表單留存相關之資訊，供將來轉出資料做為日後維護管理使用， COBie 亦為使編碼可落實於工程全生命週期應用之關鍵流程，透過 COBie 與全生命週期編碼的結合作為資訊交換架構，清楚的定義工程 全生命週期中應提供之資訊，如表 5 所示。 表 5: COBie 各資料結構名稱 (來源: 財團法人台灣營建研究院) COBie 資料結構名稱 Contact 內容 註解 Contact 聯絡人 連絡人，包含該企畫中的個人及公 司列表 通訊錄 Facility 設施 包含被交付的設施資訊 設施基本資料 Floor 樓層 包含該設施的垂直層級資訊 樓層簡介 Space 空間 在指定的垂直或樓層層級中，空間 的水平組織資訊。通常是參照建築 師所定義 空間名稱 Zone 區域 包含空間組織的群組在相關的種類 中，用來支持設備中的設計或運作 功能。為了一致的結果，必須在計 畫或企劃階段由業主定義 空 間 使 用 或 特 性 Type 類型 包含設施中所管理的資產資訊。被 組織化，去簡潔的提供構件、公共 財產、去要的運作管理資訊的清單 型錄 Component 元件 包含每一件被管理的資產的具體情 況資訊。大部分此類資訊是被識別 的 安裝日期、啟用 日、使用期限 System 系統 包含資訊去描述建構群組如何組織 系統

在相關的種類之中，以實踐設施的 建築服務 Assembly 組裝 包含產品內部的資訊，產品本身是 由其他產品所構成。在某些類型的 組件中，其內部的部件具有不同的 維護計畫 設備中小構件 Connection 連接 包含組件之間的邏輯資訊。以幫助 管理人員在轉動斷路器或閥門時， 確定對構件上游及下游的影響 構件鏈結關係 Spare 備品 提供一個機制使各類資產管理的營 運管理所需的備件、替代物、消耗 品可以被辨識 備件 Resource 資源 提供一個機制，使維護活動中的需 求可以被傳達，包含原料、設備與 訓練等 需要的資源(能 源) Job 工作 提供一個機制，始預防性維護、安 全、測試、營運、緊急程序可以被 傳遞。可包含操作或任務的一系列 的描述 作業手冊 Impact 影響 提供一個機制使各種設施對環境與 住戶的影響可以被捕捉 紀錄影響狀況 document 文件 提供一個機制使許多種類的外部文 件可以被索引，以及文件的資訊可 以被捕捉 外部連結 Attribute 屬性 提供一個機制使許多種類的屬性可 以被捕捉。最低的標準式包含設計 計畫的標題 屬性表 Coordinate 座標 提供一個機制，藉由具體指定一個 最小的點、線、相形幾何去參考物 件 XYZ 軸定位 Issue 議題 提供一個機制藉由文字描述問題和 該項目在該階段所做的決定，使問 題資訊可以被捕捉。問題可能涉及 紀錄問題

COBie 文件中的單個資產，或附屬 於兩個資產的某方面 PickLists 挑選表 在 COBie 表單中的類型和其他選 擇列表，用來手動提寫資料的欄位 值 欄位填寫選項 3. 維運資訊 BIM 編碼標準 BIM 模型為符合不同面向之管理使用需求，應以工程總分類碼 OmniClass 編碼架構，工程總分類碼 OmniClass 是由美國營建規範協 會(Construction Specification Institute，CSI)於 2006 年推出，其編碼範 圍涵蓋建築全生命週期，包括初期規劃、設計、施工到營運管理階段， 其透過編碼將建築相關產業進行連結，讓資訊可相互流通，並保有彈 性能依據專案需求擴充。 OmniClass 的資料分類方式是將物件的特性以多層次做描述，由 上而下進行編碼，其編碼以兩個數字為一對，再將多對數字組成階層， 其基本分為四層：第一層「章篇代碼」為編碼之第一及第二碼；第二 層乃根據第一層細分之「分類大項碼」，為編碼之第三及第四碼；第 三層再根據第二層細分為「次分類大項碼」，為編碼之第五及第六碼； 第四層「細分類碼」又再根據第三層進行細分，為編碼之第七及第八 碼。後續可根據需求擴充層級，如錯誤! 找不到參照來源。所示。

圖 6: OmniClass 工程總分類碼架構 來源: 財團法人台灣營建研究院 OmniClass 總共有 15 個篇章，各篇章間依數字大小具有先後順序， 並分別代表營建資訊的不同面向，如表 6 表 6:OmniClass 編碼章節列表 來源:財團法人台灣營建研究院

2-1-3. BIM 模型交付探討 本小節主要探討竣工時 BIM 模型交付檔案以及 BIM 模型規劃兩大部 分，以利後續接軌維運管理的延續使用。 1. BIM 模型交付檔案 BIM 模型在建築生命週期從基本設計、細部設計、施工階段、竣工階段、 維運管理，都有其不同的角色和所需要完成的要項，本研究對其所需的 項目分成建築 A、結構 C、機電 E 三個類別及其對應之使用目的進行表 列(表 7)。 表 7:工程全生命週期各階段建模說明 資料來源：彙整與修改自我國 BIM 協同作業指南之研訂 ACE 目的 生命週期階段 建築 結構 機電 使用目的 基本設計 具標稱尺寸及 細節之建築元 件 承重結構提出 之結構系統及 基本構架 MEP 輪廓或是 量體 建 築 元 件 定 義、建築元件 和結構方案比 較、數量資訊 管理、結構尺 寸初定、MEP 分析、視覺化 細部設計 具實際尺寸及 各部細節的建 築元件 結構框架、接 頭、基礎、與 基礎的連接、 嵌入及預留接 頭 MEP 系統服務 範圍、中央單 元、風管、管 道 、 電 纜 線 路…等 招標尺寸精度 需 求 、 定 義 MEP 系統、數 量估算、能源 需求模擬、視 覺化、結合設 計服務 施工階段 提供施工資訊 提供施工資訊 提供施工資訊 提供施工資訊

的模型，並能 詳實反饋現場 狀況 的模型，並能 詳實反饋現場 狀況 的模型，並能 詳實反饋現場 狀況 的模型，協助 現場進行施工 竣工階段 依照實際施工 情況更新施工 模型，並確認 所需維運資訊 皆已建置(主要 用於維運時確 保空間之規劃 對應) 依照實際施工 情況更新施工 模型，並確認 所需維運資訊 皆已建置(主要 用於確保維運 時若需變更外 觀時不損及結 構) 依照實際施工 情況更新施工 模型，並確認 所需維運資訊 皆已建置(例如 機 電 設 備 廠 牌 、 維 修 單 位、聯繫方式 等) 施工規劃、施 工性檢討、預 鑄元件設計、 製造規劃(生產 規劃) 維運管理 依照管理需求 簡 化 竣 工 模 型，並進行空 間使用上的分 區與分類。建 議實際維管狀 態應能反饋並 顯示。 依照管理需求 簡 化 竣 工 模 型，並增加所 需 之 管 理 資 訊、編碼等 依照管理需求 簡 化 竣 工 模 型，並增加所 需 之 管 理 資 訊、編碼等。 建議實際維管 狀態應能反饋 並顯示。 為營運維護之 應用(包含維護 所需之相關資 訊) 竣工模所需交付之各項檔案格式的說明如下： (1) BIM模型原始檔必須是在單一整合後的檔案，以供瀏覽與檢閱。原始 檔格式如*.rvt或*.pln。並須交付交換格式*.ifc。 (2) 整合模型係為可利用免費軟體瀏覽，以利審查與檢視。其格式是可以 供瀏覽但無法編輯的模型檔(如*.nwd、3D PDF等)

(3) 營運維護數據(Operations and Maintenance Data)，包含資產名列表、 分類、位置等資訊。業主得要求包含廠牌、型號、主構建序號等資訊。

各類型之模型所需交附檔案如表 8 所示。 表 8: 竣工模交付項目及其檔案格式列表 類型 原 始 檔 整 合 檔 (.nw d) IFC 檔 (.if c) C OBi e 檔 (.xls/.xl sx) 說 明 文 件 建築(ARC) 結構(CON) 五 大 管 線_(MEP) 給水(W) /自來水 排水(P) 電氣(E)/電力 動力(EP) 弱電(WE)/電信 電信(T) 消防(F) 消防火警(FA) 排煙(FEX) 避難逃生(FE) 泡沫(FP) 撒水(FW) 其 他 機 電_(MEP) 瓦斯(GA) 空調(AC) 空調風(ACD) 空調水(ACP) 照明(LTG) 其它設備

2. BIM 模型規劃因應導向維運管理之運用 在滿足了系統設計原則外，考慮到在未來維運系統操作層級，建築之 維運管理模型需要顧及公眾尺度、建築尺度及使用者尺度，因此在三層 資訊層之中，需將操作控制層級劃分為簇群、建物與物件(圖 7)。(1)GIS 資訊層所控制的是簇群，其代表了群層級，而(2)BIM 資訊層控制建物， 代表了建築從整體到樓層到場域之間體、層以及間層級的轉換，(3)LBS 層級則控制了物件，代表了建築物件層的檢視資訊。各控制層級各自所 表達了不同的資訊尺度，並且滿足系統設計之原則，以下將說明各層級 操作的特性與內容：

圖 7: BIM 模型規劃 GIS、BIM、LBS 三個層級 (1) GIS 資訊層：簇群

GIS 資訊層所檢視的主要目標為以建築簇群形成建築維運關係， 透過檢視 GIS 圖資作為三維資料，能以大尺度範圍的角度觀看建築 之間的關係，而其操作的物件以建築整體為主，對於建築體之外的

空間也能在檢視模型的同時得到清楚的詮釋。 (2) BIM 資訊層：建物 搭載了建築資訊模型圖資的 BIM 資訊層，在目標建築物間無論是 整體到各樓層甚至特定場域，皆能夠完整並以多角度的呈現，因為 空間模擬的真實性，在檢視模型的同時，能清楚閱讀各種尺度資訊 間的空間關係脈絡，對於物件導向設計也能以建築物件的 COBie 資 訊作為基礎。 (3) LBS 資訊層：物件 針對適地性與個人化服務的 LBS 資訊層，所搭載的三維資訊模型 目標為針對空間中物件進行決策與調適，因此對於周遭環境的擬真 度並非重點，而是在於物件的正確位置及所需要服務的關鍵樞紐， 在資訊視覺化的呈現，也應考慮行動裝置的硬體特性進行調整。 在圖 7 裡能理解此操作層級劃分與各資訊層之間的空間關係，目標 在於透過層級的建立涵蓋不同的空間尺度與服務範圍，同時建立可閱讀 的空間脈絡讓使用者能理解到檢視角度的影響範圍，與物件之間轉換的 關係與空間決策。

模型拆分原則應於 BIM 建置會議中訂定符合營運維護需求之拆分原 則，可 依各案之不同進行模型拆分，建議之拆分原則如下說明： (1) 依據 ACE 專業進行模型拆分 可拆分為：建築、結構機電土木及基礎設施等進行模型。 (2) 依據樓層進行模型拆分 各專業模型依據營運維護需求進行樓層拆分 。 (3) 依據機電之各項系統進行模型拆分 按機電系統之不同進行模型拆分。 (4) 依據 維護單元 進行模型拆分 依據營運維護之需求進行模型 維護單元 拆分 ，原則上將具有財 產編號之維護 ，原則上將具有財產編號之維護 單位獨立為元件， 並將帶入 OmniClass 編碼。 (5) 根據視覺化需求進行拆分 依據維運時需進行視覺化的分區進行拆分。建議可以將樓板進行不 同空間的劃分，以利分區顯示視覺化資訊。

2-2.

BIM 竣工交付-小結

1. BIM 責任分工-COBie 責任矩陣: 責任矩陣表主要用來識別在整個生命週 期專案進行過程中不同的角色所要負責的部份，也就是 COBie 工作表中 的各欄位，在生命週期的各階段應該分別由哪些角色來負責填寫，可以 達成權責分工透明化的目標。【詳表 2、表 3、表 4、表 5】。

2. BIM 資訊交付-OmniClass 編碼架構: OmniClass 的資料分類方式是將物件 的特性以多層次做描述，由上而下進行編碼，其編碼以兩個數字為一對 分為四層：第一層「章篇代碼」、第二層「分類大項碼」、第三層「次 分類大項碼」、第四層「細分類碼」，可詳實的進行共通格式的 BIM 資 訊交付。【詳錯誤! 找不到參照來源。、表 6】。 3. BIM 模型各階段目的: BIM 模型在建築生命週期從基本設計、細部設計、 施工階段、竣工階段、維運管理四個階段，本研究對其所需的項目分成 建築 A、結構 C、機電 E 三個類別及其對應之使用目的及其建模需求進 行整理表列【詳表 7】。 4. BIM 竣工模所需交付之項目以模型攜帶資訊為原則，本研究將竣工模所 需交付之各項檔案格式及其對應的建築類型進行整理表列，未來可依此 表列進行竣工模的交付要求。【詳

5. 表 8】。 6. BIM 模型規劃因應導向維運管理之運用: BIM 竣工模考慮到在未來維運 系統操作層級，建築之維運管理模型需要顧及公眾尺度、建築尺度及使 用者尺度，本研究將其層級依檢視尺度和資訊呈現類型分成 GIS、BIM、 LBS 三個層級。1.GIS 資訊層所控制的是簇群，其代表了群層級、2.BIM 資訊層控制建物，代表了建築從整體到樓層到場域之間體、層以及間層 級的轉換，3.LBS 層級則控制了物件，代表了建築物件層的檢視資訊。【詳 圖 7】

第三章 文獻探討-維運管理

本章節主要探討 BIM 用於維運管理階段時的系統，包含既有的維運管理系統 的文獻探討，以及本研究對於 BIM 維運系統的初探兩個部分。

3-1. BIM 維運管理文獻探討

近年來 BIM 各項應用隨著技術與科技的發展，成為各國建築營建工程業 不可忽視、甚至成為基本要求的一環，因其能夠將營建專案之三維模型與數 位化資料儲存與管理整合的優點，能夠應用的範圍相當廣泛，而在台灣政府 推動之下，國內建築業也逐漸跟上各國的腳步，將 BIM 納入建築生命週期各 個階段之中(陳鴻銘, 2011a)。建築資訊模型(Building Information Model)近年 來儼然成為一門應用顯學，各種相關的研究與應用在產官學界已形成一股不 可小覷的影響力與實質成效。然而從整個建築生命週期的 1.規劃設計、2.施 工營造、3.維運使用三大階段來說，現階段的運用多注重在設計到製造(Design to Build)，卻較少延伸到「維運使用端」。事實上就整個建築生命週期來看， 真正佔有較長比例的是在最後的使用營運階段。根據國內綠建築學者林憲德 教授的研究報告中指出，西歐的建築平均壽命大約可達 80 年，而台灣建築平 均壽命雖然較短但也可長達 40 年左右，相較於建築從設計到施工的平均期程 約莫 1-5 年，維運使用階段所佔的時間比例甚至可以達到整體建築生命週期 的 90%以上。除此之外，根據相關的建築生命周期研究(林憲德，2007)，建 築物在使用的過程會隨時間自然的老化，若沒有對建築物進行定期的更新修 繕，建築物的性能很可能在 30 年內便會達到極限。但若能透過定期的維修保 養，並納入適當的維運管理機制，則可以有效的延展建築物的使用年限與性 能。綜合上述的觀點，下階段的 BIM 被投入到維運使用階段的產業應用，將

是整個 BIM 發展歷程上不可避免的典範轉移。 BIM 介入到整個建築生命週期的預期成效可以從 圖 8 中觀察出來，在左邊的設計與施工階段，固然資訊傳遞有落差，但 因為各分項的營建技術日趨成熟，因此 BIM 介入後(綠線)可以提升的效能有 限。然而進入到建築落成後的維運階段(右邊紅框)，因為生活的面向非常廣 泛，需用設備也相對的多元，導致各項資訊的不協調而造成資訊傳遞落差非 常的大，因此若能透過 BIM 來進行資訊整合，則可以對於整體的建築效能產 生 極 大 的 提 升 。 圖 8: 建築生命週期的資訊傳遞落差與 BIM 介入後的提升 (資料來源: Eastman, 2008) 本章歸納了三個部分 BIM 對於建築營建管理端能應用與結合的技術領域， 當作研究之根基與系統開發方向，其為建築資訊模型應用於管理、物聯網技 術應用與資訊視覺化的協同作業。分別說明如下。 3-1-1. 建築資訊模型應用於管理

行政院在 2004 年頒布物業管理服務業為未來重點發展之 12 項服務業， 其重要程度逐漸受到重視；它被定義為：「結合科技與管理技術，考量延 長建築物生命週期及使用者需求，對建築物與環境提供專業之使用者需 求，對建築物與環境提供專業之使用管理維護、生活、商業支援集資產 管理等服務之產業。」BIM 連結模型與各項建築相關資訊，將建築資訊 視覺化的 3D 介面，除了將資訊的整合與歸類做良好的規劃與分類，同時 輔助使用者能快速做出各項決策。 在美國市場有一定影響力的 ArchiBUS，所開發出整合 Revit 與其軟體 之設施維護(Facility Management)管理平台建構了兩者之間互相關聯與資 訊交換之橋梁(圖 9)，使兩者訊息交互參照，然而平面與圖表化之操作相 對直覺性較低，對資訊的呈現無法快速找到所要的目標。 圖 9: ArchiBUS 系統介面 (來源：ArchiBUS, 2011)

而 2000 年所成立之公司 Facility ONE 所開發出之軟體則是應用了 Revit 軟體物件導向之概念，透過已建立好之建築所需設施管線等物件， 定義出空間與設備管線位置後，將所有設施資訊整合到資料庫之中，便 能完成管理者需要的各種維運資訊(圖 10)。 圖 10: Facility ONE 系統介面 (來源：Facility ONE, 2016) BIM 應用於設施管理的另一實例如美國的 MathWorks 公司 2005 年在 麻薩諸塞州(麻州)的園區擴建計畫。BIM 在此計畫中在前期的設計與施工 階段便被導入，但更值得一提的是 MathWorks 在建物建成後使用 COBie 標準為參考建立 BIM 模型的交付指南，以 BIM 結合 FM 的觀念在營運 階段協調設施及維護需求。如圖 11 在其所使用的 BIM 維運管理系統中， 空間管理、規劃策略和資產管理為其三個主要模組，其他可用的模組包 含房地產投資組合管理、搬遷管理、專案管理、設施管理及永續經營。 而與本研究最直接相關的是其永續經營的 BIM 模組，永續經營模組可平 衡環境和經濟的衝擊並協助管理與節能性能、建築認證、能源改造等重 要資訊，使得 MathWorks 在建築物的維運使用上獲得極好的效益。

圖 11: MathWorks 公司使用 BIM 結合 FM 的建築物營運管理系統。 (資料來源:MathWorks) 另一個例子在美國的威斯康辛能源研究所，主要是以 AssetWorks 電 腦維護管理系統來做設施管理。此專案的 BIM 應用從施工到設施管理， 相關資料如圖 12 所見，包括 2D 和 3D 的模型及 PDF 檔最後存於 SQL Server 資庫中匯出給電腦維護管理系統使用。而使用方式也是透過 BIM 與 FM 結合的視覺化概念，將檔案存取的位置與虛擬的 BIM 模型設施位 置疊合，如此便能夠透過空間進行設施歷程的管理。 圖 12: 威斯康辛能源研究所透過 BIM 與 FM 進行該案的空間管理。

(資料來源: UW–Madison) 資訊呈現的方式對於 BIM 應用在設施維護上有相當大的重要性，因 現代建築功能與設備變的越來越複雜，資訊量也隨之提高，提高營運建 築效率的關鍵不僅是在於資料的集中儲存，同時也在如何自動過濾所需 要的資訊，並且清楚明瞭的呈現在使用者的眼前，若是過於複雜與難尋， 對於管理者而言，很可能將變得更加難以理解，甚至效率隨之降低。 目前設施維護相對來說，經常會是用來檢視建築設備是否出了狀況的 故障排除，或是運作功能是否正常 這種表定好的維運標準流程，雖然對 於設施維護是最主要的目的之一，然而這種維運方式較為被動的來解決 維運過程中所衍生的各種問題，無法對於使用者與環境的即時情況產生 連結並發生關係。回顧上述設施維護系統案例，可見其多半被動顯示設 備的位置，或是設施的各項建築系統文件、使用年限等，我們無法有效 閱讀出人與環境即時對於建築的影響，在這種情況下做出的維運決策， 可能無法全面呼應人與環境真正的需求。

3-1-2. 物聯網技術應用

物聯網並非新提出之概念，但因為近年來行動裝置與無線網路的蓬勃 發展，讓大家再度關注物聯網的可能性。國際電信聯盟(International Telecommunication Union，縮寫為 ITU)在 2005 年所頒布的網路報告，宣 告了物聯網時代的來臨。物聯網賦予事物能溝通與感知存在的能力，可 說是讓事物擁有了智慧，因為追求便利生活的目標相對讓生活周遭的事 物與功能越來越多樣化，人類的智慧已經無法全面性管理所有資訊，所 以當事物有了智慧後，除了能與管理者溝通，更進一步，甚至能夠自行 管 理 。 圖 13: 物聯網範疇 資料來源：CERP-IOT(2009) 整理：資策會

圖 13 說明了物聯網的範疇，除了解釋了現代生活萬物皆能成為物聯網一 部分的可能型，同時也說明了物聯網的幾項特點(IBM 藍色觀點, 2011)： (1). 需擁有專屬網路架構以因應其傳輸特性 (2). 需要處理巨量且不同型態的的資訊數據 (3). 即時或實時的反應速度 (4). 具備分析和優化能力，達到智慧化運作的層級 (5). 須具備一定規模以形成網路 1. 環境感測器網路系統 由於軟硬體的進步，以及嵌入式系統的發展，由台灣民間社群所自主 開發之開源公益之環境感測器網路系統（Location Aware Sensing System， 簡稱 LASS），是台灣指標性物聯網應用(圖 14)，LASS 涵蓋了感測裝置、 網路系統架構、大數據分析以及展示介面，是一具有整合應用功能的系 統。因為建構的完整性、簡易性以及空氣品質與生活息息相關，目前隨 著累積之數據與新加入之物聯網感測器的增加，成為了發展性極高之物 聯網應用。

圖 14: LASS 空汙地圖 2. 適地性服務 適地性服務(Location-Based Service)能夠根據使用者所在地提供不同 服務，由於無線通訊裝置傳輸資訊與全球定位技術的發達，這項服務也 變成了物聯網領域的應用之一(蔡尚安, 2009)。不只提供地理資訊，適地 性服務能應用在天氣、城市資訊、展覽、甚至商業活動等，因無線傳輸 設備具移動性以及保持連線的特性，使用者能在不同的位置接受到來自 傳輸端的不同資訊(陳薇如, 2004)。適地性服務不但能針對特定使用者發 送指定訊息，同時能蒐集空間資訊，進行進階數據之分析與研究。

3. 情境感知 根據英特爾 2010 年所舉辦之科技論壇，其描繪了未來情境感知 (Context Awareness)技術所應用之樣貌，此技術經能根據使用者的所作所 為與所處之的來判斷所需並且提供建議。其腳色跳脫了電腦以往的定位， 更像是隨身的管家與助理。因為結合了感測器的資訊與使用者習慣等等 數據分析，將能更精準的得知使用者目前的情況，甚至在尚未詢問問題 時便能提供答案。 3-1-3. BIM 檢視與維運案例研究分析 1. Autodesk360 由 Autodesk 公司所開發的 Autodesk360 介面，其目標為建立一突破 時間地點甚至裝置的平台，使用者能在行動裝置例如智慧型手機或平板 電腦，安裝其應用程式即可檢視、共用、註記以及標記設計。在圖 15 能看見 A360 的專案管理介面，為確保所檢視的資料為同樣的版本不至於 混淆，對於專案管理人的設置與權限的分級有其重要性。在點選進入專 案模型後，可以見到建築物的三維資訊模型，此模型規格是使用 Revit 軟體建置而成，而當放置到協同作業端的檢視時，模型建置與編輯的功 能在此簡化了許多，反而是著重在檢視與註解的功能之上。

圖 15: A360 控制介面圖 由圖 16 中能見到 A360 的三維模型主要功能著重在檢視與翻轉模型 上，下方的工具列表多為檢視模型使用，顯示了協同作業的分工領域差 別。而在行動裝置之上，點選模型後所檢視的為專案管理者所提供的同 一個模型，然而受限於行動裝置的操作模式，應用程式的介面將更加簡 單。 圖 16: A360 操作介面圖與模型檢視方法

在 A360 之中透過檢視同一模型能對協同作業有很大的幫助，若對特 定區域或是建築物件有疑問時，能將其標記並且在留言板上詢問(圖 17)， 因為標記的地方在同一模型之上，只要所有的使用者在檢視皆能見到同 樣的標記存在，能快速的找到答案並且回覆問題，省下等待時浪費的時 間。而物件導向的特性在協同作業之中也因為資訊視覺化的實現讓檢視 者不至於混淆所需資訊的正確位置，能提升系統的使用與檢視效率(圖 2-11、圖 2-12)。 圖 17: 360 行動裝置操作介面與標註

圖 18: A360 操作介面圖與歷程

2. 台灣世曦 V3DM

台 灣 世 曦 自 行 開 發 V3DM (Visual 3D Facilities Maintenance Management Platform) 設施管理平台、世曦大樓 BIM 的應用，並提出 BIM 技術於設施管理平台上的發展議題與對策，再進一步闡述如何應用 於世曦大樓及其標準化。系統導入除了 BIM 工程模型靜態資料外，考量 了大樓物業管理需求進行客製化開發，將既有的事項管理模組調整出定 期檢修及臨時報修兩項功能模組。系統實際上線後，經過幾次教育訓練 與 實 際 維 護 應 用 ， 大 樓 物 業 管 理 人 員 發 展 出 自 己 的 SOP (Standard Operating Procedures)，從傳統紙本表單作業進化到視覺化、數位化的管 理流程。V3DM 設施管理平台的平台架構如圖 20。 圖 20: V3DM 平台系統運作架構圖

V3DM 設施管理平台的平台功能模組如圖 21 所示： 圖 21: V3DM 設施管理平台功能模組架構圖 (1). 權限管理 V3DM 設施管理平台具備權限管理功能，管理人員及使用者必須透 過帳號及密碼登入才能使用本管理系統；管理人員並具備新增、修改使 用者及其使用權限。 (2). 3D 基礎操作平台 使用者可透過瀏覽器即可線上檢視 3D BIM 模型， 包括 3D 檢視視 窗放大(zoom in)、縮小(zoom out)、平移、旋轉、第一人稱(first person) 檢 視、俯視等檢視 3D 模型的基本功能。如

圖 22: 基礎操作平台參考圖 (3). 設備資料查詢與管理模組 使用者可透過瀏覽器即可線上檢視 3D BIM 模型的屬性及相關的文 字資訊( 例如廠牌、型號、保管單位、資產編號及設施設備的所在空間等)， 除了透過點選模型查詢資料外，V3DM 設施管理平台具備設備編號及名 稱關鍵字查詢功能；具備修改權限的使用者可即時線上新增、修改設備 相關的欄位及資料，如 圖 23 所示。

圖 23: 設備資料查詢與管理模組參考圖 (4). 文件管理模組 使用者可透過瀏覽器即可線上取得圖說文件等數位化檔案，除了透過點 點選 3D 模型查詢與模型相關聯的檔案外，亦可透過檔案查詢與該檔案 有關聯的 3D 模型。具備修改權限的使用者可即時線上新增數位檔案， 並針對檔案進行模型關聯作業。如 圖 24 所示，點選設備即可立即調閱該設備的標準作業程序（Standard Operating Procedure，SOP）、維護作業程序（Maintenance Operation Procedure， MOP） 以及緊急作業程序（Emergency Operating Procedure， EOP）等相關文件。

圖 24: 文件管理模組參考圖 (5). 事項管理模組 使用者透過瀏覽器即可線上紀錄及調閱巡檢資料。紀錄的方式除了文 字、附加檔案外，亦可在 3D 視窗中進行標註後儲存標註影像及位置， 如下圖 7 所示，除了利用文字方式說明請巡檢人員務必將壓力表的數據 抄錄以外，也利用標示的方式告知巡檢人員壓力表的位置。

3-2. BIM 維運系統初探

智慧建築概念自 1989 年引入台灣，歷經十多年的研究與改進，內政部建 築研究所於 2002 年推行了「智慧建築標章」，並且訂定了七大指標作為申請 智慧建築的可量化之準則認證(溫琇玲, 2004)。然而在現今氣候變遷與極端氣 候的變動環境之下，人與建築的連結走向持續變化的動態場域關係，而指標 的訂定與可量化的準則，多半是在已知的過去情況下所設立，只能被動性解 決建築問題，也因為缺乏與建築環境涵構的即時反應，無法全面因應目前建 築動態場域下所衍生的建築維運問題。 建築的維運在智慧建築研究領域中，屬於營造完成後所需要探討的範疇， 而 Croome 等所認為建築維運應該與人類的健康福祉息息相關，建築的使用 者能感受到環境舒適與感受，也影響著他們工作效率與滿意度等(Derek & Croome, 1997)，而近年來的研究除了將智慧建築維運作為整合各種系統並發 揮最大效率的角色(Walter M. Kroner, 1997)，也逐漸將建築物自我學習與效能 調節的能力視為建築維運的一項要素(J. Yang & H. Peng, 2001)，因為智慧建 築不僅是反應與改變單一的環境或使用需求，而是能從自身的獨特使用行為 與環境涵構自我學習與調適(Wong, 2005)。 在目前建築智慧維運的設施維護(Facility Management)應用中，多數聚焦 在設備狀況的監控與能源的消耗數據，本研究認為，監控設備是否運作正常 與追求耗能的最小值，只是建築維運管理的一項基礎與開端。1970 年代由生 態學家 C. S. Holling 提出生物面臨環境衝擊所重新回復至平衡，而將影響的 層面減少，或是重回平衡的時間減短與兼具以上兩者的情況，皆被認為是韌

性的特質。而面臨現在氣候變遷的時代，此理論也應用至空間環境與社會科 學之中，也就是面對韌性討論中最大的兩項課題：不確定性(uncertainty)與極 端性(extremity)透過減緩(mitigation)與調適(adaption)兩種方法將衝擊及影響 降到最小(P.Lu, 2016)，而當落實韌性的概念建築維運時，其講求的在於環境 與人之間的和諧與平衡，然而這種和諧與平衡的關係，無法只建立在以往相 對被動的設備維護，而是需要應用動態調適完成「韌性調適管理」(Resilient Adaption Management)之目的。韌性調適管理目標在於讓人與環境在感知涵構 的情境下達到動態平衡，因為其擁有變動的可能性存在，然而為了完成這個 平衡，需仰賴與建築本身才能建構對於人與環境皆友善的韌性(沈揚庭等, 2017)。 本研究提出「雲端視覺化系統」，是一種架構在韌性調適管理之下連結環 境與人的建築智慧維運系統，目的並非設立建築統一的限制與標準，而是從 人在建築之中的使用習慣，找出並且學習使用的模式，因為使用者在建築中 的行為模式影響著人與環境兩者的涵構，分析使用者的模式，即感知整體涵 構的建築各項要素，而學習此使用模式，除了能了解如何透過調控建築的各 項動態變化，貼近人與環境之整體涵構，也根據已建立之模式資料庫，不斷 修正與調整的各項動態變化，找出最適合使用者與環境之間的動態平衡，此 雲端視覺化系統不僅是人與環境整體涵構的閱讀者(Reader)，也同時是韌性調 適管理的平衡者(Equalizer)。 為了要完成這樣的架構，本研究認為需要採取兩種解決方法，第一個是 建築學習的建立，第二是真實參數導入，如果說一棟建築能夠不斷的感知到 人與環境的空間涵構即時變動，並且持續記錄這些變動並找出一種專屬於這

棟建築物的使用維運模式，然後將這些真實與即時情況顯示在維運過程中進 行管理，這是目前建築維運所需要的。而完成這兩項解決方法的關鍵，需要 仰賴真實參數的導入，並建立建築可學習的能力。 3-2-1. 系統運作流程架構 本章節將分兩部分探討建築智慧維運系統之中資訊處理流程與架構， 一為系統運作的資訊傳輸架構，二是系統的資訊傳輸迴圈。

1.

資訊傳輸架構 在圖 25 中敘述了此資訊傳輸架構，架構本身使用 IPO 模型作為應用 基礎，而在數據傳輸的過程，在端點之間建立了網路中繼站，目的在於 讓系統的分工領域清楚劃分，同時網路中繼站的擴充性與整合性，也對 於系統在運作的各個時期所架設之設備與感測裝置能具有應變的彈性， 同時也對於資訊格式統合有幫助。在本章節的傳輸架構中，我們將分為(1) 輸入端(2)運算端(3)輸出端三部分進行說明。 圖 25: 智慧維運系統資訊傳輸架構圖 (1) 系統輸入端：資訊收集

在建築智慧維運中所需要的資訊來源可概括分為三種尺度，一種為涵 蓋了各項真實參數與維運模式劇本的詮釋資料(meta data)以及三維資 訊模型傳輸至網路中繼站(web portal)中，再將資訊傳至動態資料庫 (dynamic database)之中進行資訊的儲存與整合，並交付給運算端進行 下一步驟的運算端。詮釋資料之中包含了真實參數以及各項建築維運 相關的劇本與模式，而資訊傳輸至處理端前則建立了網路中繼站，目 的在於儲存輸入端數據能讓系統清楚分工，若是要重新在一棟建築物 之中進行適性維運，監視數據端的作業不必等待系統的建置完成即能 獨立開始進行佈設，甚至在既有系統已存在的狀況下也能進行輸入端 數據監控的擴充，只要新增新的網路中繼站即可。若將系統所需要的 建築使用數據傳輸至特定之網路中繼站之中，此輸入端設計成可獨立 運作之方式，系統只是擷取中繼站上之資料，以利系統分工與之後擴 充的方便性。當在發生設備故障或是更新設備時，系統也不至於完全 停擺，只是部分功能暫停開放，對於找出系統出問題與需要維修的地 方也有提升效率的幫助。 (2) 系統運算端：動態資料庫 因輸入端之各項維運數據與三維模型將會隨著時間不斷更新，在 運算端需建立一能即時更新並且存取的動態資料庫，與在運算端之動 態資料庫擷取了網路中繼站之資訊後，系統即可進行使用模式分析比 對，因網路中繼站所搭載之資訊已完成規格統一，對於資料庫而言能 針對完成與網路中繼站進行數據對接即可，而系統本身保留了可擴充 性，對於系統部分區域維修檢測或是增加維運區域等有所幫助。

(3) 系統輸出端：提供服務 動態資料庫比對後交付維運數據，將會傳輸至輸出端之網路中繼 站，與輸入端網頁中繼站不同，輸出端之網頁中繼站所儲存的是與服 務相關的資訊，這些資訊係進行建築維運所需要的各類型資訊，其並 非巨量的詳細資訊，而是整合過的訊息，例如進行劇本編寫後之參數 代號，或是執行的觸發數值等，提供給應用服務使用。應用服務類型 分為了控制與服務兩種，在資訊傳輸架構的輸出端根據不同類型的參 數觸發相關服務。

2.

資訊傳輸迴圈 適性維運系統中，資訊的傳輸並非一項直線式的過程，而是不斷更新 與修正的持續行為，因此需建立資訊傳輸的迴圈，方能完成變動關係下 的適性維運所需架構。當使用模式之數據在動態資料庫中建立並且比對 分析特性後，這些資料能夠作為系統調適與學習反思實踐之依據，也因 人與建築環境不斷隨著時間改變與相互影響，使用數據將持續新增置資 料庫中，並且再將更新後結果傳輸至末端感測器中，依此建立資訊傳輸 迴圈。而此迴圈形成的三個過程為(1)數據蒐集、(2)資料庫比對與(3)資料 庫更新，在圖 26 中可以看到系統所建立之數據傳輸迴圈圖。 (1) 數據收集：在完成收集建築空間數據的感測器網佈置後，而透過雲端 傳輸，數據即開始傳輸數據至指定的動態資料庫之中，此數據的類別 指的即是前一章節所提到之開放資訊、現地資訊以及社群資訊。三者 資訊在資料庫中進行比對與分析。

(2) 資料庫比對：而當資料庫的數據量足夠時，便能夠進一步分析，找出 平均值、臨界值或是屬於這空間的使用習性，建立了空間使用模式。 當建立起使用模式後，後續增加的數據除了與此模式比對外，也持續 更新使用模式，而透過分析數據的高低起伏，能推斷出是否為設備異 常或是空間活動的異常，資訊視覺化便是顯現出這些異常紀錄與合理 之動之所在地與時間，系統將此記錄下來，並且更新至資料庫的使用 者模式 (3) 資料庫更新：隨著使用數據增加，以及使用者模式的修正，系統的運 行將使所有使用資訊會一起跟著建築存在時間與使用歷程不斷更新， 並且將其訊息更新至各建築設備與感測器，這也意味著資料庫將會隨 著時間持續更新，持續調適人與建築環境的平衡。

3-2-2. 系統的資訊層級與服務分工 前面章節敘述了系統數據(data)的傳輸架構與資訊迴圈，而如何將蒐 集到的數據適當轉化成資訊(information)呈現，為本節所探討的重點，資 訊視覺化是將數據轉為讓閱讀者易於分析判斷的一項過程，而整合開放 資訊與建築使用資訊等跨系統平台，需仰賴適當的資訊層級，將其適當 的呈現給使用者。 1. 系統資訊層級 依照決策類型與資訊涵蓋之範圍關係，可以將建築智慧維運系統的層 級主要分為了三層，分別為 1.地理資訊系統 (Geographic Information System，簡稱 GIS)層、2.建築資訊模型(Building Information Modelling， 簡稱 BIM)層以及 3.適地性服務(Location-Based Service，簡稱 LBS)層，而 判斷系統資訊層級的標準，取決於資訊範圍與決策行為的尺度(圖 27)。

圖 27: 建築智慧維運系統資訊分層 (1) GIS 層資訊：地理資訊系統數位化後的地理資料庫相對龐大，適合處 理建築智慧維運系統裡面中大空間尺度以上的資料，而空間的定位以 經緯度當作主要的單位，對於跨區域與具宏觀整體面向的數據也能清 楚顯示其範圍並以圖像方式呈現，其角色除了做為系統首頁的進入頁 面作使用者的空間即時定位及找尋目標的索引，也適合搭載開放資訊 已進行公共之空間決策。

(2) BIM 層資訊：建築資訊模型資訊層擁有建築全面性相關資訊，除了能 夠以各種角度檢視建築物全貌外，其搭載各樓層建築資訊的特性也能 讓檢視者自由穿越甚至顯示局部模型找到所需的目標，建築資訊模型 所使用的三度空間座標，讓 Z 軸方向高度變化能精準檢視，彌補了 GIS 層的不足，但也因搭載了複雜的各項建築資訊，在檢視各項數據 時以單項顯示為佳才不易造成混淆。 (3) LBS 層資訊：適地性服務資訊層作為建築智慧維運系統的最裡層，相 較於 GIS 影響大範圍的公共決策，在此所顯現出的建築維運資訊規模 相對較小，所提供之服務則針對特定使用者進行個人化之調適。當使 用者使用行動網路技術，進入到特定區域觸發 LBS 服務，意味使用 者可能已經沉浸在目標建築空間之中，所見所感覺的一切都在感官可 感覺到的範圍之內，而 LBS 資訊層的呈現資訊，甚至不需要 GIS 資 訊或 BIM 資訊的輔助來進行空間決策，只需要呈現空間中的目標資 訊例如建築設備開關位置高度，以更直覺簡單的方式擷取資訊即可。 2. 系統服務分工 而在圖 28 中可見，三層資訊層級由空間尺度分別各司其職，資訊範圍最 大的 1.GIS 層扮演了綜觀全區的索引(Index)及公共決策的角色，開放資訊 與公眾相關之服務適合在此呈現，同時也讓系統的使用者迅速能找到目 標之所在。而第二層為 2.BIM 層，因為使用標準規格之施工營運建築資 訊 交 換 (Construction Operation Building Information Exchange, 簡 稱 COBie)詳細紀錄建築屬性與空間座標的特性，使用者能以各種角度來檢 視目標建築場域，因此提供了建築環境中之各種空間決策服務。而 3.LBS

層所記錄的資訊，使用者在面對眼前所見甚至伸手可及之建築設備與建 築牆體上之物件時，能直接擷取到所要的資訊進行反應，服務內容偏向 個人之小範圍性質取向。 圖 28: 系統資訊特性分層與提供服務 (1). GIS 資訊層檢視特性 地理座標資訊: 以經緯度座標做為紀錄標準是 GIS 的特性，對於空間 尺度管理的連續性則讓檢視者容易找到目標資訊，然而為維持資訊呈現 的完整性，觀看者的角度通常會比建築物高度相對高上許多，也因為檢 視需保持一定程度的高度，對於針對特定建築物的小尺度高度變化無法 有效地呈現資訊。 公共開放資料：GIS 資訊層能展現完整的建築體以及眾建築量體行程 之城市，而建築量體之間的公共區域範圍也能完整界定出範圍，因涵蓋 尺度範圍相對大，因此在 GIS 資訊層所適合搭載公眾開放資訊，所提供 之服務配合公共開放資訊及空間資訊，則以影響範圍大的公眾決策為 主。 GIS 資訊層提供服務：可視化地域性地理資訊公共決策系統：GIS 資 訊層所提供的服務結合了前面章節所提到的動態資料庫，將各項數據擷