PG10502-0030
BIM 雲端作業之先導應用與 AEC 產業
4.0 升級策略規劃研究
受 委 託 者 ：財團法人成大研究發展基金會
研究主持人：鄭泰昇
共同主持人：陳嘉懿
研 究 助 理 ：鍾佳君、吳典育、潘晨安
、曾昕、陸國富、陳思吟
研究期程：中華民國 105 年 1 月 28 日到 12 月 31 日
研究經費：新台幣 150 萬元
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 105 年 12 月
（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）
I
目次
目次... I 表次... III 圖次... 錯誤! 尚未定義書籤。 摘要... IX ABSTRACT ... XV 第一章 緒論 ... 1 第一節 計畫緣起 ... 1 第二節 研究背景 ... 3 第三節 研究目的 ... 7 第四節 進度步驟與進度 ... 10 第二章 BIM 未來國際研討會 ... 13 第一節 BIM 臺灣未來研討會重點截錄 ... 15 第二節 BIM 未來國際研討會趨勢與展望 ... 32 第三章 BIM 雲端國內外發展趨勢 ... 35 第一節 國內外 BIM 產業發展趨勢與願景 ... 36 第二節 國際發展趨勢與現況 ... 42 第三節 2016 中國 BIM 產業技術創新戰略聯盟 ... 48 第四章 BIM 雲端系統國內發展趨勢與開發案例研究 ... 49 第一節 本土發展 BIM 雲端系統的契機 ... 49 第二節 BIM 雲端系統開發案例 ... 51 第三節 BIM 雲端平台發展小結 ... 67 第五章 雲端平台研發應用架構 ... 69 第一節 研究架構 ... 69 第二節 研究發展重點 ... 74 第六章 雲端作業與 AEC 產業 4.0 升級策略藍圖規劃 ... 77 第一節 BIM 雲端發展策略藍圖規劃方法研究 ... 78II 第二節 BIM 雲端策略發展藍圖之專家工作會議 ... 84 第三節 BIM 雲端策略規劃藍圖之結論與建議 ... 94 第七章 雲端運算實例操作 ... 101 第一節 雲端協同設計作業實例 ... 102 第二節 點雲掃瞄實例操作 ... 114 第三節 雲端設施管理作業實例 ... 120 第八章 結論與建議 ... 129 第一節 結論 ... 129 第二節 建議 ... 136 附錄一 2016 臺灣 BIM 國際未來研討會 臺北場 ... 141 附錄二 2016 臺灣 BIM 國際未來研討會 臺南場 ... 175 附錄三 專家座談會 ... 179 附錄四 業界訪談紀錄 ... 183 (一) 潤泰精密儀器訪談記錄 ... 183 (二) 林煒郁、黃郅堯建築師事務所訪談記錄 ... 185 (三) 易及網訪談記錄... 188 (四) 戴育澤建築師事務所訪談記錄 ... 190 (五) 7/14 潤泰精密宜蘭廠參訪會議記錄... 194 (六) 衛武資訊參訪會議記錄 ... 196 (七) 戴育澤建築師參與專家工作會議記錄 ... 199 (八) BIM 雲端作業與 AEC 產業 4.0 策略藍圖規劃工作會議 ... 202
附錄五「BIM 雲端作業與 AEC 產業 4.0 策略藍圖規劃工作會議」 (Cloud BIM & AEC4.0 Strategic Roadmapping Workshop) ... 211
附錄六 BIM 雲端作業流程架構圖 ... 217
附錄七 期中審查意見綜合回應表 ... 219
附錄八 期末審查意見綜合回應表 ... 223
III
表次
表 1-1 國內發展 BIM 雲端作業的潛力分析 ... 8 表 1-2 研究進度規劃 ...11 表 4-1 易及網系統資訊 ... 52 表 4-2 BIMair 管理平台資訊 ... 54 表 4-3 WeBIM Sync 專案管理平台資訊 ... 56 表 4-4 VFOM 系統資訊 ... 62 表 6-1. 臺灣發展 BIM 雲端應用之 SWOT 分析 ... 80 表 6-2 BIM 雲端平台討論工作會議之議程（本研究研擬） ... 82 表 6-3 工作會議參與名單及討論過程照片 ... 84 表 6-4 參與專家之 BIM 使用歷程（本研究整理） ... 85 表 6-5 參與專家提出之推動目標與挑戰 ... 86 表 6-6 產業發展重點、政策建議與雲端機會 ... 88 表 6-7 產業經營面向之策略藍圖 ... 94 表 6-8 產品服務面向之策略藍圖 ... 96 表 6-9 技術研發面向之策略藍圖 ... 98 表 6-10 「BIM 雲端作業與 AEC 產業升級策略規劃藍圖」 ... 100 表 8-1 專家學者雲端作業模式訪談紀錄 ... 131V
圖次
圖 8-1 各階段建築相關產業流程圖 ... XIII 圖 1-1 AEC 產業 4.0 = BIM4.0+生產力 4.0... 1 圖 1-2 BIM 與工業 4.0、雲端運算、物聯網、大數據之間的發展脈絡關係 ... 3 圖 1-3 BIM 的發展現況分析 ... 4 圖 1-4 研究步驟、架構與流程圖 ... 10 圖 2-1 BIM 未來國際研討會(臺北場次) ... 13 圖 2-2 BIM 未來國際研討會(臺南場次) ... 14 圖 2-3 BIM 未來發展趨勢的重點 ... 15 圖 2-4 某醫院利用之模組化工法 ... 17 圖 2-5 Amstard Federal 造船公司的郵輪單元化組屋 ... 17 圖 2-6 雷射掃描完工建築至模型 ... 19 圖 2-7 建築 4D 模型 ... 20 圖 2-8 建築時程與 4D 模擬 ... 21 圖 2-9 營建、製造業產值之趨勢 ... 22 圖 2-10 1990 年美國商業普查圖表 ... 23 圖 2-11 模型檢查 ... 24 圖 2-12 BERA 工具使用 ... 25 圖 2-13 BERA 工具動線查詢 ... 25 圖 2-14 Solibri 模型檢查 ... 26 圖 2-15 WeBIM Sync 系統介面(蘇育智, 2016) ... 27 圖 2-16 BIM 應用的環境建構 ... 28 圖 2-17 透過雲端平台的生產履歷製作 ... 29 圖 2-18 臺灣面積計算雲端運算外掛程式 ... 31 圖 2-19 雲端產業研究發展重點圖 ... 33 圖 3-1 衛武資訊專案管理平台(衛武資訊, 2016) ... 36 圖 3-2 易及網專案管理平台(易及網, 2016) ... 37 圖 3-3 NIBS 評議會組織架構(NIBS 官網, 2016) ... 38圖 3-4 BIM tesk group work strearm (BIMteskgroup 官網, 2016) ... 39
圖 3-5 CORNET 計畫架構圖(CORNET 官網, 2016) ... 40
圖 3-6 中國建設科技集團股份有限公司組織架構(CBIM, 2016) ... 41
圖 3-7 中國院整體設計方案(CBIM, 2016) ... 44
圖 3-8 中國大陸 P-BIM 標準體系 (China BIM Union, 2014) ... 48
圖 4-1 Autodesk BIM 360 系列雲端軟體與建築生命週期之應用 ... 50 圖 4-2 易及網相關功能圖說 ... 53 圖 4-3 易及網手機遠端連線說明 ... 54 圖 4-4 BIMair 介面說明 ... 55 圖 4-5 BIMair 操作過程說明 ... 56 圖 4-6 WeBIM Sync 專案管理平台整合對象 ... 57
VI 圖 4-7 WeBIM Sync 專案管理平台操作內容 ... 57 圖 4-8 WeBIM Sync 專案管理平台使用過程展示 ... 58 圖 4-9 WBS/預定時程實例操作圖 ... 59 圖 4-10 收支管理實例操作圖 ... 60 圖 4-11 孟華科技 eAR™ 議題交辦管理系統說明圖 ... 60 圖 4-12 孟華科技 ePRO™ 智慧維運管理系統說明圖 ... 61 圖 4-13 BIM 設施管理系統_VFOM ... 62 圖 4-14 Autodesk A360 可隨時在任何裝置上檢視及共用 2D 和 3D 設計檔案 ... 63 圖 4-15 即時對應的雲端與實景檢驗 ... 64 圖 4-16 Autodesk 所開發的 BIMGlue ... 64 圖 4-17 臺灣世曦工程顧問股份有限公司所開發的 VFOM 管理系統 ... 65 圖 4-18 臺北市 BIM 無紙化雲端審照平台 ... 66 圖 4-19 雲端元件網站資料庫 ... 66 圖 5-1 BIM 雲端平台架構圖 ... 71 圖 5-2 BIM 雲端平台運作模式圖 ... 73 圖 5-3 BIM 雲端平台重點運作說明圖 ... 74 圖 7-1 BIM 雲端平台串聯架構圖 ... 101 圖 7-2 BIM 雲端軟體使用類型圖 ... 102 圖 7-3 雲端地圖與氣候資料的截取 ... 103 圖 7-4 雲端日曆與即時路況導航的輔助 ... 104 圖 7-5 雲端硬碟與資訊同步 ... 105 圖 7-6 透過雲端管理平台輔助專案工作記錄與任務分派 ... 106 圖 7-7 透過雲端地圖合成模擬建築量體 ... 107 圖 7-8 透過雲端平台架設共同工作的資料存取區 ... 108 圖 7-9 透過雲端平台架設共同工作的資料存取區 ... 109 圖 7-10 透過網站平台下載元件模型 ...110 圖 7-11 透過雲端資料庫分享元件庫 ... 111 圖 7-12 透過雲端彩現與資料分享 ...112 圖 7-13 透過雲端彩現並產生 VR 專用連結 ...113 圖 7-14 雲端協同作業點雲案例實際操作流程 ...114 圖 7-15 點雲掃瞄設備-FARO FOCUS 120 3D ...115 圖 7-16 點雲外業掃瞄操作過程 ...116 圖 7-17 點雲內業掃瞄與電腦端操作過程 ...117 圖 7-18 點雲掃瞄檔對造圖 ...118 圖 7-19 室內點雲掃瞄過程對造圖 ...119 圖 7-20 雲端設施管理實作場域關係圖 ... 121 圖 7-21 C-HUB 大樓竣工模型 ... 122 圖 7-22 C-HUB 大樓智慧系統架構圖 ... 123 圖 7-23 環境感測站系統架構 ... 125 圖 8-1 各階段建築相關產業流程圖 ... 138
VII 附錄圖 1-1 滾動的革命與 BIM 的願景 ... 143 附錄圖 1-2 衝突檢測與模型對照 ... 145 附錄圖 1-3 預製組件的優點 ... 146 附錄圖 1-4 建築營造生產力的下滑 ... 146 附錄圖 1-5 建築相關材料的發展過程 ... 147 附錄圖 1-6 模組化單元化說明 ... 148 附錄圖 1-7 產品網絡邏輯 ... 149 附錄圖 1-8 雷射掃瞄與點雲掃瞄說明 ... 150 附錄圖 1-9 實際點雲模型輸入 ... 151 附錄圖 1-10 排程管理與建築模型對應 ... 152 附錄圖 1-11 模型檢測... 154 附錄圖 1-12 模型檢測方法 ... 154 附錄圖 1-13 規則檢測與程式語言 ... 155 附錄圖 1-14 火災逃生路徑模擬 ... 155 附錄圖 6-1BIM 雲端作業流程圖 ... 217
IX
摘要
關鍵詞：建築資訊模型、雲端平台、產業 4.0 一、研究緣起 近年來，德國政府提出「工業 4.0（Industry 4.0）」的概念，間接帶動全球第 四次工業革命的契機，德國身為全球製造業龍頭，工業 4.0 的概念提出之後，立刻 受到世界各國的矚目，國內政府也積極擬定工業 4.0 為國家未來之高科技戰略，預 期融合「物聯網（IoT）」、「雲端運算（Cloud Computing）」、「大數據（Big Data）」三大領域，推動第四次工業革命。以 BIM 技術逐漸帶動國內建築產業升 級與策略發展優勢，一直是世界各國政府努力的方向，國內過去幾年經過產官學界 的推廣與努力，逐步看到國內 BIM 技術發展的成果，國內未來 BIM 發展極有可能 朝工業 4.0 的方向匯流。 目前國內政府將工業 4.0 聚焦於網路、製造、工廠等虛實融合系統，雲端運算 與大數據之應用則集中於能源、醫療、商業等應用，但是忽略了傳統產業最重要的 「建築、營造、工程」（AEC）等傳統領域的科技應用，AEC 產業未來勢必融合 物聯網、雲端運算、大數據三大領域，成為工業 4.0 的另一塊版圖，而真正能夠融 合這三大科技領域，引導 AEC 走向高科技產業的就是「建築資訊模型」（BuildingInformation Modeling, BIM）技術。運用 BIM 的技術與管理，帶動建築產業策略發 展優勢是各國政府努力發展的方向，分析國際近年來 BIM 的發展趨勢，可約略歸 納整理為四項主軸：(1)BIM 資訊與規範管理，由政府端推動，政策導向、產業驅 動，目標是建立一個建築生產履歷，(2)BIM 知識整合平台，主要由工程營造端負 責推動，技術導向、軟體驅動，目標是 AEC 工程專案模擬，(3)BIM 綠建築設計， 由設計端推動，性能導向、資料庫整合，目標是整合多元化設計流程、都市與建築
X 環境同步規劃，(4)BIM 智慧設施管理，由使用端的業主推動，管理導向、設施 IOT 整合，目標是設施管理、物流系統的整合管理。 二、研究方法與過程 在雲端先導應用推廣與產業發展的推動首要步驟中，發展一套雲端搭配 BIM 之短中長期規劃藍圖，為本研究的第一要務，再搭配雲端資料庫或平台進行雲端測 試，再以業界實地訪談之結論相互整合進行修正考量，在進行整體交叉比對後，再 將訪談與會議結果整理歸納並撰寫藍圖的規劃策略說明。 本計畫研究內容將著重於下列三大項目： • 研擬雲端 BIM 發展藍圖與規範機制 • 透過雲端作業與 BIM 產業的應用需求進行測試 • 實地業界訪談及現況回顧並且進行案例調查 三、重要發現
過去幾年來，BIM 的國際發展從 BIM 資訊與規範管理、BIM 知識整合平台、
BIM 綠建築設計流程、BIM 智慧設施管理的四大趨勢，逐漸匯流到一個雲端 3D 作 業平台，未來的建築作業變成一個 3D 視覺化參數整合流程，以新的電腦介面做設 計與工程知識模組的系統整合，加上物聯網（IoT）及智慧披露（Smart
Disclosure）之新一代智慧建築發展、以及智慧製造（Smart Manufacture）與創客 運動（Maker Movement）的熱潮，這樣的趨勢，迫使我們有必要提早思考 AEC 產 業 4.0 四位一體的策略架構與解決方案。
XI 藉由雲端伺服器與雲端產業的連結進行使用端的業主推動，管理導向、設施 IOT 整合，搭配產業管理的後續推動，可作為相關營運管理產業的前導範例。本計 劃透過國際研討會、訪談與專家座談會等步驟進行實例研究，將臺灣目前開發有關 雲端資訊輔助產業的公司概分為專業資訊公司、工程顧問公司以及建築設計相關公 司，並且探討目前的使用者類型及未來的發展性；透過實例研究與資料蒐集後，由 實際操作與演練以進行雲端作業的模擬流程，從雲端協同設計實例的參考步驟說 明，導入點雲掃瞄實例操作，到雲端設施管理作業，以設計、竣工、維運模擬進行 實案操作的範例。 本研究計畫之重要性包括： 1. 針對國內 BIM 雲端發展與需求，進行相對應雲端技術的資訊與規範管理探 討，以政策導向、產業驅動以建立一個建築生產履歷的探討範例。 2. 針對目前國際通用的雲端軟體，進行國內 BIM 協作平台的整合平台雛形探 討，可做為未來工程專案模擬的前導範例。 3. 針對雲端產業的規模分類，進行專案實際演練，由設計端進行推動與整 合，推動整合多元化設計流程、都市與建築環境同步規劃的流程雛型。
四、 主要建議事項
建議一 業先導應用策略策略藍圖工作會議： 立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所、內政部營建署、行政院公共工程委員會 協辦機關：中華民國全國建築師公會、財團法人臺灣建築中心、中華民國公共工程 資訊協會 、臺灣建築學會、臺灣營建研究院 、臺北市政府、新北市政府、臺中市 政府、臺灣大學土木系、成功大學建築系XII 國內目前於 AEC 各方領域均有相當數量的 BIM 技術開發研究與實務，唯獨欠 缺國家規範與施行辦法，對於國內 BIM 發展策略規劃，主辦機關可於北中南部各 舉辦數場 Roadmap Workshop，邀請產學界各路專家齊聚一堂，共同商討臺灣 BIM4.0 發展策略。本研究案已做基本示範提供參考，步驟如下：(1)先設定短中長 期目標、(2)設定發展領域架構、(3)邀請各架構內相關領域學者、業界先進前來一 同協商，提供意見，(4)整合意見並歸納出發展方針。依本研究執行的初步工作成 效建議，未來的 Roadmap Workshop 將可著重於各縣市發展推動績效及挑戰進行主 要議題，由於北部推動目前尚屬臺灣前瞻區域，中南部尚屬於產業方針不明確區 域，透過在地化產學界各路專家的共同討論，將可有效引起並藉以推動各區域專家 學者的注意；本研究建議各區域舉辦 Roadmap Workshop 的研擬方向為：(1)BIM 可 應用於產業之討論，(2)BIM 在地化應用與推廣深化之技術，(3)雲端發展於各區域 與 BIM 的連結性，(4)分區縣市的異業同盟與挑戰(5)整合分區發展策略與計劃。舉 例來說，北部由於技術人才豐富，政府單位可發展 BIM 技術與雲端程式的相關推 動，並由地方建管單位做示範性的實施，如落實雲端審查執照機制、雲端地籍資料 庫建置等；中部房地產相關產業推動豐富，可以建設相關應用進行中下游產業的廠 商資料庫整合推動；而南部的豐富傳統產業背景導致推動遲滯的狀態，可透過雲端 連線與資訊交流層級推廣 BIM 基礎運用與在地化專用模板的開發。政府單位可成 立 BIM 雲端作業專案小組，招集相關公司開發公部門雲端平台，提供給建築產業 使用，以審照流程簡化或其他獎勵機制鼓勵建築產業使用，並提供雲端資料庫。 建議二 BIM 雲端作業案例實作研究： 立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所、內政部營建署 協辦機關：中華民國全國建築師公會、財團法人臺灣建築中心、中華民國全國建築 師公會、臺灣建築學會、臺北市政府、新北市政府、臺灣科技大學、成功大學建築 系
XIII 由於目前世界性各種產業的迅速更迭，提高產業工作效率為目前各產業皆持 續強化的核心目標，透過機械與自動化的運算以減少人力的耗損為目前的常見方式 之一，但由於建築設計與營建產業多數工作會因為人、事、時、地、物等各種可能 性產生各種無法預期的突發狀況，非如工業產品的固定參數與步驟產出；因此，雲 端工作模式正可彌補目前設計與營建產業的圖說與營建工作時間差，研究團隊可透 過國際案例，以及參考本研究所分析歸納之使用區段分類：（1）設計階段的資訊 協同作業（2）設計接續施工管理階段的雲端協同作業（3）施工營建階段的雲端協 同作業（4）營運管理的雲端作業（5）審查機制雲端作業（6）雲端元件整合平台 以及訪談深入探討雲端產業目前與未來的工作模式，提出至少三種類型的工作範 例，建議將工作範例分為： (1) 資訊軟體公司、(2) 工程顧問公司、 (3) 建築設計相 關公司，並個別提出至少一種工作流程與範例，提供即將導入雲端工作模式的公司 參考與執行，提高公司競爭力也提升臺灣與國際接軌的機會。未來課題將由實際案 例進行先趨建議，並由研究者與相關公司建立推廣與合作關係，由 BIM 建築相關產 業雲端推動實務發展，並於研究成果提出實際範例模組流程及實際公司運作之相關 挑戰與過程記錄，以作為後續導入之相關公司的範本與建議。 圖 1-1 各階段建築相關產業流程圖 (本研究繪製) 建議三
以 BIM 科技推動 AEC 4.0 創新產業 Living Lab： 立即可行建議
主辦機關：內政部建築研究所、內政部營建署、科技部
協辦機關：中華民國全國建築師公會、財團法人臺灣建築中心、中華民國公共工程 資訊協會
在推動 AEC4.0 計畫草擬過程中，必須與國家現正推動的雲端應用與物聯網
XIV
議與目前建研所推動的「永續智慧社區創新實證示範計畫」結合，導入 BIM 到實 際的場域，並蒐集產業界意見，參考使用者經驗加以修正。具體的建議為：(1)選 定一個公有單位、校園、或園區場域設定為 Living Lab，進行 AEC 4.0 的實際操 作，可參考建議二提供之政府單位協作流程，演練操作項目包括雲端應用與物聯網 IoT 應用在智慧生活、智慧建築、設施管理、智慧節能、智慧交通等、(2) 透過 Living Lab 雲端平台與場域的物流系統、晶片系統、管控系統結合，所記錄的資料 包括 BIM 模型、設施資料、營運資料，測試使用並歸納使用心得與發展願景；可 透過 Living Lab 的實作應用，定期展示成果，整合參與廠商的技術與協作績效。 Living Lab 專案規畫小組應整理蒐集平台設計與使用者心得蒐集之研究調查報告， 在架構設定一開始即保留可擴充至其他相關產業或應用化之空間，使專案推行內容 具有繼承性，並能夠不斷延續發展。 建議四 BIM 導入舊建築再利用以點雲技術研究暨實務演練： 立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所、內政部營建署、行政院公共工程委員會 協辦機關：中華民國全國建築師公會、財團法人臺灣建築中心、中華民國公共工程 資訊協會 點雲是將 BIM 帶往建築生命週期中，在完工與維護、營運階段的重要技術。 可以更精確地從場地勘查、施工檢核，到最後完工驗收作完整的查核，根據 BIM 資訊的內容也能達成法規上的自動化確認，其研發的技術也具有產業發展的潛力。 建議可由舊建築改建或空間再利用方面開始著手，運用點雲技術展示舊建築再利用 前與後之演變，保存修復與再造的建築資訊與工作流程；尋求協作廠商開發公用平 台與技術、並研發可供業界購買或租用的設備與服務，從實務面導入點雲技術，將 BIM 推行方案與實務面做精確的連結。建議流程為：(1)舊建築維修前樣貌現勘， 並用點雲紀錄維修前樣貌；(2)在 Revit 中可進行現況與計畫興建建築之模擬樣貌； (3)在施工期間用點雲完整記錄；(4)完工後將整套流程串接呈現。
XV
ABSTRACT
Keywords：BIM、Cloud Platform、Industry 4.0
I. Background
In recent years, the concept of Industry 4.0 is proposed by the German government and led the global to the fourth industrial revolution indirectly. The Industry 4.0 is attracting the attention around the world immediately as the Germany is the leader of industry in the world. Taiwan’s government is also actively developing the national high-tech strategies of Industry 4.0 for future and expected to integrate three major areas that are Internet of Things (IoT), Cloud Computing and Big Data to promote the forth industrial revolution.
The national level research of cloud BIM pilot applications and plans of industrial upgrade strategies to integrate Internet of Things (IoT), Cloud Computing, Big Data to upgrade the AEC industry to Industry 4.0 with BIM, at the same time promote the development of high-tech industry which has become a national priority for the technology development. The trendence of world are: (1)BIM management of information and rules, (2)BIM knowledge integration platform, (3)BIM green architectural design, (4)BIM intelligent facilities management.
II. Research methods and process
The first step of BIM cloud advanced application is to develop a roadmap of short-term, mid-term and long-term of BIM cloud development. And taking tests between BIM cloud data base and platform, integrating the results of visiting and meetings to compose the explaination of roadmap.
XVI
This research addresses three perspectives of BIM object development:
i. To elaboration the roadmap and mechanism of BIM cloud development, and
ii. To test the application of BIM cloud projects, and
iii. To visit and interview companies.
III. Key findings
In the past few years, cloud platform became a collective process of all tendences, 3D cloud integration visualize platform will be the next working generation with
IOT ,Smart disclosure, Smart manufature and maker movement. We should consider the framework and solving scheme.
The importance of the research includes of:
1. An example of building antecedent of BIM cloud based technique.
2. Take the current international generic cloud software as examples to explore domestic BIM collaboration platform prototype.
3. Classify cloud industry with scale to carry out pratical exercises, promoting integrated design process, urban and environment by design unit.
4. By connecting the cloud server with cloud industries to integrate the use of terminal owners, management -oriented, IOT integration amd industrial management, the results can become the leading example od operational management.
The development type of the research includes of:
XVII
2. Process Planning, Scheduling & Simulation （Model to Build）
3. Laser Surveying （Build to Model）
4. Off-Site Prefabrication （Construction Productivity）
IV. Suggestions
Suggestion one : Domestic BIM Cloud Application pioneer Application Strategy Blueprint workshop . (Feasible Immediately)
Organizers: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior. Construction and Planning Agency Ministry of the Interior . Public Construction Commission, Executive Yuan.
Co-organizer: Taiwan Architects Association. Taiwan Architecture & Building Center. Chinese Public Works Engineening Information Association. Architectural Institute of Taiwan. Taiwan Construction Research Institute. Taipei City Hall. New Taipei City Hall. Taichung City Hall. Department of Civil Engineering, National Taiwan University. Department of Architecture , National Cheng Kung University.
There has a considerable number of BIM technology development research and practice in all area of the AEC in Taiwan, but lack of the national stands and policies to define the process. The research team can invite professionals to hold Roadmap
workshops in Taipei, Taichung and Kaohsiung. This research project provided an
example to understand the basic process, the steps as the list: (1) Setting short-term, mid-term and long-mid-term aim, (2) Prepare the frame work of development fields, (3) To invite scholars and professionals of the relevant fields to provide advice and discuss, (4) To integrate and sum up opinions to a guide of development. According to the preliminary results of this study, the Roadmap workshop will focus on the development of cities and the challenges of the main issues. Due to the leading development of Taipei and unclear policies in Taichung and Kaohsiung, these activities could attract attention by industries.
XVIII
This study suggested the Roadmap Workshop in each region should be developed as follows: (1) The discussion of BIM can be applied to the industry. (2) The application and promotion in local fields (3) The BIM connection between cloud developments and several regions, (4) regional counties and cities of the industry alliance and challenges (5) integration of regional strategies and plans. For example, Taipei has rich technical
personnel; government units can promote the development of BIM technology and cloud-related programs, and by the local construction management unit to do demonstration implementation, such as the implementation of cloud checking, cloud cadastral database. Taichung has rich amounts and development of real estate, promoting the BIM
applications of the middle and lower reaches of the integration of manufacturers’ database. Moreover, the rich background of the Kaohsiung traditional industry and manage thought is the difficulty to promote. However, we cloud promote the BIM through the cloud connection and information exchange and making templates for users.
Suggestion two: BIM cloud practical projects case study . (Feasible Immediately)
Organizers: Architecture and Building Research Institute, Construction and Planning Agency Ministry of the Interior
Co-organizers: National Architects Association , Taiwan Architecture & Building Center, National Architects Association, Taipei City Government, New Taipei City Government, National Taiwan University of Science and Technology, Department of architecture of National Cheng Kung University
Due to the rapid change of various industries around the world, improving the industrial efficiency is the goal of all industries at present. It’s common methods to reduce manpower consumption through the operation of machinery and automation. However, Most of the architectural design and construction work of the industry could happen unexpected conditions because of people, things, time, place, material and other possibilities. Therefore, research team can separate types to: (1) Collaboration of design, (2) Collaboration of design and construction management phase, (3) Collaboration of construction, (4) Cloud application of management, (5) Checking system of cloud, (6)
XIX
Component cloud platform. Research team should provide at least three types of work example: (1)IT software company, (2)construction and consulting company,
(3)architectural design company, and provide a process and example for each type as the suggestion and template.
Suggestion three : Promoting the Living Lab in AEC 4.0 by BIM technology . (Feasible Immediately)
Organizers: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior. Construction and Planning Agency Ministry of the Interior . Ministry of Science and Technology , R.O.C.
Co-organizer: Taiwan Architects Association. Taiwan Architecture & Building Center. Chinese Public Works Engineening Information Association.
During the AEC 4.0 planning, the Cloud applications have to connect the IoT service, and the plan host has to congregate the companies to promote the Living Lab plan. For suggestion, the Living Lab can be planned to involve with the processing “Sustainable Smart Community Innovation Demonstration,” imported BIM to the practice. The specific step is: (1) Choosing a campus or an area to operate the AEC 4.0 project, referencing the suggestion two, the project including cloud applications, IoT applications, Smart architecture, facility management, energy saving, smart traffic, etc. The recorded database included BIM models, facilities database, operation database, and then testing the process, inducing the users’ experience. According the Living Lab projects, displaying the achievement usually, integrating the technologies and performance of the involved companies.
XX
Suggestion four : Importing point cloud in the old building reusing and practicing operation . (Feasible Immediately)
Organizers: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior. Construction and Planning Agency Ministry of the Interior . Public Construction Commission, Executive Yuan.
Co-organizer: Taiwan Architects Association. Taiwan Architecture & Building Center. Chinese Public Works Engineening Information Association.
Point cloud is an impartment technology to leading BIM into the construction and operation in building life cycle. It causes the site survey, construction inspection and completion acceptance more accurate. According to the BIM information, automatizing the rule checking. Suggestion is old building reusing, by the point could technology, displaying the process of remodel. The specific step is: (1) Surveying the site before remodeling with point could, (2) simulating the reusing model in Revit and the old building, (3) recording the entire construction, (4) presenting the whole process while completing.
1
第一章 緒論
第一節 計畫緣起
近年來，德國政府提出「工業 4.0（Industry 4.0）」的概念，間接帶動全球第 四次工業革命的契機，德國身為全球製造業龍頭，工業 4.0 的概念提出之後，立刻 受到世界各國的矚目，國內政府也積極擬定工業 4.0 為國家未來之高科技戰略，預 期融合「物聯網（IoT）」、「雲端運算（Cloud Computing）」、「大數據（Big Data）」三大領域，推動第四次工業革命。 圖 1-1 AEC 產業 4.0 = BIM4.0+生產力 4.0 （由本研究繪製）2
以 BIM 技術逐漸帶動國內建築產業升級與策略發展優勢，一直是世界各國政 府努力的方向，國內過去幾年經過產官學界的推廣與努力，逐步看到國內 BIM 技 術發展的成果，國內未來 BIM 發展極有可能朝工業 4.0 的方向匯流，原因有三 （圖 1-1）：
1. BIM 建模產生建築生命週期的巨量資料（Big Data），目前這些巨量資料 具有內部參數的關係，但是缺乏應用端的研究； 2. BIM 雲端作業已經開始，Autodesk 軟體大廠已經積極開發雲端作業系統， 即將於 2016 年推出雲端作業系統，目前已經有少量雲端軟體提供服務， 世界各國之 BIM 元件庫也逐步推向雲端服務，BIM 雲端作業已經成為未 來趨勢，但國內尚未形成風氣； 3. BIM 設施管理已經是未來應用的一大版圖，未來 BIM 設施管理勢必倚靠 物聯網（IoT），進行虛實整合的網路管理系統，剛好與工業 4.0 的目標一 致。 基於以上三大理由，如何以國家的高度層級，研究 BIM 雲端作業之先導應用 與 AEC 產業升級策略規劃，融合「物聯網（IoT）」、「雲端運算（Cloud
Computing）」、「大數據（Big Data）」三大技術領域，利用 BIM 技術提昇 AEC 產業升級 4.0，同時帶動高科技產業的發展，已經成為國家科技發展當務之急。
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第二節 研究背景
一、研究背景說明 何謂工業 4.0？簡單的說法就是，透過物聯網、雲端技術和大資料分析技術， 為產業帶來加值的效果，工業 4.0 不只在科技、技術進步中展現，背後大量數據分 析和應用，更是產業創新與經營的重要基礎，目前國內政府將工業 4.0 聚焦於網 路、製造、工廠等虛實融合系統，雲端運算與大數據之應用則集中於能源、醫療、 商業等應用，但是忽略了傳統產業最重要的「建築、營造、工程」（AEC）等傳統 領域的科技應用，AEC 產業未來勢必融合物聯網、雲端運算、大數據三大領域， 成為工業 4.0 的另一塊版圖，而真正能夠融合這三大科技領域，引導 AEC 走向高 科技產業的就是「建築資訊模型」（Building Information Modeling, BIM）技術 （圖 1-2）。圖 1-2 BIM 與工業 4.0、雲端運算、物聯網、大數據之間的發展脈絡關係
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二、BIM 國際發展趨勢主軸
建築資訊模型（Building Information Modeling, BIM）近年來已是全世界各國
AEC 產業最關注的議題,運用 BIM 的技術與管理,帶動建築產業策略發展優勢,更是 各國政府努力發展的方向，國內從政府端的規範推動為主軸，設計單位執行專案的 流程調整，以及工程單位對應實務工程的專案管理與施工前期碰撞檢查等，目前政 府、產業、學界對於 BIM 的推動逐漸匯流，共同推動 BIM 以因應 AEC 建築產業 的迅速改變，分析國際近年來 BIM 的發展趨勢，可約略歸納整理為四項主軸（圖
1-3）：
1. BIM 資訊與規範管理，由政府端推動，政策導向、產業驅動，目標是建立 一個建築生產履歷(Barlish & Sullivan, 2012; buildingSMART, 2013; Deutsch, 2011; C. Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011; Lee et al., 2012; Sanguinetti et al., 2012; Weygant, 2011)；
2. BIM 知識整合平台，主要由工程營造端負責推動，技術導向、軟體驅動， 目標是 AEC 工程專案模擬(Hardin & McCool, 2015; Jung & Joo, 2011; Kensek & Noble, 2014)；
3. BIM 綠建築設計，由設計端推動，性能導向、資料庫整合，目標是整合多 元化設計流程、都市與建築環境同步規劃(Aksamija, AP BD, Mario
Guttman, Rangarajan, & Meador, 2013; Caffi et al., 2014; Garber, 2014; Kensek & Noble, 2014; Klaschka, 2014; Kriegel & Nies, 2008; Lévy, 2011; Lin & Gerber, 2014; Wong & Zhou, 2015)；
4. BIM 智慧設施管理，由使用端的業主推動，管理導向、設施 IOT 整合，目 標是設施管理、物流系統的整合管理(IFMA, 2013; Wetzel & Thabet,
2015)。
圖 1-3 BIM 的發展現況分析
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過去幾年來，BIM 的國際發展從 BIM 資訊與規範管理、BIM 知識整合平台、
BIM 綠建築設計流程、BIM 智慧設施管理的四大趨勢，逐漸匯流到一個雲端 3D 作 業平台，未來的建築作業變成一個 3D 視覺化參數整合流程，以新的電腦介面做設 計與工程知識模組的系統整合，加上結合物聯網（IoT）及智慧披露（Smart
Disclosure）之新一代智慧建築發展、以及智慧製造（Smart Manufacture）與創客 運動（Maker Movement）的熱潮，這樣的趨勢，迫使我們有必要提早思考 AEC 產 業 4.0 四位一體的策略架構與解決方案。
過去 20 年來，美國 AIA 與英國 RIBA 等建築協會無不積極發展 BIM，甚至提 升到國家科技政策的層級，美國發展 BIM 受益的除了 AEC 產業之外，還帶動了軟 體產業的蓬勃發展，英國發展 BIM 轉成由公協會來帶動中小建築企業，轉型後的 產業可以帶動經濟復甦，新加坡利用 BIM 審照制度，意圖反轉 E-Government 政府 的效率，那麼臺灣推動 BIM 如何帶動產業升級與經濟翻轉？這是臺灣必須思索的 問題，臺灣是一個小型的經濟體，發展 BIM 除了提昇建築的品質，新建建築物的 產值太小，應該思索前瞻科技如何在建築 BIM 雲端資料庫與物聯網的實踐，以建 築 BIM 創新平台所帶動創新產業的鏈結。 近年來內政部建築研究所對於推動 BIM 不遺餘力，BIM 相關研究計畫包括 《BIM 應用於建築節能評估的實務與策略》、《BIM 導入臺灣綠建築設計案例實 作研究》、《國內 BIM 元件通用格式與建置規範研究》、《應用 BIM 輔助建築設 施管理之國內案例探討》、《BIM 協同作業指南研訂》，在國際與國內 AEC 建築 產業界逐步推向雲端服務之際，有必要開始進行 BIM 雲端作業之先導研究與 AEC 產業 4.0 升級策略規劃。
6 三、計畫重要性 本研究計畫之重要性包括： 1. 針對國內 BIM 雲端發展與需求，進行相對應雲端技術的資訊與規範管理探 討，以政策導向、產業驅動以建立一個建築生產履歷的探討範例。 2. 針對目前國際通用的雲端軟體，進行國內 BIM 協作平台的整合平台雛形探 討，可做為未來工程專案模擬的前導範例。 3. 針對雲端產業的規模分類，進行專案實際演練，由設計端進行推動與整 合，推動整合多元化設計流程、都市與建築環境同步規劃的流程雛型。 4. 藉由雲端伺服器與雲端產業的連結進行使用端的業主推動，管理導向、設 施 IOT 整合，搭配產業管理的後續推動，可作為相關營運管理產業的前導 範例。
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第三節 研究目的
本計劃的研究目的乃是進行 BIM 雲端作業之先導應用與 AEC 產業 4.0 升級策 略規劃，在進行之前，我們首先就目前國內發展 BIM 雲端作業的可行性，從建築 生命週期的應用作一分析整理： 首先，在設計階段，「建置 BIM 元件庫」是第一個可以上雲端應用的作業， 國內建築中心目前開始以廠商為主，建置 BIM 通用產品元件庫，各產業公會也開 始思考整合 BIM 元件庫，分享服務給會員，然而在大型的顧問公司與建築師事務 所早已經有自己公司內部的元件庫，臺北市與新北市政府也逐步建置建築執照送審 法規需要的元件庫，未來這些元件庫如何在雲端資料庫建置公有雲與私有雲，得以 相互分享與開放創新，是建置 BIM 元件資料庫的一個研究議題；其次，「建築設 計流程的標準化作業」也是可以利用雲端進行遠距協同合作與流程管理，國內已經 有少數廠商開發出雲端的解決方案，但是只限於少數測試階段，尚未普及到所有的 事務所；再者，縣市政府的「圖文資訊管理服務平台」包括建築規劃設計專案所需 圖文、審議作業整合、地理資訊系統整合等，都可以利用雲端作業加速政府的服務 效能。 在送照/送審階段，臺北市的「都市開發審議」與新北市的「建築執照審查」 作業，已經開始推動 BIM 的應用計畫；國內建築中心執行的「綠建築標章」與 「智慧建築標章」評定審查作業，囿於審查制度的繁瑣，目前尚未進行無紙化作 業，未來應有潛力與 BIM 結合進行雲端作業，以節省作業人力及資源，解決建築 師與業主繁複作業之不便。8 在施工管理階段，國內營建工程廠商已經部分導入「施工自主管理雲端 APP 程式」，透過工地人員定期拍照存檔，監督工程之管理，演繹營建管理新模式；政 府部門，期待開發「施工勘驗無紙化系統」之雲端平台雛型。 在設施管理階段，BIM 雲端應用分為「建物管理」、「生活服務」、「資產 管理」三大應用系統，建物管理包括建物基礎設施監、能源監測、安全監控等；生 活服務包括健康照護服務、物業代辦、事務管理及諮詢等社區生活服務網；資產管 理包括物業管理、設施使用與維護等服務。 表 1-1 國內發展 BIM 雲端作業的潛力分析 政府 BIM 元件庫 圖文資訊管理服 務平台 綠建築標章 智慧建築標章 都市開發審議 建築執照審查 施工勘驗無紙化 平台 建築產業 設計流程管理平 台 營造產業 施工自主管理 雲端 APP 業主 建物管理平台 生活服務平台 資產管理平台 (本研究繪製)
9 根據以上分析國內發展 BIM 雲端作業的潛力（表 1-1），本計劃預計執行的 目標包括： 1. BIM 國際研討會（整合國際發展案例與知識推廣） 邀請 BIM 國際知名教授演講 整合國內產業與學界知識並作為推廣平台 2. BIM 雲端作業之先導應用 調查國內 BIM 雲端作業的現況 調查國內與世界雲端應用軟體的現況 分析國內 AEC 產業進入雲端作業的機會與挑戰 3. AEC 產業 4.0 策略規劃研究 AEC 產業 4.0 SWOT 分析與策略擬定 AEC 產業 4.0 Roadmap 擬定推動架構
BIM 設計營造作業、BIM 元件庫、BIM 審照、BIM 設施管理之虛實整合 策略
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第四節 進度步驟與進度
「BIM 雲端 4.0」雲端資料庫的架設與「業界現況回顧與案例調查」作為本研 究案的兩大方向；其次，「雲端資料庫架設測試」主要進度規劃為測試雲端進行遠 距協同合作與流程管理之相關方式則會以業界訪談結果相互整合進行修正考量 （圖 1-4）。 圖 1-4 研究步驟、架構與流程圖 （由本研究繪製）11 表 1-2 研究進度規劃 (本研究繪製) 月次 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 第 11 個 月 備註 準備階段 文獻收集、 研擬調查方 針 雲端架設與 測試 專家訪談與 問題彙整 期中報告 資料彙整與 辦理審查 辦理第一場 BIM 國際研討 會 辦理第二場 BIM 國際研討 會 辦理第一場 專家座談會 雲端作業應 用測試 辦理第二場 專家座談會 期末報告 資料彙整與 辦理審查 成果報告 資料編纂與 辦理驗收 預定進度 （累積數） 4% 8% 16% 28% 44% 60% 72% 80% 88% 92% 100% １工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表示其起訖日期。 ２預定研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。請以每 1 小格粗組線為 1 分，統計求 得本計畫之總分，再將各月份工作項目之累積得分（與之前各月加總）除以總分，即為各月份之預 定進度。 ３科技計畫請註明查核點，作為每 1 季所預定完成工作項目之查核依據。
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第二章 BIM 未來國際研討會
過去幾年來，BIM 建築資訊模型在全球各地已經蔚成一股不可忽視的趨勢， BIM 具有連結 3D 建築模型到各種分析工具的能力，可以提高精確度、降低錯誤、 同步化設計、提高能源效率、促進永續發展，已經逐步在全世界被廣泛的應用在建 築生命週期的專案設計工程整合，BIM 不僅是一項技術變革，同時也是程序上的 變革，如何運用 BIM 技術於臺灣本土的產業，提昇臺灣產業的全球競爭力，是臺 灣當務之急。 2016 年 3 月 15、16 日，由內政部建研所指導，舉辦臺灣 BIM 未來研討會， 眾多來自學界與產業界的專家學者齊聚一堂，發表各自研發的成果與學術研究，彼 此分享，互相交流，一同引導 BIM 產業的發展茁壯。本研討會特別邀請到 BIM 教 父，Chuck Eastman 擔任 Keynote speaker 主講人。Chuck Eastman 從源頭引領入 門，AEC 革命帶動一連串產業技術與理論的革新，從建築結構到 MEP，各環節間 相互影響，連鎖反應，理解各種技術發展的原因與目的，透過全面性的思考與檢 討，有效帶動 BIM 的未來發展。14
圖 2-2 BIM 未來國際研討會(臺南場次)
Chuck Eastman 介紹了許多 BIM 的相關研究，引導正確據有調理性的架構，勉 勵臺灣的相關研究者與從業人員可以前進的空間，並提出綜觀而言汽車科技發展可 視為一種「滾動式的革命」（Rolling Revolution）。Chuck Eastman：[ Is the same
rolling revolution going to happen in AEC？]，相對於汽車工業的發展，建築營造產 業的革命目前是處於緩慢進行的狀思考 BIM 的發展不該侷限在施工或者設計階 段，BIM 的滾輪革命仍持續進行中，未來可能朝更多元的方向發展，牽動更豐富 的產業領域。
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第一節 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
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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。
17 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）。
19 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）。
20 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）。
21 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
23 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
24 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。 圖 2-11 模型檢查 (C. Eastman, 2016)
規則檢測–以 BERA 工具為例 (Rules Checking - BERA Language Tool v.1.0)
韓國漢陽大學教授 Jin-kook Lee 進修期間曾撰寫一關於規則檢測的語言工具， 稱為 BERA，利用大量規則對建築物空間及動線進行檢測，此工具後來也曾為新加 坡所引用作為模型測試。如圖 2-12 右圖是利用 BERA 工具，透過空間計畫規則， 來評估所有建築物中屬於研究部門的空間，檢測結果呈現只有呈現綠色的三個空間 是合格的，其餘黃色部分則未通過檢測。圖 2-12 中左上角是空間分類的複數查詢 介面，這是一種支援 GI 地理資訊查訊的物流規劃語言(logistic planning language)，
25 可分析使用者需求及平面配置規劃。當某人搜尋該部門的影像時，軟體可產生呼叫 聯結 3D 檢測系統。 圖 2-12 BERA 工具使用 (C. Eastman, 2016) 圖 2-13 左為某特定空間到達所有空間的可能動線查詢，藉此可求得最大步行 距離、深度、轉彎次數等。因應物流應用於 BIM(logistic BIM)之需求，在平面上開 發 I-ray 產生器，目前已有步行距離指標，同時也開發其他相關檢測項目。因此可 以同時產生最多 1 萬條動線路徑來檢討火災逃生出口到各部門的關係。如圖 2-14 右為外牆及相鄰空間的外周區檢測。 圖 2-13 BERA 工具動線查詢 (C. Eastman, 2016)
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根據這些規則來構成建築單元並組裝建造，將設計內容建立在模型上遠比過 去建立在圖面上來得更精確，當人走入 3D 模型，很快便能辨識出哪邊還需要修 補。當 Frank Gehry 剛開始設計畢爾包古根漢美術館時，他將模型鍵入 Catia 軟 體，驗證設計合理性，使後續的迪士尼音樂廳設計案有標準可循。依模型進行建造 代表著比依圖面進行建造來得精確，因為圖面只是 2D 消點所投射出來的 2D 空 間。
圖 2-14 Solibri 模型檢查
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二、開放資訊共享與需求導向
WEBIM (衛武資訊) 雲端化專案管理平台：
衛武資訊將 BIM 技術帶往多個層面，如雲端技術的發展，線上通話系統、雲 端資料庫的建置、BIM4D、WeBIM Sync、WeBIM Cloud、自動化 Dynamo，以及 搭配 VR 裝置設計的 WeBIM ArchVis，從硬體到軟體，互相搭配使用，利用現代 化的工具提昇 BIM 的實務發展（圖 2-15）。 圖 2-15 WeBIM Sync 系統介面(蘇育智, 2016) BIM 環境的全面性架構基礎： BIM 的工程執行不只是建模，而是建構協同作業的模式，將階段模型應用於 工程管理的各個階段，包含規劃階段、施工階段至營運階段。其中，如何讓各階段 的使用人員均可熟悉 BIM 模型的操作與利用，是現臨最大的課題。而在管理應用 前所需的資料分析，如劃分、編碼與轉換等過程，即是 BIM 在工程執行上的價
28 值。臺灣世曦提出 BIM 的持續應用須有全面性的架構基礎，各個領域共同營運， 使用共通環境，並設定健全的多階層人員的管理架構（圖 2-16）。 圖 2-16 BIM 應用的環境建構 (李萬利, 2016) BIM 生命週期： 陳志文提出 BIM 在實踐上最重要的概念包含了如何使這項新技術來增進 BIM 產業的進行過程，使應用工具也應不只是個工具而已；再來是 BIM 生命週期的發 展，以及最後 BIM 的協同作業需要由許多人來完成具多重資訊的模型建構。在營 造業中每個案子都各自擁有不同的特色，對 BIM 管理人員或計畫專案人員而言， 擁有最豐富的經驗與技術去幫助業主做決定。模型品質管控的流程上，首先要確定 BIM 所想要達成的目標，再來是建立模型的規則，如立名、圖層規則等，最後才 是模型確認。
29 建築生產履歷與建築使用手冊概念： 張國章提出建築生產履歷與建築使用手冊的概念，將 BIM 的服務擴及到使用 階段，除了有效提升設計與施工階段的品質以外，也給使用者帶來更多保障，經由 維護管理，使建築產業提供的服務擴及到更廣的領域 日本的建築管制規則參考汽車產業，有一套配套的措施，除了建造外，也包 括結構、設備未來的修繕或人員金費的確實列出，讓後續所遇到的問題能夠有方法 解決。運用 BIM 提升良率，圖說整合、施工設計用清楚的介面整合、視覺化，降 低溝通斷層，增加品質和精準度。運用雲端資料庫、專案管理平台，以達到資訊透 明、管理即時整合、簡易且清楚。 圖 2-17 透過雲端平台的生產履歷製作 (張國章, 2016)
30 三、生產與研發相輔相成 WEBIM： 以設計者角度出發，客戶價值主張思考，獲得助力，並提升生產力。BIM 實 務設計的主要核心價值仍在於專案管理，WEBIM 以數位化、雲端化的技術整合專 案的各種狀況，就管理面設計了許多用以提升生產力的專案管理套件供工作團隊使 用，在進行專案設計建造的同時，修正軟體工具的設計，逐步發展。 林煒郁： 林煒郁提供業界經驗，指出臺灣 BIM 發展在地化的重要性，必須符合業界生 態與反應需求，如法規檢討、綠建築評估、施工估算到機電設備的進場與接和都應 該服和臺灣的建築生態，才能有效發展 BIM 的技術。 例如樓板計算的方式，在國外是非常簡單的，只要計算建築物內的所有範 圍，所以 BIM 軟體可以計算與運作相當快速。但在臺灣受限於獨特的建築法規， 建商為了達到最高的坪效，所以會將 10%至 15%的陽台及走道空間設計於平面核 心區，另外還要考慮機房空間，因此 BIM 系統就會有運算上的困難。 臺灣位於地震帶上，因此對建築結構設計具有複雜且嚴峻的限制。而 BIM 在 結構上的應用，如 ECS 歐亞電腦發展出一套適用於建造的軟體工具，已受惠臺灣 四百多家鋼鐵製造公司。鋼筋混凝土在臺灣是常見建築工法，ECS 歐亞電腦同樣 也發展出一套適用於鋼筋定位的軟件，可應用在柱、樑及牆的建造上。臺灣 BIM 環境提升上的困難在於執行成本太高，規劃及設計費卻相對過低，未來 BIM 在地 化服務的應用，有很多方式可以進行資訊交換，例如 API。
31 圖 2-18 臺灣面積計算雲端運算外掛程式 (林煒郁, 2016) 簡秋雪： 在設計階段的型化以檢討各層機房配置及管線合理化、整合管道間大小位 置、建築結構與機電空間整合回饋，將誤差減到最小達到減省成本。在細部階段的 型化以各系統管路整合（潤泰特有之空間設計理念）、各空間內管線高程及介面檢 討、管道間出管及設備大樣、住戶工作陽台使用空間整合、建築結構與機電裝修空 間整合回饋。施工規劃階段的型化以品管 2D 施工圖繪製、各樓層各系統管線位置 走向、各樓層各管道間管線配置、各樓層各機電設備與空間高程、建築結構與機電 裝修空間整合回饋；竣工階段型化，修正與施工 3D 差異、品管 2D 竣工圖合理 性、現場核對，從設計階段到施工端皆納入整合 BIM 系統，每階段都會有各項會 議，經過不斷確認以確保品質。目前除了預埋暗管還未與 3D 型化整合在一起，其 他如水管等細項皆可整合工序。
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第二節 BIM 未來國際研討會趨勢與展望
根據 BIM 未來國際研討會的內容與整合過程，本研究萃取其中與雲端 4.0 相 關的內容進行整理，綜合結論如下： 一、資訊開放與雲端共享的資源整合發展 透過物聯網的銜接，過往需要點對點資料傳輸的障礙與限制將透過雲端傳輸 的方式解決；對於不同公司的資訊傳輸與資料共享將可以透過軟體，平台與經過加 密與設定的資料庫進行運作，大幅度縮短以往文件與書信往來的等待時間，並且提 供了使用者更具效率的檢驗與資料處理的正確性；然而，資料同步的雲端化也帶來 了不同公司之間的檔案歸檔邏輯與操作方式的磨合期，對於傳統公司的改革尚需時 間進行訓練，雖然短期內會造成局部速度的緩衝期，但是在後期整合專案的效率與 建築生產履歷的紀錄將會有豐碩的資料與成果。 二、研發專屬程式與管理流程開發 相較於傳統公司對於抗拒 BIM 的來臨，本次演講的多數公司皆不約而同的成 立 BIM 與程式開發部門，不論是營造廠、工程顧問公司、建築師事務所或是軟體 資訊公司，皆意識到 BIM 在資訊處理與軟體開發的重要層面，雖然各家所專注的 層面皆有所不同，但是對於優化工作流程，提高工作效率，節省人力成本以及進行 追蹤履歷紀錄的共通邏輯是不變的；由此可見，過往被單一軟體或是固定流程的工 作模式即將在未來被軟體的多元性與可開發彈性改革，未來將可自行規劃外掛軟體 與工作標準流程以因應更多元的專案。33
綜合研討會的講者內容與多元觀點，本研究整理出，並於整體架構中作為本研究案 的研究發展重點：
1. 智慧化 BIM Rule Checking Architecture （Building Automation）
2. 流程管理與營建模擬 Process Planning, Scheduling & Simulation （Model to Build） 3. 點雲測量技術 Laser Surveying （Build to Model） 4. 建築預製產品化 Off-Site Prefabrication （Construction Productivity） 圖 2-19 雲端產業研究發展重點圖
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第三章 BIM 雲端國內外發展趨勢
國內由內政部建研所辦理之許多項 BIM 相關計畫，已取得許多成果，於 103 年之《BIM 導入國內綠建築設計案例實作研究》、104 年《國內 BIM 元件通用格式與建置規範研究》等 研究案，範圍涵蓋國內 BIM 的實務應用，參考先進國家作法及國際標準，逐步推動建立國內 本土元件通用格式與建置規範，並建立國家元件庫建置的 Roadmap (鄭泰昇, 2014, 2015)。 隨著 BIM 技術的成熟，國內開始討論 BIM 建築生命週期管理雲端化的應用可能性， Autodesk 於今年正式發表雲端軟體使用，同時國際上綠建築的研究，開始重視建築使用後評 估、以及碳足跡的計算成熟，加上已開發國家花費在建築物維護的經費，遠超過新建的經費 預算，因此 BIM 發展的目標，逐步轉向建築物完成後，設施管理階段的應用軟體開發，也就 是說在一開始初步設計階段，就要導入設施管理階段的因子，結合物聯網與大數據的 AEC 工 業 4.0 革命即將爆發，面對這樣的整合性發展，BIM 的角色愈形重要。目前國際上的應用研究，主要偏重 BIM 雲端元件庫開發(Redmond, Hore, Alshawi, & West, 2012; Rowland, 2016;
Zhang & Issa, 2012)、綠建築設計雲端作業(Aksamija et al., 2013)、施工管理雲端作業(Deutsch,
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第一節 國內外 BIM 產業發展趨勢與願景
目前國內外已有多家建築產業公司因應 BIM 發展，自行開發或與軟體專業公司合作，著 手開發 BIM 程式、軟體或系統，結合建築產業與軟體研發，以設計者、施工者、業主等多方 向角度切入，設計更符合專業使用與需求的 BIM 相關軟體。國內的廠商列舉如：衛武資訊 （WEBIM）、易及網、潤泰精密材料；國外廠商有：中國院（CBIM）等接受訪談或提供資 料予本研究案參考與分析。 以衛武資訊（WEBIM）為例，由傳統建築設計公司，因應業務上的需求，依照設計者的 工作需求，從業者角度思考，研發具有附加價值並有提升設計施工生產效益的套件，並在一 開始就將資訊雲端化，使設計過程中產生據有價值的資料與紀錄能夠零距離與現實生活中的 網路應用接軌，便於達到推廣與傳承的目的。對業主而言降低了專業性的操作門檻，也提高 BIM 雲端化發展之動力。以臺灣 BIM 發展而言，首先必須面對「開發成本」的問題，做任何 研究與開發都需要的資金，衛武資訊將這項成本反映在 BIM 可以替業主帶來的附加價值上， 提升產品對業主的實用性，來獲得必要的開發成本。對 BIM 的發展來說是必要與必須面對的 現實考量。 圖 3-1 衛武資訊專案管理平台(衛武資訊, 2016)37 易及網以網頁瀏覽方式做為基礎，建構 BIM 雲端化的資料庫與使用者介面。易及網所提 供的服務以「雲端化整合」為產品生產方針，利用網頁瀏覽的方式整合，將建築專案的各項 資料整合在雲端。從基本的平、立、剖面圖，到施工大樣圖，甚至是工法都附上詳細的解說 動畫，方便工作人員查找，與職業教育訓練。各個部位結構的大樣圖都可從平面索圖連結， 直接點選需要查看的資訊，同時也提供現場監造自行輸入工程進度，紅綠燈顯示進度超前或 者落後；也開發出手持式裝置登入雲端管理系統，能用手機拍攝現場照片，傳回 BIM 資料庫 按時記錄，公正確實地由雲端記錄施工情形，當工期落後或者驗收不過有任何問題時，都能 夠追查問題來源以及責任歸屬。易及網把 BIM 資訊整合全部透過雲端方式處理，這些資料如 基本平面圖在製作時本身只有 2D 的圖像內容，透過易及網有條理與組織嚴謹的管理系統整 合成 BIM 資料庫，管理與置入這些資料的工作主要由易及網提供專案服務。 圖 3-2 易及網專案管理平台(易及網, 2016)
