我國建築工程BIM應用分類之評估選用方法研究

我國建築工程 BIM 應用分類之

評估選用方法研究

內 政 部建 築研 究 所協 同研 究 報告

我國建築工程 BIM 應用分類之

評估選用方法研究

研 究 主 持 人 ： 陳瑞鈴 協 同 主 持 人 ： 楊智斌 研 究 員 ： 王翰翔、李軒豪、謝宗興、白景富 研 究 助 理 ： 劉心慧、范姜逸珊 研 究 期 程 ： 中華民國 106 年 2 月至 106 年 12 月

內 政 部建 築研 究 所協 同研 究 報告

中華民國 106 年 12 月

I 表 次………III 圖 次……….V 摘 要………VI 第一章 緒 論 ... 1 第一節 研究計畫背景與目的 ... 1 第二節 研究方法與流程 ... 4 第三節 研究報告之內容 ... 7 第二章 文獻回顧 ... 9 第一節 國內外 BIM 應用相關研究 ... 9 第二節 國內外 BIM 應用之分類與選用方式 ... 23 第三節 國內外 BIM 應用之效益評估方式 ... 36 第四節 小結 ... 45 第三章 國內 BIM 應用之評估與選用 ... 47 第一節 建築工程 BIM 應用評估架構之建立 ... 47 第二節 評估選用 BIM 應用之方法與流程 ... 60 第三節 專家問卷與調查 ... 85 第四節 案例測試... 95 第五節 小結 ... 100 第四章 BIM 技術應用之效益評估 ... 103 第一節 組織層級之效益評估指標 ... 103 第二節 專案層級之效益評估指標 ... 108 第三節 專家問卷與調查 ... 113 第四節 案例測試... 117 第五節 小結 ... 126 第五章 建築工程 BIM 應用評估選用手冊 ... 135 第一節 手冊架構及內容介紹 ... 135 第二節 「BIM 應用評估選用」簡易程式... 137 第三節 第一次專家諮詢會議 ... 140 第四節 第二次專家諮詢會議 ... 142 第五節 研究成果推廣講習會 ... 144 第六章 結論與建議 ... 147 第一節 結論 ... 147 第二節 建議 ... 148 參考文獻 ... 151 附錄一、期中審查意見回覆對照表 ... 155 附錄二、期末審查意見回覆對照表 ... 161

II 附錄二、「國內建築工程 BIM 效益評估」問卷調查 ... 167 附錄三、第一次專家諮詢會議-會議紀錄 ... 178 附錄四、第二次專家諮詢會議-會議紀錄 ... 182 附錄五、建築工程 BIM 應用名詞對照表 ... 186 附錄六、建築工程 BIM 應用分類評估選用手冊 ... 190

III

表 次

表 1-1 內政部建築研究所近年來執行的 BIM 相關研究計畫案 ... 2

表 2-1 「上海 BIM 指南」之 BIM 應用 ... 12

表 2-2 「NATIONAL BIMGUIDE FOR OWNERS」之 BIM 應用 ... 14

表 2-3 「臺灣 BIM 指南」之 BIM 應用 ... 15

表 2-4 「交通部建置 BIM 推動作業原則」之 BIM 應用 ... 17

表 2-5 臺大 BIM 研究中心依據「PENN STATE BIMGUIDE」歸納之 BIM 應用 .... 19

表 2-6 「業主 BIM 實施方針之擬訂指引(2015 版)」之 BIM 應用 ... 19

表 2-7 「機關辦理公共工程導入建築資訊建模(BIM)技術」之 BIM 應用 ... 21

表 2-8 國內外 BIM 應用相關研究 ... 22

表 2-9 「PENN STATE BIMGUIDE」BIM 應用的使用說明(範例)... 24

表 2-10 「PENN STATE BIMSELECTION GUIDE」BIM 應用之目的與目標 ... 27

表 2-11 「PENN STATE BIMSELECTION GUIDE」BIM 應用之附加資訊 ... 29

表 2-12 「BIMPLANNING GUIDE FOR FACILITY OWNERS」選用 BIM 應用之方法 . 31 表 2-13「業主 BIM 實施方針之擬訂指引(2015 版)」選用 BIM 應用之方法 ... 32 表 2-14 「我國 BIM 協同作業指南執行要項研擬」評估選用 BIM 應用之方法 33 表 2-15 國內外評估選用 BIM 應用之相關研究 ... 35 表 2-16 BIM 效益評估流程架構 ... 36 表 2-17 BIM 效益評估中之收益指標 ... 37 表 2-18 BIM 效益評估中之投資指標 ... 37 表 2-19 「組織層級」評估指標 ... 43 表 2-20 「專案層級」評估指標 ... 44 表 3-1 初擬國內建築工程之 BIM 應用 ... 53 表 3-2BIM 目標之彙整 ... 61 表 3-3 選擇應用生命週期之評估表 ... 67 表 3-4 決定 BIM 目標之評估表 ... 68 表 3-5 選擇交付資訊之評估表 ... 70 表 3-6 BIM 應用說明與交付資訊 ... 72 表 3-7 軟體/資源需求評估表 ... 75 表 3-8 團隊能力需求評估表 ... 82 表 3-9 專家問卷基本資料 ... 86 表 3-10 國內建築工程之 BIM 應用(問卷調查後) ... 87 表 3-11 案例 A-專案基本資訊... 96 表 3-12 案例 A 評估選用 BIM 應用測試結果 ... 97 表 3-13 案例 B 工程基本資訊... 98 表 3-14 案例 B 評估選用 BIM 應用測試結果 ... 99 表 4-1 組織層級-投入指標 ... 104

IV 表 4-2 組織層級-產出指標 ... 106 表 4-3 專案層級-投入指標 ... 110 表 4-4 專案層級-產出指標 ... 111 表 4-5 專家基本資料 ... 113 表 4-6 組織層級-投入指標 ... 113 表 4-7 組織層級-產出指標 ... 114 表 4-8 專案層級-投入指標 ... 116 表 4-9 專案層級-產出指標 ... 117 表 4-10 案例基本資料 ... 117 表 4-11 案例基本資料 ... 118 表 4-12 效益評估架構-不適用之刪除項次 ... 119 表 4-13 短期可採用之效益評估指標(公部門) ... 120 表 4-14 中長期可採用之效益評估指標(公部門) ... 122 表 4-15 短期可採用之效益評估指標(私部門) ... 122 表 4-16 中長期可採用之效益評估指標(私部門) ... 124 表 4-17 「短期」可執行之效益評估指標 ... 128 表 4-18 「中長期」可執行之效益評估指標 ... 131 表 5-1 第一次專家諮詢會議 ... 140 表 5-2 第二次專家諮詢會議 ... 142

V

圖 次

圖 1-1 研究流程圖 ... 6

圖 2-1 「PENN STATE BIMGUIDE」全生命週期之 BIM 應用 ... 10

圖 2-2「PENN STATE BIMGUIDE」BIM 應用於全生命週期 ... 24

圖 2-3 「PENN STATE BIMGUIDE」評估選用 BIM 應用之步驟流程 ... 26

圖 2-4 「PENN STATE BIMSELECTION GUIDE」決定 BIM 應用的程序 ... 30

圖 2-5BIM 效益評估構發展方式 ... 36

圖 2-6MEASURING THE VALUE OF BIM:ACHIEVING STRATEGIC ROI ... 38

圖 2-7 組織層級與專案層級之效益評估架構 ... 39

圖 2-8BIM 效益評估架構 ... 40

圖 2-9MODEL FOR ESTIMATING BIMROI ... 41

圖 2-10BIM 以不同專案參與者帶來之效益 ... 42 圖 3-1 建築工程 BIM 應用之執行流程 ... 47 圖 3-2 國內 BIM 應用之架構 ... 53 圖 3-3 評估選用 BIM 應用之流程 ... 66 圖 4-1 組織層級效益評估架構 ... 103 圖 4-2 專案層級效益評估架構 ... 109 圖 4-3 永和運動中心效益分析圖 ... 126 圖 4-4 效益評估指標整體架構 ... 127 圖 4-5 效益評估操作流程 ... 128 圖 5-1 建築工程 BIM 應用評估選用手冊 ... 135 圖 5-2BIM 應用評估選用表單 ... 137 圖 5-3 選擇生命週期階段 ... 138 圖 5-4 決定 BIM 目標 ... 138 圖 5-5 選擇所需交附項目 ... 138 圖 5-6BIM 應用評估結果 ... 139

VI

摘 要

關鍵詞：建築資訊建模(BIM)、BIM 應用、評估選用、效益評估、建築工程

一、研究緣起

近年來，BIM (Building Information Modeling)技術不斷的發展，如何善用此 一技術成為重點議題之一。業主扮演決定是否導入 BIM，以及如何使用 BIM 的 關鍵，但大部分的業主都盲目應用 BIM 或要求執行不合適的 BIM 應用，亦無法 評估 BIM 所帶來實質上的效益。然而現階段政府在政策上已明確推動公共工程 導入 BIM 技術，因此需要有一個適用於國內評估選用 BIM 應用的方法，以輔助 業主端能夠參考使用。 二、研究方法及過程 本計畫係透過網路收集國、內外之與本計畫有關的建築工程之 BIM 應用 (BIM Uses)評估選用方法之資料，並進而研提國內組織及專案應用 BIM 技術效 益之評估架構及評估指標，做為本研究後續進行之基礎。針對效益評估部分，本 計畫主要分析不同國家或組織對於 BIM 評估選用及 BIM 效益評估之作法與成果 後，經由學習其他國家 BIM 應用的經驗與最佳實務，提出國內可參考的 BIM 選 用及效益評估建議。此外，研究團隊以新北市政府「永和運動中心」之個案，做 為本計畫之案例測試，以利各項次未來應用之可行性及可操作性。 三、重要發現 本研究透過國內外文獻彙整出適用於國內建築工程的 BIM 應用，並建立 BIM 應用之架構與流程，依據前述之研究成果，提出「建築工程 BIM 應用評估 選用手冊」，以利業主選用 BIM 應用時可以依循。此外，本研究亦透過文獻回顧， 收集國內、外導入之 BIM 技術效益評估方式，提出針對公部門與私部門分別在 「組織層級」及「專案層級」應用 BIM 技術效益之評估架構、評估指標及效益 評估所需紀錄等資訊等。整體而言，本研究建構可供選擇 BIM 應用與評估 BIM 效益的架構與內容，期望此成果可供國內各單位參考使用，提升國內應用 BIM 的成效。 四、主要建議事項 透過本研究之結論，研究團隊提出後續可研究方向之建議，以下分為立即可 行建議及中長期性建議加以列舉。

VII 建議一 立即可行建議-推廣「建築工程 BIM 應用評估選用手冊」 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、各直轄市政府(台北市政府、新北市政府、桃園市政 府、台中市政府、台南市政府、高雄市政府)、中華民國全國建築師公會 本計畫所提出之手冊主要係讓業主在規劃時依個案之需求與條件，評估選用 適當的 BIM 應用，並可協助個案之設計、施工單位正確應用 BIM，為現階段國 內推動應用 BIM 亟需克服之課題。為了能使手冊更具適用性及實務性，未來可 徵求應用手冊之單位，分析實用性，檢討國內實際應用案例的招標文件，並適時 提出手冊更新版本，希冀提升推動手冊的應用以發揮 BIM 之價值。 建議二 立即可行建議-建築工程導入 BIM 技術時廠商契約權利義務變化之研究 主辦機關：行政院公共工程委員會 協辦機關：內政部建築研究所、各直轄市政府(台北市政府、新北市政府、桃園 市政府、台中市政府、台南市政府、高雄市政府)、中華民國全國建築師公會 由於 BIM 技術的導入會牽涉流程的改變，更會造成工作的調整與契約權利 義務的改變，如何以公平的精神為基礎，以契約合理風險分配為手段，使 BIM 技術的導入讓契約利害關係人皆能扮演合適的角色，是國內在接受 BIM 技術後 必須面對的另一個層次之挑戰。因此如何搭配國內的採購環境與實務，提出更公 平的契約參考範本或條文，讓其他公部門於採購執行時能夠順利參考應用，是內 政部建築研究所扮演推動 BIM 應用主要推動者，精進研究成果與價值可以扮演 的角色之一。 建議三 立即可行建議-國內建築工程 BIM 案例經驗學習彙編之研究 主辦機關：行政院公共工程委員會、內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、中華民國全國建築師公會、各大學 BIM 中心(臺灣大 學 BIM 研究中心、高雄應用科技大學工程資訊整合與模擬研究中心、朝陽科技 大學 BIM 實務應用整合研究中心、逢甲大學營建資訊模擬研究中心、中華大學 建築資訊模型教學與研究中心)

VIII 國內過往曾有研究進行 BIM 技術應用現況的調查與分析，以及部分案例的 彙整、分享與效益分析，然而並未有系統的以知識分享角度切入的案例分析與研 討，因此過往 BIM 案例成果的呈現並不一致，相關資料彙整的項次與內容仍有 很大的改善空間。此外，內政部建築研究所的 BIM 科技計畫亦到達必須要整體 審視其成效的關鍵時點，因此透過一計畫亦可協助進行分析過往研究成果的價值 與效益。 建議四 中長期建議-國內推動 BIM 技術發展與應用知識盤點之研究 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：中華民國全國建築師公會、台北市建築師公會、新北市建築師公會、 台灣省土木技師公會、中華民國電機技師公會、台灣省結構工程技師公會、中華 民國工程技術顧問商業同業公會、臺灣區綜合營造業同業公會 國內過往曾有研究進行 BIM 技術應用現況的調查與分析，然而相關研究大 多以問卷方式進行預設問題之意見收集，並未進行有系統的 BIM 技術盤點與分 析，容易造成政策的推動與實際需求產生落差之問題。若能確立日後國內 BIM 技術盤點的分類準則，依據相關文獻匯整建立的 BIM 技術盤點的分類準則，盤 點國內 BIM 技術的優勢與知識缺口，並透過篩選 2011-2016 年每年執行的一個 實際導入 BIM 技術案例之深入訪談，檢核技術知識盤點結果之合理性。並依據 技術知識盤點結果，提出國內未來 BIM 技術發展與應用之策略地圖，以利國內 未來 BIM 技術之發展能夠確實滿足產業 BIM 技術所需。 建議五 中長期建議-定期分析各機關執行 BIM 有關資訊 主辦機關：行政院公共工程委員會 協辦機關：內政部建築研究所、內政部營建署、各直轄市政府(台北市政府、新 北市政府、桃園市政府、台中市政府、台南市政府、高雄市政府) 目前工程會已要求各機關於填報決標資訊時能夠填報應用 BIM 有關資訊， 亦將嘗試建立更系統化的分析方式，以利日後可以定期分析電子採購系統中所記 錄的 BIM 有關資訊。研究團隊初步認為可以分析的資訊可以包含兩類資訊：其 一，使用 BIM 技術的標案特性；其二，納入 BIM 應用的契約文件內容與特性。

IX

此外，有關採用 BIM 的政策與成效，亦可嘗試透過該系統或工程會的標案管理 系統，以利取得更多的資料。

X

A framework and procedures for selecting BIM uses for

building construction projects in Taiwan

Abstract

Keywords: Building Information Modeling (BIM), BIM Uses, Evaluation and Selec-tion, Benefit EvaluaSelec-tion, Building Construction Projects

Recently, Building Information Modeling (BIM) technology continues its quick development; therefore, how to adopt it effectively becomes an essential issue. The client plays a key role on the decisions about whether to adopt BIM or not, and how to adopt BIM effectively. However, most of the client adopts BIM technology blindly and usually decides to implement unsuitable BIM uses. In Taiwan, the government has obviously started to adopt BIM in public construction projects. It is necessary to have a definite approach for the client to select suitable BIM uses for each building construction project. Although there are a lot of BIM uses for adoption, there is no systematical approach that contains essential evaluation structure and criteria. For solving the problem of selecting suitable BIM uses for adoption, this study determines practicable BIM uses for building construction projects in Taiwan based on certain of BIM guides and a survey on domain experts, analyzes available evaluation approaches and then develops a systematical approach that contains a framework and necessary procedures. For providing an easy-to-use tool, this study also develops an owner’s reference guide that contains an Excel Macro program. In addition, this study conducts a literature review of BIM benefit evaluation, and then establishes a BIM bebefit evaluation framework that contains evaluation items as well as required data in evaluation for organizational and project levels and for public and private sectors, respectively. In sum, this study has developed a BIM uses selection system and a BIM benefit evaluation system. It is anticipated that the research outcomes can be adopted widely and eventually increases the performance of BIM applications in Taiwan.

1

第一章 緒 論

第一節 研究計畫背景與目的

一、研究計畫背景 國內近年來各公私部門對於 BIM 技術發展與應用的投入相當積極，內政部 建築研究所自 2012 年開始進行 BIM 技術導入與推動有關研究計畫，進而提出並 有系統地執行「建築資訊整合分享與應用研發推廣計畫」，同時強化基礎與應用 面之研究與推廣，而行政院公共工程委員會則與 2014 年透過成立 BIM 推動平 台，積極鼓勵各機關實際用 BIM 技術。正當所有公部門積極推動與應用 BIM 技 術時，如何讓建築工程之業主在思考應用 BIM 技術時依個案之需求與條件，評 估選用適當的 BIM 應用 (BIM Uses)，以使其清楚掌握將來可獲得預期成果外， 並可協助個案之設計、施工單位正確應用 BIM 技術，為現階段國內推動應用 BIM 技術亟需克服的課題之一，以避免業主盲目或錯誤應用 BIM 技術。 此外，國內外對於 BIM 技術導入之效益評估亦相當重視，然而過往許多的 效益評估研究大多利用問卷調查的方式，以概略初估的方式進行，例如應用 BIM 技術將可獲得成本節省 20%，然而相關的計算或範圍卻相當模糊，如何清楚釐清 國內 BIM 技術應用實際可以帶來的效益，對於國內日後推動 BIM 技術亦具有相 當的重要性。 國內大學院校在 2007 年起陸續投入 BIM 有關之研究，而初期的研究大多集 中於技術性的分析與應用領域的探索，然而私部門(工程顧問公司、建築師、營 造廠等)則在大學之後陸續投入可能的應用性研究，並已有相多實務應用與成功 的案例，然而私部門對於 BIM 應用的效益大多因商業利益考量而未對外公開。 相較於私部門的積極投入，國內公部門則是較為落後，但因為公部門具有輔導產 業升級之義務，若能補足 BIM 應用效益的分析，對於國內推動 BIM 技術將能夠 樹立另外的里程碑，其中內政部建築研究所扮演積極與關鍵的角色，因為其為國 內推動 BIM 技術相當關鍵的單位。 內政部建築研究所鑑於國際上 BIM 技術的積極發展與火熱應用趨勢，在 2011 年即開始進行相關的研究，並於 2012 年在其「開放式建築創新應用科技計 畫」中導入 BIM 技術相關的研究子題，並陸續累積並拓展 BIM 相關研究領域(如 表 1-1 所示)。

2 表 1-1 內政部建築研究所近年來執行的 BIM 相關研究計畫案 年度 計畫名稱 2011 建築資訊模型(BIM)於建築物消防安全設備管理之應用 2012 建築資訊模型應用於建築管理初探—施工管理階段 2012 BIM 技術開發與推廣應用規劃研究 2012 建築資訊模型應用於建築物防火管理決策輔助之研究-以大型醫院為例 2012 BIM 技術開發與推廣應用規劃研究 2013 亞洲國家推動建築資訊建模現況分析研究 2013 建築資訊模型物件編碼系統之研究—以高層集合住宅防火安全設施為 例 2013 BIM 系統在建築基地外的都市法規運用與限制初探 2013 BIM 應用於建築節能評估之策略與實務 2013 BIM 導入建築管理行政作業法規調查研究 2013 美國建築資訊建模標準 NBIMS-US 研究 2014 BIM 導入台灣綠建築設計案例實作研究 2014 應用 BIM 輔助建築設施管理之國內案例探討 2014 英國推廣 BIM 技術政策研究 2014 日韓建築資訊建模發展及相關法規制度之分析研究 2015 我國 BIM 協同作業指南之研訂—設計與施工階段資訊交換 2015 國內 BIM 元件通用格式與建置規範研究 2015 臺灣 COBie-TW 標準與使用指南規劃與雛型建置 2015 臺灣 Green BIM 綠建築資訊模型應用架構研究 2016 國內外推動 BIM 之策略與成效比較研究 2016 建築資訊建模元件知識庫架構與溝通平台研究 2016 BIM 雲端作業之先導應用與 AEC 產業 4.0 升級策略規劃研究 2016 我國 BIM 協同作業指南執行要項研擬 2016 我國 BIM 全生命週期編碼發展與國際編碼標準銜接之研究 2017 我國建築工程 BIM 應用分類之評估選用方法研究(本計畫) 2017 我國 BIM 協同作業指南應用案例教材與培訓計畫之建立 2017 國內 BIM 人力分級培訓可行方案之研究 2017 建築設計與法規檢測導入 BIM 工程總分類碼之研究 2017 以 BIM 輔助建築防火避難性能驗證之研究 內政部建築研究所於 2015 年起則將以「政策投入輔導產業與培育人才」、「整 合 BIM 研究與推動任務團隊」、「延伸深化應用於設施管理」、及「開發本土應用」 為方向(何明錦、劉青峰，2014)，進行為期四年的「建築資訊整合分享與應用推

3 廣計畫」，今(2017)年的計畫仍是延續去年的成果與基礎，持續強化國內應用 BIM 技術之能力。整體而言，內政部建築研究所推動的「建築資訊整合分享與應用研 發推廣計畫」主要有以下四項目標(內政部建築研究所，2015)，今(2017)年度的 計畫亦在此四項目標下持續進行： (一) 普及推廣應用：編撰相關應用指南供業界參考，但指南依對象、用途層級而 有多種分類，本計畫將參考國外資料，依本土營建環境條件及需求，進行相 關研究，研提國內 BIM 指南撰擬架構。 (二) 延伸深化應用階段：本計畫擬在設計階段配合智慧建築進行推動，並研析國 外應用於建築維管的案例經驗與技術，提供國內相關應用之參考。 (三) 開發本土應用：本計畫除持續與營建署、各直轄市政府相互聯繫配合，統整 導入建管行政相關成果外，亦針對 BIM 模型元件庫架構、建築物使用說明 書等課題進行研究，同時配合本所負責推動之綠建築政策，進行 BIM 輔助 綠建築設計的相關研究工作。 (四) 整合研究力量及成果：BIM 是涉及建築物整個生命週期的資訊活動問題， 涉及各種專業層級與主管機關，有必要邀集公共工程委員會、本部營建署、 地方建築主管機關、建築師公會等專業技術團體以及本所組織一相關推動團 隊。 國內公部門應用 BIM 技術之工程案例，以台北市政府捷運局在 2011 年底發 出萬大線細部設計標，規定設計單位必須採用 BIM 技術，陸續開啟公部門運用 BIM 技術的大門。此後，新北市政府工務局在各區國民運動中心及市立圖書館 的統包案亦規定統包廠商必須採用 BIM 技術，因此國內施工廠商亦逐漸在公部 門的誘導下陸續投入 BIM 的應用。而行政院公共工程委員會也在 2014 年 5 月成 立「公共工程運用建築資訊建模(BIM)推動平台」，積極推動各部會與單位應用 BIM 技術，而新北市政府於 2016 年 7 月舉行的推動建築資訊模型成果發表暨座 談會中，說明其已發出五張以 BIM 模型審核通過的建築執照(新北市政府工務局， 2016)，而行政院公共工程委員會亦在 2017 年初透過委託計畫完成「機關辦理公 共工程導入建築資訊建模(BIM)技術作業參考手冊」，並經由標竿研習會議推廣研 究成果(楊智斌，2017)。整體而言，BIM 技術在台灣已慢慢進入讓產、官、學、 研各界積極投入與實際應用的階段了。 然而經由上述的應用 BIM 技術分析與國內實際應用 BIM 的專案不難發現， 國內目前執行的 BIM 專案大都處於嘗試應用階段，而且經常發現業主應用 BIM

4 技術的契約中應用需求不夠明確，甚至專案應用 BIM 技術是否合適，其預期效 益為何，亦不明確。此外，內政部建築研究所於 2016 年執行「國內外推動 BIM 之策略與成效比較研究」(陳瑞鈴、楊智斌，2016)，該計畫在其結論中清楚提出 以下五個建議，而該五項建議亦為本計畫啟動的主因之一。 (一) 國內推動 BIM 技術之效益評估架構建立。 (二) 定期辦理 BIM 標竿學習會議。 (三) 持續分析國內外 BIM 推動的主要障礙及推動策略。 (四) 定期分析各機關執行 BIM 有關資訊。 (五) 國內推動 BIM 技術發展與應用知識盤點之研究。 二、研究目的 對於推廣 BIM 技術而言，目前已經被各界接受的 BIM 應用項次與應用分類 已眾多，然而卻也相對造成困擾。本研究主要針對建築工程使用 BIM 技術應用 提出評估選用之方法，以利日後有意願使用 BIM 技術之單位可以參考採用，因 此，本研究具體之研究目的可以區分如以下四點： (一) 提出國內建築工程於選用各項 BIM 應用時之評估項目及內容。 (二) 提出國內 BIM 應用評估選用表或手冊，協助業主依個案自行評估選用合適 的 BIM 應用分類，提升業主應用 BIM 之意願。 (三) 透過實際案例試評估後，提出國內針對建築工程現階段選用及評估 BIM 應 用之輔助工具。 (四) 透過 1 場次的教育訓練，介紹並推廣研究成果，以利提升與拓展研究成果之 價值。

第二節 研究方法與流程

本計畫執行之研究流程與步驟規劃如圖 1-1 所示。研究團隊於第 1 次專家座 談會前提出國內建築工程於選用各項 BIM 應用分類時之評估項目及內容，以及 BIM 應用分類評估選用表之初步成果，以利透過會議進行討論，再進行深入的 分析。期中報告時將會確立完整的架構與內容，以利於期中後進行實際案例的測 試，進而透過回饋修正成果，使最後研究成果推廣研習會議能夠有更具體成果之 呈現。本研究主要之研究工作說明如下： 一、 文獻回顧/次級資料分析

5 研究團隊透過網路收集國、內外之與本計畫有關的建築工程之 BIM 應用 (BIM Uses)評估選用方法之資料，以利研提國內適用的評估選用架構，並進而研 提國內組織及專案應用 BIM 技術效益之評估架構及評估指標，做為本研究後續 進行之基礎。 二、 標竿學習法(Benchmarking) 標竿學習是一持續不斷的學習流程，透過分析其他組織的最佳實務以調整為 本身可以使用的資訊，經常在管理領域被使用。本計畫主要分析不同國家或組織 對於 BIM 評估選用及 BIM 效益評估之作法與成果後，經由學習其他國家 BIM 應 用的經驗與最佳實務，提出國內可參考的 BIM 選用及效益評估建議。 三、 測試案例選定 本計畫規劃以實際案例進行效益評估架構及項次之測試，研究團隊以新北市 政府「永和運動中心」之個案，做為本計畫之案例測試，以利各項次未來應用之 可行性及可操作性。 四、 專家學者諮詢座談 研究團隊邀請國內專家學者進行座談會議，以議題討論方式，進行研究內容 審視及成果改進，以使研究成果確實符合產業實際應用之需求。 五、 研究成果推廣講習會議 由於國內對於 BIM 的應用仍屬於初期，因此許多的觀念與作法仍應積極推 廣，本計畫將依照契約規定舉辦一場次的講習會，以利研究成果能夠受用於更多 的單位。此外，推廣講習會舉行的地點目前暫訂於大坪林聯合開發大樓 15 樓-國際會議廳。

6 符合 需求 符合 需求 研究方向與作法 確立 國內資料 收集與分析 初步成果討論會議 (第一次專家諮詢會議) 測試機關與專案 確立 期中成果討論會議 (第二次專家諮詢會議) 期末成果討論會議 (第三次專家諮詢會議) 測試案例 分析與回饋 期末成果彙整 期末報告審查 期中報告審查 國外資料 收集與分析 評估架構與指標 確立 國內外資料補充 否 是 是 否 研究成果推廣講習會 圖 1-1 研究流程圖

7

第三節 研究報告之內容

本計畫完成之研究成果，依章節順序，分別說明如後。 一、 文獻回顧

第二章主要收集國內、外 BIM 應用(BIM Uses)相關研究、BIM 應用選用方 式，並針對 BIM 應用效益評估之文獻進行回顧，最後於小結處彙整 BIM 應用、 效益評估之項次及方法，以作為後續評估架構研擬之基礎。 二、 國內 BIM 應用之評估選用 第三章依序分別將文獻回顧彙整之 BIM 應用分為生命週期六大階段，並提 出適用於國內營建工程各階段之 BIM 應用，進而以專家問卷方式進行驗證，所 得之結果做為本研究建立評估選用之基本 BIM 應用，並提出 BIM 應用之選擇執 行流程，以供業主評估選用 BIM 應用之參考依據。 三、BIM 技術應用之效益評估 第四章主要將文獻回顧所彙整之效益評估項次分為組織層級及專案層級架 構，再分別針對各項次內容進行深入分析，並透過專家問卷與調查確認各項次內 容之適用性，最後以新北市政府-永和運動中心做為案例測試，以確立效益評估 之架構及內容符合實務上可操作性。 四、建築工程 BIM 應用評估選用手冊 第五章主要係編撰「建築工程 BIM 應用評估選用手冊」，該手冊主要目的係 協助業主依個案自行評估選用合適的 BIM 應用，並透過實務上案例應用說明， 提供各單位有更明確之使用方式，以提升日後業主應用 BIM 之意願。 五、初步結論與建議 第六章主要彙整計畫結論與建議，除將具體研究成果進行歸納外，並提出日 後可以延續的研究方向，以提供日後繼續推動相關研究之參考。

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第二章 文獻回顧

鑑於研究團隊對於目前實務現況的瞭解，當業主其考慮應用 BIM 技術時， 其經常面臨如何選擇合適的 BIM 應用(BIM Uses)，甚至如何評估應用該項次可 能帶來的效益，及執行應用後如何評估是否確實具有效益等困擾。有關前述的前 端輔助資訊與文件仍缺乏，因此造成推動 BIM 技術有一定的障礙。本研究為補 足實務應用現況的不足，乃彙整國內外 BIM 應用之評估選用及效益分析等文獻， 以利研究成果能夠在過往的基礎上精進，進而提升國內推動 BIM 技術的實際進 程與效益。

第一節 國內外 BIM 應用相關研究

本研究透過國內外文獻彙整的 BIM 應用後發現，雖然有許多各式的 BIM 應 用可供選用，但國外主要 BIM 應用較針對明確的專案範圍與需求，或以國家整 體產業發展角度擬訂 BIM 應用之項目，因此各國所訂定 BIM 標準與規範體系不 易將其 BIM 應用直接套用於國內建築工程使用，但仍有許多值得參考之處。 一、國外 BIM 應用相關研究

(一) BIM Project Execution Planning Guide V2.1

美國賓州州立大學「電腦整合營建」(Computer Integrated Construction，CIC) 研究團隊所出版的「BIM Project Execution Planning Guide (簡稱 Penn State BIM

Guide)」，是目前國內外最受到重視與參考使用的指南之一。該 BIM 專案執行指

南之主要思維為 BIM 需要有一標準及作業流程，目標是在專案的早期階段能夠 針對專案範圍與應用目的進行分析與決定，以利正確的使用 BIM，並增加專案 團隊的規劃和直接溝通的機會，藉以協助專案關係人有效的使用 BIM 技術及做 正確的決策(Penn State University,2011)。

該文件所提出全生命週期各階段之 BIM 應用，其目的是藉其執行專案的 BIM 工作，以掌握且達成專案的預期目標。該文件第二章內容說明制定 BIM 專 案執行計劃的步驟，主要係根據專案及團隊的目標辦識適當的 BIM 應用，以及 如何辨識專案的 BIM 目標及應用項目，並於專案規劃初期，為提出專案適合的 BIM 應用，團隊需依據專案特性、參與者的目標與能力及所需的風險進行分配， 以提供專案選擇適當的 BIM 應用。

10

透過該文件的分析，本研究認為 BIM 技術於各生命週期階段皆有合適的 BIM 應用(BIM Uses)。此外，當業主定義 BIM 技術之應用目的後，專案團隊應 確實分析使用 BIM 技術的目標，並依據專案特性選用適當的 BIM 應用，以達到 專案使用 BIM 技術之效益與價值。該文件的 BIM 應用主要係根據美國營建產業 的應用狀況，並經過文獻回顧、專家訪談、實際案例研究分析，提出生命週期四 階段(規劃、設計、施工、營運維護階段)共 25 項 BIM 應用，以供業主導入 BIM 技術時有所依循，如圖 2-1 所示。

圖 2-1 「Penn State BIM Guide」全生命週期之 BIM 應用 資料來源：(Penn State University,2011)

(二) AEC UK BIM Protocal - BIM Execution Plan V2.0

有關英國 BIM 應用之相關文獻，仍主要以「BIM Execution Plan V2.0」之文 件為主。該文件指出，BIM 執行計畫應記錄整個專案的 BIM 目標，並應在所有 利益相關人之間進行討論和決定，而這些目標取決於許多因素，亦會根據專案的 各個階段而有所改變與發展(UK,2012)，然而，該文件於附錄中共列出 27 項 BIM 應用，但未進一步進行 BIM 應用的分類。本研究認為該文件之 BIM 應用主要係 參考美國「Penn State BIM Guide」之應用項目為主，其 27 項 BIM 應用羅列如下。

11

1.

基地現況建模(Existing Conditions Modelling)

2.

空間規劃(Programming)

3.

成本估算(Cost Estimation)

4.

基地分析(Site Analysis)

5.

歷時規劃(Phase Planning (4D Modelling))

6.

3D 整合協作(3D Coordination)

7.

設計成果審核(Design Reviews)

8.

工程分析(Engineering Analysis)

9.

能源分析(Energy Analysis)

10.

結構分析(Structural Analysis)

11.

照明分析(Lighting Analysis)

12.

機械分析(Mechanical Analysis)

13.

其他工程分析(Other Engineering Analysis)

14.

永續性評估(Sustainability (BREEAM) Evaluation)

15.

設計圖審(Code Validation)

16.

設計表達(Design Authoring)

17.

集成模型匯編(Record Modelling)

18.

數位製造(Digital Fabrication)

19.

3D 控制和規劃(3D Control & Planning (Digital Layouts))

20.

工地利用規劃(Site Utilisation Planning)

21.

施工系統設計(Construction Systems Design (Virtual Mock-up))

22.

可視覺化(Visualisation)

23.

設施/建物維護計畫(Building Maintenance Scheduling)

24.

設施/建物系統分析(Building System Analysis (operational))

25.

資產管理(Asset Management)

26.

空間管理和追蹤(Space Planning & Tracking)

27.

災害應變規劃(Disaster Planning)

(三) A Comparative Review of Building Information Modelling Implementation in Building and Infrastructure Industries

12 助於在建築工程及非建築工程之生命週期中之新興技術使用。該文件主要目的係 探討建築工程和基礎設施工程應用 BIM 技術的程度，從該研究結果顯示 BIM 技 術在非建築工程方面的初步發展可以參考建築工程的現有 BIM 經驗(Wenchi Shou,2014)，進而提出適用於非建築工程之 BIM 應用。 此外，該研究透過相關研究及案例分析，彙整了建築工程與非建築工程於生 命週期各階段之 BIM 應用，由於該文件所彙整的 BIM 應用項目相當多，本研究 將可參考的 BIM 應用納入後續整體生命週期階段中進行分析。 (四) 上海市建築資訊模型技術應用指南 上海市為中國大陸發展 BIM 技術較具成效之城市，其城鄉建設和管理委員 會發佈「上海市建築資訊模型技術應用指南(簡稱上海 BIM 指南)」，並負責上海 市 BIM 技術應用推廣及協調工作。然而為改善 BIM 應用過程中所面臨的問題和 及挑戰，包括儲存格式的不一、操作的流程規範，且為加速推廣上海市的 BIM 應用，不斷的提高上海市業主、設計、施工、物業管理等單位的 BIM 技術能力、 規範 BIM 技術的應用環境，因此研訂前述應用指南提供各單位採用 BIM 技術之 實施基礎與重要參考依據，藉以有效的提升 BIM 技術的價值(上海市城鄉建設和 管理委員會，2015)。 該文件提供許多採用 BIM 技術時應具備的內容項目及條件，藉以協助專案 參與者能夠正確的使用 BIM，並提升使用 BIM 的意願，該指南主要目的是希望 能快速提升上海市的營建工程品質。此外，該文件亦提出生命週期階段中基本的 BIM 應用，並將建築專案的生命週期區分為方案設計、初步設計、施工圖設計、 施工準備、施工實施及營運階段，共六個階段 23 項 BIM 應用，其內容如表 2-1 所示，以協助專案參與人員明確的使用 BIM 技術。 表 2-1 「上海 BIM 指南」之 BIM 應用 生命週期 BIM應用 方案設計 1.場地分析 2.建築性能模擬分析 3.設計方案比選 初步設計 1.建築、結構專業模型構建 2.建築結構平面、立面、剖面檢查 3.面積明細表統計

13 生命週期 BIM應用 施工圖設計 1.各專業模型構建 2.衝突檢測及三維管線綜合 3.豎向淨空優化 4.虛擬仿真漫遊 5.建築專業輔助施工圖設計 施工準備 1.施工深化設計 2.施工方案模擬 3.構件預製加工 施工實施 1.虛擬進度和實際進度比對 2.工程量統計 3.設備與材料管理 4.品質與安全管理 5.竣工模型構建 營運 1.營運系統建立 2.建築設備運行管理 3.空間管理 4.資產管理 資料來源：(上海市城鄉建設和管理委員會，2015)

(五) National BIM Guide for Owners

該文件係由美國建築科學研究所於 2017 年出版的「為業主制定的國家 BIM 指南(National BIM Guide for Owners)」，其目的為指引建築工程之業主如何為內 部政策和程序來制定採用 BIM 技術之實施要求，並解釋如何將這些要求制訂於 規劃、設計、施工和營運維護階段中。此外，該文件建議業主應根據專案的特性 和個別需求為 BIM 應用提出具體的專案要求，並由 BIM 專案團隊遵循業主的要 求，規劃與執行 BIM 應用，以提高專案應用 BIM 技術之價值(Henry L. Green,2017)， 以下針對該文件所提供的內容進行分析。

本研究將該文件對於 BIM 應用之定義譯為：「於設施的生命週期中應用建築

資訊模型以實現一個或多個特定目標的方法」(A BIM Use is a method of applying Building Information Modeling during a facility’s life cycle to achieve one or more specific objectives.)。另該文件將「Penn State BIM Guide」提供的 25 項 BIM 應用 縮減成 18 項 BIM 應用，主要將規劃階段刪除空間規劃(Programming)1 項，設計 階段將結構分析、照明分析、能源分析、機械分析、其它工程分析簡化成工程分

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析，LEED 評估改為永續性分析(6 項縮減成 2 項)，營運維護階段則刪除設施/建 物維護計畫(Building (Preventative) Maintenance Scheduling)及設施/建物系統分析 (Building System Analysis)共 2 項，因此整體由原 25 項縮減為 18 項 BIM 應用。 此外，為了使該文件 BIM 應用選用上的分類更為明確，該文件進一步的將 其分為基本 BIM 應用、選擇性 BIM 應用及業主相關 BIM 應用，如表 2-2 所示， 以做為使用者於專案評估選用參考之依據。

表 2-2 「National BIM Guide for Owners」之 BIM 應用

BIM應用分類 BIM應用 基本BIM應用 1.基地現況建模(Existing Conditions) 2.設計表達(Design Authoring) 3.設計成果審核(Design Review) 4.3D整合協作(Coordination) 5.集成模型匯編(Record Modeling) 選擇性BIM應用 1.成本估算(Cost Estimating) 2.歷時規劃(Phase and 4D Planning) 3.基地分析(Site Analysis – Development) 4.工地利用(Site Utilization – For Construction) 5.數位製造(Digital Fabrication)

6.3D位置和佈局(3D Location and Layout) 7.工程分析(Engineering Analysis)

8.永續性分析(Sustainability Analysis)

9.法規和標準合理性(Codes and Standards Compliance) 10.施工系統設計(Construction Systems Design)

業主相關BIM應用

1.資產管理(Asset Management)

2.災害應變規劃和管理(Disaster Planning and Management) 3.空間管理(Space Management) 資料來源：(Henry L. Green,2017) 二、國內 BIM 應用相關研究 (一) 內政部建築研究所-「臺灣 BIM 指南」 內政部建築研究所為國內公部門最為積極投入 BIM 相關研究的政府機關， 並推動一系列的建築資訊整合分享與應用研發推廣計畫，藉由 BIM 之推廣應用， 以提升國內建築環境品質及營建產業能量與競爭力，主要主軸包含「普及推廣應

15 用」、「延伸深化應用階段」、「開發本土應用」、「整合研究力量及成果」等四大主 軸，進行相關推廣與研究工作。 然而，從國內過去幾年使用 BIM 技術的經驗中發現，由於國內 BIM 資訊標 準不足且缺乏契約規範，導致業主在 BIM 契約內需求尚不夠明確，其效益為何 亦都不明確，因此亟需要有「我國 BIM 協同作業指南之研訂-設計與施工階段資 訊交換(簡稱臺灣 BIM 指南)」之研究成果來引導推動(邱垂德、余文德、鄭紹材， 2015)，才能跳脫「以 3D 圖像作為主要成果」的迷思，以消除「國外技術與工具 程式的成熟度在本土化應用的扞格與落差」(何明錦、劉青峰，2014)，並確實地 掌握及達到 BIM 的效益與價值，以下針對「臺灣 BIM 指南」所提供的內容進行 分析。 該文件借鏡各國 BIM 指南之經驗，認為新加坡 BIM 指南，相較於其他先進 國家的 BIM 資訊及分類較具有架構簡化的優點，又有完整的執行細則，因此以 新加坡 BIM 指南為學習標竿對象，並進行分析與擬訂適用於國內之 BIM 指南， 將來可提供建築專案之各參與方擬定 BIM 工作執行計畫與契約內容之參考，以 改善國內 BIM 執行專案契約責任、交付標準及工作範圍不明確之問題，並有效 的降低國內營建產業推動 BIM 發展之阻力。 該文件根據新加坡 BIM 指南所列出的 28 項應用及建議交付項目，經由與業 界的專家進行訪談後發現，在基本設計階段原有的「更新結構模型」及「更新機 電模型」等 2 項 BIM 應用，在國內的建築設計審核實務中，皆屬於「由建築師 複委託」之項目。另外，依照國內設計審核實務中，只有在基本設計階段「申請 並取得建造執照」，在細部設計階段則不必再送審，故刪除細部設計階段的「申 請並獲得建造許可」1 項，共刪減 3 項。因此，台灣 BIM 指南各階段之 BIM 應 用共 25 項，如表 2-3 所示。 表 2-3 「臺灣 BIM 指南」之 BIM 應用 生命週期 BIM應用 規劃階段 1. BEP擬定 2. 基地分析 3. 規劃方案比選 4. 規劃定案

16 生命週期 BIM應用 基本設計階段 1. 基本建築設計 2. 基本工程設計 3. 基本設計估算 4. 取得建築執照 5. 基本設計定案 細部設計階段 1. 細部建築設計 2. 細部結構設計 3. 細部機電設計 4. 細部成本評估 5. 整合細部設計 6. 制定發包預算 7. 細部設計定案 施工階段 1. 施工模型 2. 施工前檢討 3. 施工詳圖 4. 工地變更設計 5. 取得使用執照 6. 施工定案 竣工階段 1. 竣工模型 2. 驗收 設施管理 1. 設施管理模型 資料來源：(邱垂德、余文德、鄭紹材，2015) (二) 交通部-「交通部所屬各機關(構)工程建置建築資訊模型(BIM)作業推動原則」 國內交通工程過去曾經於臺中高鐵站的施工階段應用 BIM 技術，以解決設 計與施工界面整合及衝突檢查的用途，陸續也在高鐵彰化站與苗栗站導入 BIM 技術，都產生了許多具體的成效與極大的迴響。 近年來國內越來越重視 BIM 的應用，因此交通部為提升工程效率及品質， 並強化後續營運維護階段的管理效能，將採購或契約內增列應用 BIM 技術項目 與條款，以鼓勵各單位導入 BIM 技術，藉以發揮 BIM 於專案之效益與價值。因 此制定「交通部所屬各機關(構)工程建置建築資訊模型(BIM)作業推動原則」。 此外，近年來交通部下屬各單位近期積極的推動及使用 BIM 技術，並研訂 BIM 的應用指南、制定相關契約內容及交付項目，以因應將來 BIM 技術的資訊 發展。該推動原則主要是給予各單位施行建築資訊模型(BIM)作業的推動原則，

17 提供其所屬各機關(構)辦理工程相關採購，應視工程個案特性、規模及需求，建 置建築資訊模型(交通部，2015)。該作業原則列出五階段 BIM 應用之重點原則， 如表 2-4 所示，提供專案生命週期中各階段，包含規劃、設計、施工、營運維護 管理等參與者進行資訊分享、工程協調與維護管理。 表 2-4 「交通部建置 BIM 推動作業原則」之 BIM 應用 生命週期 BIM應用 規劃階段 1.空間設計、法規檢討與驗證 2.結構設計方案 3.機電設計方案 4.初步成本估算 5.視覺化模擬 6.方案比較與決策 初步設計階段 1.建築設計模型 2.結構設計模型 3.機電管線設計模型 4.視覺化分析模擬 5.以3D模型進行溝通協調與查驗 6.4D進度規劃模型 7.碰撞檢測 8.設計初期成本估算 9.工程分析與模擬 細部設計階段 1.建築設計模型 2.結構設計模型 3.機電管線設計模型 4.視覺化分析模擬 5.以3D模型進行溝通協調與查驗 6.4D進度規劃模型 7.碰撞檢測 8.成本估算及工料清單 9.工程分析與模擬(如結構分析等)

18 生命週期 BIM應用 施工階段 1.建築施工模型 2.結構施工模型 3.機電施工模型 4.視覺化施工模擬 5.以3D模型進行溝通協調與查驗 6.4D施工進度模擬模型 7.碰撞檢測 8.成本估算 9.工程分析模擬 10.竣工履歷模型 11.設備性能確認及交付 資料來源：(交通部，2015) (三) 臺大 BIM 研究中心-「業主 BIM 實施方針之擬訂指引(2015 版)」 臺灣大學土木系工程資訊模擬與管理研究中心(簡稱臺大 BIM 研究中心)為 國內推廣及研究 BIM 技術的重要單位，且積極提供各單位採用 BIM 技術之重要 參考指南，進而為國內營建產業快速的發展 BIM 技術。伴隨著 BIM 技術在國內 越來越被建築工程產業重視和廣泛使用，而許多相關議題也一一的浮現，其中國 內缺少 BIM 之相關標準最為受討論的議題，且經常在沒有足夠的認識 BIM 技術 之下，許多業主並不願意投入額外的資源與成本，就想實現 BIM 的所有好處(臺 大 BIM 研究中心，2015)，以下針對該文件所提供的內容進行分析。 臺大 BIM 研究中心為了減少業主與其他專案參與人之間對於採用 BIM 的想 法及溝通上的落差，便提出「業主 BIM 實施方針之擬訂指引」，並將 BIM 應用 定義為「是一種於建築物設施的生命週期中，藉由建築資訊建模的方法及策略， 以達成前述所訂定之 BIM 目標」(臺大 BIM 研究中心，2015)，以做為國內業主 端應用 BIM 技術之作業參考手冊，並協助業主在導入 BIM 技術過程中做出正確 的判斷並投入適當的資源。 為了使業主能夠有 BIM 應用做為參考選用的依據，臺大 BIM 研究中心以美 國「BIM Project Execution Planning Guide (Penn State BIM Guide)」為依據所歸納 的 BIM 應用，將其分為生命週期四階段共 19 個 BIM 應用，如表 2-5 所示。

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表 2-5 臺大 BIM 研究中心依據「Penn State BIM Guide」歸納之 BIM 應用

生命週期 BIM應用 規劃階段 1.現地條件模擬 2.造價估算 3.使用空間規劃 設計階段 1.視覺化溝通 2.法規檢討 3.建築性能分析及設計 4.耗能分析及設計 5.結構分析及設計 6.3D協同作業整合 7.準備發包文件 施工階段 1.可施工性檢討 2.4D工項排程 3.碰撞檢測 4.施工模擬 5.材料估算 6.竣工模型管理 營運維護階段 1.設備維護管理 2.資產管理 3.使用空間管理 資料來源：(臺大BIM研究中心，2015) 另外，臺大 BIM 研究中心以建築工程的全生命週期各階段來區分，以發展 出五階段共 37 個應用 BIM 應用之重點建議，如表 2-6 所示。 表 2-6 「業主 BIM 實施方針之擬訂指引(2015 版)」之 BIM 應用 生命週期 BIM應用 概念/方案設計階段 1.空間設計、法規檢討與驗證 2.結構設計方案 3.機電設計方案 4.初步成本估算 5.視覺化模擬 6.方案比較與決策

20 生命週期 BIM應用 初步設計階段 1.建築設計 2.結構設計 3.機電管線設計 4.視覺化分析模擬 5.以3D模型進行溝通協調與查驗 6.4D進度規劃 7.碰撞檢測 8.設計初期成本估算 9.工程分析與模擬(如結構分析、能源模擬等) 細部設計階段 1.建築設計 2.結構設計 3.機電管線設計 4.視覺化分析模擬 5.以3D模型進行溝通協調與查驗 6.4D進度規劃 7.碰撞檢測 8.成本估算及工料清單 9.工程分析與模擬(如結構分析等) 施工階段 1.視覺化施工模擬 2.以3D模型進行溝通協調與查驗 3.4D施工進度模擬 4.碰撞檢測 5.成本估算 6.工程分析模擬 7.竣工履歷模型建立 8.設備性能確認及交付 營運維護階段 1.空間管理 2.能源監控 3.使用者服務 4.清潔保全 5.建築維修預算編列 資料來源：(臺大BIM研究中心，2015) (四) 行政院公共工程委員會-「機關辦理公共工程導入建築資訊建模(BIM)技術」 由於國內公共工程導入 BIM 技術仍屬於起步與嘗試階段，行政院公共工程 委員會(簡稱工程會)不僅扮演著提升公共工程技術的角色，亦是國內積極推動

21 BIM 技術的重要推手。工程會為因應 BIM 帶來的變革與前瞻性，於 2014 年建構 公共工程運用 BIM 推動平台，採因案制宜與循序漸進方式推動，並積極地推動 不同類型之公共工程嘗試導入 BIM 技術，使各類公共工程皆可因 BIM 技術的導 入與應用，進而提升公共工程執行的效率。 除了透過 BIM 推動平台鼓勵各機關積極應用外，工程會更希望透過各機關 實際導入經驗的回饋，而了解實際案例運用 BIM 技術的情形，因此透過委外計 畫將國內 BIM 推動平台上運用 BIM 之 10 項試辦案例以及針對運用在不同階段 的 5 項實際案例(包括設計階段、統包類型和設施維護階段)，訪談案例的 BIM 目 標訂定、BIM 運用範疇、執行模式、執行效益、遭遇困難與解決對策等資訊之 成果彙整，進而建議現階段適用各機關導入不同階段的 BIM 應用，如表 2-7 所 示。 表 2-7 「機關辦理公共工程導入建築資訊建模(BIM)技術」之 BIM 應用 生命週期 BIM應用 設計階段 1.規劃方案展示/評審 2.工址現況分析 3.協助數量/成本估算 4.3D 設計建模 5.3D溝通與協調 6.綠能分析與評估 7.建管法規檢討 8.建築、結構、機電管線、室內裝修之空間衝突及碰撞檢查 9.設計圖面產出 10.3D視覺化呈現 施工階段 1. 工地空間使用規劃 2. 施工工項規劃 3. 施工圖繪製與產出 4. 3D溝通與協調 5. 建築、結構、機電管線、室內裝修之空間衝突及碰撞檢查 6. 3D視覺化呈現 7. 4D施工模擬 營運維護階段 1.設施履歷模型建立 2.設施維護規劃 3.設施資產管理 4.設施空間使用管理

22 資料來源：(楊智斌，2017) 三、小結 經由文獻中所彙整的 BIM 應用後發現，國內外有許多 BIM 應用可供選用， 但國外的 BIM 應用主要針對專案的範圍與需求，或以國家層級的角度擬訂 BIM 應用之項目，因此各國的 BIM 標準與規範體系將不易直接套用於國內建築工程 使用。然而，國內的 BIM 應用大部分皆以過往的文獻為參考範圍及標的，以致 於國內目前尚無制式標準的 BIM 應用可供參考，且現階段建築工程及非建築工 程的相關研究及參考資訊相當的有限，如表 2-8 所示，對於建築工程而言，亦可 能有不適用之情形。因此，國內有必要提出適用於國內建築工程之 BIM 應用， 以提供建築工程不同生命週期階段應用之參考。 表 2-8 國內外 BIM 應用相關研究 年份 國家/單位 文獻 應用範圍 BIM應用之分類 2011 美國 BIM Project Execution

Planning Guide V2.1 建築工程

該 文 件 分 為 4 階 段 共25個BIM應用

2012 英國 AEC UK BIM Protocal -

BIM Execution Plan V2.0 建築工程

該文件並未針對生 命週期做分類，共 列出27個BIM應用 2014 澳洲 A Comparative Review of Building Information Modelling Implementation in Build-ing and Infrastructure In-dustries 建築與基礎 設施 收集及回顧建築工 程與非建築工程所 使用的BIM應用 2015 中國上海市 上海市建築資訊模型技 術應用指南 建築工程 該 文 件 分 為 6 階 段 共23個BIM應用 2015 內政部建築 研究所 我國BIM協同作業指南之 研訂—設計與施工階段 資訊交換 建築工程 該 文 件 提 出 台 灣 BIM指南5階段共25 個BIM應用 2015 交通部 交通部所屬各機關(構)工 程 建 置 建 築 資 訊 模 型 (BIM)作業推動原則 土木工程 該 文 件 提 出 5 階 段 共35個BIM應用 2015 臺大BIM研 究中心 業主BIM實施方針之擬定 指引(以美國BIM Project Execution Planning Guide 為依據所歸納)

建築工程 分為3階段19個BIM 應用

23 年份 國家/單位 文獻 應用範圍 BIM應用之分類 業主BIM實施方針之擬定 指引(應用重點建議) 該 文 件 分 為 5 階 段 37個BIM應用

2017 美國 National BIM Guide for

Owners 建築工程 將BIM應用分類為 基本BIM應用、選擇 性BIM應用、業主相 關BIM應用，共18 個BIM應用 2017 行政院公共 工程委員會 機關辦理公共工程導入 建築資訊建模(BIM)技術 建築工程、 土木工程 該文件經分析各機 關實際應用 BIM技 術之經驗與15個分 析案例之成果，建 議現階段適用各機 關導入不同階段之 BIM 應 用 (3 階 段 共 21個應用)

第二節 國內外 BIM 應用之分類與選用方式

一、國外 BIM 應用評估選用相關文獻

(一) BIM Project Execution Planning Guide V2.1

在選擇 BIM 應用之前，業主與專案團隊人員應清楚了解導入 BIM 技術所期 望達到的預期效益與目標，根據美國賓州州立大學研究團隊所出版的「Penn State

BIM Guide」，認為這些目標應當是可測量的且能確實地掌握專案的預期效益，並

足以提升及改善專案在生命週期中之規劃、設計、施工和營運維護的過程，且對 於 BIM 應 用 的 分 析 應 首 先 集 中 於 整 個 專 案 過 程 中 的 預 期 結 果 (Penn State University,2011)。

該文件提及業主與專案團隊人員應從營運維護階段開始選擇 BIM 應用，以 確認每個 BIM 應用與專案所帶來的具體價值，進而發展每個生命週期階段（施

工、設計和規劃階段），如圖 2-2 所示，以確實掌握專案的預期效益與正確的使

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圖 2-2 「Penn State BIM Guide」BIM 應用於全生命週期 資料來源：(Penn State University,2011)

此外，在選用 BIM 應用時，根據該文件所提供的每個 BIM 應用之使用說明， 包括內容描述、可能的效益、需要的資源、團隊需能力等資訊，如表 2-9 所示(僅 以資產管理應用為例)，進而評估選用適用於專案的 BIM 應用，然而，這些描述 主要係針對不熟悉 BIM 技術的專案團隊所提供的說明，並提供專案團隊在選擇 過程中有額外參考的價值，藉以協助業主正確選擇 BIM 應用，提升各單位使用 BIM 的意願。

表 2-9 「Penn State BIM Guide」BIM 應用的使用說明(範例) 資產管理(Asset Management)

BIM應用之內容描述(Description)

A process in which an organized management system is bi-directionally linked to a record model to efficiently aid in the maintenance and operation of a facility and its assets. These assets, consisting of the physical building, systems, surrounding environment, and equip-ment, must be maintained, upgraded, and operated at an efficiency which will satisfy both the owner and users in the most cost effective manner. It assists in financial deci-sion-making, short-term and long-term planning, and generating scheduled work orders. Asset Management utilizes the data contained in a record model to populate an asset

man-25

agement system which is then used to determine cost implications of changing or upgrad-ing buildupgrad-ing assets, segregate costs of assets for financial tax purposes, and maintain a cur-rent comprehensive database that can produce the value of a company's assets. The bi-directional link also allows users to visualize the asset in the model before servicing it potentially reducing service time.

潛在價值(Potential Value)

 Store operations, maintenance owner user manuals, and equipment specifications for faster access.

 Perform and analyze facility and equipment condition assessments

 Maintain up-to-date facility and equipment data including but not limited to maintenance schedules, warranties, cost data, upgrades, replacements, damages/deterioration, maintenance records, manufacturer's data, and equipment functionality

 Provide one comprehensive source for tracking the use, performance, and maintenance of a building's assets for the owner, maintenance team, and financial department

 Produce accurate quantity takeoffs of current company assets which aids in financial reporting, bidding, and estimating the future cost implications of upgrades or replace-ments of a particular asset.

 Allow for future updates of record model to show current building asset information after upgrades, replacements, or maintenance by tracking changes and importing new in-formation into model.

 Aid financial department in efficiently analyzing different types of assets through an increased level of visualization

 Increase the opportunity for measurement and verification of systems during building occupation

 Automatically generate scheduled work orders for maintenance staff. 所需資源(Resources Required)

 Asset Management system

 Ability to Bi-directional link facilities record model and Asset Management System. 所需團隊能力(Team Competencies Required)

 Ability to manipulate, navigate, and review a 3D Model (preferred but not required)  Ability to manipulate an asset management system

 Knowledge of tax requirements and related financial software

 Knowledge of construction and the operation of a building (replacements, upgrades, etc.)  Pre-design knowledge of which assets are worth tracking, whether the building is

dy-namic vs. static, and the end needs of the building to satisfy the owner 參考資料(Selected Resources)

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 NIST (2007) General Buildings Information Handover Guide: Principles, Methodology, and Case Studies <http://www.fire.nist.gov/bfrlpubs/build07/PDF/b07015.pdf>

資料來源：(Penn State University,2011)

此外，為協助業主評估選用 BIM 應用的合適性，該文件提供如何正確選擇 BIM 應用的流程，首先，專案團隊應考慮每個 BIM 應用潛在的用途，並考慮團 隊與專案目標的關係；確認 BIM 應用責任方為何，責任方包括參與專案的任何 團隊成員，及可能需要協助執行的潛在外部參與者；確認組織是否具有 BIM 所 需的資源，包括 BIM 組織團隊、軟硬體設備、軟體教育訓練課程、BIM 技術專 業知識及過去使用 BIM 技術的經驗；確定 BIM 應用相關的額外價值和風險；確 定是否使用每個 BIM 應用等，以做為評估選用 BIM 應用之參考依據(Penn State University,2011)。

本研究彙整「Penn State BIM Guide」評估選用之方法及流程，如圖 2-3 所示， 除了針對每個 BIM 應用提供使用內容說明及選用的先決條件資訊之外，為確保 業主評估選用 BIM 應用之合適性，該文件亦提供正確選擇 BIM 應用的流程，包 括潛在的用途、責任方、BIM 資源、額外價值和風險、確認每項 BIM 應用，以 提供業主正確的評估選用 BIM 應用之參考依據。

圖 2-3 「Penn State BIM Guide」評估選用 BIM 應用之步驟流程

由於國內導入 BIM 技術尚屬起步階段，儘管國內各機關已逐步開始將 BIM 導入公共工程專案，但在各項技術未成熟及資源缺乏的情況下，導致無法彰顯其 效益。儘管「Penn State BIM Guide」所提出的評估選用 BIM 應用之流程較為繁 瑣，但研究團隊認為該評估選用方法與流程，具系統性及可操作性，足以做為國 內建築工程之評估選用 BIM 應用之方法與架構之基礎。

(二) The Uses of BIM Classifying and Selecting BIM Uses V0.9

BIM應用 1.內容描述 2.潛在價值 3.需要的資源 4.團隊需要的能力 選用之BIM應用 1.潛在的用途 2.責任方 3.BIM資源 4.額外價值和風險 5.確認每個BIM應用

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美國賓州州立大學「電腦整合營建」(Computer Integrated Construction，CIC) 研究團隊出版的「The Uses of BIM Classifying and Selecting BIM Uses(簡稱 Penn

State BIM Selection Guide)」，有別於先前 BIM 專案執行計畫指南中，依生命週期

階段來進行 BIM 應用的分類。該文件並未提供業主或 BIM 規劃人員來選用 BIM 應用，而提供一套有系統的 BIM 應用的分類方式，且主要是針對實施 BIM 的目 的來進行 BIM 應用的分類，其目的是為 BIM 的用途定義一種通用語言(Common Language)，以利團隊可以更清楚的在專案或其組織中來明確的傳達專案執行 BIM 應用的目的和內容，並實現 BIM 應用在整個全生命週期階段中的預期目標 (Ralph G. Kreider, 2013)。

本研究將該文件所提出 BIM 應用定義譯為：「在生命週期中的設施維護階段

應用建築資訊模型技術來實現一個或多個特定目標的方法」(A method of applying Building Information Modeling during a facility’s lifecycle to achieve one or more specific objectives.)。此外，為了在生命週期中維護階段能有效的傳遞語言及實現

特定的目標，「Penn State BIM Selection Guide」將 BIM 應用目標區分為五大項：

(1)收集(Gather)、(2)產生(Generate)、(3)分析(Analyze)、(4)溝通(Communicate)、 (5)實現(Realize)，進一步區分為 18 小項(18 個應用 BIM 之目的)，如表 2-10 所示。

表 2-10 「Penn State BIM Selection Guide」BIM 應用之目的與目標

BIM 應用目的 BIM 應用目標 同義詞

01 收集(Gather) to collect or organize facility infor-mation

administer, collect, manage, acquire 01 Capture to represent or preserve the current status

of the facility and facility elements collect 02 Quantify to express or measure the amount of a

facility element quantity takeoff 03 Monitor to collect information regarding the

per-formance of facility elements and systems observe, measure 04 Qualify to characterize or identify facility

ele-ments’ status

follow, track, iden-tify

02 產生(Generate) to create or author information about the facility

create, author, model 01 Prescribe to determine the need for and select

spe-cific facility elements program, specify 02 Arrange to determine location and placement of configure, lay out,

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BIM 應用目的 BIM 應用目標 同義詞 facility elements locate, place 03 Size to determine the magnitude and scale of

facility elements scale, engineer

03 分析(Analyze) to examine elements of the facility to

gain a better understanding of it examine, evaluate

01 Coordinate to ensure the efficiency and harmony of

the relationship of facility elements detect, avoid 02 Forecast to predict the future performance of the

facility and facility elements simulate, predict

03 Validate

to check or prove accuracy of facility in-formation and that is logical and reasona-ble

check, confirm

04 溝通

(Communicate)

to present information about a facility in a method in which it can be shared or exchanged

exchange

01 Visualize to form a realistic representation of a

fa-cility or fafa-cility elements review 02 Transform to modify information and translate it to

be received by another process translate 03 Draw to make a symbolic representation of the

facility and facility elements

draft, annotate, de-tail

04 Document

to create a record of facility information including the information necessary to precisely specify facility elements

specify, submit, schedule, report.

05 實現(Realize) to make or control a physical element using facility information

implement, per-form, execute, 01 Fabricate to use facility information to manufacture

the elements of a facility manufacture 02 Assemble to use facility information to bring

to-gether the separate elements of a facility prefabricate

03 Control

to use facility information to physically manipulate the operation of executing equipment

manipulate

04 Regulate to use facility information to inform the

operation of a facility element direct

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評估選用 BIM 應用時，除了有明確的 BIM 目的之外，該文件將其特性用於 更精確地定義 BIM 應用額外的目的和目標，因此有必要提供附加的資訊，以清 楚了解 BIM 應用的用途，包括設施元素(Facility Element)、設施階段(Facility Phase)、專業(Discipline)和發展程度(Level of Development)，如表 2-11 所示，以 更明確的指引業主使用 BIM 應用。

表 2-11 「Penn State BIM Selection Guide」BIM 應用之附加資訊

特性(Characteristic) 描述(Description)

設施元素(Facility Element) 採用BIM應用的設施系統(The system of the facil-ity on which the BIM Use will be implemented.)

設施階段(Facility Phase)

使用BIM應用的生命週期為哪一階段(The point in the facility’s lifecycle at which the BIM Use will be implemented.)

專業(Discipline) BIM應用的對象(The party by whom the BIM Use will be implemented.)

發展程度(Level of Development) BIM應用模型的細緻程度(The degree of granulari-ty to which the BIM Use will be implemented.)

資料來源：本研究整理自(Ralph G. Kreider, 2013) 當業主有了明確應用 BIM 技術的目的與目標後，BIM 規劃人員應適當的評 估選用 BIM 應用，但初期專案規劃小組所面臨的挑戰，主要係利用專案的特質 來確定 BIM 在專案中最合適的用途，為了辨識專案能夠正確地的選用 BIM 應用， 該文件提供了決定 BIM 應用的程序，如圖 2-4 所示，意旨在說明需明確的定義 每個 BIM 應用的目的以及其附加特性，足以為專案正確的評估選用 BIM 應用， 以協助業主正確的應用 BIM 技術，提升專案的整體品質。

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圖 2-4 「Penn State BIM Selection Guide」決定 BIM 應用的程序 資料來源：(Penn State University,2011)

該文件有別「Penn State BIM Guide」先前的研究，主要為協助業主評估選用 BIM 應用，並提供一些方法、流程及策略做選用之依據。本研究認為該文件目 前在執行上有程度上的困難，但可以提供國內未來 BIM 發展著墨的方向。此外， 該文件所提及在專案執行開始時，須先有 BIM 目標，以明確掌握專案的預期效 益，故本研究以該文件所擬定的 BIM 目標做為後續評估流程建立之基礎。

(三) BIM planning guide for facility owners V2.0

美國賓州州立大學「電腦整合營建」(Computer Integrated Construction，CIC) 研究團隊所出版的指引業主應用 BIM 技術指南，乃針對採用 BIM 技術之業主如 何實現 BIM 的效益與價值，該文件在規劃策略的所有步驟中，提出使用 BIM 技 術必須進行評估六個核心要素，包括定義 BIM 目標與目的、執行 BIM 的方法(BIM Uses)、提出應用 BIM 流程、定義組織資訊需求、確認支援 BIM 技術的基礎設備 資源、確立 BIM 過程中參與者的角色與職責，和教育訓練培訓課程 (John Messner,2013)，以下針對該文件所提供的內容進行分析。

本研究將該文件所提出 BIM 應用定義譯為：「在生命週期的設施維護階段期

間應用建築資訊模型以實現一個或多個特定目標的方法或策略，在規劃過程的階 段中，BIM 應用係根據目的和目標來決定的」(A BIM Use is defined as a method or strategy of applying Building Information Modeling during a facility’s lifecycle to achieve one or more specific objectives. The BIM Uses at this stage of the planning process are identified based on the goals and objectives.)。該文件主要將部分 BIM 應 用給予內容描述，並提供 BIM 目標做為範例，如表 2-12 所示，以供業主依照專 確認目標(Identify Objective(s)) •主要目標(Primary Purpose) •次要目標(Secondary Purpose) •第三目標(Tertiary Purpose) 決定特性(Determine Characteristics) •設施要素(Facility Element) •設施階段(Facility Phase) •專業(Discipline) •發展程度(Level of Development)