中 華 大 學 碩 士 論 文
使用 BIM 建立建築物設施管理系統 Use BIM to Construct Building Facility
Management System
系 所 別：營建管理學系 碩士班 學號姓名：M09816012 簡 士 凱 指導教授：蕭 炎 泉 博士
中 華 民 國 100 年 8 月
摘 要
建築物的生命週期包含規劃、設計、施工及使用維護，其設備維護與管理一直是 件複雜的工作。為了有效做好維護管理，在開始時就要做好設施維護管理的規劃，以 便日後設施的維護管理及節省可能之成本。設施管理的主要目是確保各設備及設施保 持正常運轉狀態以達到設置功能，隨著營建產業之規模增大及架構之複雜化，以電腦 資訊提昇產業效率、走向資訊化管理為其必然之道。
建築資訊模型(BIM)主要功能在建築物生命週期中，建立並使用內部共通可存取 與專案相關的資訊。在這經整合過的數位環境中，前者輸入之資料可供後續其他人員 使用，有助於提高專案品質、節省時間、減低成本與錯誤。透過 BIM 建立的圖說及 相關資訊，連結 ODBC 將建築物相關設施資料自 BIM 中擷取出來，以建立設施管理 的資料庫，做為設施管理的主要內容，透過管理軟體可查詢相關設施的資料，能降低 維修之不便病避免錯誤，讓使用者在使用階段的維護管理能更方便且具效率。
本研究擬使用 BIM、ER Model、ASP.net、資料庫及視窗環境，開發『建築物設 施管理系統』，包含「基本資料模組」、「設施維護模組」等子模組，並針對專案中建 築物中以棟、樓、室觀念來標示各單元，並把單元中相關資料，包含基本資料、設計 者、施工者、設備內容、使用管理、設備維護管理等資料建置於系統中，並把各設施 之規範、圖說、維護報表等文件做整合，在 BIM 系統內透過 ODBC 與資料庫連結，
再透過瀏覽器連結到 Server 來擷取相關資訊，可以透過 3D 圖形的模式快速查詢到相 關資訊，進而讓相關工作人員能提高效率執行設施維護與管理的工作。
關鍵詞：資料庫、設施管理、ER Model、建築資訊模型、SQL Server
ABSTRACT
The life cycle of a building includes planning, design, construction and maintenance, where the maintenance is a complex task. In order to effectively maintain building facilities, the facility maintenance and management shall be planned ahead to save the possible expense. The main objective of facility management is to ensure all equipments and facilities stay on the normal operation and achieve the design function. Since the scale of construction industry has growth up, use information technology to promote management efficiency is a natural result.
The main function of Building Information Model (BIM) is to create and use internal common access to project related information in the life cycle of a building. In this integrated digital environment, the information entered by the former can be fetched by others for subsequent use. This will help to improve project quality, save time, reduce costs and prevent errors. The drawings created in BIM environment can be linked and fetched through ODBC to extract related facility information and construct facility management database. The management software can be used to reduce the inconvenience of maintenance, avoid errors, and achieve an efficient administration.
BIM, ER Model, ASP.net, database and Windows environment are used to develop
“Facility Management System” in this study. The system includes "Basic Data Module",
"Facility Maintenance Module". The components are identified by building, floor and room for each project. All related facility information, such as basic information, designer, construction, is setup in the management system. The specification, drawings, checking list, and other documents of facility are integrated and linked between BIM and management system. User can fetch and display related information in 3D modules to effectively perform the management tasks.
Keywords: Database, Facilities management, ER Model, Building Information Modeling, SQL Server
誌 謝
在新竹一待就待了六年，四年的大學以及兩年的研究所，而中華大學也就這樣陪 伴了我六年的學生生涯，在這裡充滿了種種的回憶，然而讀研究所之後，學習到更多 的知識以及做事的態度，相較於大學時期的我，在研究所的生活充實了不少。
首先要非常感謝我的指導教授 蕭炎泉教授，在大學的四年您也是我的班導，您 上課的內容總是輕鬆自在，感謝您的悉心指導，使我在研究所時學習能力蒸蒸日上，
指引我撰寫論文的方向，提供了不少系統程式相關資訊，讓我的論文能夠順利完成。
感謝楊錫麒教授在大學四年以及研究所兩年的指導與愛戴，在口詴期間也提供了許多 建議，上課幽默風趣的您，總讓我難以忘懷。在中華大學這六年當中，在此感謝系所 的鄭紹材主任、余文德老師以及許玉明老師諄諄教誨六年之久，在研究指導及專業知 識領域給予多方引導，因此學習到相當多的專業知識。再感謝口詴委員吳卓夫教授以 及韓道昀教授的指導，並提供許多寶貴的經驗及意見，謹致上最深的謝忱。
在這待了六年的學校裡一起大學畢業，一起窩在研究室趕報告，一起到市區吃美 食的夥伴們驄騰、家裕、秋梅、浩榕、雅芳、自浩，有你們的互相扶持與奮鬥，讓我 在求學的路途中不孤單。也感謝研究所時期一起加入奮鬥的炳勳、庭芳及建輝，在你 們身上學習不少經驗。感謝我們研究室裡兩位辛苦的學弟泰羽、紀宏以及博士班學長 然量，幫我分擔許多事情。還有感謝隨時聽我訴苦以及鼓勵我的紫菜，你再三的加油 與打氣讓我得以堅持下去。
最後感謝我親愛的家人父親 簡漢宗先生以及母親 簡黃秀足女士的支持與鼓勵，
讓我在求學時能無後顧之憂的認真學習，感謝這二十幾年來的養育之恩，再多的言語 也無法表達心中的感激。還有我親愛的弟弟 簡自宥的相挺與鼓勵，能讓我專心完成 學業，在此獻上最大的感謝，並將此時此刻的榮耀分享於我的家人。
中華大學 營建管理學系 碩士班 簡士凱
目 錄
摘 要 ... i
ABSTRACT ... ii
誌 謝 ... iii
目 錄 ... iv
表目錄 ... vi
圖目錄 ... vii
第一章 緒論 ... 1
1.1 研究背景 ... 1
1.2 研究動機 ... 1
1.3 研究目的 ... 2
1.4 研究範圍與限制 ... 3
1.5 研究方法 ... 3
1.6 研究流程 ... 4
第二章 文獻回顧 ... 5
2.1 建築物設施管理的定義 ... 5
2.1.1 設施管理指標 ... 6
2.1.2 建築物生命週期 ... 7
2.2 建築資訊模型介紹 ... 9
2.2.1 建築資訊模型的特性 ... 9
2.2.2 建築資訊模型(BIM)技術發展 ... 10
2.2.3 建築資訊模型的交換標準 ... 18
第三章 現況分析與問題導入 ... 20
3.1 建築資訊模型現況分析 ... 20
3.1.1 建築資訊模型(BIM)應用 ... 20
3.2 設施管理系統問題導入與分析 ... 22
3.2.1 結合建築資訊模型之問題探討 ... 23
第四章 系統分析 ... 33
4.1 系統分析 ... 33
4.2 資料庫建立 ... 38
4.2.1 資料單元分析與建置 ... 39
4.2.2 資料轉換過程 ... 44
第五章 系統操作與案例驗證 ... 50
5.1 系統基本操作 ... 50
5.1.1 基本資料作業 ... 50
5.1.2 設施維護作業 ... 54
5.2 案例輸入驗證 ... 57
5.2.1 基本資料作業驗證 ... 58
5.2.2 設施維護作業驗證 ... 59
5.3 系統特點 ... 64
5.4 效益評估 ... 65
第六章 結論與建議 ... 67
6.1 結論 ... 67
6.2 建議 ... 67
參考文獻 ... 69
附錄一 專家訪談名單 ... 72
附錄二 訪談內容 ... 73
表目錄
表 2.1 各國建築設施管理之定義 ... 6
表 2.2 智慧建築設施管理指標評估項目及其意義 ... 7
表 2.3 建築物生命週期各項費用分佈 ... 8
表 2.4 建築資訊模型工具比較表 ... 11
表 2.5 資訊交換的標準比較表 ... 18
表 2.6 資訊交換的標準比較表(續) ... 19
表 4.1 使用者資料檔資料表 ... 39
表 4.2 房間資料表 ... 39
表 4.3 設備文件資料表 ... 39
表 4.4 單位資料表 ... 39
表 4.5 作業群組檔資料表 ... 40
表 4.6 設備廠商資料表 ... 40
表 4.7 建築物資料表 ... 40
表 4.8 作業項目檔資料表 ... 41
表 4.9 設備種類資料表 ... 42
表 4.10 樓層資料表 ... 41
表 4.11 權限資料表 ... 41
表 4.12 設備資料表 ... 41
表 4.13 員工資料表 ... 42
表 4.14 使用資料表 ... 42
表 4.15 檢測資料表 ... 42
表 4.16 管理人員資料表 ... 43
表 4.17 登入資料表 ... 43
表 5.1 本研究預先輸入之資料內容及數量 ... 57
表 5.2 效益對象表 ... 66
圖目錄
圖 1.1 研究流程圖 ... 4
圖 2.1 建築物生命週期示意圖 ... 7
圖 2.2 建築物生命週期各項費用百分比圖 ... 8
圖 2.3 建築資訊模型發展流程 ... 11
圖 2.4 圖面檔案單一化 ... 12
圖 2.5 參數設定示意圖 ... 13
圖 2.6 BIM 雙向關聯示意圖 ... 13
圖 2.7 建築資訊模型之資訊整合模式 ... 14
圖 2.8 BIM 應用於建築物關聯分析圖 ... 15
圖 2.9 管線流動模擬操作圖 ... 16
圖 2.10 管線流動模擬分析示意圖 ... 16
圖 2.11 BIM 協同工作說明圖 ... 17
圖 3.1 BIM 生命週期資訊串連示意圖 ... 21
圖 3.2 Rvit MEP 設施明細表示意圖 ... 22
圖 3.3 Revit 建模流程 ... 23
圖 3.4 Revit Architecture 系統介面 ... 24
圖 3.5 Revit MEP 系統介面 ... 24
圖 3.6 Revit 系統互相連結 ... 24
圖 3.7 Revit 系統管理連結 ... 25
圖 3.8 Revit 系統模型連結完成示意圖 ... 25
圖 3.9 Autodesk Revit 參數類型圖示 ... 26
圖 3.10 Autodesk Revit 參數設計操作圖 ... 26
圖 3.11 Autodesk Revit 匯出 DWF 檔操作圖 ... 27
圖 3.12 DWF 圖檔畫面 ... 27
圖 3.13 中央空調系統架構圖 ... 28
圖 3.14 中央空調系統循環及熱負載關係圖 ... 28
圖 3.15 懸吊式空調箱元件 ... 29
圖 3.16 動力泵浦元件 ... 29
圖 3.17 水冷式冰水主機元件 ... 30
圖 3.18 冷卻水塔元件 ... 31
圖 3.19 建築資訊模型循環系統瀏覽器 ... 31
圖 3.20 色塊編輯器 ... 32
圖 3.21 系統模型建置畫面 ... 32
圖 4.1 系統架構圖 ... 35
圖 4.2 系統登入畫面示意圖 ... 36
圖 4.3 基本資料作業模組示意圖 1 ... 36
圖 4.4 基本資料作業模組示意圖 2 ... 37
圖 4.5 設施維護作業模組示意圖 1 ... 37
圖 4.6 設施維護作業模組示意圖 2 ... 38
圖 4.7 資料流程轉換示意圖 ... 38
圖 4.8 ER Model 架構圖 ... 39
圖 4.9 建築資訊模型產生明細表示意圖 1 ... 43
圖 4.10 建築資訊模型產生明細表示意圖 2 ... 44
圖 4.11 建築資訊模型產生明細表示意圖 3 ... 44
圖 4.12 ODBC 轉換資料庫示意圖 ... 45
圖 4.13 ER Model Logical Model ... 45
圖 4.14 ER Model Physical Model ... 46
圖 4.15 ER Model 在 SQL server 中顯示資料畫面 ... 46
圖 4.16 Revit MEP 轉換資料庫畫面 1 ... 47
圖 4.17 Revit MEP 轉換資料庫畫面 2 ... 47
圖 4.18 Revit MEP 內部資料庫在 SQL server 中顯示資料畫面 ... 48
圖 4.19 Revit MEP 使用文字檔匯入資料庫畫面 1 ... 48
圖 4.20 Revit MEP 使用文字檔匯入資料庫畫面 2 ... 49
圖 4.21 Revit MEP 使用文字檔匯入資料庫畫面 3 ... 49
圖 5.1 使用者登入畫面 ... 50
圖 5.2 系統成功登入畫面 ... 51
圖 5.3 系統管理畫面 ... 51
圖 5.4 房間資料維護畫面 ... 52
圖 5.5 房間資料維護新增畫面 ... 52
圖 5.6 單位資料維護以及新增畫面 ... 53
圖 5.7 管理人員資料維護以及新增畫面 ... 53
圖 5.8 建築物資料維護以及新增畫面 ... 54
圖 5.9 廠商資料維護以及新增畫面 ... 54
圖 5.10 使用人員資料維護以及新增畫面 ... 55
圖 5.11 設施資料維護以及新增畫面 ... 55
圖 5.12 修繕資料維護以及新增畫面 ... 56
圖 5.13 檢測資料維護以及新增畫面 ... 57
圖 5.14 設施圖說查詢 ... 57
圖 5.15 房間資料維護新增欄位-資料庫聯結畫面 ... 58
圖 5.16 房間資料維護-資料庫搜索畫面 ... 59
圖 5.17 使用人員資料維護新增欄位-資料庫聯結畫面 ... 59
圖 5.18 使用人員資料維護-資料庫搜索畫面 ... 60
圖 5.19 設施資料維護新增欄位-資料庫聯結畫面 ... 60
圖 5.20 設施資料維護-資料庫搜索畫面 ... 61
圖 5.21 檢測資料維護新增欄位-資料庫聯結畫面 ... 61
圖 5.22 檢測資料維護-資料庫搜索畫面 ... 62
圖 5.23 修繕資料維護新增欄位-資料庫聯結畫面 ... 62
圖 5.24 修繕資料維護-資料庫搜索畫面 ... 63
圖 5.25 設施圖說資料表畫面 ... 63
圖 5.26 建築物構件隱藏畫面 ... 64
第一章 緒論
1.1 研究背景
設施管理的概念是 1970 年代於美國誕生，1986 年左右日本也開始重視，我國則 是近十多年來高層建築與智慧建築興起，帶動了建築業界對設施管理的重視，但是截 至目前為止具有成熟與完整的設施管理仍大多仰賴國外的技術與制度。根據 IFMA
（國際設施管理協會）的調查，設施管理相關的開支占現代企業運營開支的比重可達 20%～35%，如此大的比重加上日益高漲的設施運營和人力成本，也使得精細化地管 理設施成為成熟企業所不可忽略的任務，是以透過電腦科技提昇設施管理精準度，並 且儘可能降低人力成本已是必然的趨勢[1]。
然而建築資訊模組(BIM)是一種 3D 建築軟體整合概念與實際的解決方案，它讓 基礎模組科技可以在建築過程中與建築計畫的資料庫作全面的連結與數位格式資訊 的交換，亦是對建築設計和施工管理方式的創新，它的特點是可以為設計和施工中的 建設專案建立及使用互相協調的、內部保持一致的並可進行運算的資訊。一個 BIM 系統泛指能夠在建築物生命週期中建立、整合(Integrate)及重複利用建築資訊與專業 知識(Domain Knowledge)的系統[2]。應用建築資訊模型馬上可以得到的優勢，就是使 建築工程的執行更快、更省、更精確，各工程配合得更好和減少了圖面上的出錯風險，
而長遠得到的優勢不僅僅是在設計和施工的階段，也惠及將來的建築物的運作、維護 及設施管理。
1.2 研究動機
對大眾來說，都只注意當前的利益，卻往往忽略了往後所需付出的成本。建築物 的興建過程如今已有完善的制度，但是後續的維護往往都視而不見，就因為如此建築 物裡的設施都無完善的管理制度，導致日後管理者無法正確掌握設施的相關資訊，間 接影響使用者在使用設施器材時常因設施故障或者欠缺維護管理，讓使用者暴露在危 險當中而不自知，發生事故傷害影響個人的身命財產安全。
在建築物之規劃、設計、發包施工、使用維護、拆除重建之生命週期中，以使用 維護期間最長，而使用維護過程中必頇經歷許多修繕、甚至重新裝修之工作；因此建
立良善之維護檢測工具，不僅能提供舒適且方便之使用環境，更將能達到事半功倍之 管理效率與成本控制[3]。設施管理參與的最佳時機是在建築物設計規劃之初，而業 主與管理公司在建築營運成本上的認知有較大的差異。另外，當管理公司替換時，由 於設施設備原始資料未完整保留，以及管理流程隨著管理公司的替換而更迭，常造成 設施管理效益降低。建築物設施管理應確保建築物本體之設施管理作業流程，而非依 存於各管理公司流程，以免造成管理公司更替所產生的管理作業落差。「設施管理」
是對建築物之軟、硬體設施，作有效機能維持及正常運作之監督控制，讓使用者擁有 高品質之生活環境，並為業主維持且保有建築物之最高價值。因應高層化、大規模化、
高科技化之建築發展，人們對建築物設施的高度依賴，使得設施管理水準更需專業及 成熟。在先進國家設施管理已建立完善之管理制度，將建築物內不同的設施由專業人 員來負責管理、維修及保養，維持設施之正常運轉已成為設施管理之首要任務【4】。
1.3 研究目的
設施管理的目的主要是在確保各系統的正常運轉並發揮其功能性最大功效。然而 設施管理的成效因人而異，所以為了避免因人為的判斷跟操作的不同，導致管理作業 標準不一，將設施管理系統資訊化，並結合 BIM 擁有 3D 圖形資訊的特性，來研發一 套管理系統。本研究擬使用 BIM、ER Model、資料庫等工具，並以 Web-base 環境開 發『建築設施管理系統』，設施管理主要包含「基本資料模組」、「設施維護模組」模 組，把建築物設施本身所需的圖說、使用手冊、照片、性能、日常點檢、維護日誌等 文件整合於系統中，將建築物設施的初步規劃設計及日後的維修保養予以整合，以供 在使用維護階段能釐清可能損壞缺失之責任歸屬，使相關工作人員不再心存僥倖，以 確保設施使用品質。本研究目的歸納如下：
一、 探討建築資訊模型內所有物件附加的參數及值的設定，並設法在識別資料內加入 所需要的欄位，將相關文件資料載入系統中，進而延續建築物生命週期維護階段 的觀念來管理設施管理。
二、 開發『建築物設施管理系統』軟體，以協助管理建築物設施的相關資訊，包含設 施本身所需的圖說、使用人員、日常點檢、修繕維護等文件，並將這些資料與 BIM 的資料庫結合，以供查閱。
三、 使用案例資料輸入及使用者回饋驗證系統之功能，以確定各模組間之資料計算及 傳遞之正確性。
1.4 研究範圍與限制
透過本研究『建築物設施管理系統』之建置，可為建築物設施建置完整的系統以 供查詢，藉由系統之建構，可以完整紀錄及追蹤建築物設施，包含管理人員資料、設 備規模以及可以知道哪棟建築物、哪一樓的哪一房間的設施是在哪時候由甚麼人使用 以及何時有維修，可以完全釐清相關之責任。
使用 BIM 之 3D 視覺環境，透過網際網路讀取建築物設施相關之圖面及文件資料。
由於建築物各部位的相關設施資訊都可以快速的查詢相關設施及維護資料，相關人員 將體會到所有設施資訊都隨時可被取得，並且每一細節都有跡可循，以前的比較不太 在意的行為可以適度的被修正，改以比較積極的參與，能有效的提升設施維護品質。
1.5 研究方法
本研究擬利用建築資訊模組(BIM)、資料庫及資訊科技環境，開發『建築物設施 管理系統』，以協助業者做日後的維護管理工作，其使用之研究方法及原因如下：
一、文獻回顧法
使用文獻回顧及市場調查，收集國內外相關文獻，針對 BIM 之應用進行調查分 析，作為發展系統功能之參考，配合功能與市場需求，建構確實之系統架構，以選用 合適之分析與開發工具。
二、專家訪談
針對系統功能需求尋求專家進行訪談，以確定系統功能、介面需求、資料格式列 印型態等功能。
三、系統分析法
針對專家訪談結果，利用流程分析技術分析『建築物設施管理系統』之資訊流程，
確認必頇之作業流程項目。
四、系統資料庫建構與使用者介面開發
本『建築物設施管理系統』乃使用 ER/Studio、BIM、SQL Server 2005、ODBC、
Microsoft Visual Studio 視窗開發環境等開發工具來建構開發系統之環境。
1.6 研究流程
綜合前述研究內容與方法之說明，研擬本研究的流程如圖 1.1 所示。
研究動機與目的
現有相關軟 體資料蒐集
目前國內 相關文獻
了解使用者需求
資料庫架構分析
整合系統功能
撰寫程式
程式除錯
案例驗證
結論與建議 使用者 功能需求
YES YES
NO NO
資料 結構 錯誤 功能
架構 不符 NO
文獻回顧
專家訪談
系統分析
系統開發
案例驗證
圖 1.1 研究流程圖
第二章 文獻回顧
「建築物管理」之目的是對物業之實體設施，作有效機能維持及正常運作之監督 控制，讓使用者擁有高品質之建築物使用環境，並為所有權人維持且保有建築物之最 高價值。此章節彙整設施管理相關論文及 BIM 相關文獻以利後續研究方向。
2.1 建築物設施管理的定義
在維持一種設施、設備於此狀況之下，即能經常利用其原來或設計的功能與效率；
直言之，「維護管理」為一種經常不斷的工作，旨在維持一種設備持續地發揮其原來 應有的功能，進而改善該種設備的能力，使之更具競爭力。因此內含有維護管理應達 成設施、設備減少故障造成之損失及改造設備提升功能，延長設施壽命之目的[5]。
建築物設施管理之研究隨著時代的演進，各種協會或者相關學會等都對「建築物設施 管理」一辭有不同之定義。目前國內外對於建築物設施維護管理之定義，依各國之文 化、背景、需求皆有所不同，而造成些許差異[3]。
在美國「設施管理」之定義，美國國會圖書館登錄設施管理之定義為「對作業環 境、作業者以及作業的有機性統合。其內容包括管理學、建築學、設備科學、行為科 學的整合」；美國設施管理協會則定義設施管理為「應用最新的科技，提供人性化及 高效率的環境，應用於工作場所的營運管理及生產力的提升；透過企劃、設計、施工、
支援等作業達成」；日本建築業協會設施管理專門委員會則認為「設施管理乃是對企 業所持有的資產(人、物、空間等)進行企劃實施管理檢核的連續過程之活動。以企業 經營的目的而言，設施管理乃為達成工作品質的提昇、資料庫的累積、設施的適切管 理與計畫等效果」。
由美、日兩國的定義可知設施管理的目的乃是管理建築物各種設備或設施使之保 持正常運轉狀態以達成原先設置的功能，所採取的各種電腦化、科學化、系統化的管 理作為[1]。各國建築設施管理的定義如表 2.1[4]
表 2.1 各國建築設施管理之定義
國家 建築物設施管理之定義
台灣
設施管理即運用高科技把有限資源及建築空間進行綜合開發利 用，以提供舒適、安全、便捷之使用環境，並有效地節省建築營 運費用、保護環境及降低資源消耗。
IFMA 國際 設施管理協
會
IFMA（國際設施管理協會）提出建築設施中的元素可區分為建 築系統與非建築物系統兩大類，建築物系統元素又可分為：1.
建築物本體元素 2.環境元素 3.機具元素 4.電力元素。
香港設施管 理學會
設施管理不單只是一個過程，更同時是一門專業；它更確認機構 可透過這整合的門徑，應用於全球的設施管理及促進有效的人力 和樓孙資產管理上，能提昇企業的競爭力。香港設施管理學會賦 予設施管理最高之專業水平，亦即是設施管理能促進機構進行策 略性的決策行為。
日本 NEW OFFICE 促
進協議會
設施管理乃指以維持並提昇辦公室工作環境的快適與機能、資產 管理、成本管理等目的，是企業界為改善促進辦公室營運、管理 而推動的策略性活動。
日本建築業 協會 FM 專 門委員會
FM 乃對企業所持有的資產（人、物、空間等）進行企劃、實施、
管理檢核的連續過程之活動。以企業經營的目的而言，FM 乃為 達成工作品質的提昇、資料庫的累積、設施的適切管理與計畫等 效果。
英國建築特 許機構
（CIOB）
鑑於建築物的設計、施工、使用及維護等階段彼此有密切關鏈，
所以特別強調建築設施管理除了空間的規劃及設計之外，更包括 了建築物本身及周圍環境的有效維護、營運及使用。
2.1.1 設施管理指標
我國智慧建築的管理較著重於設施管理，對營運管理較少著墨，針對智慧建築之 管理，目前國內既有的相關指標乃是「智慧建築解說與評估手冊」中之設施管理指標，
手冊內容又將「設施管理」指標區分成「使用管理」指標與「建築設備維護管理」指 標兩大項。所謂「使用管理」是指對使用者服務及專業管理人員的管理。包含綜合管 理系統、資訊管理系統、事物管理系統、房產管理系統、管理人員管理系統等 。所 謂「建築設備維護管理」指標則是指對設備運轉、維護及節能的管理。包含設備運轉 管理、設備維護管理、節能管理系統等，如表 2.2 所示[1]。
表 2.2 智慧建築設施管理指標評估項目及其意義 指標
名稱 指標項目 評估項目 評估意義
設施 管理
使用管理
綜合管理
判別與通信資訊、設備監控、電源管理等與設 施管理相關之系統連結成一綜合性管理系 統，並能紀錄所有管理系統之運轉狀況之智慧 化程度。
資訊管理 判別蒐集各種原始資料、傳輸、儲存、處理以 及提供決策資訊之智慧化程度。
事物管理
判別日常事務、個人事務、公有空間使用、設 備預約使用、計費及突發事件管理之智慧化程 度。
房產管理 判別固定資產、服務管理之智慧化程度。
管 理 人 員 管理
判別管理人員素質、訓練管理之智慧化程度。
建 築 設 備 維護管理
設 備 運 轉 管理
判別各種設備系統操作規範、操作員責任及操 作員交接班管理之智慧化程度。
設 備 維 護 管理
判別設備故障、保養、更新、零件庫存管理及 設備自我診斷之智慧化程度。
節能管理 判別設備耗能、節能管理、自動讀錶管理之智 慧化程度。
2.1.2 建築物生命週期
建築物生命週期是包含規劃、設計、發包、施工、營運維護至最後拆除等六個階 段，各階段資訊互有關聯且繁雜，並與設施使用功能息息相關如圖 2.1[6]；但傳統建 築物或設施管理系統模式中，常缺乏完整生命週期之資料建檔，致使許多相關文件因 年代久遠不易保存而遺失，進而影響建築物維護作業之實施[7]。
建築物生命週期
圖 2.1 建築物生命週期示意圖
建築設施於設計完成、完工營運後，即進入漫長的使用期，而其使用設備也開始 進入運轉期。隨著營運時日的增加，設施及設備等亦隨之老舊，故障頻率漸漸提昇、
可靠性及安全性降低、能源耗損量隨之增加，因此，適時的保養與維護極為重要。
在日本，由於長期進行系統化之建築能源相關研究及建築設備使用管理計畫之分 析，因此已具備相當完善之基礎。建築物的生命週期中各支出項目之說明及費用分佈 如表 2.3，顯示日本一般建築於其生命週期當中各項費所佔百分比，其中維護管理費 用為 51.1%，佔了生命週期總成本的二分之一強，為建設及設施之 3-4 倍，建築物生 命週期各項費用百分比如圖 2.2，顯示了維護管理在建築物生命期中的主要性地位 [5]。
表 2.3 建築物生命週期各項費用分佈
項目 名稱 費用百分比(%)
設計企畫費
建設企畫費、現地調查費、用地關係 費、敷地整理費、設計費、評價費、
不動產取得稅、特別土地保有稅、登 錄免許稅、開業權利金
0.4
建設費
公事費、公事管理費、環境對策費、
開業準備費、不動產取得稅、登錄免 許稅、事業所稅
15.8
維護管理費
建物管理、設備管理、環境衛生管 理、清掃管理、保安、警備、修繕更 新、管理費用
51.1
營運費 電費、瓦斯費、油料費、水費、污水
費 32.3
既定管理費
固定資產稅、都市計畫稅、償卻資產 稅、損害保險金、界地費、一般事物 費、借入金利息
0.4
圖 2.2 建築物生命週期各項費用百分比圖
維護管理費 51.1%
營運費 32.3%
建設費 15.8%
既定管理費
0.4% 設計企畫費
0.4%
維護管理費 營運費 建設費 既定管理費 設計企畫費
2.2 建築資訊模型介紹
早期建築師運用電腦輔助設計工具將圖像概念紀錄於電腦的圖紙上，成為建築專 案資訊的一部分，並透過討論的方式更改其不合適或與業主理念有所出入的設計，而 後重複於電腦上做進一步修改，但對於資料的保存較不易且易於流失。隨著資訊的進 步與個人電腦計算能力的升級加入了許多附屬的元件，並建立起不同類型的圖庫與融 入 3D 設計的概念，再利用彩現與渲染的手法詴圖建立其模型，以求臨場的真實感，
不過可惜的是仍強調建築圖形，因此不能優異的管理建築資訊。過渡期間開發了相關 輔助設計的軟體，包含綜合設計與文件編輯類別、設計視覺化類別、建築與土木工程 類別、協作專案管理類別，而發展至今歐特克提出以 Autodesk Revit 軟體為基礎的軟 體解決方案，近年來在全球各地被建築工程等相關行業所廣泛應用。它所提供的高效 協同作業，提供從設計、施工到營造以致於管理，最為一致的資訊，在這種重視協同 概念的工作方式下，使用者不僅能在建築物未成形之前就親身體驗設計成果，而且能 使得設計資訊在整個建築工期內都發揮相當大作用，不但可加快決策腳步、更出色地 製作出各種文檔，並在尚未動工之前預測出建築物的性能並且利用參數建築模型將設 計模型(幾何形狀和資料)與行為模型(變更管理)合併起來，整個建築模型和整套設計 檔是個集成的資料庫，所有內容都能參數化且相互關聯，成為了 BIM 應用的原理如。
2.2.1 建築資訊模型的特性
一個 BIM 系統泛指能夠在建築物生命週期中建立、整合(integrate)及重複利用建 築資訊與專業知識 (domain knowledge)的系統[8] 。BIM 系統結合 IT(Information Technology)技術、電腦輔助設計方法，以及 AEC/FM 領域的專業知識，以設計的角 度建立、整合建築資訊模型。與以往認知的電腦輔助繪製設計系統最主要不同在於電 腦輔助繪製設計系統主要以繪製幾何圖形資訊為主，而且從這些輸出的幾何圖形中無 法直接取得有意義的資訊(例如門窗的型號、樑柱的長度)，必頇經由人員判讀才能轉 為有用的資訊，而 BIM 系統能夠由資訊模型中直接取得所需資訊。一個 BIM 系統具 有以下特性[9]：
一、BIM 系統具有輸入/輸出建築資訊模型的能力。BIM 系統能夠輸入建築資訊模型 進行資訊處理動作，也能夠將處理後的建築資訊模型輸出。
二、BIM 系統間能夠有效的分享資訊。一個建築物在不同階段的專業領域間必定有
許多相關聯的資訊，這些資訊在 BIM 系統間必頇能夠同步且有效的分享。例如 當建築師使用建築 BIM 系統修改了某根樑的位置，結構技師的 BIM 系統必頇能 夠直接由建築 BIM 系統輸出的建築資訊模型顯示被改變的資訊。
三、BIM 系統將資訊的處理重心放在物件(Object)本身，每個物件都具有個別身份 (Identity) 與 意 義 ， 並 且 含 有 關 於 此 物 件 的 相 關 資 訊 ， 這 些 資 訊 能 夠 以 參 數 (Parametric)形式描述這個物件，例如一個樑的物件具有位置、幾何、數量資訊。
2.2.2 建築資訊模型(BIM)技術發展
整個建築物的生命週期來看，建築物的資訊在流程中是不連貫的，當建築設計有 所變動時，主要由人工來傳遞資訊的更新與圖面的變動，即使近年來許多公司詴圖導 入 3D 電腦輔助繪圖系統，但修改 2D 圖面時並無法同步更新 3D 模型，造成圖面檢 查及模型製作耗費許多人力，此外，營造單位取得 2D 圖檔進行建物施工時，往往取 得的是各自獨立的 2D 圖檔，不同的團隊對於圖檔通常會有不同的解讀，專案執行過 程中訊息的傳遞不足，最直接就是影響成本的增加，在以後跟著面臨的就是維護本的 提高，或者是其他安全問題的產生，再者，目前建築業中，建築空間設計，力學分析、
機電設備三個重要領域，都是由不同的單位，以獨立的工具進行設計，這也就是造成 圖說資訊衝突的主因[10]。
然而建築資訊模組(BIM)是一種 3D 建築軟體整合概念與實際的解決方案，它讓 基礎模組科技可以在建築過程中與建築計畫的資料庫作全面的連結與數位格式資訊 的交換，亦是對建築設計和施工管理方式的創新，它的特點是可以為設計和施工中的 建設專案建立及使用互相協調的、內部保持一致的並可進行運算的資訊。建築資訊模 型由 2D 平面繪圖技術至現今 3D 繪圖系統之發展流程如圖 2.3 所示[11]。
開發建築資訊模型主要的特色在於能夠使資訊成為一個互相交流的工具使用，在 建築資訊模型內建築物所有的構件都附含有闡述該構件的參數資料，比如尺寸、材料 及位置等等，而藉由這些資訊可以依據需求作為資訊的計算處理，再者就是工程界面 的整合，以一套標準的參數格式作為資訊交換訊息的結合，使空間設計、力學、機電 設備等，可以在同一套工具中被檢查出該進行改善修改的項目分析，進而減少在時間 與成本上的資源浪費，提出三種建築資訊模型為開發概念工具的比較如表 2.4 [12]。
圖 2.3 建築資訊模型發展流程 表 2.4 建築資訊模型工具比較表
軟體
比較 Autodesk Revit TEKLA Structures Bentley MicroStation
主要用途 建築外觀跟裝潢 結構 建築及建廠設計
自動協調(整合設計) 圖面自動變更 資訊一致化
圖面自動變更 資訊一致化
圖面自動變更 資訊一致化
速率及效率 同平台資訊
關係緊密
同平台資訊 關係緊密
不同平台的資訊傳 遞速度快
資料安全性 內部管理具有權
限控管功能
內 部 管 理 才 具 有 權限控管功能
數位權限及簽章的 智慧財產管理
資料庫型式 中央資料庫 中央資料庫 聯合資料庫
客製化程式 .NET .NET Java、XML
模型類型 建築模型 結構模型 施工模型
衝突檢查功能 中 高 低
支援其他軟體效能 低 低 高
公司 Autodesk Tekla Bentley
國別 美國 芬蘭 美國
BIM 軟體透過參數關聯技術建立 3D 空間模型，利用「數值化」、「參數式設計」
作為主要概念，可以連續且及時的提供專案設計管控、明細表及成本等相關資訊，並 藉由關聯性的資料庫建立 3D 建築模型，維持高品質、確實可靠、協調一致的能力。
在任何一個圖面上進行修改，馬上可以在相關聯的其他地方反應出來，這樣的聯動更 新是互相、即時的。
因此「建築資訊模型」的技術原理主要具有：1.單一建築模型；2.參數式設計；
3.具雙向關聯；4.整合式相關資訊；5.豐富的附加功能；6. 實現資訊共享、協同運作 [13]。
一、單一建築模型
BIM 軟體建立的 3D 空間模型代表設計的成果。然而各種平面、立面、剖面空間 建築圖及 3D 動畫，都可依據模型隨意完成，提供設計人員更加便利的作業。由於完 成的各種圖紙都是來至於同一個建築模型如圖 2.4，因此所有的圖紙都是相互關聯的，
同時這種關聯互動是實際的，在任何視圖上對設計做出的任何更改，都能馬上在視圖 上關聯處反映出來，並且避免在不同視圖之間出現不一致的問題。
圖 2.4 圖面檔案單一化 二、參數式設計
當設計人員應用 BIM 軟體來進行建築設計時，就會發現和原來應用繪圖軟體做 設計有很大的不同。BIM 建模工具不再提供低階的幾何繪圖工具，操作的對象不再 是點、線及圖這些簡單的幾何關係，而是牆面、門及窗等建築構件；在視圖上，建立 和修改的已經不是一堆沒有建立起關聯關係的點和線，而是由互相有關連的建築構件 組成的建築物整體。整個設計過程就是不斷確定和修改各種建築構件的參數，全面採 用參數設計方式進行設計如圖 2.5。
圖 2.5 參數設定示意圖 三、具雙向關聯
BIM 軟體透過參數關聯的技術進行三度空間建立模型，在模型中，構件依存在 關聯關係上，例如模型中的屋頂與牆相連，如果要把屋頂升高，則牆的高度就會隨即 跟著變高。又如同門及窗都是建置在牆上，把模型中的窗戶更改尺寸，牆上的開口也 會跟著窗型尺寸而改變，如圖 2.6 所示；如果把模型中的牆刪除，牆上的門和窗馬上 也被連同刪除。
圖 2.6 BIM 雙向關聯示意圖 四、整合式相關資訊
在建築資訊模型中，建築工程所有基本構件相關的參數都存放於統一的資料庫當
中，實現了資訊整合的目標，如圖 2.7 所示[14]。雖然不同軟體的資料庫結構有所不 同，但構件的有關參數一般都可以分成兩類，為基本參數和附屬參數，基本參數是模 型中，構件本身之特徵和屬性的描述。以門構件為例，基本參數包括幾何參數、物理 參數及構造參數等項目，附屬參數包括經濟參數、技術參數及其他參數等項目。一般 來說，用戶可以根據自己的需要增加必要的參數項目，以描述模型中的構件。由於模 型中包含了詳細的資訊，這就是為了進行各種分析（空間分析、體積分析、效果圖分 析、結構分析、傳熱分析等）提供了參數。建築資訊模型的結構其實是一個包含有參 數模型和行為模型的複合結構，參數模型與幾何圖形及參數有關，行為模型則與管理 行為以及圖元間的關聯有關。彼此結合透過關聯參數附與意義，因而可以用於模擬真 實世界的行為。實現資訊整合的建築資訊模型，為建築工程整體生命週期的管理提供 了有力的支持。
圖 2.7 建築資訊模型之資訊整合模式 五、豐富的附加功能
由於建築資訊模型包含了所代表的建築物的詳細資訊，因此要從模型中生成相關 Owner
Architect
Electrical engineers
Mechanical engineers Contractors
Construction engineers Civil
engineers Interior
engineers
BIM
元件資料如門窗表、材料表、設施資訊以及各種綜合表格都是十分方便的事，也因此 進一步為 BIM 的應用創造了優勢。例如，應用這些表格進行專案預算評估、向建築 材料供應商提供採購清單或者 CO2環境評估等，如圖 2.8 所示[15]。實際上，BIM 的 應用範圍已經超出了建築設計的範疇。BIM 的應用，也為進行各種可視化分析（空 間分析、體積分析、效果圖分析、結構分析、傳熱分析等）提供了方便的途徑如，同 時還為其他專業要進行的設計分析（結構分析、傳熱分析）創造了便利機制。Revit MEP 設定好配管系統就能透過平面圖模擬顯示出中央空調管線內液體流向及相關資訊如 圖 2.9 及圖 2.10。
圖 2.8 BIM 應用於建築物關聯分析圖
圖 2.9 管線流動模擬操作圖
圖 2.10 管線流動模擬分析示意圖 六、實現資訊共享、協同運作
BIM 支援 XML 資料格式，對實現建築設計過程，甚至在整個建築工程生命週期 中的電腦協同作業(Computer Supported Cooperative Work ,CSCW)都具有十分重要的
意義。這樣就可以利用 BIM 為核心構件作為協同工作平台，使身處異地的設計人員 都能夠透過網路在同一個建築模型上展示協同設計，如圖 2.11 所示[16]。同樣地，在 整個建築工程的建設過程中，參與工程的不同角色如建築施工工程師、監造工程師、
機電工程師、材料供應商等，都可以透過網路以建築資訊模型為基礎，進行協同工作 平台上各種協調與溝通，使資訊能即時地傳達到相關工作人員，讓各種資訊得到有效 的管理與應用，也保證工程有效順利地進行。
圖 2.11 BIM 協同工作說明圖
以往所使用二度空間 CAD 軟體進行設計，建築圖面繪製的過程中，必頇依賴設 計人員之經驗整合圖面，遇到設計變更，就必頇重新繪製圖面，導致在整合上極易發 生錯誤，當設計變更時，圖面繪製工作量增多，使得建築師無法在建築設計階段專心 於去構思建築設計。
如今在導入 BIM 軟體進行建築設計後，建築師能夠把主要的精力放在最重要的 建築設計構思上，只要完成建築設計工作，即可幾乎確定了最後的模型構成，同時可 以根據三維的建築資訊模型生成各種建築圖面文件，再利用少許時間即可完成其他細 部圖面。而由於 BIM 軟體在設計過程中之良好協調性特點，因此在後期需要調整設 計的工作量是相對大幅減少。
2.2.3 建築資訊模型的交換標準
營建業專業分工眾多，需大量人力整合彼此間之介面。同樣的，在不同專業軟體 間之溝通也是一大問題。因此國際軟體互動聯盟 IAI (International Alliance for Interoperability)以建築資訊模型 BIM (Building Information Modeling)的軟體格式，訂 定工業基準分類 IFC (Industry Foundation Classes)交換標準，以作為營建產業不同軟體 之整合基礎，這也是未來發展之趨勢 [17]。除上敘較被 BIM 系統開發公司接受的標 準另有 STEP(Standard for the Exchange of Product model data)，為國際標準組織(ISO, International Organization for Standardization) 提 出 的 產 品 資 訊 交 換 標 準 ， 代 號 為 ISO10303、還有 CIS/2(CIM steel Integration Standards Release 2)，為 NIST(National Institute of Standards and Technology)提出，提供鋼結構建築物一套資訊交換的標準，
經整理後列舉其中的不同做為比較，如表 2.5 所示。
建築公司應用 BIM 便能運用這些專案過程中，以一致的資訊進行全新專案的設 計與文件記錄；將設計外觀精確視覺化以增進溝通、還能模擬設計完成品在真實環境 中的效能，以進一步瞭解成本、排程以及環境影響等事項。BIM 讓建築師在建築物 建構完成前，先預測其完成後的面貌，藉此讓建築師在這日漸複雜的營運環境中，還 能保有極高的競爭力且能協助建築師降低錯誤率，並以更低的花費建構出更能永續存 在、更精確的設計作品，藉以提高獲利，滿足客戶需求並協助建築師將設計理念更切 實地傳達給工程師、承包商、製造商以及成品擁有者，藉此改善團隊間協同合作模式。
表 2.5 資訊交換的標準比較表
差異性 STEP[18] IFC[19] CIS/2[20]
目的 在於提供一個機制以描述整 個產品生命週期的相關資，
方便資訊交換
在於讓建築物生命 週期所有軟體能夠 藉由 IFC 描述建築 資訊，進而提高資訊 的交換性與再用性
在於提供鋼結構建 築物一套資訊交換 的標準
範圍 產品範圍很廣，幾乎涵蓋整 個製造工業，包含：營建、
機電、造船、航空……等
建築物的生命週期 包含了整個鋼結構 生命週期的資訊，
包括分析、設計、
細部設計、製造 提出/
維護單 位
ISO:TC184/SC4(ISO Technical
Committee184-Sub-committee 4)負責維護，並定期召開會議 修訂標準
國際組織提出且維 護，針對 AEC/FM 領 域設計的公開資訊 交換標準。
NIST(National Institute of Standards and Technology)提出
表 2.6 資訊交換的標準比較表(續)
差異性 STEP[18] IFC[19] CIS/2[20]
內容 為 EXPRESS 資訊塑模語言 (data modeling language) 。 EXPRESS 能夠運用物件導 向的概念於資訊描述，其資 訊 描 述 語 法 很 像 PASCAL 程 式 語 言 ， 但 基 本 上 EXPRESS 所描述的資訊是 獨立於程式語言的，如同描 述程式流程的虛擬碼
參考引用了 STEP 部分標準，為了實作 考量也參考了 C/C++程式語言的 一些特性
使用 EXPRESS 語 言描述規格
支援軟 體
其架構內容已定義其驗證資 料的方法並規定特定領域實 現標準的需求資料，以利於 開發新的應用協定
目前已有多家軟體 廠商認同 IFC 建築 資訊交換標準，並努 力讓自家軟體支援 IFC 建築資訊模型 的輸入/輸出
CIS/2 已被許多軟 體支援，NIST 也致 力於 CIS/2 與其他 資料格式的交換，
並開發了一個
“CIS/2 to VRML and IFC Translator”
軟體，允許將 CIS/2 的檔案轉為 IFC 或 是 VRML (Virtual Reality Modeling Language)
第三章 現況分析與問題導入
對營建產業而言，由於營建工程從規畫設計、發包訂約、採購施工、以迄使用維 護等各階段，通常生命週期相當的長，加上往往規模龐大、耗資甚鉅、專業分工介面 多且複雜，十分適合導入 CALS 的策略與技術到整個營建週期中，將生命週期各階段 所有必要的工程資訊予以電子化與標準化，並運用資料庫和網路系統，使得所有工程 資訊得以快速交換與互通共享，以降低總工程費，確保品質，提昇計劃執行效率，並 能經濟有效地使用與維護營建設施。因此有所謂的「營建資訊運籌管理」(Construction CALS，簡稱 C-CALS 或營建 CALS)的概念與策略之產生，CALS 係指，在二十一世 紀全球共通性商業(設計生產服務)系統以無紙化方式作業，不論政府或民間企業，將 業務上所有必要的資訊予以電子化與標準化，並運用資料庫和網路系統，使得資訊得 以快速交換共用，以節省產品生命週期成本提昇品質為目標的概念與策略 [21]。
本章將針對建築資訊模型的資料進行分析，並探討現行的狀況與發展，導入設施 管理系統等問題。
3.1 建築資訊模型現況分析
建築資訊模型的發展與進步，除改變設計師在設計上的思維外，企業的應用亦是 受到建築資訊模型的發展而改變，Autodesk Revit 技術就是一個典型的例子，擁有較 佳的基礎建模能力與參數化設計模式，在專案使用當中可以降低成本、提高效率、節 約資源等優勢，將會是未來建築產業投入的目標，本節將建築資訊模型(Building Information Modeling)技術與應用的資料做一整理，說明產業界應用的概況。
3.1.1 建築資訊模型(BIM)應用
過去工程界慣用以 2D 的技術與圖像進行設計與施工，隨著資訊科技與 3D 技術 的發展，不斷導入新的觀念與技術，3D 模型整合工程資訊的服務也將成為趨勢，並 以建築資訊模型(Building Information Modeling)作為新一代建築設計工具之核心，提 供專業設計控管、明細表及成本等相關資訊，引發熱烈的關注與應用，事實上在國內 也積極著手相關的研究，在政府單位方面，交通部鐵路局於高雄計畫中的「美術館站」
及「三塊厝站」使用 BIM 改善工程系統中的效率。目前工程設計主要是依賴電腦輔 助設計的繪圖作業系統，新一代趨勢與方向則是朝工程資訊整合平台的設計作業系統 發展，透過 BIM 建築資訊模型解決方案來執行設計、檢視設計，讓整個工作流程更 為簡化，避免設計理念，在人員分工下產生圖面的執行落差，且在施工階段，可藉由 檢視 3 度空間，掌控工程介面的實際情況；另外，亦可藉由圖面資訊，讀取當中每一 個建築構件的面積，這部分可運用在施工階段材料上的管理，與數量檢核，確實在管 理與溝通上有很大幫助。
圖 3.1 BIM 生命週期資訊串連示意圖
在業界方面台灣世曦使用 BIM 建築資訊模型導入南港經貿園區甲子園集合住宅 開發案方面，此案發包方式是用成本加乘(Cost Plus)方式，透過 BIM 建築資訊模型解 決方案的數量檢測方式，初期在地下連續壁的鋼筋部分，就減少了約 15%的誤差，並 指出工程建設的服務範圍因時代需求而漸次向後延伸，從設計、施工到使用管理等全 生命周期的連貫性工程資訊整合服務已為趨勢，如圖 3.1 所示[22]，BIM 建築資訊模 型解決方案在執行設計及營建管理，在國外已發展多時，並且也陸續制定規範予以推
動，為讓工程業務與國際接軌，導入 BIM 建築資訊模型解決方案顯得刻不容緩[23]。
3.2 設施管理系統問題導入與分析
現今建築物生命週期中，常常忽略維護管理階段的重要性，當建築物設施維護管 理有做良好的規劃，將可以使建築物設施的使用年限用至最久。設施管理要做到最完 善，必將設施資料電子化並透過軟體管理，可以有效提升管理能力，藉由資料庫的儲 存是目前各行業最常使用的方式之ㄧ，所以本研究利用建築資訊模型的概念，擷取所 需相關的訊息，包括了設施明細表製作與設施相關資訊如圖 3.2，運用在外部資料庫 的結合與資訊管理系統的開發，將建築物設施中的維護資料，包含設施基本資料、使 用人員資料、設施圖說、使用單位、房間資料等整合、記錄在系統中以供查詢。本節 根據文獻及專家訪談內容來探討導入建築物設施管理需注意的問題。
圖 3.2 Rvit MEP 設施明細表示意圖
一、 相關 BIM 的應用與技術相當廣泛，但尚處於研究開發階段，並且開放的資 訊及資源有限，在國內外積極推動導入的情況下，經廣泛的討論及研討會交流後，
加強相關技術性的整合及合作開發，以獲得更多的資訊及資源的分享。
二、 在 Autodesk Revit 建築資訊模型中已含有中央資料庫的系統，而該系統主要 的功用在於同步更新不同使用者在界面上圖面會產生的問題，並在外觀及彩現上 有較大的著墨，雖然該系統提供了附加參數式的設計，但工程的文件檔案相當的 繁雜，所以本研究將與外部資料庫作結合並應用於系統開發，相對的如何在資料
庫系統中做取捨或是讀取資料的方式就顯得相當重要。
三、為了有效呈現圖像立體化，本研究使用 Autodesk Revit Architecture 以及 Autodesk Revit MEP 作為圖像結合，建築物利用 Architecture 來建立模型再配合 MEP 所內 建的空調系統元件來設定參數，並對建築物設施作參數設定如管線的種類、廠商 資料、使用人員以及分類編碼等，經整理後匯入建築資訊模型，以利查詢之便。
3.2.1 結合建築資訊模型之問題探討
我國在行政院主計處編印之「財物標準分類」中詳細載有不同構造種類之建築物 的法定使用年限，這些都是法律明文界定的建築物生命週期。雖然我國法規有明定建 築物的使用年限，但是實際上，不同用途的建築物，其實質的生命週期仍有差異，例 如有的建築物，有時會因業主換人，或需求改變，或都市更新，或道路拓寬而大興土 木，未到年限就拆除重建。有些紀念性的建築，則不斷的維修也不會拆除，像神木一 樣歷久彌堅。簡言之，建築物在一個既定的土地上，從規劃、設計、施工、營運使用、
最後報廢拆除。
BIM 的概念與技術是在提倡建築專案在設計、規劃階段時，可以利用 BIM 繪圖 工具來建立模型，而在這過程當中建築師以及營造業者可以加快且精確的分享彼此間 的專業資訊以及想法，可以來降低資訊傳遞中有錯誤產生，並能減少彼此不良溝通的 時間，建築師或者專業技師可以在建築物外觀設計、結構計算以及設施管線規劃時，
能與營造施工業者透過 3D 立體模型排定更精確的施工項目加以調整與規劃，藉此降 低施工錯誤的風險而提高工作效率。
Revit Architecture
匯入建築 2D平面圖
建立建築 模型
Revit MEP
匯入空調 2D平面圖
建立空調 系統模型
圖 3.3 Revit 建模流程
本研究在研究過程中，了解軟體本身功能的限制，所以是透過繪製建築物模型以 及機電系統兩種 3D 繪圖軟體來做研究，3D 繪圖軟體是使用 BIM 軟體工具是由
Autodesk 公司發表如圖 3.3，Revit 旗下包含的相關軟體有 Revit Architecture、Revit Structure 以及 Revit MEP；Revit Architecture 基本是應用在建築物本體建模的部分，
並無建築物設施系統的元件如圖 3.4 [24]，因此在研究過程中需要建置建築物設施系 統，所以使用 Revit MEP 繪圖工具來繪製模型如圖 3.5 [25]，研究中是使用新版 Revit Architecture 2011 以及 Revit MEP 2011 兩套軟體做結合如圖 3.6 ~ 圖 3.8，來繪製建築 物的模型以及建築物本身的設施，建築物設施建立模型是以空調系統為設施管理系統 驗證案例，整合於管理系統中，並以目前積極推廣開發的建築資訊模型作結合。
圖 3.4 Revit Architecture 系統介面
圖 3.5 Revit MEP 系統介面
圖 3.6 Revit 系統互相連結
圖 3.7 Revit 系統管理連結
圖 3.8 Revit 系統模型連結完成示意圖 欲與建築資訊模型系統結合必頇克服以下幾個問題：
一、參數
設計規劃階段資料的保存，對於往後營運維護上有直接的關係，倘若能夠保留施 工階段各種詳盡的資料，可避免施工人員心存僥倖且規避責任的行為，但施工階段的 資料相當多，若僅用 Autodesk Revit 可能無法滿足需求，所以本研究將與外部資料庫 結合。在 Autodesk Revit 裡面可依據使用者的需求，新增所需要的參數設計，在參數 類型功能表內，可選取適當的參數類型，選項的包含如下圖 3.9 所示，之後設置專案 的參數，在設定好了再輸入要編輯的資料，便可以查閱相關的資料，下圖 3.10 為範 例。
圖 3.9 Autodesk Revit 參數類型圖示
圖 3.10 Autodesk Revit 參數設計操作圖 二、3D 空間圖面的呈現
在過去維護設施系統，使用者經常是利用平面圖來檢測及修繕設施器具，常在施 工或者維修中無法及時找出設施的所在位置，為了讓維修人員可以清楚知道設施機器 或者管線位置，利用 3D 圖面的方式來表示建築物設施的相對位置，提高設施維修以 及檢測的效率。
本研究將 Autodesk Revit 繪圖軟體以及 Microsoft Visual Studio 視窗開發環境來撰 寫程式，透過建築物生命週期的概念，建築物本身在規劃、設計階段當中，運用
Autodesk Revit 繪製的 3D 圖面，將圖面資料延續於建築物生命週期中的營運維護階 段，使用 3D 空間概念來顯示設施的相對位置以及設施相關資訊。設施相關資訊於 Autodesk Revit 的參數設定先行輸入完成，將需要的圖面匯出 DWF 檔，如圖 3.11 所 示。
當 Autodesk Revit 的參數設定完成，DWF 檔可以查看整棟建築物的相關資訊，
也能將建築構件隱藏，例如牆面或者天花板隱藏能清楚看到室內的隔間，透過圖面來 點選建築物設施，資訊列就會顯示建築物設施相關資訊，如圖 3.12 所示，所以撰寫 系統程式將圖檔資訊連繫於「建築物設施管理系統」，在於日後系統維護上使用者將 能快速查詢到所需資料。
圖 3.11 Autodesk Revit 匯出 DWF 檔操作圖
圖 3.12 DWF 圖檔畫面
三、建築物設施－空調系統的認知
建築物設施管理知識領域相當廣泛，包含很多專業技能如管線的配置、實際的經 驗等等，所以本研究透過陳技士的專業知識做訪談，來作為本研究案例，故以 Revit MEP 工具軟體來建立空調系統，對空調設施的探討跟研究，以利日後建立模型以作 範例。
本研究中使用建築資訊模型的 Revit MEP 來建置中央空調系統，空調主機種類繁 多然而案例中是採用水冷式冰水主機的循環系統，而且建置過程當中必頇對中央空調 的循環系統有一定的瞭解才能繪製出圖面，中央空調系統可以說是一連串驅動流體流 動的動件(如泵、風扇及壓縮機)、各種型式的熱交換器(如冷卻除濕盤管、蒸發器、冷 凝器及散熱材)及連接各種裝置的通道(如風管、水管及冷媒管)所組成的，如圖 3.13。
圖 3.13 中央空調系統架構圖
圖 3.14 中央空調系統循環及熱負載關係圖
中央空調系統可分為下列五個循環：室內空氣循環、冰水循環、冷媒循環、冷卻 水循環、室外空氣循環，如圖 3.14。
（一）室內空氣循環
空調區域中因為人員、設備、外氣及太陽等所產生的熱負載以傳導、對流、或是 幅射等方式傳至空氣中，使室內空氣溫濕度上升(亦即增加空調負載)。由於風扇的驅 動室內空氣經由風管被載到冷卻盤管與冰水做熱交換(冷卻除濕過程)，變成乾而冷的 空氣(此處的「乾」是指絕對濕度的下降)後，再回到空調區域吸收人員、設備、外氣 及太陽等所產生濕與熱，而完成循環。本研究建置的室內送風機是採用懸吊式空調箱，
如圖 3.15。
圖 3.15 懸吊式空調箱元件
（二）冰水循環
空氣中之熱負載經過冷卻盤管時以傳導及對流等方式傳至冰水中，造成由蒸發器 出來的低溫冰水溫度上升。由於冰水泵的驅動冰水經由冰水管被載到蒸發器中與低壓 冷媒做熱交換(冷卻過程)，變成低溫冰水後，再回到冷卻盤管吸收空氣熱負載，而完 成循環。循環系統中來加壓循環的動力設備就是泵浦如圖 3.16。
圖 3.16 動力泵浦元件
（三）冷媒循環
冰水中之熱負載經過蒸發器時以傳導及對流等方式傳至冷媒中，造成由降壓裝置 (如膨脹閥、限流孔及毛細管等)出來的低壓低溫液態蒸發成為汽態(蒸發過程)。由於 壓縮機的驅動及壓縮，低壓低溫汽態冷媒變成高壓高溫汽態冷媒，再經由壓縮機吐出 管被載到冷凝器中與冷卻水做熱交換(冷凝過程)而成為高壓中溫汽態液媒，然後經由 降壓裝置變成低壓低溫液態，再回到蒸發器吸收冰水之熱負載，而完成循環。本研究 建置的主機類型是採用水冷式冰水主機，如圖 3.17。
圖 3.17 水冷式冰水主機元件
（四）冷卻水循環
冷媒中之熱負載經過冷凝器時以傳導及對流等方式傳至冷卻水中，造成由冷凝器 出來的冷卻水溫度上升。由於冷卻水泵的驅動冷卻水經由冷卻水管被載到冷卻水塔中 之散熱材中與流經散熱材之空氣做熱交換(冷卻過程)而降溫後，再回到冷凝器吸收冷 媒熱負載，而完成循環。
（五）室外空氣循環
冷卻水中之熱負載經過散熱材時以傳導及對流等方式傳至經由導風板進入散熱 材之室外空氣(此時冷卻水與室外空氣是直接熱交換，包括熱傳與質傳)，造成經由導 風板進入散熱材之室外空氣溫濕度上升。由於冷卻風扇的驅動，使高溫高濕之室外空 氣被載到冷卻水塔以外之空間與周圍之室外空氣混合，而將熱負載排至大氣(排熱過 程)，而完成循環。本研究的空調循環是採用水冷式冰水主機，所以散熱裝置是冷卻 水塔，如圖 3.18。
圖 3.18 冷卻水塔元件
這五個循環環環相扣所形成的，就如連環炮般一環連著一環，而只要缺少其中一 環就不是完善的中央空調系統。例如少冰水循環就是水冷式箱型機，如果再少冷卻水 側就變成氣冷式箱型機或是一般家庭常見的窗型機(亦即是空調機)。圖是將中央空調 系統各個裝置分開來解說，但在實際應用上卻是常將其中數個裝置合併成設備，如室 內風扇與冷卻盤管可合併成空調箱(AHU)或是冷風機(FCU)，而蒸發器與壓縮機、冷 凝器組合起來即成冰水主機，冷卻風扇加上散熱材即是冷卻水塔[26]。
有此可知冰水主機的空調循環降溫媒介就是靠低水溫的循環來降低空間溫度，所 以在模型建置階段時，Revit MEP 可以編輯配管循環系統如圖 3.19，系統編輯完成時 可以利用色塊來區分迴路性質、排風系統的管道以及機械設施的類型如圖 3.20，配管 系統迴路主要分成循環供水、循環回水以及衛生排水，讓空調系統的管路能清楚的表 達於模型上如圖 3.21。
圖 3.19 建築資訊模型循環系統瀏覽器
圖 3.20 色塊編輯器
圖 3.21 系統模型建置畫面
第四章 系統分析
系統分析是系統開發裡面最重要的一環，必頇確認使用者的需求之後，針對建築 物設施管理系統的整合介面，其中包含系統分析、資料庫建立。經由專家訪談後確認 系統需求後，以開發出符合需求的建築物設施管理系統。
4.1 系統分析
本研究將建置「建築物設施管理系統」，其系統架構圖如下圖 4.1 所示，其主要 系統功能分為兩個作業模組，分別為「基本資料作業」、「設施維護作業」，經由輸入 使用者帳號及登入密碼進入系統而先被導讀到系統登入畫面，系統登入示意圖如圖 4.2 所示，登入系統後依據使用者的需求選擇相關的作業模組，圖 4.3~圖 4.4 為基本 資料作業模組的示意圖，圖 4.5~圖 4.6 為基本資料作業模組的示意圖，而系統的模組 資料如下說明。
一、基本資料作業
（一）系統登錄畫面
讓使用者透過本畫面查看使用者名稱及密碼做登錄及確認之工作。
（二）系統管理維護
提供系統管理人員可以新增使用者登入系統所需之帳號與密碼，並且可修改已新 增過的帳號與密碼，亦可將不使用的帳號與密碼刪除。另系統管理人員可以依照不同 的使用者做不同的權限設定，如一般使用者只能使用查詢之功能，使用者管理人員則 可擁有新增或修改之權力等。
（三）單位資料維護
提供維護系統中會被使用到的單位，包含查詢、新增、修改、刪除等，並提供列 印所有使用單位。
（四）管理人員資料維護
提供設施管理人員資料建檔，包含人員的編號、姓名、地址、電話號碼、手機號 碼、傳真號碼、電子信箱、網址。
（五）建築物資料維護
提供建築物資料建檔，包含建築物的建築物名稱、樓層數、建築物開工日期、完 工日期。
（六）房間資料維護
提供房間資料建檔，包含房間的樓層名稱、樓層數、建築物編號。
（七）廠商資料維護
提供使用者在遭遇到重大災害，設施運作有所問題時，查詢廠商資訊包含廠商資 料、地址、電話號碼、手機號碼、傳真號碼、電子郵件、網址。
二、設施維護作業
（一）使用人員資料維護
讓使用者能記錄及查詢設施的使用紀錄，包含設施的使用調配、設施使用通知、
設施準備等。
（二）設施資料維護
提供電器、空調、照明、給排水、熱源、昇降機、弱電、消防及中央監控設備的 規模、性能及規格等資料。
（三）檢測資料維護
提供使用者記錄設施的定期檢測資料，當設施有故障時可記錄在此模組，以供日 後設施維修查詢。
（四）修繕資料維護
提供使用者在日後的重新整修，查詢相關資訊，包含廠商資料、地址、電話號碼、
手機號碼、傳真號碼、電子郵件、網址。
（五）設施圖說
提供使用者查閱設施系統 3D 圖面位置。
建 築 物 設 施 管 理 系 統 登 入
功 能 選 擇
基本 資料 作業
設施 維護 作業
作業模組 系統維護選項 功能簡介
系統登入 維護
系統管理 維護
單位資料 維護
建築物資 料維護 管理人員 資料維護
系統使用者登入介面
可新增、修改、刪除登入使用者
可新增、修改、刪除單位資料
可新增、修改、刪除管理人員資料
可新增、修改、刪除建築物資料
使用人員 資料維護
設施資料 維護 房間資料
維護
檢測資料 維護
修繕資料 維護 廠商資料
維護
設施使用人員的新增、修改、刪除
可新增、修改、刪除設施資料 可新增、修改、刪除房間資料
定期檢驗紀錄查詢、修改、維護
修繕新增、查詢、修改、維護 設施廠商新增、查詢、修改、維護
設施圖說 可點選圖面查詢設施資料
圖 4.1 系統架構圖
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頁面 使用系
統功能 資料庫連結
登入
權限選擇
0 1
資料庫連結
拒絕登入 登入成功
圖 4.2 系統登入畫面示意圖
新增使用 者資料
刪除使用 者資料 修改使用
者資料 系統管理維護 登入
功能選擇
輸入使用者 資料
修改使用者 資料
刪除使用者 資料 選擇需要修 改的使用者
選擇需要刪 除的使用者
資料庫新增 內容
資料庫連 結並更新
資料庫連 結並更新 新增單位
資料
刪除單位 資料 修改單位
資料 單位資料
輸入單 位資料
修改單 位資料
刪除單 位資料 選擇需要修
改的單位
選擇需要刪 除的單位
資料庫連結 資料庫新增
內容
資料庫連 結並更新
資料庫連 結並更新
資料庫連結 資料庫連結 資料庫連結 新增管理
人員資料
刪除管理 人員資料 修改管理
人員資料 管理人員資料
輸入管理人 員資料
修改管理人 員資料
刪除管理人 員資料 選擇需修改
的管理人員
選擇需刪除 的管理人員
資料庫新增 內容
資料庫連 結並更新
資料庫連 結並更新 資料庫連結 資料庫連結
圖 4.3 基本資料作業模組示意圖 1
