• 沒有找到結果。

中 華 大 學

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "中 華 大 學"

Copied!
102
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

中 華 大 學 碩 士 論 文

建築工程施工階段電子履歷系統之建置 The Establishment of Electronic Building

Construction Resume System

系 所 別:營 建 管 理 研 究 所 學號姓名:M09716009 郭 哲 瑜 指導教授:蕭 炎 泉 博 士

中 華 民 國 九十九 年 八 月

(2)

i

摘要 摘要 摘要 摘要

台灣目前營建工程技術在經歷雪山隧道、高鐵等重大工程之歷練,已擠身國際先 進之列,然而營造業利潤日漸薄弱,資訊科技與網路環境目前相當風行,營建電子化、

科技化也是目前營建業所走的方向,如何引進現代科技以求永續經營乃是值得產官學 界共同努力之課題。

隨著資訊科技的進步與個人數位化行動裝置的提升,無線射頻辨識技術使用的狀 況也日趨普遍,但是對於生命週期較為冗長的建築工程,缺乏了一套能夠即時獲取建 築物營造歷史資料的資訊系統,另外建築資訊模型的概念是將整個建築物生命週期的 資訊整合,使資訊能夠交換與共享,利用此種特性,本研究結合無線射頻辨識技術與 建築資訊模型,提供使用者能夠以無線網路連結到 Server 來擷取相關資訊,並協助日 後對於建築物各單元能完善的了解建造過程及相關責任的追蹤。

本研究擬利用 Web-base、無線射頻辨識系統、建築資訊模型、無線通訊網路、

ER Model、資料庫及資訊科技環境,開發「建築工程施工階段電子履歷系統」,其 中包含「基本資料作業」、「共同資料作業」、「專案管理作業」等子模組,並針對 每一專案建築物之房間編號各以一個 RFID 的標籤來標示,並把該單元之所有相關資 料,包含施作工班、包商資料、營造廠工程人員、業主及監造單位之監工,並把各工 項之施工規範、圖說、照片、影片、自主檢查表、日報等相關文件做整合,在 RFID Reader 感應到標籤號碼後,能透過系統擷取相關資訊,迅速查閱相關資訊以釐清責任歸屬,

讓相關工作人員意識到所被賦於之責任,並協助日後使用者對於建築物各單元能有完 善的了解建造過程及相關責任的追蹤。

關鍵字 關鍵字 關鍵字

關鍵字::::資資資料庫資料庫料庫、料庫、、、ER Model、、、、施工履歷施工履歷施工履歷施工履歷、、、、無線射頻辨識系統無線射頻辨識系統無線射頻辨識系統無線射頻辨識系統、、、、建築資訊模型建築資訊模型建築資訊模型建築資訊模型

(3)

ii

Abstract

The current Construction Technology in Taiwan has been promoted to advanced degree after completing Taiwan High-speed Rail and Hsue-Shan Tunnel. However, the profit has declined significantly, how to use modern technology is a crucial topic to achieve sustainable operation.

With the advancement in information technology and personal digital mobile device upgrade, RFID technology is also increasingly common use of the situation, but for the life cycle of a more lengthy construction, the lack of a real-time access to historical data to create information structures system, also the concept of BIM is building of all life cycle Integrates, the information can be exchange and share use this characteristic, this study combines RFID and building information model to provide users to wirelessly Wang Road links to be extracted Server related information and help in the future for the building to improve understanding of each unit and the related responsibility of the construction process tracking.

This study will use BIM, Web-base, RFID, Wireless Network, ER Model, Database and Information Technology environment to develop “Electronic Building Construction Resume System”. This system includes some handy modules such as “Basic Data Management”, “Common Data Management”, “Project Management”, and “Maintenance Management”. All projects are divided into Build, Floor, and Room units and assigned an RFID tag. All related data such as working groups, sub-contractors, inspectors, and engineers are linked into this unique ID. Related documents such as specifications, drawings, pictures, films, checking list, and daily report are integrated and can be retrieved through ID.

When the tag is detected by reader and can connect to server through wireless communication and inquire related information to identify the responsibility for some construction defects. This will make all workers realize the duties which are assigned to the project. In maintenance stage of the building, all construction details for each component can be fetched to verify the responsibility.

Keywords::::Database, ER Model, Construction Resume, RFID, BIM

(4)

iii

誌謝 誌謝 誌謝 誌謝

六年多來在新竹的許多故事都是一言難盡的,在歷經大學與研究所生涯後,終於 可以很坦然的著手誌謝,卻也代表著必須對一些事物的經驗與感受、對人的傾訴與分 享說再見,但是那些共同經歷過的曾經,會變成回憶持續的停留。

首先承蒙恩師 蕭炎泉教授兩年來悉心指導,讓我安然度過論文撰寫的煎熬與混 忳,學生心中實在萬分的感激;以及曾給予指導與建議的王明德老師、吳福祥老師、

楊智斌老師、余文德老師、楊錫麒老師、鄭紹材老師、許玉明老師、邱垂德老師,因 為您們的諄諄教誨,讓我在研究的過程中,擁有更多靈感與啟發;此外,感謝口試委 員廖國裕教授與吳卓夫教授撥冗費心審查,並提供精闢之批評和建議,使本論文更臻 完善。

依稀還記得剛踏上研究所時,還是個懵懵懂懂的小伙子,感謝研究室曾錦意學長 及蔡宗益學長在討論時提供正確的方向,以及諸位學長姐:勝強、怪頭、珮漪、肉圓,

忙碌之餘利用閒暇時間解決遇到的難題,並替大家加油打氣;感謝那些擁有革命情感 的同窗夥伴:珈竹、長鴻、宗煜、筱軍、阿肥、安詳、靜搖、郁慈、海洞,懷念每個 不顧隔天要上課的夜晚,仍撥空線上交流,彼此加油打氣的聲音還言猶在耳,也恭喜 你們順利畢業;另外感謝學弟妹:阿騰、小凱、自浩、秋梅、阿力、雅芳、阿丟,你 們的陪伴增添,讓我生活更顯絢麗,還有好友:包子、松霈、蝴蝶、正宏、薇安、阿 儒、美琪、依萱、美蓁、小太陽,感謝你們在我情緒低落時,適時的陪我小酌一番,

且給我鼓勵與提醒;感謝以上及那些曾經讓我能勇敢面對挫折與挑戰的朋友們,期望 在未來踏入社會的旅途中,大家都能找到很好的出路,友情也能長長久久。

最後,感謝最摯愛的家人:爸爸總是藏起關心的面容,卻不時的提醒我,讓我不 至於最後讓挫折感壓的抬不起胸口,媽媽則不時的擔心我有沒有吃飽,有沒有睡好,

姐姐會在我最浮動的時候,給我新的視野,此外,感謝妤屏在背后默默的支持,更是 我前進的動力,没有她的體諒、包容,相信這两年的生活將是很不一样的光景,有了 這些家人,讓我可以無後顧之憂的專心唸書,對於他們的感激是訴說不盡的。

郭哲瑜 謹誌 於中華大學營建管理研究所 2010/07

(5)

iv

目錄 目錄 目錄 目錄

摘要 ... i

Abstract ... ii

誌謝 ... iii

表目錄 ... vi

圖目錄 ... viii

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 ...5

第二章 文獻回顧 ...6

2.1 RFID 定義 ...6

2.1.1 RFID 介紹 ...6

2.1.2 RFID 的組成元件 ...7

2.2 建築資訊模型介紹 ...8

2.2.1 建築資訊模型的特性 ...9

2.2.2 建築資訊模型的交換標準 ...9

2.3 國內外相關研究 ... 11

2.3.1 國內相關研究... 11

2.3.2 國外相關期刊... 18

第三章 現況分析與問題導入 ... 21

3.1 建築資訊模型現況分析... 21

3.1.1 建築資訊模型(Building Information Modeling)技術發展 ... 21

3.1.2 建築資訊模型(Building Information Modeling)應用 ... 23

3.2 電子履歷系統問題導入與分析 ... 23

3.2.1 結合建築資訊模型之問題探討 ... 24

(6)

v

第四章 系統分析 ... 29

4.1 系統分析 ... 29

4.2 資料庫建立 ... 40

4.2.1 資料單元分析與建置 ... 40

4.2.2 資料轉換過程... 54

第五章 系統操作與案例驗證 ... 61

5.1 系統基本操作 ... 61

5.2 案例輸入驗證 ... 67

5.3 建築資訊系統連結 ... 77

5.4 系統特點 ... 80

5.5 效益評估 ... 81

第六章 結論與建議 ... 83

6.1 結論 ... 83

6.2 建議 ... 84

參考文獻 ... 85

附件一 專家訪談名單 ... 88

附件二 訪談內容 ... 89

(7)

vi

表目錄 表目錄 表目錄 表目錄

表 2.1 資訊交換的標準比較表 1 ... 10

表 2.2 資訊交換的標準比較表 2 ... 11

表 3.1 建築資訊模型工具比較表 ... 22

表 4.1 使用者資料檔資料表 ... 41

表 4.2 作業群組檔資料表 ... 42

表 4.3 作業項目檔資料表 ... 42

表 4.4 RFID 標籤資料表 ... 42

表 4.5 RFID 歷史檔資料表 ... 42

表 4.6 RFID 錯誤檔資料表 ... 42

表 4.7 權限檔資料表 ... 43

表 4.8 單位資料表資料表 ... 43

表 4.9 工項大項資料表 ... 43

表 4.10 工項中項資料表 ... 43

表 4.11 工項細項資料表 ... 44

表 4.12 業主資料表 ... 44

表 4.13 業主監造人員資料表 ... 44

表 4.14 營造廠商資料表 ... 45

表 4.15 營造監造人員資料表 ... 45

表 4.16 建築師資料表 ... 46

表 4.17 建築師監造人員資料表 ... 46

表 4.18 分包商施工人員資料表 ... 47

表 4.19 分包商資料表 ... 47

表 4.20 房間編號資料表 ... 47

表 4.21 施工規範維護資料表 ... 48

表 4.22 自主檢查表資料表 ... 48

表 4.23 施工圖說資料表 ... 48

表 4.24 施工圖片資料表 ... 49

表 4.25 施工影片資料表 ... 49

(8)

vii

表 4.26 專案資料表 ... 50

表 4.27 專案大項資料表 ... 50

表 4.28 專案中項資料表 ... 51

表 4.29 專案細項資料表 ... 51

表 4.30 細項文件資料表 ... 51

表 4.31 專案工項明細資料表 ... 52

表 5.1 資料庫匯入數量表 ... 67

表 5.2 效益對象表... 82

(9)

viii

圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄

圖 1.1 研究流程圖...5

圖 2.1 RFID 系統組成示意圖 ...8

圖 3.1 建築物生命週期示意圖 ... 25

圖 3.2 Autodesk Revit 關鍵註記文字檔視窗 ... 26

圖 3.3 關鍵註記指定路徑視窗 ... 26

圖 3.4 Autodesk Revit 內實際測試視窗 ... 27

圖 3.5 Autodesk Revit 參數類型圖示 ... 27

圖 3.6 Autodesk Revit 參數設計操作圖 ... 28

圖 4.1 系統架構圖... 31

圖 4.2 系統登入畫面示意圖 ... 33

圖 4.3 基本資料作業模組示意圖 1 ... 33

圖 4.4 基本資料作業模組示意圖 2 ... 34

圖 4.5 基本資料作業模組示意圖 3 ... 34

圖 4.6 基本資料作業模組示意圖 4 ... 35

圖 4.7 基本資料作業模組示意圖 5 ... 35

圖 4.8 共同資料作業模組示意圖 ... 36

圖 4.9 標籤資料模組示意圖 ... 36

圖 4.10 基本部位模組示意圖 ... 37

圖 4.11 專案資料模組示意圖 ... 38

圖 4.12 專案文件上傳、人員設定、履歷查詢作業示意圖 ... 39

圖 4.13 資料流程轉換示意圖 ... 40

圖 4.14 ER Model 架構圖 ... 41

圖 4.15 建築資訊模型產生明細表示意圖 1 ... 53

圖 4.16 建築資訊模型產生明細表示意圖 2 ... 53

圖 4.17 建築資訊模型產生明細表示意圖 3 ... 54

圖 4.18 ODBC 轉換資料庫示意圖 ... 54

圖 4.19 ER Model Logical Model ... 55

圖 4.20 ER Model Physical Model ... 55

(10)

ix

圖 4.21 Revit Architecture 轉換資料庫畫面 1 ... 56

圖 4.22 Revit Architecture 轉換資料庫畫面 2 ... 56

圖 4.23 Revit Architecture 使用文字檔匯入資料庫畫面 1 ... 57

圖 4.24 Revit Architecture 使用文字檔匯入資料庫畫面 2 ... 57

圖 4.25 Revit Architecture 使用文字檔匯入資料庫畫面 3 ... 58

圖 4.26 ER Model 在 SQL server 中顯示資料畫面 ... 59

圖 4.27 Revit Architecture 內部資料庫在 SQL server 中顯示資料畫面 ... 59

圖 4.28 Revit Architecture 明細表在 SQL server 中顯示資料畫面 ... 60

圖 5.1 系統登入畫面 ... 61

圖 5.2 系統管理編輯視窗 ... 62

圖 5.3 系統管理友善列印視窗 ... 62

圖 5.4 使用單位資料維護編輯視窗 ... 62

圖 5.6 基本工項維護畫面 ... 64

圖 5.7 大項顯示視窗 ... 64

圖 5.8 基本部位維護顯示視窗 ... 65

圖 5.9 基本部位維護編輯及新增顯示視窗 ... 65

圖 5.10 標籤資料維護顯示視窗 ... 66

圖 5.11 標籤資料友善列印顯示視窗 ... 66

圖 5.12 專案資料維護顯示視窗 ... 68

圖 5.13 專案資料維護編輯及新增顯示視窗 ... 68

圖 5.14 專案資料維護友善列印顯示視窗 ... 68

圖 5.15 專案工項文件資料上傳維護顯示視窗 ... 69

圖 5.16 專案工項文件資料上傳示意圖 ... 69

圖 5.17 專案工項文件資料上傳成功畫面 ... 70

圖 5.18 專案工項文件資料資料庫新增畫面 ... 71

圖 5.19 專案人員資料設定視窗 1... 71

圖 5.20 專案人員資料設定視窗 2... 72

圖 5.21 施工履歷資料查詢視窗 ... 73

圖 5.22 履歷查詢文件作業畫面 1... 73

(11)

x

圖 5.23 履歷查詢文件作業畫面 2... 74

圖 5.24 履歷查詢人員作業畫面 ... 74

圖 5.25 履歷查詢作業文件連結畫面 ... 75

圖 5.26 履歷查詢作業文件下載畫面 ... 75

圖 5.27 履歷查詢作業查閱文字檔畫面 ... 76

圖 5.28 履歷查詢作業查閱圖片檔畫面 ... 76

圖 5.29 建築資訊系統建置專案透視圖 ... 77

圖 5.30 建築資訊系統建置專案平面圖 ... 77

圖 5.31 建築資訊系統建置專案立面圖 ... 78

圖 5.32 建築資訊系統建置專案剖面圖 ... 78

圖 5.33 Revit Architecture 施工履歷設定連結畫面 1 ... 79

圖 5.34 Revit Architecture 施工履歷設定連結畫面 2 ... 79

(12)

1

第一章 第一章 第一章

第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

1.1 研究背景 研究背景 研究背景 研究背景

近年來國內積極推動傳統產業結合電子科技,以提升傳統產業競爭力,並將 傳統產業帶上國際市場,營造業為傳統產業之龍頭,為求永續經營,營造業在近幾 年來也漸漸走向營建電子化、科技化之路。

目前應用相當廣泛的電子科技 RFID,儼然已成為許多產業所想應用結合之技術,

營造業在近年來除了將營建業結合電子化管理外也積極結合 RFID,並加入建築資訊 模型的概念,成為一個多維度的營建專案管理。

營造業在設計及施工階段時,對圖說之保存及相關規範文件之管理,一般而言因 還處在建階段尚無太大問題,但是一般建築物之設計、施工時間都不太長,但是在使 用與維護階段期時間長達數十年,在這冗長的時段內,要去管理、查閱設計圖說等文 件不是一件容易的事,當初施工時之相關廠商、施工人員、工程人員等更是難以考證,

對建築物的整個生命週期而言,是一件比較遺憾之事。如果能開發一套管理軟體,將 施工時的相關圖說、文件、檢查表等資料於以整合,並把相關之施工人員也於以連結,

將有助於建築物的全生命週期之管理。

1.2 研究動機 研究動機 研究動機 研究動機

台灣近年遭天災影響甚鉅,首當其衝的必然是與我們息息相關的居住環境,建築 物的安全性更顯為重要,因此若能仿照生產履歷的制度,應用於建築物的生產過程及 維護使用,並結合尚處於應用階段的 RFID 技術,對人身安全也會是一種保障。

依據行政院 2005 年產業科技策略會議(SRB)結論,決定將無線射頻識別標準 (RFID)列為重點發展策略項目之一。於 95 年二月底正式成立「RFID 公領域應用推動 辦公室」,協助公領域相關單位釐清應用需求、評估 RFID 應用效益與技術可行性,

並協助公部門在「居家與公眾安全」、「貿易通道安全」、「航空旅運應用」、「食 品流通安全」、「健康與醫療應用」等五大領域,規劃 RFID 應用先導計畫及跨部門 會合作之整合。推動公領域先導應用帶動產業發展,在五個公領域成立整合性計畫中 的居家與公眾安全內之基礎建設方面特別著重與國際接軌,並鼓勵參與國際標準的制

(13)

2 定與發展[1]。

建築工程的生命周期相當冗長,各階段的文書處理也很繁雜且保存不易,從前期 招標、發包、合約文件,到設計規劃階段的圖說、詳圖,施工中的規範,品質查核紀 錄,日報表,還有日後的維護使用,諸如此類的事務,都需要加以管理,加上營建工 程規模日益龐大且複雜,工程參與的專業團隊增多,工期只要拉長,在未來的營運維 護上也相對的困難,況且在施工中出現的瑕疵如果沒有立即發現,往後在追蹤相關責 任時,常會查無此證,在要求建築物品質提升與建築資訊整合再造的同時,應如何管 理施工過程履歷的保存是需正視的問題。

Radio Frequency Identification (RFID)為射頻識別系統。在六十年代時就有了此辨 識技術,只是在近幾年被經常性的運用在不同的場合,且被積極的開發與研究,並導 入不同的產業發展,才將它成本降低下來,它可以是一張嵌有可發射無線訊號晶片的 標籤,其概念與智慧卡、IC 卡相似,且 RFID 標籤的儲存容量更大、體積更小,以 不同的樣貌呈現給世人。

Building Information Modeling(BIM)為建築資訊模型。近幾年來 Autodesk 不斷的 開發以 3D 建築模型為導向的繪圖系統,以建築物的資訊分享為原則,建築物本身的 訊息都是可以被交換的,包含材質庫、設計的參數,並加入了日照與綠能的分析,結 構管線的設計,可做為一個多面向開發的工具。

在施工過程裡如能導入自動辨識的系統,將施工階段的相關資料整合到系統中,

改善以往查閱資料的方式,可提升效率並作日後的追蹤查詢服務,配合行動裝置,在 不同的時間裡,也能查詢相關的資料、責任的歸屬,避免遺失造成遺憾。

1.3 研究目的 研究目的 研究目的 研究目的

本研究擬使用 RFID、ER Model、建築資訊模型系統、資料庫等工具,並以 Web-base 環境開發「建築工程施工階段電子履歷系統」,含「業主及監造人員資料」、「建築師 及監造人員資料」、「營造廠及監造然員資料」、「分包商及監造人員資料」等相關文件 資料,把施工時之圖說、規範、照片、影片、自主檢查表等文件整合於系統中,將施 工過程之履歷資料及建造歷史予以整合,以供在使用維護階段能釐清可能施工缺失之 責任歸屬,使相關工作人員不再心存僥倖,以確保施工品質。本研究之研究目的歸納 如下:

(14)

3

一、 透過文獻回顧整理目前 RFID 運用各行業的情形以及建築資訊模型的現況與發 展,並探討使用於營建工程之相關應用及成效,並與專家學者訪談探討應用於 建築物施工電子履歷所需之系統功能。

二、 開發「營建施工電子履歷系統」軟體,以協助管理建築物施工的相關資訊,包 含業主及監造單位監工、承包商及分包商資料、各工班之施工人員、施工規範、

圖說、照片、影片等,並將這些資料與各房間之 RFID 連結,以供查閱。

三、 探討建築資訊模型與外部資料庫的結合,包含能在建築資訊模型內創造的欄位,

匯入的形式,以及利用參數的類別所設置出來形式為何。

1.4 研究範圍與限制 研究範圍與限制 研究範圍與限制 研究範圍與限制

本研究僅針對 RFID 導入步驟與施工階段管理方面做一探討,因顧及時間及人力 的限制下,故建置成本方面不在本研究探討範圍內。為配合本研究必須先對研究的範 圍作界定,將本研究所可能遭遇到的限制或應用範圍定義,以避免日後可能產生錯誤 的情形。

一、 本研究導入之工程類別為建築工程專案,以目前的技術而言,過大的工程範圍 容易影響其正確性及效率,故在本研究之限制範圍為「建築工程工地」,以確定 工程項目及範圍。

二、 本研究導入建築資訊系統,由於建築資訊系統的內容相當的廣泛,包含參數結 構的設計、數量成本估算、3D 模型動畫及多維度的運用等,並非所有的功能都 是適合,固本研究所要探討的建築工程施工階段電子履歷系統以建築資訊模型 資料庫的系統架構應用為主。

1.5 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法

營建業因受限於先天特性,所以產業升級不易。資訊科技及網路環境目前相當風 行,如何引進現代科技以強化營建業之管理能力、提升競爭力、改善體質、節省成本 以求永續經營乃值得產官學界共同努力之課題。本研究擬利用無線射頻辨識系統、無 線通訊網路、資料庫及資訊科技環境,開發「營建施工電子履歷系統」之建置,以協 助業者做營建專案管理工作,其使用之研究方法及原因如下:

(15)

4 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 RFID 與 BIM 之應用進 行調查分析,作為了解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「建築工程施工階段電子履歷系統」

之資訊流程,確認必須之作業流程項目。

四、 系統資料庫建構與使用者介面開發

本「建築工程施工階段電子履歷系統」乃使用 ER/Studio、Revit Architecture、SQL Server 2005、ODBC、Microsoft Visual Studio 視窗等開發工具來建構系統之環境。

(16)

5

1.6 研究流程 研究流程 研究流程 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。

圖 1.1 研究流程圖

(17)

6

第二章 第二章 第二章

第二章 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧

本研究旨在結合 RFID 與建築資訊模型的應用,建立建築工程施工階段電子履歷 系統。因此本研究先將名詞定義清楚之後再針對國內外相關論文研究作整理歸納以利 後續研究方向。

2.1 RFID 定義 定義 定義 定義

無線射頻辨識技術 (Radio Frequency Identification ,RFID),利用無線射頻系統方 式在讀取器和電子標籤之間進行非接觸的雙向數據傳輸,以達到目標識別和數據交換 的目的。

2.1.1 RFID 介紹 介紹 介紹 介紹

簡單來說,RFID 是透過商品上的微晶片「電子標籤」,可將資訊連至電腦網路裡,

用以辨別、追蹤與確認商品的狀態。RFID 活動力(activity)來自於利用無線電掃描器 監視每一個電子標籤中之晶片狀態,以辨別、追蹤、排序和確認各式各樣的物件;故 RFID 系統於運作時,會趨動 RF(無線射頻),其每個電子標籤都會發射出獨特的 ID 碼,然後執行資料傳輸,以提供充足的產品資訊。

與傳統的條碼、磁卡及 IC 卡相較,RFID 的電子標籤具有非接觸、閱讀速度快、

防磨損力強、不受環境影響、壽命長、便於使用的特點和具有防衝突功能,亦能同時 處理多張卡片。同時由於 RFID 是一種非接觸式技術,不需要像傳統的磁條般,必須 直接與讀取器接觸,亦可排除因為接觸感應不良而產生的辨識不明,也因此在最近幾 年裡得到快速發展與各產業的高度重視。

2004 年初,自從美國的最大零售商 Wal-Mart,要求旗下前 100 大零售商必須導 入 RFID 來進行貨物管理,及美國國防部宣示全面採用 RFID 技術,而這二項決定就 為 RFID 揭開序幕,且除了為科技本身帶來便利性,相對的也帶動了週邊相關產業的 發展。然而不僅僅只有 Wal-Mart 的前 100 大供應商加緊腳步建置 RFID,其他產業 與各國也開始思考 RFID 的可行性與應用性。

進一步探討,其實 RFID 是可以完全取代條碼的,因為條碼發展至今日,仍有許

(18)

7

多必須要克服的技術問題,例如:多年的使用,慢慢已經不敷使用;易受到損毀或是 人為的破壞,而無法使用;無法承載大量的資訊、一次只可讀取一筆條碼資料。因此 如上述種種的因素使得條碼已經漸漸的不符合市場上的需求。

以下就 RFID 與條碼最大不同的三點特色,做一簡單的說明:

一、 標籤可以做到重複使用的程度,減少不必要的支出。

二、 在適當距離範圍內均可感應物品,物品讀取無方向性,而且標籤無需接觸即可 主動提供資訊,每秒都可掃描 250 個產品,比起條碼運作速度快十倍以上。

三、 RFID 一次可以識別出相關物品的所有資料,例如製造日期、製造廠商、成份、

保存期限、價格…等[2]。

2.1.2 RFID 的組成元件 的組成元件 的組成元件 的組成元件

RFID 的組成元件如圖 2.1 所示:

一、電子標籤(Tag)

通常以電池的有無區分為被動式和主動式兩種類型。被動式標籤是接收讀取器所 傳送的能量,轉換成電子標籤內部電路操作電能,不需外加電池;可達到體積小、價 格便宜、壽命長以及數位資料可攜性等優點,而天線在電子標籤和讀取器間傳遞射頻 信號。

二、讀取器(Reader)

利用高頻電磁波傳遞能量與訊號,電子標籤的辨識速率每秒可達 50 個以上。可 以利用有線或無線通訊方式,與應用系統結合使用,一般設計為掌上型或固定式。

三、中介軟體(Middleware)

應 用 系 統 與 RFID Reader 的 連 接 橋 樑 , 是 一 種 訊 息 導 向 中 介 軟 體 (Message-Oriented Middleware, MOM),具有傳遞(Passing)資訊、解譯資料、安全性、

資料廣播、錯誤恢復、定位網路資源、找出符合成本的路徑、訊息與要求的優先次序、

提供除錯工具等特性。

(19)

8 四、後端系統(System):

RFID 系統結合資料庫管理系統、電腦網路與防火牆等技術,提供全自動安全便 利的即時監控系統功能。相關整合應用包括航空行李監控、生產自動化管控、倉儲管 理、運輸監控、保全管制以及醫療管理等。

圖 2.1 RFID 系統組成示意圖

2.2 建築資訊模型介紹 建築資訊模型介紹 建築資訊模型介紹 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試圖建立其模型,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,不但可加速決策制定、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。

(20)

9

2.2.1 建築資訊模型的特性 建築資訊模型的特性 建築資訊模型的特性 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 [3]。 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),必須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[4]:

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 系統間必須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 系統必須 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 建築資訊模型的交換標準 建築資訊模型的交換標準 建築資訊模型的交換標準 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 Model)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 [5]。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,

(21)

10

International Organization for Standardization) 提 出 的 產 品 資 訊 交 換 標 準 , 代 號 為 ISO10303、還有 CIS/2(CIMsteel 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 2.1 至表 2.2 所示:

表 2.1 資訊交換的標準比較表 1

差異性 STEP[6] IFC[7] CIS/2[8]

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 訊,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

IAI(International Alliance for

Interoperability)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

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

(22)

11 表 2.2 資訊交換的標準比較表 2

差異性 STEP[6] IFC[7] CIS/2[8]

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)

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。

2.3 國內外相關研究 國內外相關研究 國內外相關研究 國內外相關研究

以下分別針對國內外將 RFID 導入營建業的相關研究作探討,經過整理與分析後 予本研究一個明確的功能描述。

2.3.1 國內相關研究 國內相關研究 國內相關研究 國內相關研究

本研究所參考國內相關研究文獻概括碩博士論文、國內期刊、研究案、研討會等,

分述如下:

1. 內政部建築研究所,「無線射頻辨識(RFID)於建築產業之應用計畫」[9]。

利用無線射頻辨識(RFID)所具備非接觸式傳輸與讀寫、便於追蹤管理、小型化與 多樣化、耐環境性、耐久性、重複性使用、穿透性通訊、記憶體容量大及防衛性保護 措施等特質,將 RFID 技術導入與應用於設計、施工及使用維護各階段,有效管理各

(23)

12

種營建物料、維護建築設施與設備、監控管制營建廢棄物,並加以整合相關資訊,同 時追蹤各種營建物料與構材來源、規格與施工品質,促進建築再生循環與永續發展,

帶動建築工業化之新產品的開發,提升我國建築產業的升級。

2. 蕭炎泉,內政部建築研究所,「應用 RFID 於工地物料整合性專案管理系統之開 發」[10]。

利用無線射頻辨識系統(RFID)、ER Model、資料庫及資訊科技環境,開發『整合 性工地物料管理系統』來進行整合工地材料管控等工作,以協助業者做營建專案管理 工作。匯整工地之現存物料,依據設定之前置工時通知上游廠商進料。當卡車入場時,

系統將依據 Reader 讀取之資訊,匯入系統之物料庫存量。當工作人員取用物料施工 時,透過系統功能到物料置放處取貨,經由領料單及還料單之整合,可以精確的管控 到工地之物料資訊。

3. 鄭翔倫,「無線射頻辨識系統在營建工地人、機、料管理應用之探討」,碩士論文,

營建管理研究所,中華大學,2006[11]。

在營建工地中導入自動辨識的系統來改良傳統的管理模式,讓施工人員、機具、

現場物料的數量及位置…等等的資料能較正確取得並且快速的整合到管理系統,以便 工程人員能夠隨時掌握工地裡正確的資訊,以有效的管理來提升工地施工的效率。

以 Delphi 為系統軟體之開發工具,並結合 ER/Studio 之資料庫關係架構,操作介 面採用 WindowsTM 標準視窗界面格式設計,以利使用者學習和使用,並整合 CMIS 開發 RFID 在營建工地的管理系統,再以案例驗證可行性。

4. 許文源,「無線射頻(RFID)於倉儲管理之研究」,碩士論文,資訊管理學系碩士在 職專班,大葉大學,2006[12]。

世界貿易全球化的時代來臨,這個全球化的趨勢使得供應鏈中的物流、金流及資 訊流特別受到重視。因而供應鏈管理的效率變成重要的課題;而無線射頻識別系統 (RFID, Radio Frequency Identification System),所具備優越的供應鏈監控管理機制,

正好有助於改善供應鏈管理效率的問題。倉儲是一個企業內部的物流中心,是供應鏈 中重要的一個環節。從上游的進貨至下游的出貨,在物料管理和物流方面力求精準和 快速,因其攸關著企業的獲利。而 RFID 最大的應用市場就是取代產品條碼(Bar code),

(24)

13

基於 RFID 技術的發展潛力與潛在效益,企業無不希望藉此提升供應鏈管理效率,以 降低物流成本。而企業可以透過資訊系統利用 RFID 快速有效地掌握物料的流向,精 確及時掌握倉儲中各項物料的資訊。其研究以 RFID 技術應用於倉儲管理上,建構一 個可以處理 RFID 所讀取的資料之倉儲管理資訊系統,利用此系統進行倉儲管理績效 評估,驗證其績效的提升,並分享在應用過程中所遇到的問題及解決方案或建議,供 相關業者參考。

5. 鄭可偉,「無線射頻辨識(RFID)技術應用於開放式建築生命週期之研究」,碩士論 文,營建工程系,國立臺灣科技大學,2006[13]。

近年來營建業提倡工程生命週期供應鏈之整合,然因仍缺乏決定性之自動化技術,

使得供應鏈各成員資料難以整合一致,增加整合難度。因此,應用 RFID 技術,將工 程生命週期各階段相關資訊做一有效整合,以追踨構材來源規格、施工品質,促使生 產製作廠商,更嚴謹看待建築工程品質技術,便利有用構材之拆組與再利用,延長建 築物之使用年期,將是未來營建建築及土木相關領域主要研究方向之一。此研究利用 開放式建築可變性及構件模組化等特色,配合 RFID 技術可儲存定量資料的功能及履 歷管理的特性,建立「開放式建築生命週期之 RFID 應用模式」,將 RFID 技術導入 開放式建築生命週期各階段中,達到資訊正確傳遞與介面銜接整合之效,更能利於開 放式建築進行有效率的變動及循環再生。為了讓使用者快速整合生命週期各階段之構 件資訊,此研究利用 RFID 讀取器設備即時(Real time)擷取現場最新資訊,開發建置

「開放式建築工程監控資訊整合系統」,根據開放式建築物生命週期,分析歸納出每 一階段中所須讀寫之必要資料項目,更新儲存於 RFID 標籤記憶體中,透過標籤中資 料的存取,達成生命週期資訊整合之目的,以期更精確的掌控構件資訊,提升開放式 建築作業效率。

6. 陳威年、鄭明淵,「無線射頻辨識 (RFID)技術應用於開放式建築使用維護階段之 研究」,中央大學營建管理研究所,第十屆營建管理學術交流論文研討會,第 B05 頁,

2006 [14]。

隨著社會環境變遷,大規模新建工程已不復常見,使用者對既有住屋之使用變更 及維護更新等需求日益增加,而施工方式普遍多為拆除重建,此舉勢必會增加營建廢

(25)

14

棄物,導致建築資源浪費。如能將構件更新再利用,將可有效降低環境污染及資源浪 費;此外,使用維護階段由於設計及施工廠商皆已退出,原始之設計與施工資訊,容 易因人為保存不善而遺失,且申請及審查程序過於冗長,使得使用者無法即時取得原 始設計資料(Original Design Data)。如能將這些原始設計資料(Original Design Data)儲 存於建物構件中,將可永久保存資料於建物中避免遺失。為了讓使用者快速收集構件 資訊,此研究開發「RFID 開放式建築構件整合資訊管理系統」,可於使用維護及變 更時,使用行動讀取設備,即時(Real Time)獲取建物構件資訊,作為建物進行變更時 再設計及分析之基礎,並可透過資料格式轉換,提供結構分析軟體快速建立結構模型,

以利結構分析者進行建築物安全分析。

7. 鄧慶蘭,「以生命週期為導向之建築物維護資訊管理系統」,碩士論文,國立中央 大學營建管理研究所,2004 [15]。

建築物生命週期包含規劃、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;但是傳統建築物或設 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,進而影響建築物作業之實施。

以目前國內建築物管理工作為例,街式於建築物完工之後才開始由管理者接手,

但是對於興建過程中「瑕疵修補」或是「減價收受」等卻無紀錄可資查詢,更有甚者 由於興建過程中「變更設計」等問題,易導致完工建築物與原有建築物設計圖說有所 出入,皆無法作為日後建築物維護使用;因此維護管理階段資訊之收集必須以生命週 期初始就開始進行,並隨著施工進行更新相關資料,最後依照定義進行分類管理其中 資訊,才能在營運過程中提供維護決策之建議。

8. 周碩聰,「網路庫存管理之物件模型」,碩士論文,電信工程學研究所,國立台灣 大學,2001[16]。

此論文將提出一個網路庫存管理之物件模型,將實體網路上的各種設備或協定概 念,以分協定、分層級的資料模式,對應到庫存管理物件模型上的一個實體(entity)。

這個網路庫存管理物件模型,將採用物件導向的設計概念,以實體-關係模(ER-model) 為基礎,使用實體集(entity type)及關係集(relationship type)來描述實體網路的設備特

(26)

15

性及元件與元件之間的關係,繪製成實體-關係圖,再將這些實體-關係圖轉換成關聯 式資料庫,提供網路管理者作參考,主動地加以調適,使網路運作符合系統規劃,發 揮最大效能。最後,以一個範例網路,定義出一些物件及關係,以多階層的地圖(maps) 顯示,建構範例網路庫存管理之物件模型及資料庫,來顯示整體網路拓樸及關聯式資 料庫的實作結果,並以此來驗證此模型是否達到設計要求。

9. 陳正忠、石豐銘、蔡明儒、周文陽,「射頻辨識於營建業之應用」,土木水利,第 33 卷,第 3 期,第 43-48 頁,2005 [17]。

土木水利工程本來就是跨領域整合工作,隨著資訊的自動與即時傳遞,也意謂著 團隊整合的必要性,團隊整合將不只在資訊系統開發階段,需要團隊整合來達成。當 資訊系統開發完成開始運行,資訊應用時也須團隊整合,監測資訊可以提供施工、監 造、業主與管理單位內各級人員與主管,以利迅速掌握問題、緊急應變、與事後檢討,

也可以提供各主管機關掌握即時訊息,作為施政或決策之依據。

土木水利工程之生命週期包括許多階段,如:可行性研究、規劃、設計、興建、

測試、驗收、營運、維護、拆除,常因各種人為與技術原因無法保存資訊與傳遞資訊。

隨著新資訊技術之導入,涵蓋各生命週期之資訊解決方案將有嶄新的面貌,例如:在 興建階段導入 RFID 管理各項結構構件、管線、設備或材料,除可協助施工人員將構 件放置於指定位置,提昇施工效率與品質,更可於後續測試、驗收、營運、維護、拆 除階段,利用已安裝之 RFID 協助設施與設備管理維護。

10. 鄭明淵,「台灣新型態科技建築-MAGA HOUSE」,RFID 於營建產業創新應用研 討會,第 A1-F86 頁,2008 [18]。

發展並建構 MEGA HOUSE 開放式建築示範屋。客製化設計 RFID 標籤,使其更 能夠符合開放式建築建構之使用。

於工程生命週期各階段導入 RFID,研發 RFID 空調溫濕自動監控調節系統,減 低能源消耗。發展 RFID 門禁控管,有效控管人員進出。RFID 資訊門牌建置,辨識 建物身分,以利建管、地政作業。結合 RFID 與 4D 動畫,進行物料與工程管理,並 將 RFID 導入使用維護、循環再生階段,應用標籤履歷管理功能,利用標籤儲存之資 訊進行建物循環再生。

(27)

16

11. 王奇笙,「以 BIM 為基礎建構裝潢工程元件之規則研究」,碩士論文,土木工程 學系專班,國立成功大學,2008 [19]。

由於營建專案日趨龐大及複雜,為了滿足專案管理團隊對資訊管理的需求,3D、

4D、BIM (Building Information Model)等資訊管理技術不斷興起。以 BIM 的精神為基 礎所發展出來的多維度模型(MD Model),在專案資訊整合、專案排程模式及施工管 控的應用上已顯現初步成效,但該研究初步僅針對結構工程中之建物構件及施工內容 進行探討。本研究擬以裝潢工程為範疇,建立裝潢工程元件的建構規則,期能充實多 維度建物元件庫,擴大 MD Model 的應用範疇。本研究先以構件(Element)及空間(Space) 為基本單元,建立專案的 PBS (Product Breakdown Structure),然後將每個空間內的裝 潢工程元件一一拆卸並紀錄列表,接著根據施工法或材料性質的要求,建立每個元件 與其它裝潢工程元件的相依關係,最後以桿狀圖(Bar Chart)為工具,藉由反覆檢討裝 潢工程元件間相依關係的邏輯性來調整裝潢工程元件的尺度,直到所有裝潢工程元件 都是最適尺度為止。將這些裝潢工程元件以工程類別分類,建立裝修工程的 WBS (Work Breakdown Structure),此 WBS 除了可作為多維度建物元件 3D 圖檔的歸檔分類 外,亦可作為訂定分包商合約之合約項目的參考。運用本建構規則建構裝潢工程元件 時,其過程兼顧了元件的幾何面向、行為面向、時間面向及實體面向屬性,符合多維 度建物元件(MD Object)的基本要求,因此依本建構規則產出的裝潢工程元件應可適 用於 MD Model。

12. 鄧挺發,「建築專案設計圖整合系統之初步研究」,碩士論文,土木工程學研究所,

臺灣大學,2007[5]。

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 Model)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。以建築資訊模型 BIM 設計作業是一個很好之模式,

主要是 3D 視覺化的溝通,及參數資料庫的應用。同時也將帶來作業模式及流程重大 之改變,換句話說”人”的因素,將是 BIM 設計作業是否能推展成功之重要因素。因

(28)

17

此本論文嘗試以設計者及專案管理之角度出發,從相關文獻、案例分析,到建築資訊 模型 BIM 設計作業流程、及案例模擬,去探討各環節可能遇到之問題,希望對建築 資訊模型 BIM 設計作業之導入有些微之幫助。

13. 唐清浿,「建築資訊模型(BIM)於整合營建資訊技術之應用」,碩士論文,建築與 永續規劃研究所碩士班,國立宜蘭大學,2007 [20]。

營建產業是屬於高度專業及各種知識資訊不斷累積複合的一個產業。綜觀營建專 案的生命週期,從初始設計至後端可分為「投、建、銷、管」四個階段,透過上述之 流程,可瞭解營建專案核心知識之傳遞,主要以「圖形」及「資料」為主,圖形與資 料同為描述建築物之方式。隨著營建產業之規模增大及架構之複雜化,因此走向「資 訊化管理」為其必然之解決之道。以電腦資訊之方式提昇產業之效率已屬必然。然而 當前營建產業之資訊技術應用並未從整個產業之角度、跨領域的資訊傳遞及共享之需 求進行考慮,建造過程也缺乏整體性之考量抑或完善資訊交流機制。這就是營建專案 工程中產生之「資訊逆流」現象。為了有效提升營建專案整體之效能,解決資訊逆流 之情況,其研究擬利用「建築資訊化模型」導入實際營建專案之流程,以「數值化」

及「參數化」為主要概念,持續的提供即時之專案資訊,包括設計、管理、明細表及 成本等資訊,維持專案資訊高品質、可靠性及協調能力。本研究將以一棟近郊民宿作 為此次建築資訊模型之測試主體,將針對 1.面積、陰影日照;2.多人作業協同機制 3.

時程因素及 4.建築資訊資料庫建立以便後續整合營建專案管理。並期望後續研究能與 台灣地區綠建築九大指標整合,計算建築體之綠建築係數,以達到永續規劃之未來性。

因此,以建築資訊模型(BIM)為核心技術之軟體作為設計工具,結合本國相關法規規 範,加強後續各項加值應用,使得營建產業在營建專案過程之「投、建、銷、管」等 面向,能夠有效管理及整合相關資訊技術,大幅提升產業競爭力,以期提昇本土營建 產業與全球接軌及永續發展。

(29)

18

2.3.2 國外相關期刊 國外相關期刊 國外相關期刊 國外相關期刊

本研究所參考國內相關研究文獻概括國外期刊、國際研討會等,分述如下:

1. Ergen E. and Akinci B. and East B. and Kirby J., “Tracking Components and Maintenance History within a Facility Utilizing Radio Frequency Identification Technology, ”Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, Volume 21, Issue 1, pp.11-20, 2007. [21]

此研究結合 RFID 技術儲存歷史建物的歷史維修資料。在實地以主動式 UHF RFID 技術測試,在一定讀取率下,在有金屬的環境下讀取率會降低 7%,但讀取率降 低也有可能是因眾多人潮所導致。

該調查的現場試驗表明, RFID 技術可用於改善日常維護和檢查活動,並減少未 記錄的維修活動。 RFID 技術能提高準確性和完整性維護的數據。

2. Akinci B. ,Ergen E. ,Haas C., Caldas C. ,Song, J. ,Wood C.R. and Wadephul J., “Field Trials of RFID Technology for Tracking Fabricated Pipe, ” Smart Chips Project Report, FIATECH, Austin, pp.1-31, 2004.[22]

此研究以實地測驗 RFID 應用在追蹤製造管線的可行性,使用不同 READER 以 及 RFID 標籤選擇,RFID 標籤貼附方式是以塑膠材料包覆起來。在工地架設一個入 口可讓平板拖車進入,為了讓標籤能夠更精確讀取,在入口處同一個剖面不同角度分 別架設四個 READER,以追蹤其製造導管應安裝於何處。在兩次不同的硬體測試當 中讀取較不順的地方在於標籤都被金屬完全包圍或是標籤直接貼附在金屬表面上。

3. Reiner Jedermann, Christian Behrens, Detmar Westphal and Walter Lang, “Applying autonomous sensor systems in logistics-Combining sensor networks, RFID and software agents.” , Sensors and Actuators ,Volume 132, Issue 1, pp. 370-375, November ,2006.[23]

新的無線射頻傳輸和軟體技術被廣泛的使用以追蹤系統及其相關傳輸設備。從無 線射頻系統的對一物件讀取崁入的資料,傳輸讀取資料的過程含有潛在的風險。估計 目前農業技術成熟的國家用以測量氣體激素乙烯為一技術成熟的指標。目前正在架設 小型化高解析氣體色譜分析。而該系統可於一段時間內由 RFID 系統自動偵測物件,

並且回傳資料。並可透過手機傳輸來偵測物品供應鏈。在傳送大量的偵測資料前,可 先提交重要的資訊給管理者。

(30)

19

4. Esin Ergen, Burcu Akinci and Rafael Sacks, “Life-cycle data management of engineered to order components using radio frequency identification” ,Advanced Engineering Informatics , Volume 21, Issue 4, pp. 356-366, 2007. [24]

管理建築工程相關的資訊是一件相當艱鉅的任務,建築物的生命週期從規劃、設 計、施工、維護、拆除是相當冗長的,所以訊息的流動性較高且複雜,加上工項又較 為繁多,因此文件不易保留,所存留下的資料也較不完整,其研究證明利用 RFID 在 建築物的維護管理技術上是可行的,並且可自動收集、儲存、查詢及發送相關訊息,

成為智慧化建築生活的一部分。

5. Paul M. Goodrum, Matt A. McLaren and Adam Durfee, “The application of active radio frequency identification technology for tool tracking on construction job sites.”, Automation in Construction ,Volume 15, Issue 3,pp. 292-302,May ,2006. [25]

在營建產業界裡,工具的可獲得性是一個提高生產力的關鍵要素。設法改善物件 追蹤及提高其可用性,這項研究開發了物件追蹤及存貨系統,利用無線射頻辨識系統 (RFID)之標籤,在商業用途上能夠有效的操作與維修資料系統(O&M)。在兩家電子架 設公司的參與下,該系統已經在數個工程地點測試過了。據計畫指出,在建築環境中,

現有的 RFID 可於金屬干涉和低溫下用來編列小型物品以及操作與維修資料系統。由 經濟面、缺乏規格及範圍的環境現況而言,以 RFID 標籤追蹤商品則較受限制。

6. “RFID for Construction Sites And Facilities management”,

http://www.falkensecurenetworks.com/PDFs/0833_RFID_for_Construction.pdf,2009. [26]

遵循生命週期的建築物從原物料管理到使用維護階段,過程中有許多的不確定性 與風險,在完工的時候一併移交給業主單位或使用者,這種情況並不少見,而運用這 樣的技術,保留施工中的詳細資料,以做為日後責任歸屬的判別,有效的提高建築物 的價值與安全保障。RFID 廣泛的被應用於建築業,包含了三個領域:

一、 供應鏈的價值和在施工過程中,包括隨後的管理設施。

二、 RFID 技術實際執行情況和產生的成果。

三、 處理大量的數據產生的 RFID 系統和資料庫技術。

(31)

20

7. Ghang Lee, Rafael Sacks, Charles M. Eastman, “Specifying parametric building object behavior (BOB) for a building information modeling system” ,Automation in Construction, Volume 15, Issue 6 , pp.758-776,November 2006.[27]

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試圖建立其模型,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,不但可加速決策制定、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 BIM 應用的原理。

(32)

21

第三 第三 第三

第三章 章 章 現況分析與問題導入 章 現況分析與問題導入 現況分析與問題導入 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 [28]。

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,導入施工 電子履歷系統等問題。

3.1 建築資訊模型 建築資訊模型 建築資訊模型 建築資訊模型現況分析 現況分析 現況分析 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,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 建築資訊模型 建築資訊模型 建築資訊模型( ( ( (Building Information Modeling) ) ) )技術發展 技術發展 技術發展 技術發展

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。

就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試圖

(33)

22

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[29]。

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,以下表 3.1 提出三種以建築資訊模型為開發概念工具[30]的比 較表。

表 3.1 建築資訊模型工具比較表

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

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

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

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

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

支援其他軟體效能 低 低 高

資料安全性 內部管理才具有權限

控管功能

內部管理才具有權限 控管功能

數位權限及數位簽章的智 慧財產管理

(34)

23

3.1.2 建築資訊模型 建築資訊模型 建築資訊模型 建築資訊模型( ( (Building Information Modeling) ( ) ) )應用 應用 應用 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。

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,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,為了讓工程業 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[31]。

3.2 電子履歷系統問題導入 電子履歷系統問題導入 電子履歷系統問題導入 電子履歷系統問題導入與分析 與分析 與分析 與分析

為了有效提升管理能力,將資料電子化並透過軟體管理,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,包括了明細表製作與成本數量上的計算,運用在外部資料庫的結合與資訊管 理系統的開發,將施工中的檔案文件,包含施工規範、施工照片、施工影片、自主檢 查表、施工日報、查驗資料等,整合、記錄在系統中以供查詢。本節將根據文獻及相 關應用來探討導入建築物施工履歷之前需注意的問題。

(35)

24

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、為了有效分類建築材料,並配合我國加入 WTO 後之國際化,亟需針對營建工程 做一有系統且符合國情的分類及編碼,使資料之共通及取用更經濟而有效率。有 鑑於此,行政院公共工程委員會建置「公共工程價格資料庫」以提供各工程主辦 機關、設計單位、監審單位及投標廠商,作為辦理「發包預算」或「投標時」之 參考資料。本研究將公共工程綱要編碼的大項、中項、小項及單價,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 結合建築資訊模型之問題探討 結合建築資訊模型之問題探討 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,如圖 3.1 形成生命週期[32]。

(36)

25

圖 3.1 建築物生命週期示意圖

建築物的生命週期在施工階段關係最為直接與密切的對象在於業主、設計單位與 施工單位,三者在施工階段與營運階段所產生的資訊交流最為頻繁,所產生的界面也 最為繁雜,倘若此階段的作業有所瑕疵,對往後的營運成本也會相對的提升,況且在 竣工後,相關的施作人員已離開工地,在責任歸屬上找不到相關的資料以供查驗,是 相當困擾的一件事,所以本研究將施工階段的相關資料,施工中的檔案文件,包含施 工規範、施工照片、施工影片、自主檢查表、施工日報、查驗資料等,整合於系統中,

並以目前積極推廣開發的建築資訊模型作一結合。

欲與建築資訊模型系統結合必須克服以下幾個問題:

一、 編碼

本研究所使用的 Autodesk Revit 建築資訊模型在資料庫系統中,材質庫與品類上 還沒有符合國內所使用的公共工程委員會編碼為依據,目前公共工程委員會的綱要編 碼大致架構還算完整,若能將公共工程委員會的綱要編碼放置在建築資訊模型資料庫 系統中,在設計階段的時就於系統上指定所需的規格、材質,並作數量與成本的估算,

相較之下會較為完整,固本研究利用 Autodesk Revit 的關鍵註記參數設計特性,可用 於所有模型元素 (包括詳圖元件) 和材料,為上述每個元素加上標籤。

關鍵註記值衍生自包含關鍵註記清單的獨立文字檔,在專案中指定的關鍵註記連 結至其來源關鍵註記表格,下圖 3.2 為本研究所製成的關鍵註記文字檔,並放置於 Autodesk Revit 資料庫內,如下圖 3.3,並連結作為測試,如下圖 3.4。

(37)

26

圖 3.2 Autodesk Revit 關鍵註記文字檔視窗

圖 3.3 關鍵註記指定路徑視窗

在關鍵註記中設 定工共重委員會 編碼的路徑

設定好路徑之後 按確定

匯入 Autodesk Revit 中公共工 程委員會的大、

中、細項編碼

細項 中項

大項

參考文獻

相關文件

Furthermore, this research will add constructed scaffolding components to a third case and use clash detection and construction simulation on the scaffolding to determine the

This study uses data envelopment analysis to investigate the main technology develop- ment evaluation models adopted by Asian (Taiwan, Japan, Korea, Singapore, and Mainland

With the advancement in information technology and personal digital mobile device upgrade, RFID technology is also increasingly common use of the situation, but for

Hence this study uses a systematic method to develop safety evaluation indices and their weights to evaluate the walking environment of way to school for

Business Information Technology Unit Development & Construction Division Housing Department, “Building Information Modelling (BIM) User Guide for Development and

In this study, Technology Acceptance Model (TAM 2) is employed to explore the relationships among the constructs of the model and website usage behaviors to investigate

In this study, we make use of Technology Acceptance Model (TAM), Perceived Usefulness and Perceived Ease of Use as primary factors, followed by perceived level of

Herewith this approach, the problems among their working environment and the construction companies of joint venture under turnkey projects will be discussed, in order to find