Microsoft Word - 030-M09616012黃士種

中 華 大 學 碩 士 論 文 建 築 資 訊 模 型 (BIM) 之 應 用 研 究 以 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 為 例 A Study on the Application of BIM for Pu-Li Office Building of Taiwan Highway Bureau 系 所 別 : 營 建 管 理 研 究 所 學 號 姓 名 :M09616012 黃 士 種 指 導 教 授 : 鄭 紹 材 博 士 邱 垂 德 博 士 中 華 民 國 九 十 九 年 八 月

摘 要 目 前 營 建 產 業 的 生 產 力 正 逐 年 下 滑, 而 資 訊 的 傳 遞 被 認 為 是 營 建 業 生 產 力 的 障 礙, 在 圖 資 傳 遞 的 過 程 中 往 往 耗 費 太 多 時 間, 且 各 團 隊 間 的 圖 資 檔 案 常 不 能 互 相 轉 換, 有 許 多 的 時 間 便 浪 費 在 資 訊 重 建 當 中 而 當 工 程 變 更 發 生 時, 修 改 為 數 眾 多 的 圖 面 則 是 浩 大 的 工 作, 易 因 人 為 的 失 誤 產 生 圖 說 不 一 致 的 問 題, 且 無 法 保 證 修 正 的 結 果 能 百 分 之 百 傳 遞 給 所 有 受 影 響 的 團 隊 近 年 來, 建 築 資 訊 模 型 (Building Information Modeling, 簡 稱 為 BIM) 的 發 展, 則 創 造 了 資 訊 取 得 與 人 員 溝 通 的 便 利 性, 但 國 外 的 工 程 案 例 較 多, 國 內 的 經 驗 較 少, 故 本 研 究 以 國 內 的 工 程 案 例 來 驗 證 BIM 的 功 效 本 研 究 經 由 交 通 部 公 路 總 局 的 協 助, 取 得 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 發 包 文 件 中 的 所 有 圖 資, 應 用 BIM 建 模 軟 體 轉 製 成 三 維 模 型, 經 由 與 建 築 師 以 及 業 主 會 報 研 討, 確 認 模 型 之 正 確 性, 且 利 用 三 維 建 築 資 訊 模 型 輸 出 建 築 圖 說 與 數 量 明 細 表, 並 與 建 築 師 所 給 予 之 數 量 計 算 書 做 比 對, 審 視 建 築 圖 說 是 否 能 夠 為 業 界 所 使 用, 探 討 採 用 BIM 工 具 及 流 程 的 效 益 本 研 究 在 二 維 圖 面 轉 換 至 三 維 模 型 時, 共 計 發 現 了 63 項 議 題, 與 建 築 師 會 報 後, 發 現 大 約 73%( 本 案 中 共 46 處 ) 的 問 題 確 認 會 在 日 後 按 圖 施 工 時 出 現, 這 些 問 題 已 經 經 由 三 維 建 模 及 視 覺 化 檢 查 而 消 除, 充 份 顯 示 三 維 模 型 的 功 效 而 利 用 BIM 自 動 輸 出 之 二 維 圖 面 則 較 為 精 簡, 但 在 轉 為 CAD 檔 進 行 加 工 作 業 後, 即 可 達 成 建 管 單 位 送 審 之 要 求 在 數 量 計 算 方 面, 由 軟 體 產 生 之 明 細 表, 因 隨 著 模 型 的 改 變 而 更 動, 可 得 到 精 確 的 數 字 在 本 研 究 當 中 合 計 BIM 輸 出 之 混 凝 土 總 量 較 建 築 師 計 算 少 了 168.75 立 方 公 尺, 總 量 為 建 築 師 估 算 之 92% 經 案 例 驗 證 顯 示,BIM 在 建 築 工 程 之 應 用 有 視 覺 化 溝 通 檢 核 圖 面 問 題 初 步 建 築 圖 面 產 出 以 及 混 凝 土 體 積 之 數 量 計 算 等 益 處, 然 建 築 師 若 能 直 接 以 BIM 進 行 三 維 設 計 作 業, 則 還 可 省 下 建 模 所 耗 費 之 時 間, 以 及 後 續 數 量 計 算 所 耗 費 之 心 力 關 鍵 字 : 電 腦 輔 助 設 計 三 維 設 計 三 維 視 覺 化 建 築 資 訊 模 型 BIM i

Abstract The productivity of Architecture, Engineering, and Construction (AEC) industry have not been growing up with the development of information technology in recent years, due mainly to the information exchange losses in the building life cycle. The application of Building Information Modeling (BIM) would not only create a parametric 3D model but also a complete set of design documents stored in an integrated database both to improve communication between the AEC project teams and eliminate much of the waste, error, and inefficiency. With the support of Taiwan Highway Bureau, all the detailed drawings and documents were reviewed and the 3D models of the Pu-Li Office Building were established by using Autodesk Revit Architecture software in this particular study. All the problems in regards to transform 2D drawings into 3D models were reviewed together with the design architect and the owner. Some traditional 2D drawings such as plans, sections, and details were auto-generated from the 3D models and checked with the original drawings to insure the applicability of the BIM tool. The quantity of concrete was also taken off the models and compared with those listed in the design documents. All the information above are then analyzed to primarily evaluate the effectiveness of BIM tools for the construction of new office buildings. A total of 63 items were proposed in regards to transforming 2D drawings into 3D models, within which 73% were assured by the architect to effectively eliminate ongoing construction errors. Although the auto-generated 2D drawings are too simple to be used for construction, they are easily amended by the follow-up drawings. The quantity of concrete taken off the BIM models is about 92% of those listed in the design documents. With these particular experiences of using BIM, it is believed that BIM tools could be used to better manage cost estimate and virtually eliminate much of the waste, error, and inefficiency inherent in today s AEC industry. Keywords: Building Information Modeling, 3D Models, Quantity take off, Office Building ii

誌 謝 八 年 了, 景 物 依 舊 人 事 已 非 轉 眼 間, 在 新 竹 已 經 八 年 了 大 四 那 一 年, 為 了 心 目 中 理 想 的 畢 業 設 計, 跟 設 計 老 師 起 了 爭 執, 決 定 再 多 留 一 年, 這 一 年 考 到 了 IPMA 的 證 照 研 究 所, 論 文 總 是 找 不 到 有 興 趣 的 題 目, 第 三 年, 終 於 等 到 了 心 目 中 的 理 想 大 學 加 研 究 所 念 了 八 年, 被 戲 稱 當 作 醫 學 院 來 唸, 是 否 曾 經 後 悔 過? 我 想, 我 不 後 悔 今 天 能 夠 在 這 邊 說 些 感 性 的 話 語, 要 感 謝 的 人 實 在 太 多 了 首 先 要 感 謝 的 是 鄭 奕 孟 老 師 陳 文 成 老 師 以 及 謝 錦 龍 老 師, 他 們 帶 我 走 入 了 建 築 的 世 界, 啟 發 我 對 建 築 的 思 維, 是 我 人 生 中 的 啟 蒙 恩 師 踏 入 研 究 所, 在 一 片 徬 徨 無 助 中, 吳 福 祥 教 授 接 納 了 我, 在 他 的 照 顧 下, 吸 收 了 非 常 多 的 相 關 知 識, 而 後 吳 福 祥 教 授 榮 升 總 務 長, 業 務 繁 忙 我 輾 轉 來 到 了 鄭 紹 材 博 士 麾 下, 在 這 邊 接 觸 到 了 創 新 與 專 利 的 領 域, 然 學 生 愚 魯, 對 於 該 領 域 只 嘆 心 有 餘 而 力 不 足 在 翁 紹 偉 同 學 的 引 薦 之 下, 認 識 了 邱 垂 德 博 士, 在 他 的 帶 領 之 下 接 觸 到 了 建 築 資 訊 模 型 的 領 域, 讓 擁 有 建 築 背 景 的 我, 欣 喜 若 狂 感 謝 三 位 教 授 在 學 生 研 究 所 給 予 的 提 攜 與 幫 助, 沒 有 他 們, 就 沒 有 今 天 的 我 也 要 感 謝 台 灣 大 學 土 木 系 謝 尚 賢 教 授 與 交 通 部 公 路 總 局 材 料 試 驗 所 陳 式 毅 所 長 給 與 學 生 建 議 與 指 導, 學 生 受 益 良 多 特 別 感 謝 埔 里 工 務 段 吳 銚 堂 段 長 以 及 莊 建 德 建 築 師 給 予 本 研 究 的 協 助 同 時 也 感 謝 誌 銘 學 長 理 成 學 長 怡 君 學 姐 昀 青 同 學 詩 婷 同 學 紹 偉 同 學 郁 詞 學 妹 相 甫 學 弟, 在 課 業 上 諸 多 幫 忙, 以 及 研 究 所 同 窗 思 捷 同 學 顯 硯 同 學 奕 軒 同 學 景 田 同 學 文 俊 學 弟 的 幫 助, 最 後 要 感 謝 竪 程 哥 蔣 哥 白 毛 哥 與 懷 德 哥 伴 隨 我 所 度 過 最 後 這 歡 笑 淚 水 辛 苦 收 穫 的 一 年 八 年 了, 歷 經 許 多 風 風 雨 雨, 終 於 在 這 一 年 要 離 開 新 竹 了, 感 謝 陪 我 度 過 每 一 天 的 每 一 個 人, 無 論 是 給 與 稱 讚 或 是 責 備, 無 論 是 有 過 歡 樂 或 是 衝 突, 無 論 是 曾 經 的 美 好 或 是 未 來 的 希 望, 相 信 未 來 一 定 會 更 加 美 好 黃 士 種 謹 誌 於 中 華 大 學 2010.08 iii

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 動 機... 1 1.2 研 究 目 的... 1 1.3 研 究 範 圍 與 限 制... 2 1.4 研 究 方 法 流 程 及 論 文 架 構... 2 第 二 章 文 獻 回 顧... 4 2.1 營 建 產 業 現 況... 4 2.1.1 建 築 與 管 理... 4 2.1.2 營 建 專 案 流 程... 5 2.1.3 營 建 產 業 的 資 訊 傳 遞 效 率... 7 2.2 建 築 資 訊 模 型 (BIM)... 10 2.2.1 BIM 的 概 念... 10 2.2.2 BIM 的 歷 史... 11 2.2.3 BIM 的 作 業 模 式... 12 2.2.4 BIM 的 優 點... 13 2.3 BIM 的 發 展... 16 2.3.1 BIM 的 發 展... 16 2.3.2 BIM 的 案 例... 16 2.3.3 BIM 的 應 用 軟 體... 21 iv

第 三 章 導 入 BIM 之 流 程... 23 3.1 導 入 BIM 之 方 法 流 程... 23 3.2 研 究 標 的... 25 3.3 建 立 三 維 建 築 資 訊 模 型... 26 3.3.1 軟 硬 體 資 源 使 用... 26 3.3.2 三 維 建 築 資 訊 模 型 建 立 步 驟... 27 3.4 分 析 步 驟 與 驗 證 方 法... 35 第 四 章 成 果 與 效 益... 36 4.1 圖 面 轉 換 發 生 之 問 題... 36 4.2 由 BIM 輸 出 的 二 維 圖 面... 77 4.3 由 BIM 輸 出 的 工 程 數 量... 80 4.4 BIM 流 程 在 建 築 工 程 之 應 用 實 證 經 驗 彙 整... 85 第 五 章 結 論 與 建 議... 90 5.1 結 論... 90 5.2 建 議... 91 參 考 文 獻... 92 附 錄 一 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 數 量 表... 95 附 錄 二 埔 里 工 務 段 A 棟 辦 公 大 樓 數 量 計 算 書... 103 附 錄 三 會 議 記 錄... 106 v

表 目 錄 表 3.1 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 相 關 資 料...25 表 3.2 硬 體 資 源 介 紹...26 表 3.3 硬 體 資 源 介 紹...27 表 4.1 本 研 究 將 三 維 模 型 干 涉 檢 查 之 問 題 點...86 表 4.2 本 研 究 將 二 維 圖 面 轉 成 三 維 模 型 時 產 生 之 議 題...37 表 4.3 混 凝 土 柱 數 量 計 算...82 表 4.4 混 凝 土 柱 數 量 計 算 ( 扣 除 建 築 師 未 算 部 分 )...83 表 4.5 混 凝 土 樑 數 量 計 算...83 表 4.6 混 凝 土 版 數 量 計 算...84 表 4.7 混 凝 土 牆 數 量 計 算...84 附 表 1.1 由 BIM 轉 換 成 xls 格 式 之 牆 明 細 表...99 附 表 1.2 由 BIM 轉 換 成 xls 格 式 之 樓 版 明 細 表...99 附 表 1.3 由 BIM 轉 換 成 xls 格 式 之 樑 明 細 表...101 附 表 1.4 由 BIM 轉 換 成 xls 格 式 之 柱 明 細 表...102 附 表 3.1 第 一 次 匯 報 研 討 之 議 題...106 附 表 3.2 第 二 次 匯 報 研 討 之 議 題... 110 附 表 3.3 第 三 次 匯 報 研 討 之 議 題... 112 附 表 3.4 第 四 次 匯 報 研 討 之 議 題... 115 vi

圖 目 錄 圖 2.1 生 命 週 期 影 響 力 與 變 更 成 本... 5 圖 2.2 營 建 業 生 產 力 指 標... 7 圖 2.3 BIM 作 業 模 式... 13 圖 2.4 美 國 西 雅 圖 體 驗 音 樂 館... 17 圖 2.5 中 國 國 家 體 育 場... 17 圖 2.6 中 國 國 家 游 泳 中 心... 18 圖 2.7 美 國 華 盛 頓 NATIONALS PARK 新 運 動 場... 18 圖 2.8 美 國 華 盛 頓 NATIONALS PARK 新 運 動 場 透 視 圖... 19 圖 2.9 花 蓮 海 洋 渡 假 園 區... 20 圖 2.10 華 航 園 區 模 擬 機 大 樓... 20 圖 3.1 本 研 究 方 法 流 程 示 意 圖... 23 圖 3.2 研 究 流 程 圖...24 圖 3.3 建 模 步 驟 流 程 圖...28 圖 3.4 建 立 樓 層 線 示 意 圖...28 圖 3.5 建 立 網 格 線 示 意 圖...29 圖 3.6 匯 入 CAD 之 示 意 圖...29 圖 3.7 建 立 柱...30 圖 3.8 建 立 樑...30 圖 3.9 建 立 樓 版...31 圖 3. 10 建 立 牆...31 圖 3.11 放 置 門...31 圖 3.12 放 置 窗 戶...32 圖 3.13 建 立 欄 杆...32 圖 3.14 建 立 特 殊 構 件...32 圖 3.15 三 維 模 型 彩 現 圖...33 圖 3.16 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 CAD 檔...34 圖 3.17 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 明 細 表...34 vii

圖 4.1 建 築 師 所 提 供 之 二 維 圖 面...36 圖 4.2 三 維 建 築 資 訊 模 型 示 意 圖...37 圖 4.3 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -1...38 圖 4.4 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -2...39 圖 4.5 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -3...40 圖 4.6 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -4...41 圖 4.7 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題...42 圖 4.8 立 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題...42 圖 4.9 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 問 題...43 圖 4.10 平 面 圖 不 一 致 之 問 題...43 圖 4.11 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 -1...44 圖 4.12 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 -2...45 圖 4.13 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -1...46 圖 4.14 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -2...47 圖 4.15 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -3...48 圖 4.16 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -4...49 圖 4.17 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -5...50 圖 4.18 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -6...51 圖 4.19 立 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題...52 圖 4.20 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -1...53 圖 4.21 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -2...54 圖 4.22 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -3...55 圖 4.23 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -4...55 圖 4.24 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致...56 圖 4.25 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1...57 圖 4.26 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2...58 圖 4.27 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -3...59 圖 4.28 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1...60 圖 4.29 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2...61 viii

圖 4.30 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -3...62 圖 4.31 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -4...62 圖 4.32 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -5...63 圖 4.33 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -6...64 圖 4.34 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -7...65 圖 4.35 結 構 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1...66 圖 4.36 結 構 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2...67 圖 4.37 立 面 圖 與 門 窗 詳 圖 之 不 一 致...68 圖 4.38 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -1...69 圖 4.39 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -2...70 圖 4.40 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -3...71 圖 4.41 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -4...71 圖 4.42 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -5...72 圖 4.43 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -6...72 圖 4.44 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -1...73 圖 4.45 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -2...74 圖 4.46 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -3...75 圖 4.47 二 維 圖 面 轉 成 三 維 模 型 時 產 生 之 議 題 圓 餅 圖...76 圖 4.48 三 維 建 築 資 訊 模 型 示 意 圖...77 圖 4.49 由 BIM 軟 體 輸 出 之 二 維 圖 面 (A 棟 二 樓 平 面 圖 )...77 圖 4.50 由 BIM 軟 體 輸 出 再 轉 由 CAD 編 修 完 成 之 二 維 圖 面...78 圖 4.51 剖 面 圖 A5-8-1...79 圖 4.52 BIM 輸 出 之 剖 面 圖...79 圖 4.53 混 凝 土 數 量 比 較 長 條 圖...85 圖 4.54 本 研 究 以 三 維 模 型 干 涉 檢 查 時 發 現 的 軟 體 限 制 問 題...86 圖 4.55 本 研 究 以 三 維 模 型 干 涉 檢 查 時 發 現 的 人 為 疏 失 問 題...87 圖 4.56 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 彩 現 圖...88 附 圖 1.1 BIM 軟 體 中 之 牆 明 細 表...95 附 圖 1.2 BIM 軟 體 中 之 樓 版 明 細 表...96 ix

附 圖 1.3 BIM 軟 體 中 之 樑 明 細 表...97 附 圖 1.4 BIM 軟 體 中 之 柱 明 細 表...98 x

第 一 章 緒 論 1.1 研 究 動 機 建 築 工 程 所 要 完 成 的 成 品 都 是 三 度 空 間 中 的 實 體, 在 早 期 受 限 於 平 面 紙 張 表 達 工 具 的 限 制, 只 能 以 二 維 的 圖 面, 如 平 面 圖 立 面 圖 搭 配 透 視 圖, 展 現 建 築 設 計 的 成 果 工 程 師 們 必 須 從 這 些 二 維 的 圖 面 裡, 重 新 建 構 出 建 築 師 的 設 計 成 果, 然 而 在 二 維 與 三 維 的 轉 換 中, 常 容 易 產 生 設 計 與 理 解 上 的 疏 漏 衝 突 與 錯 誤 [1] 為 了 避 免 這 些 錯 誤 的 發 生, 建 築 工 程 不 論 在 規 劃 設 計 或 者 是 施 工 階 段, 皆 有 為 數 眾 多 的 相 關 圖 說 及 圖 表, 用 以 說 明 工 程 現 況 以 及 後 續 規 劃, 供 設 計 單 位 營 造 單 位 發 包 單 位 監 造 單 位 施 工 單 位 等 與 工 程 相 關 的 人 員 進 行 討 論 然 而 眾 多 的 圖 面 固 然 仔 細 的 描 述 了 工 程 的 各 個 細 節, 卻 也 造 成 了 圖 面 過 多 的 困 境, 難 免 也 發 生 圖 與 圖 之 間 不 合 的 錯 誤 同 時, 一 旦 工 程 產 生 工 程 變 更 之 需 求 時, 為 數 眾 多 的 圖 面 在 此 時 卻 變 成 拖 慢 進 度 的 累 贅 只 要 有 一 部 分 圖 面 需 要 更 改, 可 能 結 構 圖 施 工 圖 水 電 等 圖 面 皆 須 跟 著 修 改, 眾 多 的 人 力 便 消 耗 在 圖 面 的 修 改 上, 對 於 工 程 進 度 來 說, 無 疑 是 項 利 空 近 年 來, 有 所 謂 建 築 資 訊 模 型 (Building Information Modeling, 簡 稱 為 BIM) 軟 體 工 具, 由 於 採 用 先 進 的 資 訊 科 技 的 物 件 導 向 資 料 庫 技 術, 提 供 完 整 的 資 訊 供 存 取 應 用, 加 上 視 覺 化 三 維 模 型 促 進 溝 通, 可 以 有 效 改 善 營 建 產 業 的 效 率 ; 然 而, 經 由 軟 體 廠 商 功 能 性 的 介 紹 較 多, 也 大 都 是 先 進 國 家 的 案 例, 國 內 的 應 用 案 例 較 少, 故 以 國 內 工 程 案 例 實 證 BIM 的 功 效, 為 本 研 究 的 主 要 動 機 1.2 研 究 目 的 本 研 究 嚐 試 以 進 行 中 的 建 築 工 程 案, 將 建 築 師 設 計 的 圖 面, 反 向 應 用 BIM 建 模 工 具, 製 作 建 築 師 設 計 的 電 腦 三 維 模 型, 並 進 行 視 覺 化 檢 查, 將 發 現 的 問 題 點 經 由 與 原 設 計 建 築 師 溝 通 確 認, 探 討 驗 證 應 用 三 維 技 術 進 行 建 築 設 計 的 可 能 效 益 彙 整 本 研 究 的 目 的 有 下 列 幾 項 1. 將 建 築 師 依 傳 統 二 維 方 法 設 計 的 詳 細 圖 面, 利 用 BIM 建 模 軟 體 轉 繪 成 三 維 模 型, 與 業 主 建 築 師 及 負 責 施 工 的 營 造 公 司 一 起 檢 視, 探 討 由 二 維 圖 面 建 立 建 築 資 訊 模 型 之 效 益 與 可 能 發 生 之 議 題 2. 探 討 由 建 築 資 訊 模 型 所 輸 出 之 建 築 圖 面 於 送 交 建 管 單 位 審 核 之 可 行 性, 以 及 1

透 過 建 築 資 訊 模 型 溝 通 之 效 益 3. 以 經 業 主 及 建 築 師 確 認 的 三 維 模 型, 用 BIM 軟 體 具 備 的 自 動 數 量 輸 出 功 能, 輸 出 工 程 詳 細 表, 並 與 建 築 師 計 算 發 包 的 數 量 進 行 比 對 探 討, 以 供 未 來 採 用 BIM 流 程 之 參 考 1.3 研 究 範 圍 與 限 制 本 研 究 因 獲 交 通 部 公 路 總 局 的 同 意, 取 得 該 局 第 二 區 工 程 處 埔 里 工 務 段 新 建 工 程 之 相 關 圖 資, 並 與 業 主 建 築 師 及 承 攬 營 造 公 司 充 份 溝 通, 互 相 瞭 解, 建 築 師 並 同 意 加 入 探 討 BIM 應 用 的 議 題, 故 得 以 進 行, 然 受 限 於 該 工 程 的 時 程 及 本 研 究 可 以 掌 握 的 軟 體 工 具, 整 理 出 下 列 的 研 究 範 圍 與 限 制 1. 該 工 程 雖 於 2009 年 底 完 成 細 部 設 計, 但 在 2010 年 3 月 才 發 包 完 成, 正 式 開 工, 因 此 本 研 究 的 驗 證 範 圍 不 包 括 施 工 部 分 2. 本 研 究 主 要 採 用 BIM 的 建 模 軟 體 Revit Architecture, 主 要 為 建 築 師 建 模 所 用 不 包 含 結 構 分 析 之 功 能, 鋼 筋 混 凝 土 部 份 也 還 未 取 得 罝 入 鋼 筋 之 軟 體 支 援, 故 在 數 量 計 算 驗 證 的 部 份, 只 針 對 本 工 程 的 混 凝 土 數 量 做 比 對 3. 圖 面 檢 查 部 份, 採 用 軟 體 本 身 之 干 涉 檢 查 功 能, 進 行 衝 突 點 之 檢 驗, 然 其 中 部 分 之 問 題, 因 受 限 於 軟 體, 在 沒 有 其 他 軟 體 輔 助 下, 為 無 法 避 免 之 情 形 1.4 研 究 方 法 流 程 及 論 文 架 構 本 研 究 所 使 用 之 研 究 方 法 流 程 如 圖 1.1 所 示 在 確 認 研 究 動 機 目 的 與 範 圍 後, 先 進 行 文 獻 整 理, 以 便 能 確 認 本 研 究 提 出 來 的 問 題, 並 嚐 試 研 提 解 決 問 題 的 方 法, 主 要 重 點 在 於 整 理 目 前 國 內 外 對 於 BIM 之 相 關 文 獻, 探 討 其 背 景 與 現 況 接 下 來 則 說 明 將 BIM 導 入 埔 里 工 務 段 之 工 程, 以 BIM 建 模 工 具 將 二 維 圖 面 轉 製 成 三 維 模 型 的 方 法, 並 將 建 立 之 三 維 模 型, 與 建 築 師 及 業 主 會 報 研 討, 最 後 綜 合 整 理 本 研 究 的 結 論 與 建 議 2

圖 1.1 研 究 流 程 圖 3

第 二 章 文 獻 回 顧 2.1 營 建 產 業 現 況 2.1.1 建 築 與 管 理 誠 如 第 一 章 所 述, 我 們 人 所 生 活 的 環 境, 是 個 三 維 的 世 界, 而 建 築 工 程 所 要 完 成 的 成 品, 則 都 是 三 度 空 間 的 實 體 然 建 築 工 程 涵 蓋 範 圍 廣 闊, 類 型 眾 多, 但 什 麼 叫 做 建 築 呢? 凡 定 著 於 土 地 上 或 地 面 下 具 有 頂 蓋 梁 柱 或 牆 壁 供 個 人 或 公 眾 使 用 之 構 造 物 或 雜 項 工 作 物 均 稱 為 建 築 物, 這 是 我 國 建 築 法 第 四 條 對 建 築 物 的 定 義, 建 築 的 解 釋, 建 有 建 設 建 造 興 建 的 意 思 ; 築 有 構 築 築 造 構 造 的 意 思 所 以 建 築 一 詞 的 意 思, 依 字 面 的 解 釋, 就 是 有 計 畫 有 方 法 的 實 行 各 種 築 造 工 程, 而 建 築 設 計, 也 就 並 非 只 是 畫 出 一 棟 建 築 物 [2] 參 與 建 築 專 案 的 人 員 與 團 隊 很 多, 至 少 有 業 主 建 築 師 團 隊 結 構 技 師 團 隊 土 木 技 師 團 隊 設 備 技 師 團 隊 營 建 管 理 單 位 施 工 單 位 等 建 築 設 計 的 成 果, 將 做 為 後 續 營 造 施 工 營 運 維 護 的 依 據, 而 團 隊 成 員 間 彼 此 的 溝 通 合 作, 與 建 築 專 案 是 否 成 功 息 息 相 關 [3,4] 且 當 建 築 專 案 規 模 龐 大 工 程 複 雜 時, 通 常 業 主 單 位 會 委 託 專 業 營 建 管 理 團 隊 (Professional Construction Management, 簡 稱 為 PCM) 進 入, 代 替 業 主 在 營 建 團 隊 中 的 工 作, 領 導 整 個 團 隊, 包 括 各 團 隊 之 間 的 協 調 溝 通, 或 是 利 用 現 代 管 理 技 術 為 業 主 控 制 工 程 參 數, 以 節 省 成 本 控 制 工 期, 以 及 對 工 程 品 質 的 要 求 等 PCM 主 要 的 目 的 是 代 替 業 主 行 使 其 在 建 築 專 案 團 隊 內 的 工 作, 然 其 服 務 範 圍 卻 很 廣 闊, 包 含 設 計 施 工 階 段 的 專 案 管 理 成 本 管 理 進 度 管 理 等, 負 責 管 理 與 控 制 一 切 工 程 相 關 事 務, 包 括 都 市 計 劃 區 域 法 規 周 邊 物 理 環 境 等, 但 將 業 主 的 工 作 委 託 給 PCM, 等 於 需 要 再 另 外 花 費 一 筆 不 小 的 支 出, 因 此 通 常 一 般 大 型 工 程 較 常 採 用 [5] 但 營 建 管 理 並 非 只 是 為 了 大 型 工 程 而 出 現, 其 他 中 小 型 的 工 程, 同 樣 需 要 營 建 管 理, 而 目 前 中 型 工 程 通 常 由 營 造 單 位 負 責 營 建 管 理 的 工 作, 小 型 工 程 則 直 接 由 建 築 師 事 務 所 負 責, 但 由 於 術 業 有 專 攻, 營 造 單 位 與 建 築 師 事 務 所 在 工 程 管 理 上, 較 易 受 限 於 專 業 領 域 不 同 之 影 響, 而 發 生 力 有 未 逮 之 處 [6] 4

2.1.2 營 建 專 案 流 程 建 築 專 案 牽 扯 範 圍 廣 闊 人 員 複 雜 生 命 週 期 長, 從 開 發 規 劃 設 計 發 包 施 工 行 銷 使 用 維 護 等 [7], 層 面 眾 多, 參 與 的 團 隊 各 有 所 長 各 司 其 職, 導 致 溝 通 與 介 面 的 整 合, 需 要 耗 費 許 多 心 力 而 一 旦 產 生 變 更 設 計 時, 更 是 各 團 隊 間 默 契 與 經 驗 的 考 驗 建 築 專 案 從 專 案 開 始 建 築 師 設 計 一 直 到 最 後 的 施 工 階 段 完 工 驗 收 等, 通 常 需 耗 費 大 量 的 時 間, 變 更 設 計 發 生 的 時 間 點 將 影 響 整 個 專 案 的 進 度, 其 中 發 生 的 時 間 點 越 早 對 整 個 專 案 的 影 響 越 小 變 更 所 需 耗 費 的 成 本 也 越 小 [7] 如 下 圖 2.1 所 示, 建 築 專 案 初 期 規 劃 設 計 階 段 大 多 為 紙 上 作 業, 變 更 容 易, 故 影 響 較 小, 若 在 後 期 施 工 階 段 才 產 生 變 更, 則 連 帶 的 後 續 進 入 的 團 隊 與 施 工 計 畫 等 皆 受 到 影 響, 若 有 已 興 建 之 部 分 需 拆 除 重 做, 對 成 本 的 影 響 更 是 巨 大 圖 2.1 生 命 週 期 影 響 力 與 變 更 成 本 [7] 早 期 礙 於 電 腦 技 術 影 響, 建 築 從 業 人 員 只 能 以 手 繪 的 二 維 圖 面 來 表 達 他 們 的 設 計 構 想, 必 須 透 過 平 面 圖 立 面 圖 剖 面 圖 等, 來 展 現 建 築 物 在 不 同 面 向 的 外 觀 與 細 部 設 計 然 在 平 面 的 圖 紙 上, 要 詳 細 表 達 工 程 的 細 節, 除 了 繪 圖 人 員 需 要 有 相 當 的 技 術 水 平 才 能 達 到, 且 看 圖 的 人, 例 如 業 主, 也 需 要 具 備 讀 圖 的 能 力, 才 能 將 建 築 師 的 設 計, 透 過 二 維 的 圖 紙 展 現, 在 腦 海 中 重 新 建 立 影 像 5

由 於 一 般 業 主 大 多 非 建 築 相 關 學 科 出 身, 較 難 從 二 維 的 圖 面 解 讀 確 認 最 後 實 際 的 成 果, 往 往 在 進 入 施 工 階 段 後, 業 主 認 為 設 計 的 成 果 並 非 他 的 想 像, 與 建 築 師 的 糾 紛 誤 會 也 隨 之 而 來, 連 帶 的 利 潤 與 品 質 也 遭 受 影 響 [6] 因 此 現 今 營 造 業 者 與 相 關 從 業 人 員 常 以 實 體 模 型 或 是 樣 品 屋 來 表 達 其 設 計 成 果, 以 減 少 衝 突 與 糾 紛 [8] 在 傳 統 的 設 計 流 程 當 中, 平 面 圖 立 面 圖 剖 面 圖 等 圖 面 通 常 非 同 一 個 人 負 責 繪 製 完 成, 甚 至 有 些 建 築 師 事 務 所 會 請 相 關 科 系 的 工 讀 生 來 繪 製, 倘 若 繪 圖 人 員 不 夠 細 心 或 是 工 讀 生 水 準 不 足, 相 當 容 易 產 生 圖 面 不 一 致 的 錯 誤, 當 後 續 發 生 變 更 設 計 時, 大 量 的 圖 面 又 必 須 重 新 修 改 因 此, 設 計 單 位 常 需 面 對 大 量 畫 圖 工 作, 圖 面 修 改 工 作 相 當 繁 瑣 無 效 率, 雖 然 目 前 2D 電 腦 繪 圖 技 術 已 將 手 繪 的 工 作 轉 至 電 腦 上, 繪 圖 效 率 已 有 所 提 升, 但 仍 無 法 有 效 的 因 應 專 案 中 突 然 產 生 的 大 量 繪 圖 工 作 [6] 圖 面 過 多 的 結 果, 使 得 相 關 從 業 人 員 常 需 耗 費 大 量 的 時 間 在 清 繪 套 圖 等 工 作, 對 於 整 個 專 案 的 解 讀, 也 僅 能 依 靠 圖 面 資 訊, 在 複 雜 的 圖 說 之 中, 摸 索 設 計 者 真 正 的 想 法, 這 種 作 業 方 式, 容 易 產 生 錯 誤 或 是 遺 漏 重 要 的 資 訊, 對 於 專 案 的 影 響 甚 巨 [9] 隨 著 科 技 的 進 步, 建 築 技 術 也 不 遑 多 讓, 越 來 越 多 各 具 特 色 的 建 築 問 世, 例 如 為 了 北 京 奧 運 而 建 的 鳥 巢 體 育 場 水 立 方 游 泳 館 等 這 些 建 築 代 表 著 當 代 的 建 築 科 技 發 展, 大 多 具 有 複 雜 度 高 整 合 困 難 等 特 性 一 個 完 整 的 工 程 專 案, 在 生 命 週 期 ( 含 規 劃 設 計 施 工 營 運 維 修 等 ) 各 階 段 必 須 整 合 各 種 專 業 技 術 ( 包 含 建 築 結 構 機 電 交 通 地 工 等 ), 面 對 越 來 越 複 雜 的 工 程 專 案, 不 論 是 過 去 的 手 繪 設 計 或 是 將 手 繪 工 作 轉 至 電 腦 的 2D 設 計, 皆 已 無 法 滿 足 現 階 段 的 需 求 越 形 複 雜 的 設 計, 整 合 一 直 是 最 大 的 問 題, 實 務 上, 各 種 工 程 圖 說 的 製 作, 同 常 是 由 各 種 不 同 專 業 領 域 的 從 業 人 員 分 別 完 成, 且 在 各 團 隊 內 的 工 作 可 能 已 非 固 定 一 人 負 責 繪 製, 例 如 建 築 師 團 隊 負 責 建 築 設 計 結 構 技 師 團 隊 負 責 結 構 分 析 與 評 估 等 各 團 隊 使 用 的 方 法 與 軟 體 可 能 有 所 不 同, 圖 檔 的 建 置 並 未 考 慮 到 後 續 的 需 求 或 應 用 從 不 同 團 隊 中 取 得 的 資 訊 如 何 在 介 面 不 盡 相 同 的 狀 態 下 整 合 起 來, 對 從 業 人 員 來 說 是 一 大 挑 戰 負 責 整 合 工 作 的 人 員, 往 往 需 要 耗 費 許 多 時 間 人 力, 重 複 執 行 工 程 圖 檔 審 核 及 繪 製 的 作 業, 而 根 據 工 程 圖 說 所 製 作 的 3D 模 型, 通 常 只 是 為 了 展 現 設 計 成 果 而 做, 其 背 後 並 無 數 值 或 是 參 數 支 撐, 無 法 轉 移 至 其 他 階 段 使 用, 無 形 中 造 成 了 資 源 的 浪 費 而 除 了 原 始 的 設 計 圖 說 及 合 約 文 件 外, 建 築 專 案 在 施 工 期 間 仍 然 會 產 生 各 種 為 數 6

不 小 的 圖 文 資 料, 且 須 在 各 團 隊 中 進 行 傳 遞 作 業 現 今 的 工 程 圖 說 與 合 約 文 件 等 雖 然 大 多 以 電 腦 製 作, 但 在 資 訊 的 傳 遞 與 交 換 卻 還 是 以 紙 本 文 件 為 主 要 的 傳 遞 方 式 此 種 方 式 已 是 公 認 造 成 提 升 生 產 力 的 障 礙, 許 多 軟 體 廠 商 致 力 改 善 這 些 問 題, 但 在 成 果 上 仍 然 令 人 不 甚 滿 意 [10] 2.1.3 營 建 產 業 的 資 訊 傳 遞 效 率 由 前 文 可 知, 營 建 產 業 主 要 是 由 建 築 (Architecture) 工 程 (Engineering) 及 營 造 施 工 (Construction) 三 大 產 業 中 的 不 同 專 業 團 隊 組 成, 在 國 外 常 簡 稱 為 AEC 產 業, 以 共 同 合 作 的 方 式 完 成, 隨 著 產 業 的 進 步, 專 業 分 工 也 越 來 越 細, 產 生 的 介 面 整 合 溝 通 問 題 也 越 多, 同 時 現 今 對 於 成 本 進 度 以 及 品 質 的 要 求 也 越 來 越 精 準, 從 業 人 員 對 於 管 理 的 工 作 也 越 來 越 複 雜 且 困 難 科 技 的 進 步 帶 來 各 種 方 便, 包 含 電 腦 化 與 資 訊 化 營 建 產 業 想 要 進 步, 就 必 須 跟 上 腳 步 在 資 訊 爆 炸 的 時 代, 如 何 有 效 的 管 理 資 訊, 成 為 一 項 重 要 的 課 題 而 資 訊, 已 經 成 為 一 項 重 要 的 資 源 管 理 管 理 人 員 必 須 由 眾 多 的 圖 文 資 料 解 析 其 工 程 專 案 之 內 容 與 特 性, 並 詳 細 考 量 各 層 面 相 互 影 響 之 問 題, 以 協 助 專 案 的 決 策 與 執 行 此 外 在 不 同 團 隊 間 資 訊 的 傳 遞 以 及 交 換 也 都 會 產 生 大 量 的 資 訊, 處 理 如 此 複 雜 且 大 量 的 資 訊, 使 得 資 訊 管 理 的 地 位 已 與 人 力 機 具 材 料 資 金 等 之 管 理 並 駕 齊 驅 [11] 由 美 國 勞 工 局 統 計 資 料 整 理 指 出, 美 國 1964~1998 年 營 建 業 之 生 產 力 指 標, 與 所 有 非 農 業 產 業 比 較, 其 間 差 距 逐 年 加 大, 其 他 產 業 之 生 產 力 逐 年 上 升, 而 營 建 業 的 生 產 力 則 漸 漸 下 滑, 如 圖 2.2 所 示 圖 2.2 營 建 業 生 產 力 指 標 [7] 7

資 訊 的 傳 遞 被 認 為 是 營 建 業 生 產 力 的 障 礙, 在 現 今 科 技 進 步 網 路 發 達 的 年 代, 以 紙 本 為 主 的 傳 遞 與 交 換 方 式, 似 乎 還 停 留 在 上 個 世 紀 建 築 物 的 壽 命 通 常 都 長 達 三 四 十 年 以 上, 甚 或 更 久, 諸 如 北 京 紫 禁 城 西 班 牙 聖 家 堂 義 大 利 比 薩 斜 塔 等, 都 是 歷 久 不 衰 的 經 典 建 築 建 築 物 之 所 以 經 典, 除 了 建 築 師 的 精 心 設 計 外, 營 造 施 工 團 隊 的 鬼 斧 神 工 也 是 功 不 可 沒 建 築 物 的 生 命 週 期, 乃 從 規 劃 設 計 開 始, 針 對 業 主 的 需 求 以 及 想 法 進 行 溝 通, 以 及 了 解 整 個 建 築 專 案 的 企 劃 與 設 計 概 念 ; 接 著 是 建 築 設 計, 建 築 師 將 他 從 業 主 方 得 到 的 資 訊 解 讀, 將 設 計 概 念 轉 為 設 計 成 果, 可 能 為 二 維 圖 面 或 三 維 模 型 ; 招 標 施 工, 設 計 好 的 成 果 交 由 營 造 施 工 廠 商 將 二 維 圖 面 或 三 維 模 型 轉 為 真 正 的 建 築 實 體 ; 營 運 維 護, 建 築 物 興 建 完 成, 交 由 業 主 使 用 與 持 續 性 的 維 修 工 作 一 直 到 最 後 壽 命 終 了 報 廢 拆 除 建 築 師 設 計 後 的 成 果, 需 要 一 層 一 層 轉 交 給 後 續 負 責 的 團 隊, 例 如 結 構 技 師 團 隊 營 造 施 工 團 隊 等, 從 建 築 物 設 計 階 段 開 始 的 資 訊, 將 被 大 量 的 重 複 使 用, 因 此 在 整 個 建 築 生 命 週 期 中, 資 訊 能 否 共 享 並 被 有 效 的 利 用, 將 直 接 影 響 到 建 築 專 案 的 進 行 除 了 生 命 週 期 各 階 段 間 的 資 訊 共 享 及 再 利 用 之 外, 在 建 築 設 計 階 段 內 的 資 訊 亦 須 有 效 地 再 利 用 至 目 前 為 止, 建 築 設 計 階 段 內 資 訊 重 建 的 情 形 仍 然 相 當 地 嚴 重 [3] 電 腦 化 與 資 訊 管 理 已 被 普 遍 認 為 是 提 升 營 建 產 業 競 爭 力 及 生 產 力 的 方 法 之 一 [10], 現 今 的 工 程 項 目 常 是 複 雜 且 龐 大 的, 有 效 的 利 用 電 腦 與 資 訊 管 理, 有 助 於 提 升 競 爭 力 以 及 生 產 力 且 資 訊 管 理 的 重 要 性, 已 被 認 為 是 其 他 資 源 項 目 管 理 同 等 重 要 資 訊 管 理 的 目 的 在 於 幫 助 管 理 人 員 能 夠 確 切 的 在 正 確 的 時 間 地 點 提 供 正 確 的 資 訊, 以 利 其 工 程 之 順 利 推 動 隨 著 科 技 發 展 電 腦 的 普 及 化, 越 來 越 多 的 管 理 人 員 使 用 電 腦 來 輔 助 其 工 作, 增 加 效 率 然 而 在 各 種 介 面 不 同 的 作 業 需 求 時, 管 理 人 員 仍 需 花 時 間 耗 費 人 力 來 調 整 需 求 不 同 的 資 料 格 式 與 內 容 不 僅 缺 乏 效 率, 且 也 容 易 發 生 遺 漏 或 是 錯 誤 現 地 施 工 階 段 是 最 常 發 生 問 題 的 地 方, 因 其 作 業 環 境 具 有 分 散 且 動 態 之 特 性, 各 種 團 隊 資 訊 從 多 方 面 匯 流 而 來, 資 訊 大 量 湧 入, 成 為 燙 手 山 芋 因 此, 一 個 建 築 專 案 是 否 能 夠 成 功, 與 資 訊 管 理 息 息 相 關 而 資 料 的 定 義 及 資 訊 的 標 準 若 具 備 準 確 一 致 與 可 存 取 性 等 特 性, 則 可 對 資 訊 的 整 合 運 用 有 所 助 益 [11], 達 成 資 訊 共 享 的 目 的, 如 此 一 來, 相 同 的 資 訊 便 可 在 只 建 構 一 次 的 狀 態 下 流 通, 避 免 8

資 源 重 建 的 浪 費, 使 資 訊 能 夠 有 效 的 再 利 用, 進 而 提 升 工 作 效 率 而 當 整 體 資 訊 傳 遞 與 交 換 的 問 題 改 善 後, 提 升 生 產 力 與 績 效 的 提 升 也 就 不 是 夢 想 了 為 了 確 保 資 料 的 定 義 及 資 訊 的 標 準 若 具 備 準 確 一 致 與 可 存 取 性 等 特 性, 資 料 的 標 準 化 成 為 了 普 遍 的 共 識, 許 多 組 織 皆 投 入 相 當 的 資 源 進 行 研 究, 其 中 以 ISO 與 IAI 擁 有 較 為 顯 著 的 成 果 ISO 的 全 名 為 International Standard Organization, 國 際 標 準 組 織, 早 在 1995 年 即 開 始 了 ISO STEP 計 畫 (The STandard for the Exchange of Product model data), 目 的 是 在 建 立 資 料 表 達 與 國 際 交 換 標 準 格 式 [12], 此 計 畫 建 立 了 描 述 各 種 產 品 的 制 度, 利 用 中 立 的 計 算 機 語 言 來 記 錄 各 種 產 品 的 資 訊, 同 時 將 資 料 儲 存 擷 取 傳 遞 及 歸 檔 因 使 用 的 是 中 立 的 計 算 機 語 言, 所 以 可 以 達 到 跨 越 多 重 平 台 及 系 統 應 用 的 能 力 IAI 的 全 名 為 Industrial Alliance for Interoperability [13], 是 一 群 互 相 合 作 的 軟 體 開 發 商 組 成 的 團 體, 其 也 擁 有 類 似 ISO STEP 的 計 畫, 名 為 IFCs (Industry Foundation Classes), 發 展 目 標 也 與 ISO 類 似,IFCs 所 建 立 的 標 準 可 用 在 營 建 產 業 之 間 的 電 腦 系 統 做 資 料 處 理 的 轉 換, 方 便 使 用 不 同 軟 體 的 使 用 者, 可 以 讀 取 或 使 用 別 的 軟 體 所 建 立 的 資 料, 近 年 來 為 了 更 增 加 建 築 的 形 象, 已 改 名 為 buildingsmart[10] 許 多 國 際 軟 體 公 司 為 了 增 加 競 爭 力, 大 多 已 取 得 IFC 認 證, 以 利 與 其 他 專 業 軟 體 之 間 的 整 合 [7] 然 也 有 學 者 認 為 雖 然 ISO 與 IAI 的 貢 獻 良 多, 但 其 實 仍 然 存 在 著 一 些 待 解 決 的 問 題 2003 年 Froese[14] 即 指 出 IFCs 是 成 熟 且 可 靠 的 格 式 原 型, 也 已 經 在 某 些 軟 體 中, 證 明 其 資 訊 交 換 的 能 力 與 價 值, 但 在 軟 體 系 統 的 整 合 以 及 異 質 資 料 之 間 的 轉 換 甚 至 擴 展 到 知 識 管 理 的 範 疇, 則 還 有 研 究 的 空 間 9

2.2 建 築 資 訊 模 型 (BIM) 電 腦 科 技 發 展 至 今, 為 了 提 升 效 率, 建 築 產 業 也 邁 向 了 電 腦 化 之 路 從 手 繪 電 腦 2D 繪 圖 3D 繪 圖, 至 西 元 2000 年 以 後 的 BIM(Building Information Model) [7] BIM 的 全 名 為 Building Information Model 建 築 資 訊 模 型, 他 的 概 念 最 早 起 緣 於 Autodesk 公 司 的 "3D 物 件 導 向 (object-oriented) AEC-specific CAD" 美 國 喬 治 亞 理 工 學 院 的 C.M.Eastman 教 授, 則 在 1970 年 代 末 期, 提 出 了 建 築 物 產 品 模 型 (building product model) 同 時 他 也 制 定 了 建 築 物 資 訊 模 擬 手 冊 (BIM handbook), 其 認 為 BIM 是 為 設 計 與 施 工 而 數 位 化 模 擬 建 築 物, 讓 模 型 性 質 與 屬 性 成 為 工 程 計 畫 之 紀 錄 資 訊, 開 啟 了 BIM 的 大 門 [15] 雖 然 早 在 1970 年 代,BIM 的 概 念 就 已 經 開 始 萌 芽, 然 受 限 於 當 時 的 電 腦 與 科 技 技 術, 在 當 時 並 無 法 迅 速 發 展 一 直 到 2000 年 以 後, 電 腦 科 技 的 提 升,BIM 正 式 進 入 各 大 工 程 領 域, 成 為 目 前 各 界 爭 相 應 用 的 焦 點 2.2.1 BIM 的 概 念 依 據 Chuck Eastman 的 定 義 BIM 是 以 三 維 數 值 化 建 模 技 術 及 搭 配 的 物 件 導 向 參 數 式 資 訊, 帶 來 足 以 產 出 溝 通 並 分 析 所 設 計 的 建 物 模 型 的 工 作 流 程,BIM 不 是 一 件 事 物 也 不 是 一 種 軟 體, 而 是 人 的 活 動, 一 種 牽 涉 到 廣 泛 的 營 建 流 程 改 變 的 活 動 [16] 美 國 建 築 師 協 會 則 定 義 BIM 為 連 接 工 程 計 畫 資 訊 資 料 庫 之 電 腦 模 型 技 術, 言 下 之 意 即 利 用 三 維 的 建 築 模 型 與 大 量 數 值 的 資 料 庫 連 接 來 各 種 工 程 專 案, 即 數 值 化 與 參 數 化 建 築 資 訊 模 型 擁 有 數 值 化 與 參 數 化 之 特 性 [6], 透 過 這 兩 點 特 性, 使 得 參 與 專 案 的 工 程 人 員, 可 以 清 楚 的 了 解 到 整 個 建 築 專 案 的 內 容, 並 且 因 建 築 資 訊 模 型 非 但 是 由 眾 多 的 數 值 來 描 述 建 築 專 案, 同 時 也 是 一 個 眼 睛 能 夠 直 接 看 的 到 視 覺 化 的 3D 模 型, 因 此, 即 使 是 沒 有 受 過 訓 練 的 業 主 或 是 一 般 人, 也 能 夠 直 接 的 感 受 到 由 建 築 師 所 設 計 的 成 果 建 築 師 透 過 應 用 建 築 資 訊 模 型 之 軟 體, 可 以 取 代 傳 統 的 手 繪 工 作 或 是 電 腦 2D 繪 圖, 直 接 進 行 三 維 的 設 計 作 業 建 築 資 訊 模 型 與 一 般 繪 製 建 築 3D 軟 體 的 不 同 之 處, 即 在 其 模 型 背 後, 是 藉 由 廣 大 的 數 值, 以 及 清 楚 的 參 數 支 撐 當 建 築 師 完 成 三 維 的 設 10

計 作 業 時, 同 時 也 等 於 已 經 利 用 大 量 的 參 數 完 整 的 描 述 其 設 計 成 果 BIM 不 同 於 傳 統 的 電 腦 繪 圖 技 術, 由 於 數 值 化 與 參 數 化 的 特 性, 使 得 參 與 建 築 專 案 的 工 程 人 員, 可 以 輕 易 的 由 模 型 中 提 取 各 部 分 元 件 的 數 量 或 屬 性, 也 可 以 針 對 各 項 工 作 給 予 不 同 的 定 義 例 如 建 築 物 外 觀 空 間 關 係 地 理 資 訊 建 築 物 元 件 數 量 與 屬 性 相 關 廠 商 資 料 以 及 工 程 圖 說 採 購 細 節 環 境 條 件 提 送 程 序 與 建 築 物 品 質 規 範 等 [15] 一 言 以 蔽 之, 即 給 予 三 維 的 模 型 各 種 不 同 的 定 義 與 屬 性 有 了 這 些 定 義 與 屬 性 以 後, 即 可 便 於 使 用 者 查 詢 修 改 提 取 使 用 而 除 了 設 計 者 以 外, 建 築 資 訊 模 型 可 傳 遞 給 往 後 承 接 的 團 隊, 接 手 的 團 隊 不 再 依 靠 大 量 的 圖 型 資 料 或 是 文 件 來 了 解 建 築 專 案, 而 是 依 據 三 維 的 建 築 資 訊 模 型, 直 接 透 過 模 型 來 了 解 建 築 專 案 的 內 容, 包 括 建 築 設 計 的 成 果 數 量 計 算 的 明 細 表 以 及 成 本 工 作 排 程 進 度 等 資 料 由 於 避 免 了 從 二 維 圖 說 轉 換 成 三 維 建 築 物 之 中 的 理 解 過 程, 因 此 較 能 保 證 所 有 參 與 的 團 隊 對 於 建 築 專 案 的 認 知 是 一 致 的 也 對 建 築 專 案 的 協 作 與 溝 通 有 良 好 的 影 響 工 程 團 隊 可 透 過 模 型 與 專 案 資 訊 的 連 結, 預 先 了 解 工 程 在 現 地 施 工 時 可 能 會 發 生 之 問 題 與 困 難, 事 先 改 變 預 定 計 畫 或 施 工 路 徑 等, 降 低 建 築 專 案 的 風 險, 以 及 減 少 工 程 變 更 的 成 本 建 築 資 訊 模 型 可 讓 各 團 隊 可 使 用 同 一 個 模 型 來 進 行 溝 通, 以 及 針 對 各 團 隊 之 專 業 領 域, 負 責 該 團 隊 之 工 作 各 團 隊 完 成 之 工 作 藉 由 模 型 整 合, 模 擬 完 整 建 築 專 案 的 過 程 若 有 發 生 衝 突 與 問 題, 也 可 在 建 築 資 訊 模 型 上 發 現 工 程 相 關 人 員 即 可 免 去 傳 統 套 圖 的 困 擾, 也 不 必 再 參 考 各 種 煩 雜 的 圖 說 資 料, 利 用 三 維 的 建 築 資 訊 模 型, 即 可 清 楚 的 了 解 各 項 相 關 資 訊 2.2.2 BIM 的 歷 史 率 先 使 用 BIM 的 團 隊, 證 實 了 使 用 BIM 的 效 益, 然 在 過 去 由 於 受 限 電 腦 科 技 發 展 的 影 響, 要 使 用 BIM 並 不 是 那 麼 的 容 易 近 幾 年 來, 由 於 科 技 的 進 步 與 軟 體 公 司 的 研 究, 各 種 BIM 的 軟 體 紛 紛 問 世 將 BIM 導 入 建 築 生 命 流 程 變 的 方 便 了, 也 因 此 BIM 開 始 在 A/E/C 產 業 產 生 了 很 大 的 影 響 但 使 用 BIM, 並 不 只 是 學 習 新 的 軟 體 BIM 的 進 入, 將 帶 來 新 的 流 程 與 改 變, 使 用 BIM 也 可 能 會 導 致 公 司 文 化 的 變 革 美 國 總 務 管 理 局 (U.S. General Services Administration) 堪 稱 近 代 使 用 BIM 的 先 11

驅 由 於 其 傑 出 設 計 計 畫 的 發 展, 吸 引 了 全 球 眾 多 的 優 秀 建 築 產 業 人 才, 競 爭 的 結 果 使 得 建 築 工 程 越 來 越 複 雜, 超 過 工 程 預 算 與 期 限 的 工 程 越 來 越 多 為 了 改 變 工 程 的 效 率, 美 國 總 務 管 理 局 於 2003 年 投 入 了 110 億 美 元 的 資 金, 開 始 了 3D-4D-BIM 計 畫 [15] 在 全 面 使 用 BIM 之 前, 美 國 總 務 管 理 局 先 實 施 了 既 有 建 築 物 能 源 分 析 建 築 物 現 代 化 工 程 新 建 築 物 等 9 項 前 導 性 的 工 程 計 畫 在 前 導 性 的 工 程 計 畫 中 進 行 各 項 BIM 的 個 別 元 件 測 試, 其 中 包 括 3-D 雷 射 掃 瞄 3-D 空 間 模 擬 4-D 施 工 過 程 模 擬 等 在 經 過 多 年 的 測 試 以 後, 美 國 總 務 管 理 局 終 於 在 2007 年, 要 求 所 有 的 新 工 程 計 畫 全 面 使 用 BIM 針 對 BIM 的 軟 體 開 發 商 很 多, 其 下 各 有 不 同 的 BIM 軟 體, 然 BIM 主 要 的 精 神 就 是 希 望 能 夠 使 資 訊 快 速 的 在 各 個 團 隊 之 間 流 動 因 此 美 國 總 務 管 理 局 並 不 限 定 工 程 團 隊 使 用 特 定 的 軟 體, 而 是 鼓 勵 開 放 性 的 程 式 標 準, 如 IFC 等 目 前 已 經 有 越 來 越 多 的 業 主 要 求 營 造 團 隊 必 須 使 用 BIM, 因 此 導 致 工 程 界 導 入 BIM 的 潮 流 2.2.3 BIM 的 作 業 模 式 使 用 BIM 的 軟 體 進 行 設 計 作 業, 可 以 得 到 一 個 3D 的 模 型 以 及 其 背 後 眾 多 的 參 數 與 屬 性 市 面 上 繪 製 3D 的 軟 體 有 很 多, 但 他 們 與 BIM 是 完 全 不 同 的, 一 般 的 3D 繪 圖 軟 體, 只 是 將 原 始 的 設 計 資 料 轉 換 為 3D 的 模 型, 設 計 作 業 在 建 構 3D 模 型 之 前 就 已 經 完 成 而 BIM 則 是 提 供 設 計 者 一 個 三 維 設 計 的 方 式, 等 同 於 在 電 腦 裡 頭 進 行 設 計 作 業, 在 三 維 模 型 建 立 完 成 時, 設 計 完 成 了, 數 量 計 算 也 結 束 了 各 種 建 築 元 件 的 資 訊, 都 在 建 立 模 型 時 就 早 已 定 義 清 楚, 只 要 在 模 型 內 點 選 該 物 件, 就 可 以 得 到 詳 細 的 資 料 除 了 設 計 作 業 以 外,BIM 主 要 的 功 能 就 是 可 以 提 供 各 專 業 團 隊 一 起 使 用 建 築 資 訊 模 型 在 傳 統 的 作 業 流 程 中, 各 專 業 團 隊 分 別 接 收 前 面 單 位 的 圖 說 資 料, 並 發 揮 各 自 所 長, 做 好 自 己 份 內 的 工 作, 但 只 要 建 築 專 案 稍 微 複 雜, 參 與 的 團 隊 重 多, 溝 通 介 面 整 合 的 問 題 馬 上 浮 現, 每 個 團 隊 都 必 須 個 別 面 對 其 他 的 專 業 團 隊, 如 此 一 來 不 論 是 文 書 的 往 返 或 是 溝 通 整 合 都 是 不 易 處 理 的 問 題 BIM 改 善 了 這 個 問 題, 如 下 圖 2.3 所 示, 各 團 隊 都 使 用 同 一 個 三 維 數 值 模 型 來 進 行 各 專 業 的 分 析 設 計 工 作, 每 個 團 隊 都 只 要 運 用 模 型 做 好 自 己 份 內 的 工 作, 其 他 團 12

隊就能在模型上看到成果 即使是發生了變更的問題 模型上也會馬上反應給各團 隊 BIM使得團隊之間的溝通與介面問題單純化 也省去了文書往返的時間 增加了 溝通協作的效率 圖 2.3 BIM 作業模式[7] 2.2.4 BIM 的優點 使用BIM所帶來的好處很多 經本研究整理維以下八點 1.可在初期充分定義專案 使用BIM需要進行所謂的3D設計 設計者利用BIM導向的軟體直接進行設計工 作 傳統設計作業需由建築師發想 將想法轉為2D圖面 將2D圖面轉為3D模型 營 造廠商解讀2D圖面建造屋舍 而導入BIM後 設計者將跳過將想法轉為2D圖面的階 段 發想後直接進行三維模型的建立 且在建立模型的同時即必須將各種建築元件的 資訊 例如材料 尺寸以及其他相關數據 輸入建築資訊模型內 故在設計規劃的初 期 業主與建築師甚或其他團隊就必須開始針對建築專案作完善的規劃 雖然可能增 加前期的工作項目 但及早做好整體規劃 可及早發現問題 減輕後續作業的負擔 2.促進溝通 導入BIM後 設計作業便由三維模型來呈現 透過三維模型 建築師與業主可方 13

便 的 討 論 建 築 專 案 的 問 題, 以 及 細 部 的 狀 況 等 特 別 是 對 於 沒 有 受 過 訓 練 的 業 主 或 是 一 般 人, 工 程 圖 面 或 建 築 圖 說 對 他 們 來 說, 要 在 腦 中 轉 換 成 建 築 成 果 不 是 件 容 易 的 事, 除 了 透 視 圖 與 實 體 模 型 外, 可 以 由 肉 眼 直 接 視 覺 化 檢 視 的 三 維 模 型, 更 容 易 讓 他 們 了 解 建 築 師 的 設 計 成 果, 以 及 是 否 達 成 需 求 另 外, 當 各 團 隊 都 使 用 同 一 模 型 進 行 分 工 合 作 時, 便 沒 有 圖 面 傳 遞 與 圖 面 不 一 致 的 問 題, 也 節 省 了 文 書 往 返 的 時 間, 就 某 個 角 度 來 說, 也 就 改 善 了 溝 通 的 管 道, 促 進 各 團 隊 協 作 的 能 力 3. 確 保 一 致 性 設 計 者 進 行 三 維 設 計 後, 平 面 圖 立 面 圖 與 剖 面 圖 等 圖 面 以 及 數 量 計 算 等, 都 同 時 完 成 了 而 當 設 計 者 改 變 了 三 維 模 型 的 某 一 處 時, 這 些 圖 面 資 料 都 會 跟 著 改 變, 確 保 了 圖 面 與 數 量 以 及 其 他 參 數 的 一 致 性 減 少 過 去 一 旦 發 生 變 更, 就 有 大 量 的 圖 說 要 跟 著 改 變 而 產 生 的 費 時 費 力 問 題 且 由 於 各 團 隊 所 使 用 的 都 是 同 一 個 模 型, 一 旦 有 某 個 團 隊 改 變 了 模 型 的 某 處, 模 型 會 立 刻 顯 現 出 來, 其 他 團 隊 可 以 馬 上 得 知 變 更 的 地 方, 除 去 傳 統 因 變 更 沒 有 通 知 其 他 團 隊, 導 致 後 續 發 生 衝 突 的 問 題 4. 避 免 人 為 計 算 錯 誤 建 築 資 訊 模 型 背 後 擁 有 眾 多 的 參 數 支 撐, 設 計 者 在 完 成 三 維 模 型 後 即 同 時 完 成 了 數 量 計 算 數 量 計 算 是 利 用 軟 體 本 身 的 功 能 產 出, 減 低 了 人 為 運 算 錯 誤 的 發 生 機 率, 幫 助 管 理 人 員 更 易 處 理 或 控 制 成 本 5. 方 便 掌 握 數 據 在 前 其 設 計 作 業 時, 設 計 者 已 經 將 各 項 元 件 定 義 完 備, 後 續 的 使 用 者 只 要 點 選 建 築 資 訊 模 型 內 的 任 一 處, 即 可 得 到 該 處 詳 細 的 資 訊, 對 於 數 據 的 查 詢 擷 取 使 用 都 很 方 便, 對 於 協 作 的 各 項 團 隊 是 一 項 利 多 除 了 元 件 的 資 料 外, 數 量 計 算 表 甚 至 是 排 程 或 者 其 他 相 關 資 訊, 也 可 由 建 築 資 訊 模 型 取 得 6. 預 先 發 現 問 題 建 築 資 訊 模 型 可 與 其 他 電 腦 軟 體 結 合, 預 先 進 行 干 涉 檢 查 碰 撞 分 析, 或 者 是 防 14

災 規 畫 等 可 以 在 整 個 建 築 專 案 還 未 進 入 現 地 施 工 階 段 時, 及 早 發 現 問 題 便 可 在 規 劃 設 計 時 馬 上 進 行 變 更, 避 免 進 入 施 工 階 段 時 才 發 現 問 題, 減 少 工 程 變 更 的 困 擾, 減 低 因 變 更 而 增 加 的 費 用, 增 加 建 築 專 案 成 本 與 時 程 的 管 控 7. 全 生 命 週 期 使 用 建 築 資 訊 模 型 可 使 用 的 時 間 很 長, 除 了 前 期 設 計 規 劃 結 構 分 析 等, 施 工 團 隊 可 使 用 模 型 來 進 行 營 造 施 工 完 工 後, 建 築 資 訊 模 型 也 可 轉 交 營 運 維 護 單 位, 利 用 三 維 的 建 築 資 訊 模 型 連 結 資 訊 系 統 進 行 管 理 作 業 而 日 後 有 改 建 工 程 時, 建 築 資 訊 模 型 也 可 發 揮 其 效 用 8. 節 省 紙 張 需 求 各 團 隊 之 間 利 用 三 維 數 值 模 型 來 作 為 傳 遞 溝 通 的 手 段 業 主 與 廠 商 利 用 三 維 數 值 模 型 溝 通, 一 切 事 項 都 在 電 腦 裡 面 發 生, 對 於 紙 本 作 業 的 需 求 便 減 低 了 不 過 目 前 國 內 的 作 業 環 境, 仍 然 以 紙 本 作 業 為 主, 例 如 建 管 單 位 審 圖, 或 是 營 造 廠 商 施 工 圖 等, 都 還 對 紙 本 作 業 有 大 量 的 依 存 性 新 加 坡 的 自 動 審 圖 機 制 提 供 了 設 計 單 位 可 以 繳 交 電 子 檔 案 的 管 道, 值 得 國 內 借 鏡 15

2.3 BIM 的 發 展 2.3.1 BIM 的 發 展 隨 著 美 國 總 務 管 理 局 (U.S. General Services Administration) 的 推 動, 越 來 越 多 的 工 程 團 隊 投 入 了 BIM 的 研 究 與 應 用 許 多 美 國 的 公 司 也 有 了 BIM 經 理 的 職 務, 幫 助 協 調 公 司 內 部 一 切 因 應 BIM 所 需 之 改 變, 進 行 導 入 BIM 的 工 作 包 括 引 進 軟 體 改 變 公 司 作 業 結 構 與 流 程 以 及 員 工 訓 練 等 一 般 BIM 的 訓 練 期 間 約 為 三 至 六 個 月,BIM 的 學 習 曲 線 較 一 般 軟 體 長, 且 較 不 易 上 手, 故 需 要 較 多 的 時 間 訓 練, 包 括 BIM 的 概 念 與 程 序 講 授 軟 體 學 習 以 及 實 務 操 作 等 而 在 美 國 大 學 的 課 程 安 排 方 面, 則 略 趨 於 保 守, 大 多 處 於 觀 望 階 段 包 括 史 丹 佛 大 學 在 內 之 許 多 大 學 目 前 在 課 程 安 排 上 並 不 積 極, 只 在 碩 士 課 程 才 開 始 加 入 較 多 的 BIM 與 其 他 相 關 營 建 技 術 BIM 進 入 工 程 界 的 速 度 很 快, 不 到 兩 年 的 期 間, 就 有 許 多 美 國 的 公 司 廣 泛 的 使 用 BIM 而 在 台 灣, 許 多 的 大 型 建 設 公 司 也 積 極 導 入 BIM, 如 台 灣 世 曦 中 興 工 程 等, 預 估 近 幾 年 會 在 台 灣 的 A/E/C 產 業 引 起 一 股 風 暴 [17] 2.3.2 BIM 的 案 例 目 前 世 界 上 已 經 有 許 多 運 用 BIM 的 工 程 案 例, 其 中 最 常 被 提 到 的 就 是 國 際 知 名 建 築 師 Frank O. Gehry 位 於 西 雅 圖 的 設 計 作 品 體 驗 音 樂 館 (Experience Music Project), 如 下 圖 2.4 所 示 BIM 的 興 起 是 2000 年 以 後 的 事 情, 然 西 雅 圖 的 體 驗 音 樂 館 的 工 程 卻 早 在 1997 年 就 已 經 開 始,Frank O. Gehry 的 特 點 大 多 以 解 構 主 義 為 主, 設 計 作 品 通 常 不 循 著 一 般 整 齊 畫 一 的 梁 柱 系 統, 經 常 造 成 營 造 施 工 廠 商 的 困 擾 雖 然 在 2000 年 以 前,BIM 技 術 尚 未 成 熟, 但 在 西 雅 圖 體 驗 音 樂 館 的 應 用 上, 也 花 了 不 少 心 力, 進 行 設 計 至 施 工 的 全 面 整 合, 幫 助 這 座 獨 具 創 意 的 建 築 物 興 建 完 成 [7] 目 前 國 際 上 有 許 多 應 用 BIM 的 案 例, 例 如 2008 年 的 北 京 奧 運 暱 稱 鳥 巢 與 水 立 方 的 國 家 體 育 場 與 國 家 游 泳 中 心, 如 圖 2.5 與 圖 2.6 所 示, 都 是 應 用 BIM 成 功 的 案 例 16

圖 2.4 美 國 西 雅 圖 體 驗 音 樂 館 Experience Music Project, 西 雅 圖 (1997-2000)[7] 圖 2.5 中 國 國 家 體 育 場 [18] 17

圖 2.6 中 國 國 家 游 泳 中 心 [19] 美 國 華 盛 頓 的 Nationals Park 新 運 動 場 是 另 一 個 顯 著 的 案 例, 如 圖 2.7 圖 2.8 所 示, 這 個 擁 有 41,000 座 位 的 棒 球 場 是 華 盛 頓 國 民 隊 的 主 場, 工 程 經 費 高 達 6.11 億 美 元 圖 2.7 美 國 華 盛 頓 Nationals Park 新 運 動 場 [20] 18

圖 2.8 美 國 華 盛 頓 Nationals Park 新 運 動 場 透 視 圖 [21] 因 為 資 金 調 度 與 契 約 關 係, 使 得 營 造 團 隊 僅 有 兩 年 的 工 期 可 以 興 建 此 工 程 專 案 當 時 與 華 府 合 作 的 ReStl Designers 公 司 與 Thornton Tomasetti 公 司 一 致 認 為 需 導 入 BIM 才 有 機 會 讓 此 工 程 專 案 在 兩 年 工 期 內 完 工 此 建 案 因 導 入 BIM, 藉 由 電 腦 系 統 連 結 資 料 庫 以 及 利 用 三 維 設 計 建 構 結 構 物 與 其 他 相 關 層 面, 最 終 如 期 完 工 Nationals Park 新 運 動 場 因 導 入 BIM 產 生 了 顯 著 的 效 益, 除 了 工 期 縮 短 以 外, 工 程 團 隊 在 開 工 前 即 已 經 建 構 三 維 模 型, 於 施 工 期 間 僅 被 要 求 提 供 100 個 資 訊, 相 較 傳 統 的 1,000 至 10,000 個 資 訊, 省 去 不 少 麻 煩 同 時 因 採 用 BIM 使 工 程 計 畫 分 段, 在 每 一 階 段 完 成 時, 即 將 現 地 資 訊 回 饋 給 三 維 模 型, 除 了 免 去 干 涉 碰 撞 的 問 題 外, 最 後 根 據 計 錄 顯 示, 在 施 工 時 需 修 改 或 更 換 的 結 構 鋼 量 不 到 2%, 與 當 初 預 估 的 10% 相 差 甚 遠 [15] 除 了 國 外 的 案 例 外, 國 內 也 有 許 多 運 用 BIM 的 案 例 圖 2.9 為 花 蓮 海 洋 度 假 園 區 [22], 是 台 肥 公 司 與 台 灣 世 曦 合 作 的 BIM 案 例, 台 灣 世 曦 在 這 個 案 子 為 台 肥 公 司 提 供 BIM 技 術 服 務, 此 專 案 內 容 包 括 海 岸 景 觀 改 造 日 式 木 構 建 築 修 復 深 層 海 水 應 用 以 及 工 廠 變 成 渡 假 園 區 等 幾 個 要 點 台 灣 世 曦 從 細 部 設 計 顧 問 公 司 取 得 CAD 設 計 資 料, 提 供 業 主 BIM 模 型 DDC 數 量 檢 查 設 計 衝 突 檢 查 報 告 以 及 預 算 修 正 報 告 等 其 中 在 數 量 檢 核 應 用 的 部 分, 在 景 觀 電 信 方 面 較 原 估 價 金 額 多 了 約 550 萬 元, 在 設 施 部 分 較 原 估 價 金 額 少 了 約 620 萬 元, 在 建 築 整 修 部 分 較 原 估 價 金 額 少 了 約 165 19

萬 元, 整 體 總 誤 差 超 過 30%, 總 務 差 金 額 逼 近 新 台 幣 三 千 萬 元 台 灣 世 曦 運 用 BIM 技 術, 為 業 主 省 下 了 大 筆 的 預 算,BIM 之 效 益 可 見 一 般 圖 2.9 花 蓮 海 洋 渡 假 園 區 [22] 圖 2.10 華 航 園 區 模 擬 機 大 樓 [23] 圖 2.10 為 華 航 園 區 模 擬 機 大 樓 [23], 此 為 中 興 工 程 的 導 入 BIM 之 案 例 在 這 個 案 例 中, 中 興 工 程 除 了 運 用 BIM 視 覺 化 以 外, 也 使 用 了 各 種 不 同 領 域 的 BIM 軟 體, 建 立 各 種 不 同 的 模 型, 例 如 結 構 機 電 管 線 等, 最 後 整 合 在 一 起, 進 行 干 涉 檢 查 與 分 析 透 過 干 涉 檢 查, 可 以 清 楚 的 看 到 建 築 結 構 與 管 線 在 建 築 物 內 部 的 情 況 20

除 上 述 之 案 例 外, 國 內 外 在 BIM 的 導 入 有 增 快 的 趨 勢, 不 論 是 台 灣 世 曦 中 興 工 程, 或 是 其 他 建 設 公 司 甚 或 建 築 師 事 務 所 等, 都 有 越 來 越 多 人 在 使 用 BIM, 顯 見 這 是 未 來 的 趨 勢 2.3.3 BIM 的 應 用 軟 體 隨 著 電 腦 科 技 的 進 步, 以 及 BIM 的 推 廣, 越 來 越 多 的 軟 體 開 發 商 也 投 入 了 以 BIM 為 概 念 的 軟 體 開 發 而 伴 隨 著 的 交 換 標 準 格 式 IFCs, 則 可 方 便 使 用 者 在 不 同 的 軟 體 間 轉 換 三 維 數 值 模 型 BIM 涵 蓋 的 範 圍 很 廣, 是 全 生 命 皆 可 以 應 用 的 資 訊 然 一 個 建 築 專 案 在 不 同 階 段, 所 需 的 工 作 項 目 與 作 業 流 程 方 法 皆 不 同, 不 同 領 域 的 團 隊 所 負 責 的 工 作 與 產 出 的 成 果 也 都 不 同 一 套 軟 體 若 能 涵 蓋 全 生 命 週 期 的 工 作 項 目, 包 括 設 計 分 析 排 程 結 構 估 價 等, 那 麼 這 套 軟 體 肯 定 是 非 常 龐 大 且 耗 費 資 源 的 故 各 軟 體 供 應 商 紛 紛 開 發 各 自 的 BIM 系 統, 在 同 一 系 統 的 架 構 下 開 發 對 應 不 同 領 域 的 軟 體, 使 的 其 下 的 各 種 軟 體 可 以 互 相 轉 換 傳 遞, 確 保 建 築 資 訊 模 型 的 一 致 性 與 便 利 性 然 只 在 同 一 系 統 架 構 下 轉 換 與 傳 遞 是 不 夠 的, 市 面 上 應 用 BIM 的 軟 體 眾 多, 無 法 確 保 相 同 建 築 專 案 內 的 團 隊 都 使 用 同 一 公 司 的 產 品 開 放 性 標 準 (open standard) 的 價 值 在 這 個 時 候 就 顯 現 出 來 了, 不 同 開 發 商 的 BIM 軟 體, 可 以 應 用 開 放 性 標 準 的 制 定, 達 成 在 不 同 軟 體 之 間 流 通 的 目 的, 維 持 BIM 的 精 神 市 面 上 以 BIM 為 概 念 開 發 的 軟 體 眾 多, 各 開 發 商 各 自 在 不 同 領 域 皆 有 不 同 功 能 的 軟 體 開 發 此 種 軟 體 各 有 優 缺, 功 能 與 行 行 效 率 差 異 甚 大, 價 格 也 有 所 差 距, 除 了 都 是 以 BIM 的 精 神 為 主 軸 外, 皆 有 學 習 曲 線 長 的 特 性, 工 程 人 員 較 以 往 的 軟 體 需 要 花 更 多 時 間 學 習, 且 BIM 之 應 用 軟 體 大 多 在 建 構 三 維 模 型 初 期 即 要 決 定 各 種 元 件 與 屬 性 配 置, 若 無 該 專 業 領 域 的 知 識 或 工 作 經 驗, 則 也 較 難 熟 悉 軟 體 的 運 作 [24] Frank O. Gehry 所 使 用 在 華 德 迪 斯 奈 音 樂 廳 之 軟 體 為 法 國 Dassault Systems 公 司 所 開 發 之 CATIA 提 供 CAD/CAM/CAE/PDM 之 應 用 系 統, 是 較 早 起 步 的 BIM 概 念 軟 體, 其 除 了 具 有 工 程 製 圖 之 功 能 外, 也 涵 蓋 了 實 體 造 型 曲 面 造 型 虛 擬 裝 配 與 工 程 設 計 功 能 等 功 能, 可 幫 助 設 計 人 員 快 速 進 行 概 念 設 計 早 在 1990 年 代 就 開 始 設 計 作 業, Frank O. Gehry 採 用 CATIA 套 裝 軟 體, 建 置 4-D 網 格 模 型, 執 行 分 析 與 施 工 時 程 訂 定 最 後 於 2003 年 完 工, 工 程 經 費 達 1.75 億 美 元 [15] 21

目 前 CATIA 套 裝 軟 體 已 廣 泛 應 用 在 汽 車 航 空 醫 療 器 械 機 械 造 船 消 費 產 品 等 領 域 然 在 國 內 卻 非 營 造 產 業 的 第 一 選 擇 市 面 上 較 知 名 的 BIM 軟 體 有 Autodesk 的 Revit Bentley 的 BIM 以 及 TEKLA Structures 與 Scottsdale NavisWorks 等 Autodesk 公 司 與 Bentley 公 司 旗 下 皆 有 為 了 不 同 領 域 如 結 構 機 電 管 線 等 出 產 之 對 應 產 品,TEKLA 則 以 結 構 為 主 軸,NavisWorks 則 是 以 排 程 為 主 要 目 的 之 軟 體 除 此 之 外 其 他 還 有 Archicad Vico Digital Project DProfiler 等 軟 體 每 種 軟 體 皆 有 其 各 自 應 用 之 優 越 與 擅 長 之 領 域, 但 BIM 設 計 邏 輯 則 為 共 通 之 概 念 除 上 述 軟 體 外, 在 建 築 工 程 所 需 之 其 他 領 域 如 地 理 條 件 日 照 採 光 節 能 氣 候 音 響 等, 目 前 也 逐 漸 有 軟 體 商 研 究 開 發 中 [7] 22

第三章 導入 BIM 之流程 本章針對本研究之研究流程與步驟以及分析方法加以說明 由國內外之建築資訊 模型相關文獻整理 探討建築資訊模型在國內營建產業之可行性 利用埔里工務段之 案例 導入 BIM 方法 採取並行模式 與現行之作業流程進行分析比對 3.1 導入 BIM 之方法流程 如圖 3.1 所示 虛線框選部分為目前建築工程之流程 業主與建築師討論其想法 建築師將業主的設計需求與設計理念用二維圖面表達 例如平面圖 立面圖 剖面圖 等 接著將二維圖面交給下游承包商 包括結構技師團隊 土木技師團隊 機電技師 團隊以及營造施工廠商 各團隊各自解讀建築師的圖面 在其基礎上 建立或繪製該 團隊所需要之圖面 例如機電技師團隊可能需要機水電圖等 最後將一棟建築物蓋起 來 圖 3.1 本研究方法流程示意圖 23

本 研 究 由 建 築 師 方 面 取 得 二 維 圖 面, 利 用 二 維 圖 面 建 構 成 三 維 建 築 資 訊 模 型, 經 由 與 建 築 師 以 及 業 主 會 報 研 討, 確 認 模 型 之 正 確 性, 若 有 錯 誤, 則 須 回 到 上 一 階 段 進 行 修 正, 歷 經 數 次 會 報 後, 確 認 模 型 正 確, 將 過 程 中 發 現 之 議 題 或 問 題 彙 整, 回 報 建 築 師 以 利 其 修 正 建 築 圖 說 利 用 三 維 建 築 資 訊 模 型 輸 出 建 築 圖 說 與 數 量 明 細 表, 審 視 建 築 圖 說 是 否 能 夠 為 業 界 所 使 用, 探 討 圖 面 之 效 益 數 量 明 細 表 則 與 建 築 師 所 給 予 之 量 計 算 書 做 比 對, 探 究 建 築 資 訊 模 型 在 數 量 計 算 上 之 效 益 本 研 究 之 研 究 流 程 圖, 如 圖 3.2 所 示 圖 3.2 研 究 流 程 圖 24

3.2 研 究 標 的 本 研 究 因 資 料 取 的 之 便 利 性, 選 擇 南 投 縣 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 做 為 本 研 究 之 案 例 目 前 的 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 位 於 埔 里 鎮 中 山 路 2 段 85 號, 為 一 棟 超 過 五 十 年 的 老 舊 建 築, 雖 經 過 幾 次 整 修, 但 仍 無 法 遮 掩 其 歷 經 風 霜 的 外 貌 因 此, 為 了 改 善 其 建 物 安 全 與 工 作 環 境, 交 通 部 公 路 總 局 第 二 區 養 護 工 程 處 招 標, 由 莊 建 德 建 築 師 事 務 所 得 標 工 程 名 稱 為 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 委 託 規 劃 設 計 及 監 造 勞 務 工 作, 工 程 造 價 約 一 千 六 百 萬 元 相 關 資 料 如 下 表 3.1 所 示 表 3.1 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 相 關 資 料 起 造 人 基 地 地 號 用 地 分 區 基 地 面 基 工 程 造 價 交 通 部 公 路 總 局 埔 里 鎮 水 頭 段 0772-0051 地 號 等 壹 筆 特 定 農 業 區 / 特 定 目 的 事 業 用 地 9373 平 方 公 尺 約 16,000,000 圓 整 建 蔽 率 60% 容 積 率 180% 開 工 日 期 完 工 日 期 民 國 99 年 3 月 1 日 民 國 100 年 6 月 3 日 由 於 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 於 民 國 99 年 3 月 1 日 開 工, 預 計 民 國 100 年 6 月 3 日 完 工, 本 研 究 將 針 對 發 包 之 前 可 取 得 之 資 料 做 為 評 估 之 重 點 從 建 築 師 之 角 度, 探 討 建 築 資 訊 模 型 在 實 際 執 行 上 之 可 行 性, 探 究 建 築 師 若 使 用 三 維 建 築 資 訊 模 型 進 行 設 計 作 業 之 效 益 另 本 研 究 執 行 期 間, 尚 未 習 得 在 混 凝 土 中 置 入 鋼 筋 的 技 術, 所 有 鋼 筋 混 凝 土 構 件 中 皆 尚 未 有 鋼 筋, 機 水 電 部 分 亦 因 需 採 用 其 它 軟 體 建 模 而 尚 未 進 行, 故 僅 能 計 算 混 凝 土 的 數 量 作 為 本 研 究 數 量 計 算 上 之 驗 證 25

3.3 建 立 三 維 建 築 資 訊 模 型 3.3.1 軟 硬 體 資 源 使 用 BIM 是 人 的 活 動, 不 是 一 件 事 物 也 不 是 一 種 軟 體 為 了 建 構 建 築 資 訊 模 型 以 利 建 築 / 工 程 / 營 建 (Architecture Engineering Construction, AEC) 產 業 使 用, 各 家 廠 商 紛 紛 有 其 對 應 之 軟 體 上 市, 例 如 Autodesk 公 司 的 Revit Bentley 公 司 的 MicroStation GRAPHISOFT 公 司 的 ArchiCAD 等, 皆 為 BIM 的 軟 體 本 研 究 評 估 軟 體 操 作 之 熟 悉 度 軟 體 取 得 之 便 利 性 以 及 不 同 軟 體 間 相 互 轉 換 之 方 便 性, 故 決 定 選 用 Autodesk 公 司 所 出 版 之 Autodesk Revit Architecture 作 為 本 研 究 導 入 BIM 之 軟 體 Autodesk 公 司 旗 下 另 一 套 於 建 築 界 應 用 之 軟 體 AutoCAD, 已 經 廣 為 業 界 所 使 用, 本 研 究 對 其 操 作 有 相 當 之 熟 悉 度, 且 與 Autodesk Revit Architecture 為 同 公 司 所 出 版, 在 檔 案 之 轉 換 上 較 無 相 容 性 之 問 題, 另 本 研 究 於 民 國 九 十 八 年 十 一 月 十 五 日 得 到 Autodesk 公 司 之 軟 體 支 援, 並 授 與 本 研 究 之 使 用 權 限, 在 使 用 上 較 無 版 權 之 疑 慮 Autodesk Revit Architecture 是 專 門 為 建 築 資 訊 模 型 (Building Information Modeling, 簡 稱 BIM) 建 立 的 工 具 BIM 是 一 組 整 合 程 序, 內 含 從 專 案 初 期 的 設 計 到 建 構, 乃 至 於 最 後 實 際 作 業 這 一 完 整 過 程 內 的 所 有 整 合 可 靠 的 資 訊 除 此 之 外 本 研 究 也 應 用 了 其 他 的 軟 體, 在 此 針 對 本 研 究 所 需 使 用 的 軟 體 資 源 做 相 關 說 明, 其 軟 硬 體 介 紹 及 用 途 如 表 3.2 及 表 3.3 所 示 表 3.2 硬 體 資 源 介 紹 硬 體 名 稱 硬 體 介 紹 本 研 究 用 途 一 般 電 腦 CPU:INTEL(R) CORE(TM) I7 2.67 GHZ 記 憶 體 :4G 硬 碟 :1TB 顯 示 卡 :NVIDIA QFX 4600 資 料 處 理 及 三 維 建 模 繪 圖 軟 體 使 用 26

表 3.3 硬 體 資 源 介 紹 軟 體 名 稱 軟 體 介 紹 本 研 究 用 途 AUTOCAD 一 般 工 程 繪 圖 軟 體, 為 目 前 工 程 界 主 要 使 用 的 繪 圖 軟 體, 包 含 工 程 圖 建 築 圖 地 圖 及 相 關 應 用 的 數 值 繪 圖 軟 體 1. 將 獲 得 的 資 料 進 行 修 改 與 編 輯 2. 將 由 REVIT 輸 出 之 圖 面 編 修 加 工 REVIT ARCHITECTURE 3D STUDIO MAX 專 門 為 建 築 資 訊 模 型 建 立 的 工 具 模 型 內 各 元 件 皆 連 結 各 式 參 數, 可 以 增 進 溝 通 模 擬 設 計 成 品 在 真 實 環 境 中 的 情 況, 更 可 藉 由 參 數 了 解 數 量 計 算 等 項 目 三 維 繪 圖 軟 體, 可 用 來 建 立 並 編 輯 三 維 建 物 及 景 觀 模 型, 以 及 進 行 相 關 的 三 維 模 型 或 動 畫 製 作 1. 建 立 三 維 建 築 資 訊 模 型 2. 輸 出 建 築 圖 面 與 數 量 明 細 表 1. 彩 現 三 維 模 型 2. 製 作 擬 真 動 畫 3.3.2 三 維 建 築 資 訊 模 型 建 立 步 驟 BIM 是 人 的 活 動, 故 軟 體 的 使 用 除 了 一 定 的 規 則 之 外, 如 何 操 作 軟 體, 皆 視 個 人 喜 好 而 定 同 樣 建 立 一 個 模 型, 每 個 人 可 以 有 不 同 的 方 法, 所 謂 條 條 大 路 通 羅 馬, 儘 管 每 個 人 的 方 法 不 盡 相 同, 最 後 都 能 達 成 建 立 建 築 資 訊 模 型 的 目 的 本 章 節 所 描 述 之 三 維 建 築 資 訊 模 型 建 立 步 驟, 乃 本 研 究 將 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 由 二 維 圖 面 轉 換 成 三 維 模 型 之 過 程, 並 非 唯 一 做 法 僅 在 本 章 節 略 分 五 點 步 驟 描 述, 詳 細 步 驟 如 下 圖 3.3 所 示 1 建 立 網 格 及 樓 層 線 建 築 師 繪 製 建 築 設 計 圖 施 工 圖 時, 網 格 以 及 樓 層 為 其 重 要 之 依 據, 放 樣 柱 為 判 斷 皆 須 依 賴 網 格 才 能 讓 現 場 施 作 人 員 找 到 基 地 上 的 正 確 位 置 樓 層 線 則 為 表 達 樓 層 高 度 之 依 據, 同 時 也 描 述 了 樑 位 置 牆 高 度 以 及 樓 版 位 置, 建 築 師 的 設 計 大 多 將 樓 版 與 樑 設 計 在 樓 層 線 之 下, 而 牆 則 位 於 樑 或 樓 版 的 下 方, 若 沒 有 樓 層 線, 現 地 施 工 人 員 對 於 樑 位 置 樓 版 位 置 以 及 牆 高 度 的 判 斷 增 加 困 擾 因 此 在 繪 圖 的 第 一 步, 即 為 在 圖 面 上 建 立 網 格 以 及 樓 層 線, 如 圖 3.4 圖 3.5 所 示 27

圖 3.3 建 模 步 驟 流 程 圖 圖 3.4 建 立 樓 層 線 示 意 圖 28

圖 3.5 建 立 網 格 線 示 意 圖 2 匯 入 CAD 檔 由 於 本 研 究 已 取 得 使 用 之 案 例, 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 圖 面 之 CAD 檔, 故 可 直 接 將 其 CAD 檔 匯 入 軟 體, 方 便 後 續 作 業 將 CAD 檔 匯 入 軟 體 可 方 便 下 一 步 驟 建 立 柱 樑 版 牆 時, 可 直 接 點 選 圖 面 或 按 圖 繪 製 匯 入 CAD 時 應 注 意 單 位 以 及 網 格 線 是 否 與 CAD 圖 相 符, 圖 3.6 為 匯 入 CAD 之 示 意 圖 圖 3.6 匯 入 CAD 之 示 意 圖 29

3 建 立 柱 樑 版 牆 等 元 件 將 柱 樑 版 牆 等 構 件 依 圖 面 放 置 到 模 型 上, 依 構 件 之 不 同 類 型 選 取 相 符 之 型 式 進 行 繪 製 工 作 柱 與 樑 應 依 其 位 置 放 置 在 網 格 線 上, 便 於 日 後 若 有 樑 柱 位 置 移 動 時, 方 便 一 併 修 正 柱 與 樑 建 構 完 成 後, 即 可 繪 製 樓 版 牆 樓 梯 門 窗 與 欄 杆 等 元 件 圖 3.7 至 圖 3.14 為 建 立 各 部 分 構 件 之 示 意 圖 圖 3.7 建 立 柱 圖 3.8 建 立 樑 30

圖 3.9 建 立 樓 版 圖 3. 10 建 立 牆 圖 3.11 放 置 門 31

圖 3.12 放 置 窗 戶 圖 3.13 建 立 欄 杆 圖 3.14 建 立 特 殊 構 件 32

4 彩 現 彩 現 圖 為 視 覺 化 溝 通 的 重 要 工 具, 建 築 師 與 業 主 討 論 其 設 計 時, 利 用 三 維 模 型 可 與 業 主 討 論 建 物 外 型 空 間 意 象 以 及 建 築 師 之 設 計 是 否 達 成 業 主 需 求 等 功 能 然 三 維 模 型 在 建 構 時, 常 因 為 了 減 低 電 腦 資 源 消 耗 以 及 模 型 控 制 之 便 利, 而 採 用 較 為 簡 易 之 示 意 方 式, 並 無 表 示 實 際 材 質 於 三 維 模 型 上 建 築 資 訊 模 型 可 於 三 維 模 型 上 貼 附 材 質, 雖 在 繪 圖 模 型 時 並 未 顯 示, 但 可 藉 由 其 彩 現 功 能, 計 算 表 面 材 質 與 光 影 變 化, 對 於 業 主 來 說, 更 能 清 楚 的 了 解 建 案 之 建 築 外 觀 圖 3.15 為 本 研 究 案 例 之 三 維 模 型 彩 現 圖 圖 3.15 三 維 模 型 彩 現 圖 5 輸 出 成 CAD 圖 與 明 細 表 在 新 加 坡, 目 前 建 管 單 位 已 經 能 接 受 建 築 師 繳 交 三 維 建 築 資 訊 模 型 作 為 審 圖 之 依 據, 然 而 在 國 內 並 無 類 似 制 度, 建 築 師 繳 交 資 料 給 予 建 管 單 位 審 核 時, 仍 以 傳 統 圖 紙 或 CAD 圖 為 主, 因 此 建 築 資 訊 模 型 是 否 能 夠 輸 出 成 CAD 圖 使 用, 則 是 重 要 的 一 環 三 維 建 築 資 訊 模 型 除 各 式 圖 面 外, 也 能 輸 出 數 量 計 算 表, 方 便 設 計 者 數 量 計 算 日 後 倘 若 發 生 變 更 設 計 時, 數 量 明 細 表 也 能 自 動 改 變 圖 3.16 為 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 CAD 檔, 圖 3.17 為 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 明 細 表 33

圖 3.16 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 CAD 檔 圖 3.17 建 築 資 訊 模 型 輸 出 之 明 細 表 34

3.4 分 析 步 驟 與 驗 證 方 法 在 建 築 資 訊 數 值 模 型 確 認 無 誤 正 確 建 立 之 後, 本 研 究 將 更 進 一 步 進 行 使 用 效 率 上 之 分 析 驗 證 本 研 究 使 用 之 案 例 埔 里 工 務 段 建 築 工 程 於 2009 年 底 進 行 發 包, 本 研 究 將 針 對 發 包 之 前 可 取 得 之 資 料 做 為 評 估 之 重 點 從 建 築 師 之 角 度, 探 討 建 築 資 訊 模 型 在 實 際 執 行 上 之 可 行 性 建 築 師 主 要 之 工 作 項 目 內 容 為 設 計 埔 里 工 務 段 新 建 工 程, 故 本 研 究 從 此 方 向 進 行 探 討, 主 要 項 目 有 三 1 由 於 本 研 究 為 將 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 之 CAD 圖 檔 匯 入 軟 體, 建 構 三 維 建 築 資 訊 模 型 在 三 維 模 型 建 後 完 成 後, 可 利 用 模 型 自 動 輸 出 建 築 圖 說 之 功 能, 輸 出 圖 面, 如 平 面 圖 立 面 圖 等, 將 輸 出 之 圖 面 與 建 築 師 方 面 取 得 之 建 築 圖 說 比 對, 檢 查 其 建 築 圖 說 之 正 確 性, 若 發 生 疑 義 與 錯 誤, 則 於 會 報 時 回 報 建 築 師, 探 究 一 般 繪 圖 人 員 於 繪 製 建 築 圖 說 時, 發 生 之 問 題 2 由 於 國 內 建 管 單 位 審 核 圖 面 時, 仍 需 要 一 般 圖 紙 或 是 CAD 檔, 因 此 本 研 究 將 建 立 完 成 之 建 築 資 訊 模 型 輸 出 成 二 維 圖 面, 將 二 維 圖 面 與 建 築 師 討 論, 探 究 是 否 能 直 接 利 用 三 維 模 型 輸 出 之 圖 面 送 交 建 管 單 位 審 核 同 時 除 建 管 單 位 所 規 定 之 圖 面 外, 現 地 施 工 人 員, 如 放 樣 人 員 模 版 人 員 等, 是 否 能 夠 依 模 型 施 工, 或 是 依 三 維 模 型 所 輸 出 之 圖 面 施 作, 也 為 本 研 究 探 討 之 議 題 3 除 圖 面 外, 數 量 計 算 也 為 建 築 專 案 重 要 之 ㄧ 環, 若 無 正 確 之 數 量 計 算, 則 與 之 息 息 相 關 的 成 本 估 算 也 會 為 之 失 衡, 造 成 業 主 或 承 包 商 之 損 失 故 本 研 究 將 從 三 維 資 訊 模 型 自 動 計 算 數 量 之 功 能, 匯 出 成 數 量 明 細 表, 與 建 築 師 所 提 供 之 數 量 計 算 書 作 比 對, 探 究 其 數 量 計 算 之 效 益, 以 及 檢 核 建 築 師 計 算 之 正 確 性 35

第 四 章 成 果 與 效 益 本 研 究 以 埔 里 工 務 段 新 建 工 程 的 發 包 圖 說 與 文 件, 進 行 導 入 BIM 流 程 的 探 討 ; 主 要 工 作 是 將 二 維 設 計 圖 轉 換 為 三 維 BIM 模 型, 並 經 由 與 業 主 建 築 師 及 得 標 營 造 廠 之 深 入 訪 談, 探 討 導 入 BIM 流 程 可 能 產 生 的 效 益 與 問 題 4.1 圖 面 轉 換 發 生 之 問 題 本 研 究 與 埔 里 工 務 段 之 業 主 及 建 築 師 合 作, 取 得 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 新 建 工 程 之 建 築 圖 說, 如 圖 4.1 所 示, 利 用 電 腦 輔 助 軟 體 (Autodesk Revit Architecture) 將 2D 的 設 計 圖 面, 轉 換 成 3D 的 建 築 資 訊 模 型, 如 圖 4.2 所 示, 在 轉 換 的 過 程 中, 發 現 了 63 項 議 題 經 由 四 次 與 業 主 及 建 築 師 會 報, 將 63 項 議 題 整 理 如 表 4.1 所 示 圖 4.1 建 築 師 所 提 供 之 二 維 圖 面 36

圖 4.2 三 維 建 築 資 訊 模 型 示 意 圖 表 4.1 本 研 究 將 二 維 圖 面 轉 成 三 維 模 型 時 產 生 之 議 題 議 題 類 別 議 題 描 述 發 生 次 數 圖 說 不 一 致 平 面 與 立 面 圖 不 合 不 同 向 立 面 與 立 面 之 交 會 處 不 符 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 無 法 對 應 之 情 形, 以 及 門 窗 之 平 立 面 與 門 窗 大 樣 詳 圖 不 合 等 認 知 差 異 本 研 究 人 員 不 了 解 或 者 對 於 圖 面 判 讀 產 生 誤 判 之 情 形 遺 漏 包 括 建 築 物 平 面 立 面 與 其 他 圖 面 等, 發 生 該 繪 製 而 未 繪 製 之 樑 柱 版 牆 或 者 其 他 應 有 之 構 件, 以 及 圖 面 應 標 示 而 未 標 示 之 編 號, 如 門 窗 編 號 樓 版 編 號 等, 皆 屬 於 此 項 問 題 之 範 圍 衝 突 設 計 所 發 生 之 衝 突 問 題, 例 如 : 門 窗 卡 樑 坡 道 上 方 空 間 高 度 不 足 等 於 此 研 究 中 發 生 兩 處, 其 一 為 A 棟 之 發 電 機 房 窗 戶 與 樑 重 疉, 其 二 為 屋 頂 造 型 格 柵 長 度 不 足, 無 法 與 牆 面 接 合 與 建 築 師 檢 討 論 結 果 36 經 建 築 師 確 認, 確 為 圖 面 不 一 致, 並 加 以 修 正 17 經 建 築 師 指 導 說 明 後 釐 正 4 經 建 築 師 確 認 後 補 畫 6 確 為 設 計 時 未 發 現 之 圖 面 衝 突 37

由表 4.1 可發現 在此次二維圖面轉為三圍模型時 發生的議題可分為四類 分 述如下 1 圖面衝突 此類議題乃指同一區域同時有兩種不同元件 例如窗戶與樑在同一個地方 導致 產生元件衝突 或者是某部分之樑柱與牆產生偏移導致無法順利接合之問題 謂之圖 面衝突 此類問題之發生可能因設計過程中出現設計變更 然相關之部分卻無連帶修 改而產生衝突 日後施工單位於現場施工時 將發生不知該如何施作之問題 此類議 題於本研究之案例中共發生四處 如以下所述 一 A 棟之發電機房窗戶與樑重疉 如圖 4.3 所示 由 A 棟一層平面圖可看到該部分有一道 15 公分之牆面 牆 上有一鐵捲門 SD1 與兩扇窗戶 W8 於西向立面圖得知此兩扇窗戶之高度 而 A 棟夾層結構平面圖上可看到該處有樑 WB1 當本研究建構三維資訊模型時 即 可由模型上發現該處窗戶與樑產生之衝突問題 經由與建築師匯報討論後 決定 將該窗戶對齊右邊的 W8 避免與梁產生之衝突 A棟夾層平面圖(部分) A棟西向立面圖(部分) A棟夾層結構平面圖(部分) A棟西向三維模型彩現圖 圖 4.3 本研究以設計圖面轉製為三維模型時發現的衝突問題-1 38

二 屋 頂 造 型 格 柵 長 度 不 足, 無 法 與 牆 面 接 合 如 圖 4.4 所 示 由 A 棟 頂 層 平 面 圖 可 看 到 建 築 師 設 計 之 造 型 格 柵, 在 A 棟 頂 層 結 構 平 面 圖 則 可 看 到 該 處 樑 位, 框 選 處 部 分 為 發 生 問 題 處, 於 兩 張 圖 面 上 問 題 並 不 明 顯, 經 由 本 研 究 建 立 三 維 資 訊 模 型 後, 可 由 彩 現 示 意 圖 中 明 顯 看 到 造 型 格 柵 左 邊 部 分 並 未 連 接 到 其 後 方 之 建 物 主 體, 將 產 生 該 構 件 無 法 施 作 之 情 形 建 築 師 討 論 後, 決 定 延 伸 該 構 件, 使 其 能 夠 連 接 到 後 方 之 建 物 主 體 A 棟 頂 層 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 頂 層 結 構 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 造 型 格 柵 彩 現 示 意 圖 ( 部 分 ) 圖 4.4 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -2 39

三 B 棟 廁 所 北 側 牆 面 與 其 上 方 樑 位 不 合 由 圖 4.5 之 結 構 平 面 圖 可 看 到 框 選 處 牆 與 樑 並 未 對 齊, 如 此 將 容 易 造 成 現 地 施 工 之 困 擾, 如 B 棟 三 維 彩 現 示 意 圖 所 示 與 建 築 師 討 論 後, 決 定 移 動 該 樑 之 位 置, 以 利 作 業 B 棟 結 構 平 面 圖 ( 部 分 ) B 棟 三 維 彩 現 示 意 圖 圖 4.5 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -3 40

四 A 棟 二 層 平 面 圖 人 事 會 計 室 右 側 之 牆 面 與 其 上 方 之 樑 位 產 生 衝 突 該 處 之 牆 位 置 為 置 中 設 計, 其 上 方 之 B4 樑 則 為 靠 右 側 設 置, 然 其 樑 寬 不 足, 無 法 完 全 與 該 牆 面 接 合 如 圖 4.6 所 示, 由 A 棟 二 層 人 事 會 計 室 示 意 圖 可 清 楚 看 見 該 處 產 生 衝 突 之 部 分 A 棟 二 層 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 二 層 人 事 會 計 室 示 意 圖 ( 部 分 ) 圖 4.6 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 衝 突 問 題 -4 41

2 圖 面 不 一 致 圖 面 不 一 致 議 題 乃 指 平 面 與 立 面 圖 不 一 致, 如 圖 4.7 所 示, 不 同 向 立 面 與 立 面 之 交 會 處 不 一 致, 如 圖 4.8 所 示, 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 無 法 對 應, 如 圖 4.9 所 示, 以 及 門 窗 之 平 立 面 與 門 窗 大 樣 詳 圖 不 一 致 等, 於 本 案 例 中 共 計 發 生 36 處 經 由 與 業 主 與 建 築 師 深 入 探 討, 歸 納 乃 肇 因 於 繪 圖 人 員 繪 製 建 築 圖 面 製 作 建 築 圖 說 時, 未 將 各 式 圖 面 仔 細 核 對, 或 者 於 繪 圖 時 誤 畫 筆 誤 等 於 變 更 設 計 時, 也 容 易 發 生 此 問 題, 例 如 某 一 處 產 生 了 變 更, 而 未 連 帶 修 改 相 關 之 圖 面, 因 而 產 生 圖 面 之 間 之 不 一 致 詳 述 如 下 A 棟 東 向 立 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 二 樓 平 面 圖 ( 部 分 ) 圖 4.7 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 A 棟 南 向 立 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 東 向 立 面 圖 ( 部 分 ) 圖 4.8 立 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 42

A 棟 三 樓 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 三 樓 結 構 平 面 圖 ( 部 分 ) 圖 4.9 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 問 題 一 平 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.10 所 示, 於 B 棟 一 層 平 面 圖 框 選 處, 發 生 一 排 標 註 無 法 辨 識 其 標 示 部 分 之 情 形, 與 建 築 師 匯 報 後, 推 測 可 能 發 生 原 因 為 發 生 變 更 設 計 後, 圖 面 上 之 標 註 並 未 一 併 更 改 所 造 成 圖 4.10 平 面 圖 不 一 致 之 問 題 二 平 面 圖 與 立 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.7 所 示,A 棟 東 向 立 面 圖 框 選 部 分 厚 度 為 50 公 分, 然 A 棟 二 層 平 面 圖 相 43

同 部 分 則 繪 製 為 10 公 分, 與 建 築 師 討 論 後, 決 定 統 一 改 為 15 公 分 下 圖 4.11 與 圖 4.12 則 為 另 外 兩 個 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題, 圖 4.11 之 C 棟 二 層 平 面 圖 框 選 部 分 之 柱 寬 繪 製 為 40 公 分, 於 北 巷 立 面 圖 之 相 同 構 件 則 繪 製 為 60 公 分, 為 平 面 圖 與 立 面 圖 之 不 一 致 圖 4.12 中 C 棟 一 層 平 面 圖 廁 所 105 部 份 周 圍 牆 高 為 270 公 分, 則 該 部 分 之 立 面 圖 應 為 本 研 究 所 建 立 之 三 維 數 值 模 型,C 棟 西 向 立 面 圖 (BIM 模 型 ) 所 示, 然 其 C 棟 西 向 立 面 圖 該 部 分 之 牆 高 則 繪 製 至 樓 版 下, 為 平 面 圖 與 立 面 圖 之 不 一 致 C 棟 二 層 平 面 圖 ( 部 分 ) C 棟 北 向 立 面 圖 ( 部 分 ) 圖 4.11 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 -1 44

C 棟 一 層 平 面 圖 ( 部 分 ) C 棟 西 向 立 面 圖 ( 部 分 ) C 棟 西 向 立 面 圖 (BIM 模 型 ) 圖 4.12 平 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 -2 45

三 平 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.13 至 圖 4.18 所 示, 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 情 形, 共 發 生 六 處, 由 圖 4.13 所 示,A 棟 一 層 平 面 圖 樓 梯 下 方 之 玻 璃 磚 牆 之 位 置 位 於 該 牆 面 之 內 側, 然 於 甲 梯 剖 面 詳 圖 卻 顯 示 該 道 牆 面 位 於 該 牆 外 側 A 棟 一 層 平 面 圖 ( 部 分 ) A 棟 辦 公 大 樓 甲 梯 剖 面 詳 圖 圖 4.13 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -1 46

如 圖 4.14 所 示,A 棟 辦 公 大 樓 屋 頂 平 面 圖 框 選 處 部 分 之 扶 手 欄 杆 寬 度 為 60 公 分, 然 於 A 棟 辦 公 大 樓 乙 梯 剖 面 詳 圖, 該 扶 手 欄 杆 寬 度 繪 製 為 55 公 分 A 棟 辦 公 大 樓 屋 頂 層 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 辦 公 大 樓 乙 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.14 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -2 47

如 圖 4.15 所 示,A 棟 辦 公 大 樓 剖 面 圖 之 扶 手 欄 杆 寬 度 為 90 公 分, 於 A 棟 辦 公 大 樓 屋 頂 層 平 面 圖, 該 處 扶 手 欄 杆 則 繪 製 為 95 公 分 A 棟 辦 公 大 樓 剖 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 辦 公 大 樓 屋 頂 層 平 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.15 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -3 48

如 圖 4.16 所 示,C 棟 乙 梯 剖 面 詳 圖 與 C 棟 二 樓 平 面 圖 乙 梯 部 分 之 階 梯 不 一 致 C 棟 乙 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 二 樓 平 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.16 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -4 49

如 圖 4.17 所 示,B 棟 剖 面 圖 於 踏 步 外 之 踏 階 部 分, 因 原 設 計 時 除 警 衛 室 外, 尚 有 一 汽 車 保 養 廠 之 空 間, 然 該 剖 面 乃 依 照 原 設 計 繪 製, 於 變 更 設 計 時, 並 未 一 併 更 新 圖 面, 造 成 剖 面 圖 與 平 面 圖 不 一 致 之 情 形 與 建 築 師 研 討 匯 報 後, 決 定 修 改 該 部 分 長 度 與 屋 簷 對 齊 即 可 B 棟 一 層 平 面 圖 ( 局 部 ) B 棟 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.17 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -5 50

如 圖 4.18 所 示,B 棟 一 層 平 面 圖 之 階 梯 踏 步 級 深 為 30 公 分, 然 於 剖 面 圖 上 之 級 深 則 繪 製 為 25 公 分 B 棟 一 層 平 面 圖 ( 局 部 ) B 棟 一 層 平 面 圖 ( 局 部 ) B 棟 剖 面 圖 ( 局 部 ) B 棟 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.18 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 問 題 -6 51

四 立 面 圖 與 立 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.19 所 示, 為 本 研 究 案 例 中 所 遇 到 之 立 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 情 形, 左 邊 為 南 向 立 面 圖, 右 邊 為 東 向 立 面 圖, 圖 中 框 遠 之 部 分 為 屋 頂 女 兒 牆 之 交 接 處, 高 度 應 一 致, 然 由 下 方 的 局 部 放 大 示 意 圖 可 看 到 東 向 立 面 圖 的 部 分 較 南 向 立 面 圖 之 構 件 長, 為 不 合 理 之 處, 經 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 決 定 以 東 向 立 面 圖 為 主, 修 正 南 向 立 面 圖 之 長 度 A 棟 南 向 立 面 圖 與 東 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 南 向 立 面 圖 與 東 向 立 面 圖 ( 局 部 放 大 示 意 圖 ) 圖 4. 19 立 面 圖 與 立 面 圖 不 一 致 之 問 題 52

五 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.20 至 圖 4.23 所 示, 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 平 面 圖 與 剖 面 圖 不 一 致 之 情 形, 共 發 生 四 處, 為 扶 手 欄 杆 構 件 不 一 致, 以 及 階 梯 踏 步 位 置 不 一 致 之 情 形 如 圖 4.20,C 棟 北 向 立 面 與 C 棟 剖 面 詳 圖 皆 有 繪 製 該 部 分 之 扶 手 欄 杆, 其 繪 製 為 同 一 構 件, 然 於 不 同 的 兩 張 圖 面, 則 有 不 同 的 兩 種 款 式, 為 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 情 形 除 欄 杆 樣 式 之 外, 該 部 分 之 柱 寬 也 有 不 同 的 兩 種 尺 寸, 於 立 面 圖 繪 製 為 50 公 分, 剖 面 圖 繪 製 為 60 公 分, 應 統 一 為 相 同 尺 寸 較 為 合 理 C 棟 北 向 立 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 備 勤 室 及 儲 藏 室 剖 面 詳 圖 ( 局 部 ) 圖 4.20 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -1 53

如 圖 4.21,C 棟 一 層 平 面 圖 之 儲 藏 室 109 左 側 有 一 道 牆 應 位 於 樓 梯 下 方, 然 於 乙 梯 剖 面 圖 顯 示 該 牆 面 之 位 置 與 平 面 圖 上 之 位 置 有 所 差 距, 為 平 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 C 棟 乙 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 一 層 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.21 立 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 -2 圖 4.22 為 C 棟 南 向 立 面 圖 與 C 棟 甲 梯 剖 面 圖, 由 圖 中 可 看 到 甲 梯 之 踏 步 型 式, 級 深 與 級 高, 以 及 樓 梯 外 部 牆 面 之 設 計 然 本 研 究 將 二 維 圖 面 轉 為 三 維 資 訊 模 型 時, 發 現 該 C 棟 南 向 立 面 圖 與 C 棟 甲 梯 剖 面 圖 所 繪 製 之 樓 梯 卻 無 法 密 合, 產 生 級 深 與 級 高 尺 寸 不 一 致, 以 及 樓 梯 型 式 不 同 之 情 形,C 棟 南 向 立 面 圖 繪 製 為 直 梯, 於 C 棟 甲 梯 剖 面 圖 卻 繪 製 為 斜 梯, 將 造 成 日 後 施 工 時, 不 知 應 依 據 何 者 興 建 之 問 題 經 本 研 究 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 建 築 師 指 示 應 以 剖 面 圖 為 主, 修 正 立 面 圖, 如 此 一 來, 南 向 立 面 54

圖相關之構件長度有所改變 將連帶造成與其相交之西向立面圖部分構件受到影響 此部分建築師則表示 應連帶修正西向立面圖之構件長度 如圖 4.23 為修正後之情 形 C 棟南向立面圖(局部) C 棟甲梯剖面圖(局部) 圖 4.22 立面圖與剖面圖之不一致-3 圖 4.23 立面圖與剖面圖之不一致-4 55

六 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.24 所 示,A 棟 屋 頂 平 面 圖 有 一 造 型 格 柵 之 設 計, 該 造 型 格 柵 由 H 型 鋼 組 成 其 結 構, 上 方 組 裝 格 柵 板 完 成 該 構 件 然 於 結 構 平 面 圖 上 之 框 選 部 分, 卻 多 出 了 一 道 G4 樑, 與 平 面 圖 不 同, 此 為 本 研 究 案 例 中 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 情 形 A 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 屋 頂 平 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.24 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 56

七 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.25 至 圖 4.27 所 示, 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 情 形 如 圖 4.25, 於 A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 有 一 道 G3 樑, 與 其 右 方 圓 柱 相 交, 依 照 其 位 置 建 立 三 圍 資 訊 模 型 後, 其 外 觀 應 為 如 同 A 棟 入 口 部 份 上 方 結 構 彩 現 示 意 圖 所 示, 然 A 棟 南 向 立 面 圖 於 該 樑 與 圓 柱 交 會 處 卻 與 本 研 究 之 三 為 資 訊 模 型 不 同, 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 確 定 該 部 分 為 圖 面 不 一 致 之 情 形 A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 南 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 入 口 部 份 上 方 結 構 彩 現 示 意 圖 ( 局 部 ) 圖 4.25 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1 57

如 圖 4.26 所 示,C 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 框 選 處 有 樑 CJ22, 經 本 研 究 建 立 三 圍 資 訊 模 型 後, 該 部 分 應 如 同 C 棟 甲 梯 彩 現 示 意 圖 所 示, 該 部 分 應 有 一 突 出 之 樑, 然 於 C 棟 南 向 立 面 圖 與 西 向 立 面 圖 皆 無 表 示, 為 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 情 形 C 棟 南 向 立 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 西 向 立 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 甲 梯 彩 現 示 意 圖 ( 局 部 ) 圖 4.26 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2 58

如 圖 4.27 所 示,C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 最 左 方 樑 CJ21, 其 尺 寸 為 40x70 公 分, 於 C 棟 北 向 立 面 圖 框 選 處 則 為 60 公 分, 立 面 圖 之 材 質 展 現 雖 可 不 必 按 照 樑 柱 之 尺 寸, 然 一 般 有 此 情 形 時, 多 半 會 依 照 樑 與 柱 之 長 寬 尺 寸 貼 附 材 質 經 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 決 定 依 照 該 樑 之 尺 寸 進 行 材 質 貼 附 作 業 C 棟 北 向 立 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 二 樓 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.27 立 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -3 59

八 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 圖 4.28 至 圖 4.34 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 不 一 致 之 情 形, 如 圖 4.28 中 A 棟 甲 梯 剖 面 圖 所 示, 框 選 處 之 樑 位 於 其 上 方 之 牆 面 內 側, 然 於 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 中, 該 樑 位 於 柱 之 內 側, 若 依 據 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 所 示, 則 建 立 之 三 維 資 訊 模 型 應 為 下 方 A 棟 甲 梯 茶 水 間 彩 現 示 意 圖 之 情 形, 該 樑 應 突 出 於 牆 面, 而 非 與 該 牆 對 齊 A 棟 甲 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 甲 梯 茶 水 間 彩 現 示 意 圖 ( 局 部 ) 圖 4.28 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1 60

如 圖 4.29 所 示, 於 A 棟 構 平 面 圖 中 有 樓 版 SAA, 此 SAA 樓 版 在 該 張 圖 面 中 被 標 示 其 厚 度 為 18 公 分, 相 同 的 樓 版 在 A 棟 休 息 室 剖 面 詳 圖 中, 則 繪 製 為 15 公 分 為 結 構 平 面 圖 與 剖 面 圖 之 不 一 致 情 形 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 休 息 室 剖 面 詳 圖 ( 局 部 ) 圖 4.29 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2 61

如 圖 4.30 所 示, 於 A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 與 A 棟 休 息 室 剖 面 詳 圖 中, 皆 有 小 樑 Ja, 然 此 小 樑 Ja 在 此 兩 張 圖 面 中 之 位 置 無 法 完 全 吻 合, 有 錯 位 之 情 形 A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 休 息 室 剖 面 詳 圖 ( 局 部 ) 圖 4.30 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -3 如 圖 4.31 所 示, 於 A 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 中, 有 一 樑 CJ, 該 樑 之 位 置 與 牆 面 交 會 重 疊, 而 於 A 棟 甲 梯 剖 面 圖 中, 該 樑 則 貼 附 於 牆 面 外 側, 為 結 構 平 面 圖 與 剖 面 圖 知 不 一 致 情 形 A 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 甲 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.31 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -4 62

圖 4.32 為 本 研 究 案 例 中 C 棟 之 情 形, 與 圖 4.31 之 情 形 類 似, 也 為 結 構 平 面 圖 中 之 樑 位 置 與 剖 面 圖 中 不 同 之 情 形,C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 中 之 樑 CJ21, 於 C 棟 甲 梯 平 面 圖 當 中 之 位 置 不 符, 該 樑 於 C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 中 貼 附 於 牆 面 外 側, 然 在 C 棟 甲 梯 平 面 圖 中 則 位 於 牆 面 內 側, 與 該 牆 交 會 重 疊 C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 甲 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.32 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -5 63

如 圖 4.33 所 示, 於 C 棟 二 層 平 面 圖 中 有 樑 CG23, 該 樑 之 尺 寸 標 示 為 40x70 公 分, 然 於 C 棟 甲 梯 剖 面 圖 中, 相 同 之 樑 則 繪 製 為 40x60 公 分, 為 結 構 平 面 圖 與 剖 面 圖 知 不 一 致 情 形 C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 甲 梯 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.33 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -6 64

如 圖 4.34 所 示,C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 中, 下 方 有 一 排 樑 CB21 與 CB22 皆 在 圖 面 上 被 標 示 為 反 樑, 且 於 該 圖 之 尺 寸 表 中, 標 示 尺 寸 為 40x20~70, 表 示 該 樑 為 一 梯 型 之 設 計, 然 於 C 棟 剖 面 圖 中, 該 樑 則 繪 製 為 長 方 型, 且 也 並 非 反 樑 之 設 計 C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.34 剖 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -7 65

九 結 構 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 如 圖 4.35 至 圖 4.36 所 示, 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 結 構 平 面 圖 與 結 構 面 圖 不 一 致 之 情 形, 於 本 研 究 案 例 中 共 發 生 兩 處, 如 圖 4.35 中 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 中, 有 小 樑 J1, 其 尺 寸 標 示 為 35x60 公 分, 然 於 圖 面 上 則 繪 製 為 30 公 分 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 ( 樑 尺 寸 部 份 ) 圖 4.35 結 構 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -1 66

如 圖 4.36 所 示, 於 該 圖 中 框 選 處 之 構 件, 其 尺 寸 標 示 為 325x210 公 分, 然 圖 面 上 則 繪 製 為 325x205 公 分, 為 結 構 平 面 圖 自 身 不 一 致 之 情 形 圖 4.36 結 構 平 面 圖 與 結 構 平 面 圖 之 不 一 致 -2 十 立 面 圖 與 門 窗 詳 圖 之 不 一 致 如 圖 4.37 為 本 研 究 案 例 中 所 發 生 之 立 面 圖 與 門 窗 詳 圖 不 一 致 之 情 形, 類 似 情 形 於 本 研 究 案 例 中 共 發 生 六 處, 在 此 僅 以 DW4 落 地 窗 作 為 說 明 案 例 如 圖 4.37 所 示, 於 A 棟 門 窗 詳 圖 中, 繪 製 該 窗 一 落 地 窗, 其 中 最 左 邊 與 最 右 邊 為 固 定 窗 之 樣 式, 中 央 四 片 窗 戶 可 依 箭 頭 方 向 推 往 左 右 開 閤 然 於 A 棟 北 向 立 面 圖 中, 該 窗 戶 繪 製 之 樣 式 與 門 窗 詳 圖 不 同, 為 三 道 相 連 之 雙 開 落 地 窗 設 計, 於 A 棟 南 向 立 面 圖 中, 該 窗 之 繪 製 樣 式 也 不 同, 左 右 之 部 分 並 未 含 有 固 定 窗, 而 為 從 中 央 往 左 右 可 完 全 推 開 之 落 地 窗 相 同 之 DW4 落 地 窗, 在 不 同 的 三 張 圖 面 中, 有 三 種 不 同 之 樣 式, 如 此 對 於 現 地 施 工 人 員 來 說, 將 造 成 不 知 該 依 哪 張 圖 面 為 主 之 情 形 此 類 問 題 也 發 生 於 A 棟 之 W1a 窗 W4 窗 W5 窗 與 W15 窗 等 67

A 棟 門 窗 詳 圖 ( 一 )-DW4 A 棟 北 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 南 向 立 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.37 立 面 圖 與 門 窗 詳 圖 之 不 一 致 68

3 漏 畫 包 括 建 築 物 平 面 立 面 與 其 他 圖 面 等, 發 生 該 繪 製 而 未 繪 製 之 柱 樑 版 牆 或 者 其 他 應 有 之 構 件, 以 及 圖 面 應 標 示 而 未 標 示 之 編 號, 如 門 窗 編 號 樓 版 編 號 等, 皆 屬 於 此 項 問 題 之 範 圍, 如 圖 4.38 至 圖 4.43 所 示, 於 本 研 究 之 案 例 中 共 計 發 生 6 處 遺 漏 之 議 題 歸 納 分 析 此 類 議 題 之 發 生 原 因, 大 多 為 繪 圖 人 員 於 圖 面 繪 製 時 之 失 誤 疏 漏 所 致 A 棟 頂 樓 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 西 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 三 維 模 型 彩 現 圖 ( 西 向 立 面 ) 圖 4.38 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -1 69

如 圖 4.38 所 示,A 棟 頂 樓 平 面 圖 中 框 選 處 之 部 分, 應 如 A 棟 三 維 模 型 彩 現 圖, 在 立 面 上 有 該 構 件, 然 其 A 棟 西 向 立 面 圖 則 遺 漏 了 該 部 分 A 棟 北 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 剖 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.39 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -2 如 圖 4.39 所 示,A 棟 北 向 立 面 圖 下 方 框 選 處 有 兩 條 橫 線, 然 與 在 A 棟 剖 面 圖 該 部 分 則 無 對 應 法 之 構 件, 無 法 了 解 該 線 段 所 代 表 之 意 義, 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 斷 定 該 部 分 為 繪 圖 之 遺 漏, 該 部 分 應 有 一 斜 面 之 設 計, 於 剖 面 圖 中 漏 畫 造 成 圖 4.40 為 另 一 漏 畫 之 情 形, 於 A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 中 有 一 樑 CB, 如 同 A 棟 西 北 部 份 彩 現 圖, 然 於 A 棟 北 向 立 面 圖 與 西 向 立 面 圖 皆 無 該 構 件 70

A 棟 二 層 結 構 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 西 北 部 份 彩 現 圖 ( 局 部 ) A 棟 北 向 立 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 西 向 立 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.40 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -3 圖 4.41 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -4 如 圖 4.41 所 示,C 棟 西 向 立 面 圖 中, 部 分 牆 面 無 材 質 表 現 圖 4.42 為 C 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖, 其 中 框 選 部 分 之 版 無 版 編 號, 將 造 成 版 厚 不 清 楚 配 筋 無 所 依 循 之 問 題, 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 確 定 該 部 分 為 漏 畫 71

圖 4.42 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -5 C 棟 南 向 立 面 圖 ( 局 部 ) C 棟 二 層 平 面 圖 ( 局 部 ) 圖 4.43 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 遺 漏 問 題 -6 如 圖 4.43 所 示,C 棟 南 向 立 面 圖 框 選 處 部 分 有 一 欄 杆 之 設 計, 而 在 二 樓 平 面 圖 無 該 構 件, 也 為 漏 畫 之 情 形 4 繪 圖 認 知 不 同 繪 圖 認 知 差 異 乃 指 本 研 究 人 員 因 專 業 素 養 或 相 關 經 驗 不 足, 於 各 式 種 類 繁 雜 之 建 築 物 建 構 型 式 發 生 不 瞭 解 或 者 對 於 圖 面 判 讀 產 生 誤 判 之 情 形 於 本 研 究 中, 共 計 發 生 17 處 此 類 型 議 題, 經 建 築 師 指 導 後 已 釐 清, 以 下 舉 出 三 點 說 明 72

A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 ( 樑 尺 寸 部 分 ) A 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 ( 樑 尺 寸 部 分 ) 圖 4.44 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -1 如 圖 4.44 所 示,A 棟 二 層 結 構 平 面 圖 與 A 棟 屋 頂 結 構 平 面 圖 中 皆 有 樑 CG, 然 兩 者 尺 寸 卻 不 相 同,A 棟 二 樓 結 構 平 面 圖 之 CG 樑 標 示 為 45x70 公 分,3F 結 構 平 面 圖 之 CG 樑 標 示 為 45x60 公 分 於 本 研 究 建 立 三 圍 資 訊 模 型 時, 發 現 使 用 之 軟 體 Revit Architecture 中, 有 相 同 名 稱 之 構 件, 尺 寸 應 相 同 之 限 制 故 提 出 問 題 與 建 築 師 匯 報 研 討, 建 築 師 表 示 此 情 形 為 正 常 合 理 之 狀 況, 因 應 樓 層 不 同, 樑 之 編 號 相 同 也 可 有 不 同 之 尺 寸 故 本 研 究 在 建 模 過 程 中 改 以 CG-2F 與 CG-RF 來 表 示 此 相 同 名 稱 不 同 尺 寸 之 樑 構 件 73

圖 4.45 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -2 如 圖 4.45 所 示, 於 A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 中, 有 一 B6 樑, 其 位 置 並 非 為 位 於 柱 心 或 柱 邊, 為 設 計 之 不 合 理 情 形, 一 般 多 將 樑 位 貼 齊 柱 心 或 柱 邊, 經 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 認 為 該 樑 雖 並 非 為 柱 心 或 柱 邊 然 對 於 結 構 或 外 型 並 無 影 響, 故 決 定 該 樑 位 置 將 不 予 更 動 而 下 圖 4.46 所 示, 則 為 另 一 個 繪 圖 認 知 不 同 之 情 形, 由 A 棟 一 層 平 面 圖 可 見 入 口 部 分 有 接 梯 之 設 計, 然 該 位 置 於 結 構 平 面 圖 中 有 一 樑 G3, 但 G3 樑 並 未 標 示 高 程 位 置, 本 研 究 依 據 結 構 平 面 圖 之 標 示, 建 立 三 維 資 訊 模 型 該 部 分 則 如 下 圖 A 棟 彩 現 示 意 圖 所 示, 該 樑 之 位 置 高 於 階 梯 部 分 經 與 建 築 師 匯 報 研 討 後, 認 為 該 部 分 因 有 階 梯 之 設 計, 故 該 部 分 之 樑 位 應 自 動 對 齊 樓 梯 之 高 程 位 置 此 部 分 為 本 研 究 人 員 所 不 了 解 之 情 形, 故 分 類 於 繪 圖 認 知 不 同 之 類 型 74

A 棟 一 層 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 一 層 結 構 平 面 圖 ( 局 部 ) A 棟 彩 現 示 意 圖 ( 南 向 入 口 部 分 ) 圖 4.46 本 研 究 以 設 計 圖 面 轉 製 為 三 維 模 型 時 發 現 的 繪 圖 認 知 問 題 -3 本 研 究 以 BIM 建 模 軟 體, 將 公 部 門 辦 公 建 築 之 建 築 設 計 圖 面 轉 為 三 維 模 型, 過 程 中 發 現 問 題 共 63 處 ; 在 以 三 維 視 覺 化 方 法 與 原 設 計 建 築 師 一 起 檢 視 這 些 問 題 後, 扣 除 其 中 建 模 人 員 看 圖 判 讀 的 認 知 差 異 (28%) 後, 有 接 近 73%( 本 案 中 共 46 處 ) 確 認 會 在 日 後 按 圖 施 工 時 出 現, 這 些 問 題 已 經 經 由 三 維 建 模 及 視 覺 化 檢 查 而 消 除, 充 份 顯 示 三 維 模 型 的 功 效 75

二 維 圖 面 轉 成 三 維 模 型 時 產 生 之 議 題 圓 餅 圖 繪 圖 認 知 27% 圖 面 衝 突 6% 圖 面 漏 畫 10% 圖 面 不 一 致 57% 圖 面 漏 畫 圖 面 不 一 致 繪 圖 認 知 圖 面 衝 突 圖 4.47 二 維 圖 面 轉 成 三 維 模 型 時 產 生 之 議 題 圓 餅 圖 若 進 一 步 分 析 這 些 發 現 的 問 題, 則 主 要 是 圖 面 不 一 致 ( 本 案 中 共 36 處 ), 在 歷 經 多 次 審 查 意 見 修 改 及 預 算 變 更 設 計 後, 以 傳 統 方 法 修 圖, 似 乎 很 難 避 免 圖 面 不 一 致 的 問 題, 這 些 問 題 也 是 施 工 階 段 時 常 造 成 資 訊 需 求 延 滯 (Request for Information) 甚 至 重 工 (Rework) 的 重 要 關 鍵 採 用 BIM 建 模 工 具, 不 僅 經 由 三 維 視 覺 化 而 減 少 錯 誤, 在 變 更 設 計 時, 更 透 過 參 數 化 定 義 的 物 件 間 關 聯 性, 正 確 地 自 動 改 變 受 到 影 響 的 其 它 物 件, 而 不 會 有 不 一 致 的 問 題 76

4.2 由 BIM 輸 出 的 二 維 圖 面 本 研 究 利 用 建 築 師 所 提 供 之 二 維 圖 面 將 埔 里 工 務 段 辦 公 大 樓 建 置 成 三 維 建 築 資 訊 模 型, 且 經 與 業 主 及 建 築 師 確 認 後, 得 到 完 整 的 BIM 驅 動 的 三 維 模 型 視 圖, 如 圖 4.48, 利 用 此 模 型 搭 配 採 用 BIM 工 具 的 輸 出 二 維 圖 面 功 能, 自 動 輸 出 的 二 維 圖 面 例, 如 圖 4.49 所 示, 與 建 築 師 會 報 研 討 圖 4.48 三 維 建 築 資 訊 模 型 示 意 圖 圖 4.49 由 BIM 軟 體 輸 出 之 二 維 圖 面 (A 棟 二 樓 平 面 圖 ) 77