|
周敬淳 國立臺灣大學 土木工程學系BIM研究中心專案經理
郭韋良 國立臺灣大學 土木工程學系博士候選人 謝尚賢 國立臺灣大學 土木工程學系教授兼系主任 先進電腦輔助技術應用於營建工程 「2019 International Conference on Computing in Civil Engineering」（簡稱i3CE 2019）於6月17 至 19日在美國亞特蘭大舉行，由臺大BIM研究中心主任謝尚賢教授帶領中心專案經理及學生一同參加。i3CE是由美國土木工程師學會（ASCE）所舉辦的國際研討會，ASCE於1852年成立，是歷史最悠久的國家專業工程師學會，與其他國家共65個土木工程學會簽有合作協議。 此次i3CE 2019國際研討會之論文數量有230篇左右，議題包括了學術範疇及營建工程之實際執行，重點聚焦於如何運用先進的電腦輔助技術於營建工程上，其範疇涵括規劃，設計、施工及營運階段，本次重點議題包含：
0 評論
郭韋良 國立臺灣大學 土木工程學系博士生 董自然 國立臺灣大學 土木工程學系專案經理 謝尚賢 國立臺灣大學 土木工程學系教授兼系主任 2019年5月，臺大BIM研究中心主任謝尚賢教授帶領學生出訪加拿大參加由阿爾伯塔大學（University of Alberta）主辦之「營建自動化與機器人國際研討會」（International Symposium on Automation and Robotics in Construction；ISARC 2019），在營建資訊的自動化與機器人應用上進行深入的觀察。本次ISARC與 「Modular and Offsite Construction（MOC）Summit」，以及「International Conference on Construction and Real Estate Management」（ICCREM）共同舉辦，參加人數眾多，包括許多國際學者專家，而來自台灣的出席者也不在少數（圖一）。  圖一 來自台灣的出席者合影 2019 ISARC在班夫（Banff）舉辦，會議日期自5月21日至5月24日，為期4天。議題的內容包括：
營建自動化 本次研討會主軸為「Industry 4.0 for Resilient Urbanization」（工業4.0的韌性城市），會議發表包含許多目前討論度極高的議題，像是無人飛行載具技術、無人地面載具技術 ，機器人技術，機器人路徑規劃等。而這些領域的發展則應用於工地的管理監控，或是藉此發展智慧工地，例如將這些技術應用於網路訊號不足的施工現場裡，輔助人員定位或傳遞資訊。 ▓提升無人飛行載具（UAV）耐用性 2019 ISARC的發表題目中共有7篇論文是關於UAV（無人飛行載具）技術的探討，令人印象最深刻的是由Narumi所發表的研究[1]，主要是介紹如何設計專門用於室內工地現場的UAV、提高UAV的安全性，並透過裝置將影像回傳於管理畫面。此外，由於UAV通常是於戶外使用，極少會在建築物內飛行，因此必須克服許多技術問題，像是如何閃避施工現場的障礙物，或是防摔機制。Narumi所設計的UAV以氣球為主體骨架，藉此作為摔落與碰撞的防衛機制，並以多旋翼UAV來進行測試，測試結果發現，此設計可有效減少UAV損害程度，且透過於室內工地現場使用UAV，可提高現場巡檢的效率，同時減少人員受傷與時間耗損機率。 模組化預鑄工程─營建業的未來升級 提到模組化預鑄工程，目前美加地區主要運用材料以木材為主，已長久發展木構造建物，近年更致力於材料研究，改良後的工程木材可提升硬度、防火、防蛀功能且可塑性高，同時兼具木材的低碳、輕量化優點，能有效降低能源消耗，在預鑄工程的運用上大有裨益；透過在工廠內預鑄、預先製作建物的方式，將工地內的施工期縮短，甚至在建物生命週期結束後，還可保留可拆解與彈性運用的特性，於歐美地區及香港等地已有不少案例。針對模組化工程及木構造營建，2019 ISARC也有相關討論與研究如下，是相當值得關注的面向： 一、模擬工程木材於預鑄工程應用 來自俄勒岡大學的Bahar Abiri等人[2]，針對模組化營造的應用，提出了模擬創新工程木材「縱橫多層次實木結構積材」（Cross Laminated Timber, CLT）在預鑄過程中的限制，並以實際案例進行測試，以期未來用以優化CLT在預鑄工程中的應用，並協助進行決策。 二、橋梁預鑄工程優化分析 橋梁工程的預鑄也是討論議題之一，University of Nevada, Las Vegas的Elina Prajapati等人[3]針對橋梁工程加速的技術（Accelerated bridge construction,ABC）執行，分析61個不同執行計畫中的優缺點，用以優化橋梁預鑄工程，以達成對業主、承包商以及用路人三贏的結果。 三、預鑄工程於經濟層面帶來的影響 Edinburgh Napier University的Tsvetomila Duncheva等人則分享了預鑄模組化營造在經濟層面的影響[4]，營建產業的技術以及效率提升程度，相對於其他工業而言可說是處於停滯狀態，甚至稍有倒退的趨勢，產業中的創新不足實為一大原因，而該研究提出一個幫助投資者及業主評估模組化營造的工具，在未來技術革新的發展中，讓握有實權進行革新者能更有效了解新技術的益處。 整體而言，預鑄工程已是未來不可小覷的趨勢之一，而木構造在其中亦扮演著重要角色；反觀臺灣，因囿於建築技術及法規的限制，目前仍以鋼筋混凝土為建材大宗，其能耗以及對環境所造成的衝擊皆十分可觀，也還不容易在建築生命週期結束後再進行循環利用。經過工程木材的創新與改良，木構造在耗能、資源運用以及抗震防火上，都已有相當優異的表現。而木構造在臺灣能否獲得使用上的突破，或許也將是臺灣營建產業能否創新的重要環節之一。然而，在技術成功引進運用前，若大環境仍有諸多限制，加上業者觀念如未能及時更新，產業的升級與創新恐怕也是困難重重。 建築資訊塑模（BIM） 2019 ISARC約有30篇與建築資訊塑模（Building Information Modeling, BIM）相關的研究。整體看來，許多研究都已開始針對建築生命週期中的營運維護（Facility Management，FM）階段做為研究範疇。由於BIM技術具有貼近現實的資訊、視覺化與擬真等特性，因此許多人皆以BIM模型輔以現有的擴增實境（Augmented Reality，AR）及虛擬實境（Virtual Reality，VR）技術進行研究，無論在工程資訊的呈現或管理方面，皆有不錯成效。也有研究人員對照在不同的虛擬溝通環境（Virtual communication environment）下[5]，此種做法能有效的進行合作。研究結果顯示，在VR的環境裡，確實能降低工作上的負擔，並在合作上更容易達成共識。 此外，研究人員也開始關心如何藉由BIM技術來達成資訊的即時回饋，以便在建築室內進行定位、防災逃生，甚或工地檢核等工作；例如以感測器回傳的資訊即能作視覺化的呈現，亦可於BIM模型上進行即時分析。 一、以AR技術結合深度學習 由Corneli所發表的研究[6]，希望藉由現有AR技術來輔助在建築物營運維護階段時的建築資產管理。Corneli利用BIM模型中的現有資訊作為機器學習的資料，包括辨認物件及其於BIM模型中的位置，並從BIM/AIM（Asset Information Models）中將物件資訊中擷取出來。在資訊呈現上以頭戴式顯示器（Head-Mounted Display，HMD）將現實中物件的資料做呈現，也因為是初期研究，所以目前先以單一物件（滅火器）做測試。而研究結果顯示，這個方法已可精確辨識出物件。 二、以IFC空間資訊即時規劃建築室內逃生路徑 而在Mirahadi的發表中[7]，則呈現如何透過BIM的IFC檔案即時計算出建築物中的逃生路徑規劃。Mirahadi的研究是將整棟建築物的每個轉角與樓梯作為計算的節點，並利用戴克斯特拉算法（Dijkstra's algorithm）作為路徑的演算法，同時根據離災害點的距離給予不同路徑的成本。由於此做法所擷取的節點範圍相當大，計算所用到的節點會相對少許多，因此可大幅減少計算的資源，並達成即時的計算，對於樓層平面小及樓層高的建築物是不錯的方式，研究中也表明，最短的路不一定就是最安全的路徑。 三、使用感測地墊改善室內定位精準度 此外，由Chen所發表的研究[8]，則是以BIM模型結合具有傳感器的地墊做室內定位，透過Beacon訊號的輔助確認使用者所在的空間，並同時透過Revit API將訊號從資料庫傳回BIM模型中。雖然這項研究目前仍屬初步開發，但已可克服目前室內定位常見的一些缺陷，如訊號受人或建築物的干擾時，便可使用此方法準確偵測到室內人員的位置。 模組式空間營造─參訪DIRTT 研討會結束後，參訪團前往卡加利參觀DIRTT的分公司與工廠。DIRTT是一間於2005年在美國芝加哥成立的公司，該公司運用虛擬實境等先進科技作為溝通的工具，為客戶提供客製化的模組式空間，包含醫院、學校及住家等類型的內部空間規劃及建造。再加上全年無休的直營預鑄工廠，DIRTT能將產品在短時間內製造完畢，並在數週至數月內快速完成客戶委託的專案。 作為一家客製化空間的公司，DIRTT的室內空間安排不僅展現公司的現有技術，也可看出對於員工工作空間品質的重視。首先映入眼簾的是展示木材結構技術的簡報廳，為了向客戶詳細展示木材的連接，DIRTT準備了與實品相同大小的演示模型；簡報廳旁則是模組化醫院空間的展示，利用容易組裝鑽孔的輕隔板，保留增設儀器及空間調整的彈性，解決醫院需求日新月異而舊式空間無法跟上腳步的問題。此外，旁邊也建造了小型會議室的展示間，同樣也以模組化的方式建造，除可保留相當大的彈性，也能在短時間內完成建造。
圖二 虛擬實境體驗空間 為了能讓客戶身歷其境體驗設計，DIRTT打造了高規格的虛擬實境體驗空間（圖二），備有8套體驗裝備，用以向顧客展示設計及說明，包含謝主任在內的參訪團成員，全都受邀體驗了虛擬實境的先進器材。走上二樓，樓梯旁竟然建造了一座銜接一、二樓的溜滑梯（圖三），而緊鄰二樓的辦公區域旁，則是以木造天橋（圖四）連接一座酒窖（圖五），相當特別。
接著一行人便搭車前往DIRTT全年無休的接單生產工廠（圖六），接待人員說明，工廠全年無休提高了出貨速度，只要在幾週內便能完成生產，而接單生產的方式更是有效地節省存貨空間。從牆上的植生牆、薄如塑膠片般的新材質玻璃到大尺寸的木構造組件都能看出，廠區佔地雖不算大，卻展現出驚人的效率。 工程創新專題討論─參訪University of Alberta 離開DIRTT後，參訪團前往University of Alberta所在的Edmonton，在此參與由康仕仲教授所主辦的專題討論會議，主題包括：人工智慧、木構造、磚造、自動化營建、隧道工程定位以及機器人。 討論會中，A-Partners Ventures Inc創辦人Bruce Alton介紹目前營建產業內的創新，以及AI在營建產業運用的困境；並由Ying-Hei Chui教授詳細說明目前木結構的創新技術，以及在臺灣實際建造的案例。而Rafiq Ahmad教授則帶領我們參觀自動製造實驗室（圖七），包含教學使用的實驗室（圖八），以及他正在進行研究的空間及各式儀器。接著由Carlos Cruz Noguez教授（圖九）帶我們進入一座壯觀的小工廠，參觀磚構造實驗的各式器材（圖十），了解磚造技術的進化及創新方法。相較於目前的傳統方式，新的技術是在磚內加入鋼筋設置，幫助更有效率地定型，並增進未來自動化的可能性。
討論會最後由康仕仲教授分享近期的研究成果RoBIM（圖十一），這是一套以模擬機械手臂自動化製造木結構組件的軟體，能用來優化建造過程中的動作設計，未來有機會應用於模組化生產建物套件，再將套件運送至工地進行快速組裝。  圖十一 RoBIM操作介面 參訪心得─突破保守思維、引進創新 有待努力 經過數天的技術研究洗禮後，再將思緒拉回到產業層面思考，發現產業現況與蓬勃發展的科技間有一道不小的鴻溝。臺灣營建業不僅僅在技術革新上進程緩慢，相較於其他工業而言，營建業的效率相對低落，同時也消耗了大量的資源。一般而言，建築物的建造與使用消耗了全球36%的能源，更有大量廢棄物不斷地產生，對環境造成了巨大衝擊。在Bruce Alton的分享中曾提出一個有趣現象，大型營造公司都很樂意當天使投資人，將資源投注在進行人工智慧技術革新應用的小公司上，然而，一旦談到是否針對自己的公司進行革新時，往往又回到保守退縮的態度，對於新技術的應用經常是敬謝不敏。 在我們驚嘆各種創新的想法及技術之餘，也不免開始思考，目前產業界仍普遍偏向保守，欲將新技術成功引入應用的機率有多高？而引入新技術的下一步又要如何成功推廣，並突破產業界安於現狀的習慣，將整個產業的效率及技術升級，真正實踐所謂「Construction 4.0」的概念？這些都是值得重視及深思的問題。 參考文獻
轉載自營建知訊第437期，頁62-70。
謝尚賢 國立臺灣大學 土木工程學系教授兼系主任
張國儀 台灣BIM聯盟 營運長 去年（2018年）初，才曾撰文討論BIM專業人才的認證議題[1]，到了年中，台灣BIM聯盟的一些會員朋友便希望聯盟能出面推動辦理BIM能力的認證考試，並逐步建立制度。在經過多次與會員專家們的會議討論後，我們才在今年初拍板推動BIM基本能力認證的時程與工作計畫內容，也獲得由財團法人臺灣建築中心、財團法人臺灣營建研究院、台灣建築資訊模型協會及臺大BIM研究中心共同聯名簽署發證的共識，預定5月時完成考試簡章內容並公告，7月時先試辦只開放給聯盟會員的免費考試場次，一方面優惠聯盟會員，另一方面也讓會員們協助測試考試的安排、考題的鑑別度等等。經過數月的努力，現在終於要在7月5日舉辦第一場認證考試了。以下說明現階段BIM基本能力認證的推動構想與考試簡章主要內容。 推動認證初衷與構想 BIM專業人才認證的議題牽涉面向頗廣且有一定的複雜度，要建立一套完整且具公信力的制度並不容易，這些已在[1]中討論過了，在此就不再重述。然而產業對於BIM人才的能力認證有所需求，我們也就必須有所作為。但誠如[1]中的結語所說：「因為認證只是手段而不是目的，因此在推動認證前，先想清楚想要達到的目的，應是我們需要先做好的功課。」因此，聯盟先將議題單純化，只試圖透過能力認證來達成以下目的：為產業界建立BIM應用能力的基準線（Baseline），也為BIM教育訓練建立基本能力要求。 張國儀 台灣BIM聯盟 營運長 台大、逢甲BIM中心簽署MOU 深化人才培育 2019年台灣BIM聯盟Q1論壇於3月29日假逢甲大學人言大樓B1第六會議廳舉辦。Q1論壇依照慣例為會員成果展，而此次更值得一提的是，台灣BIM聯盟繼2018年9月成立南部辦公室後，緊接著也在此次Q1論壇中成立中部辦公室（圖一），而共同主辦論壇的逢甲大學BIM研究中心，更與台大BIM研究中心簽署合作協議（MOU）（圖二），進一步深化BIM技術與應用之人才培育，以及技術的提升與應用推廣。  圖一 台灣BIM聯盟中部辦公室成立揭牌
許舜翔 國立臺灣大學土木工程學系 電腦輔助工程組碩士生
劉鎧禎 國立臺灣大學土木工程學系 電腦輔助工程組碩士生 林子皓 國立臺灣大學土木工程學系 電腦輔助工程組碩士生 周敬淳 國立臺灣大學土木工程學系 BIM研究中心專案經理 謝尚賢 國立臺灣大學土木工程學系 教授兼系主任 曾榮川 台灣世曦工程顧問股份有限公司 協理 李育謙 台灣世曦工程顧問股份有限公司 工程師 橋梁備標規劃階段 提案與時間競賽 在公開招標的程序中，從招標文件公告日至投標截止日的這段時間，稱為等標期。政府採購法依照不同辦理方式，有相對的等標期：依政府採購法第28條第1項規定：「機關辦理招標，其自公告日或邀標日起至截止投標或收件日止之等標期，應訂合理期限」[1]，橋梁新建工程相對應的等標期為一個月，這段時間內，除資料蒐集、地形研究、橋型與施工方式研擬等工作項目之外，通常還需要使用3D模型，與各方單位檢討與比較各種方案；然而，在多數情況下，橋梁為道路結構之一環，必須配合道路的平、縱面線形、路面超高及道路寬度進行配置與設計，橋梁結構在配置上，平面線形有可能是直線、平曲線或是克羅梭曲線等；縱面線形有可能是直線（爬坡或下坡）或是豎曲線等；主梁橫斷面上翼板有可能是水平配置或是斜向配置；寬度有可能等寬度或是變寬度等。由此可知，橋梁結構之幾何配置為相當複雜的3D結構，在設計上常須大量利用3D幾何運算來實際放樣構件，使得工程師得耗費更多的時間於多種橋梁設計方案的塑模，疲於與時間競賽。 謝尚賢 國立臺灣大學 土木工程學系教授兼系主任、BIM研究中心主任
第一版的BIM Handbook於2008年誕生[1]，算是第一本涵蓋BIM（Building Information Modeling）技術原理與實務應用的完整工具書，為當年逐漸蔚為風潮的BIM應用發展立下里程碑，把發展到當時的BIM技術原理做了詳細的整理與闡述，也從營建生命週期中各主要參與角色（包括業主、設施維管者、建築師、專業工程師、營造廠商、協力廠商等）的角度來探討BIM應用的相關議題，並蒐集整理10個實務應用案例，來說明及展示BIM技術在AEC（Architecture, Engineering,and Construction）專案生命週期不同階段的實際應用與成效；另一方面，也算是打了劑強心針，讓大家對BIM應用技術有進一步瞭解，進而對其未來發展更有信心，也更有想像力與期待。3年之後，即2011年，BIM Handbook的第二版[2]問世，整體的內容架構基本上與第一版雷同，但細節內容有所增修與微調，10個實務應用案例更新了6個。關於第二版的新增內容，文獻[3]中曾有所討論，在此就不再重複。 BIM技術邁入FM發展範疇 2018年台灣BIM聯盟Q4論壇於12月26日假國立臺灣大學法律學院霖澤館1樓國際會議廳舉辦（圖一）。本次論壇將討論議題定為：「以BIM提升設施維護管理」，主要是因為建築物生命週期除了前期的設計與中期的施工之外，後期的設施維護管理更是佔了極大一部份，因其橫跨至少數十年，甚至達百年的時間。而台灣目前的BIM（Building Information Modeling，建築資訊模型）技術發展已漸臻成熟，可說是真正開始踏入了「設施維護管理」（Facility Management；簡稱FM）的範疇，對FM的認識了解也隨著需求增加而更為迫切。 本次論壇特別邀請聯盟會員前來分享目前所進行之設施維護管理實際案例，並以業主端的需求與角度出發，報告現階段的應用狀況，希望能藉此促進營建產業人士之意見交流，同時更進一步探討未來可行之作法。  圖一 2018年台灣BIM聯盟Q4論壇
詹瀅潔 國立臺灣大學 土木系助理教授、BIM研究中心副主任
BEM預估建築耗能 協助節能設計 近年來，永續發展議題受到全球廣泛關注，其中建築物運作所伴隨的能源消耗，在各國皆占總體耗能很大一部分，因而透過模擬以了解、預估建築物耗能的多寡及樣態（pattern）也成了相當熱門的課題，而建築能耗模擬（BEM，Building Energy Modeling）是幫我們預估建物耗能的好工具。在設計階段，BEM可幫助建築師選擇較為節能的設計、材料、工法等。雖然一般印象認為節能設計可能會增加初期投資費用，但模擬的結果可幫助業主評估整個建築生命週期能源相關的花費及碳排放等，使評估更加全面性，且達到更高效益。此外，模擬結果可幫助空調工程師決定相關空調設備所應具備的效能和噸數，也可做為老舊建築改建時節能評估的參考。最後，在建築物的運轉階段，則可利用BEM預測結果對各項設備進行進階控制，並用以監控建築物使用時的能源缺口，及時處理可能遭遇的問題。 BEM與BIM結合須克服的困難 一般建築能耗模擬的輸入參數有：氣候資料（氣溫、日照、濕度、風速等）、外殼參數、內部的熱源，以及使用人員的數量和行程。根據以上資訊可計算建築物的冷負荷和熱負荷（cooling load and heating load），若要知道更詳細的耗能狀況，譬如所用的電量或瓦斯，就必須再輸入預計使用的冷暖氣系統資訊，及其效能曲線等資訊。而在完整BIM模型中，恰好也蒐集包括多數BEM所需的資訊，因此BIM與BEM的結合在近年來備受關注，也有大量的研究以及應用產生。 然而，其中仍有幾個明顯的問題，使得BEM的幾何定義與BIM有相當大的差異。BEM中的屋頂、牆、地板、隔間等，在幾何模型上多數是以2D平面來定義，厚度則包含在各物件的資訊中，而且所有內部空間皆必須完全密合，不能有任何間隙。當然也面臨到常用的能源模擬引擎都沒辦法處理凹面的情形。在轉換的過程中，原本一面牆常會因窗戶被切割成多個小塊，造成模擬時間增長，其他還有體積要用內表面還是外表面來計算等細節問題，都造成模型轉化間的困難與障礙。另外像空調系統等，有許多細節在BIM裡定義的方法與在BEM裡定義的方法不同，常需借助使用者的再調整或是中介第三方軟體，才能得到正確的BEM模型。 謝尚賢 國立臺灣大學 土木工程學系教授兼系主任、BIM研究中心主任
劉欽正 中興工程股份有限公司 業務部協理 黃隆茂 瑞助營造股份有限公司 數位模型中心協理 盧祥偉 台灣世曦工顧問股份有限公司 BIM整合中心副理 台越雙邊BIM論壇 產學界共同參與 近年來在政府大力推動新南向政策之下，台灣各大學紛紛開始更積極地向東南亞國家招收學生，並與當地學校建立更多教育與研究合作關係，一些企業也更積極地探索東南亞市場，甚至前往拓展業務。今年（2018）9月初台灣BIM聯盟與臺大土木系一起合作越南參訪行程，前往一探此新興市場蓬勃的發展能量與蘊藏的人才資源，也特別邀請聯盟業界特級會員一同前往越南，拜訪應用BIM之相關產業，結合產學界共同探索未來的發展契機，並透過台越雙邊BIM論壇分享台灣的成功經驗，展現台灣實力。 本次行程共訪問了胡志明市與河內兩個城市中最優秀的土木專業大學，除了舉辦兩場BIM交流論壇之外，還參觀了三家在地營造廠，以及台商與越南合資的工程公司，也拜訪了台灣駐胡志明市辦事處。 張國儀 國立臺灣大學 土木工程學系BIM研究中心出版平台總編輯 高科大BIM中心與台大BIM中心簽署MOU 台灣BIM（Building Information Modeling；建築資訊模型）聯盟為串聯南北營建產業之技術，並循序漸進提升南部之產業競爭力，特別將今年第三季趨勢論壇移師高雄，於9月25日假國立高雄科技大學建工校區國際會議廳舉行，本次論壇更鄭重宣布成立台灣BIM聯盟南部辦公室（圖一），希冀能成為南部企業強而有力的支援。而共同主辦此次聯盟論壇的高科大BIM研究中心，更與台大BIM研究中心簽署MOU合作協議（圖二），進一步深化BIM技術與應用之人才培育，以及技術的提升與應用推廣。  圖一 台灣BIM聯盟南部辦公室揭牌（攝影：陳美迪）.
|
文章類別
發佈時間
七月 2019
|
RSS 訂閱
