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[營建知訊轉載] 2017年BIM技術優良獎 康仕仲、吳宗翰 (2018.02)

2/28/2018

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康仕仲  國立臺灣大學 土木工程學系 教授
           臺大土木工程學系BIM中心  副主任
吳宗翰  國立臺灣大學土木工程學系  博士候選人
 
 
 土木水利學會每兩年舉辦一次的BIM技術優良獎評選,自2011年起設置到2017年為止,已歷經過四屆的評選,在第四屆,也就是2017年的BIM技術優良獎評選中,共有9件申請工程案報名,其中有6件通過了於2017年8月2日舉行的初評,入圍複評決選;接著再經過2017年9月21日舉行的複評決選,進行激烈的現場簡報及詢答後,最後評選出3件申請工程案獲得入圍獎,以及3件申請工程案獲得優勝獎。
 本文將介紹此3件獲得優勝獎的工程案,分別是(依報名次序):信義 B7 住商大樓新建工程(大陸工程股份有限公司);「臺灣桃園國際機場第三航站區」委託設計及監造技術服務(台灣世曦工程顧問股份有限公司);以及樹林區北84鄉道拓寬工程(柑城橋拓寬及其引道改建工程)委託規劃、設計及監造技術服務(林同棪工程顧問股份有限公司)。
 
施工階段導入BIM 提升效率及品質
【信義 B7 住商大樓新建工程】
 大陸工程股份有限公司的獲獎作品,突顯了建築工程生命週期內,細膩的整合與BIM的使用。工程位於台北市信義區信義路五段,為地上31層地下4層,結構型式為鋼骨構造的建築,其施工法為逆打工法,總樓地板面積約為25,900平方公尺。此案在提出申請時的工程進度為【施工中】,其BIM應用階段為【施工】。
 此申請工程案的重點是在施工階段導入BIM,以提升施工階段時的效率與品質,其導入執行成功的關鍵之一,是巧妙地將BIM穿插至既有的工作溝通流程(圖一),在不影響各介面之間的原本習慣的工作溝通模式下,有效地使用BIM技術讓整合作業品質穩定,並取代原本CAD繪圖作業,使在專案中的施工圖說包含建築軀體圖、結構軀體圖、機電整合圖等,直接由BIM模型出圖,圖說的執行效率均能符合現場要求之時程及歷次修改調整。
圖片
圖一 BIM導入既有的工作溝通流程
而大幅改善BIM建模的效率是其導入執行成功關鍵之二,首先透過6標準差DMAIC的方法來檢討並優化建模效率,初步先將專案建模的效率提升18%~56%,而後又透過自行開發的程式,將原本需要4小時的建置多段坡度車道模型與產製施工圖說時間,大幅降低至只要10分鐘就可以完成,最後將此專案與其他舊有BIM作業建模流程的專案來比較,整體生產力提升約70%。
     其三導入執行成功的關鍵,就是利用BIM技術整合建築、結構與機電,配合自行開發的程式,有效地進行穿樑開孔介面整合(SEM)的檢討,在1,500個開孔中,事前檢討並調整了418個開孔,避免現場開孔的錯誤成本;此外並透過BIM雲端整合工具,來確保模型版次的正確性,並經由雲端溝通工具快速比對各版次模型的差異,改善溝通效率,精確傳達疑義。

BIM整合跨領域系統 滿足物業管理需求
​

【「臺灣桃園國際機場第三航站區」委託設計及監造技術服務】
 台灣世曦的獲獎作品是臺灣桃園國際機場,特色在利用BIM於設計階段,跨領域系統的整合。開發面積約72公頃,由桃園機場公司發包新建第三航站區相關建設,包含第三航廈主體、登機廊廳、多功能大樓、能源中心、自來水儲加壓站能源中心、變電站污水處理廠、變電站機坪與滑行道、勤務道路、共同管理旅客運輸系統,以及相關聯外運輸道路等。此案在提出申請時的工程進度為【施工中】,其BIM應用階段為【規劃設計】、【施工】、【營運維護】。
 此申請工程案實為國內引進BIM技術以來,最大規模的單一建築案,並為近期國家型建設指標性工程,預期完工後桃園機場將成為國際標竿機場,並可提升國家競爭力,而此申請案能獲得優勝獎的主要原因,就是其如何經由導入BIM,來完成如此超大型工程在各介面的整合、以及滿足業主能在營運階段有效進行物業管理的需求。
 為確保能夠管理如此大型的專案,此申請案採用國際標準規範PAS: 1192-2,並明確訂定BIM執行計畫來進行管理,而為能達有效管理與溝通之目的,本案清楚定義檔案命名規則、模型分區原則、模型拆分原則、模型LOD矩陣,並透過各單位之自主檢查表等,以及不斷的協同作業循環(圖二)來推進工程專案。
圖片
 圖二 協同作業循環
        此外,亦使用BIM模型協助此案的總顧問完成70多筆的介面衝突處理,並將預算書發包數量與模型數量兩者間的誤差降到5%以內,以及完成綠能分析、客流分析、風洞試驗、4D模擬、多語言支援、模型出圖等;最後透過建置既有環境的模型、彙整元件檢核紀錄、整合地理資訊系統、製作與維護管理模型、蒐集與修正竣工模型的方式,以BIM應用貫穿各項工程資訊的紀錄,最後回饋及落實到物業管理之需求。


BIM導入橋樑工程 成功破除軟體限制
​

【樹林區北84鄉道拓寬工程(柑城橋拓寬及其引道改建工程)委託規劃、設計及監造技術服務】
  林同棪工程顧問所得獎案件,是較少見土木工程利用BIM技術的案件,工程為柑城橋拓寬及其引道改建工程,屬北84縣鄉道拓寬三階段之一,原柑城橋約284m,寬10m,位新北市樹林區與土城區區界,拓寬後橋寬為24.4m,因周邊道路交錯(含上下層環河道路,新設引道,田尾街),相關交通維持步驟及空間關係較為複雜,因此採半半施工。此案在提出申請時的工程進度為【施工中】,其BIM應用階段為【規劃設計】。
        此申請案可說是將以建築領域為出發的BIM技術,導入橋樑工程的先驅,此案的重點是要在交通維持步驟及空間關係較為複雜的情況下,評估出該如何分階段的實施交維改道;此案透過Civil 3D進行定線而後直接產出平斷面圖與縱斷面圖,評估新舊橋粱交維改道的空間需求,並成功的輔助交維審議一次完成審定。
        目前將BIM技術應用於橋樑工程的案例甚少,此案首先成功破除軟體在橋樑工程上的限制,將橋樑分成上構與下構,發展不同的自動化建模API來大幅提升建模之效率(圖三),並且成功進行工程數量估算以及施工模擬,最後尋找可以克服既有建築用之BIM軟體無法產生橋樑所需的平斷面圖與縱斷面圖方案;此案成功將原本應用於建築物的自動建模、數量計算、施工模擬、自動出圖等移植到橋樑工程上,此外還有導入UAV空拍生成點雲技術,結合BIM模型與地物地貌,輔助專案判斷現地狀況,確保橋下淨空檢查能滿足設計需求,並研究UAV空拍之成果取代傳統測量之可行性、是否可用於土方量計算。

圖片

資訊技術融入設計施工 精準展現工程概念

  2017年BIM技術優良獎評選中脫穎而出的3件獲得優勝獎的申請工程案,包含將BIM應用於施工階段,大幅提升生產力以及減少施工損耗的【信義 B7 住商大樓新建工程】申請工程案;將BIM應用於規劃設計、施工、營運維護的【「臺灣桃園國際機場第三航站區」委託設計及監造技術服務】申請工程案,其成功地將BIM應用於如此超大型的工程;以及成功將BIM技術導入於橋樑工程並克服諸多挑戰的【樹林區北84鄉道拓寬工程(柑城橋拓寬及其引道改建工程)委託規劃、設計及監造技術服務】。
  今年的獲獎看來,業界對BIM的技術已臻成熟,將資訊技術融入設計施工週期,更精準展現工程的概念,增進跨領域溝通,減少業主與設計者、設計者與施工之間的落差。在這些獲獎的工程案中,我們可以看到BIM導入工程應用之效益,以及其未來可能的發展。我們也看到舉辦此獎項的必要性,除了能增進業界良性的交流,也促進BIM技術的應用發展。

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