[營建知訊轉載] BIM實務應用於華盛頓大學醫學中心 康仕仲(2012.08)

越洋參訪  經驗難得
 
筆者於2012年暑假，前往西雅圖華盛頓大學營建管理系進行短期研究，其間巧遇韓國梨花女子大學的暑期訪問團，趁便加入其工地參觀行程，因此有機會深入了解華盛頓大學醫學中心正在進行中的擴建工程，並實地聽取工地主任講述BIM的實務應用及其效益。由於此次參訪相當值得記錄，因此撰寫本文，希望能供國內工程先進參考。
 
南棟增建  專案計畫
華盛頓大學醫學中心是世界上規模最大、研究水準最高的醫學中心之一。 此次參訪的專案是其南棟增建(South Addition)，為一地上九層、地下一層之典型大樓建築（圖一），總樓地板面積約為八千坪(273,000平方呎)，建築費用約為45億台幣（1.47億美元）。

圖一 華盛頓大學醫學中心擴建工程完成示意圖
（取自該中心網站http://www.uwmedicine.org/） 

​此南棟增建案主要提供新生兒的特殊醫療及照護。其地面樓層（一樓）的主要功能為接待、等候、貨品補給等。二樓主要為放置新生兒的精密醫療影像檢測設備，包含核磁共振(MRI)、電腦斷層掃描(CT)、血管攝影系統(Angio)等（圖二）。四樓設有新生兒的加護病房(NICU)，以及專科的開刀房。五、六、七樓為一般的急性病房。八樓則是最先進的幹細胞移植和血液腫瘤科的特殊病房。此外，此案很特殊地將三個樓層全部規劃為機電設備，包含地下一樓、三樓、九樓，以供應其他樓層的空調、維生系統，以及不斷電系統等需求。

圖二 寬敞明亮的醫學影像檢測空間

四大考量  工程挑戰
 
在參訪過程中，工地主任仔細地講解此案所面臨的挑戰，整理如下：

1. 連結：
   由於此案是整體醫院的增建工程，因此新建建築在每個樓層皆需與相鄰之建物連結。此案共計有16條連結通道，每條通道都需考量既有建築裡人員不同的狀況與需求，因此必須考量施工中所產生的噪音、震動、粉塵、燈光等因子，是一個營建管理上的挑戰。
2. 感控：
   由於在院區裡施工，必須符合相關疾病感染控制的要求。這些要求包含空間的隔絕、負壓的工作環境、人員進出的管控、消防的通道等。在動態的施工環境中，要符合此要求往往比在真正運作中的院區還困難。因此工地管理除了要有很好的應變能力外，更須仰賴施工前細膩的規劃和溝通。
3. 樓高：
   為了遷就與既有建築通道的連接，樓高必須與既有建築相同，也就是12英呎的樓淨高（約3.6米）。但新式的醫院建築有許多管線空間的需求，通常需15英呎的高度才足夠，因此設計及施工團隊需利用BIM模型，仔細檢討管線路徑，以減低因樓高不足所造成的衝擊。
4. 變更：
   此案有數量龐大的設計變更，且許多是在施工當中才做的決策性大變更。舉例而言，八樓的骨髓移植中心是在施工階段才提出來的，施工團隊必須即時因應此決策性的變更，考量現有工程進度，動態地整合出可行施工計畫，並如期如實的執行。

設計輔助團隊  腦力激盪

由於施工團隊早已認知此案的複雜度，在施工之初即成立了設計輔助團隊，利用BIM技術來預測診斷施工問題，並及早提出因應策略。從營建管理的角度而言，建築資訊模型輔助設計 (Design-Aided Building Information Model, DA-BIM)
是一種精實工程(Lean Construction)的體現，可最小化各種浪費的可能，並最大化營建效率與利潤。
設計輔助團隊由多種工程專業以及模型管理員(BIM Modeler)組成。其流程多由2D電力設計圖開始，並輔以相關規範法規。各不同工程專業，如建築師、消防技師、空調技師、電力技師、環工技師等，分別針對其專業發展3D模型，最後再由模型管理員整合在一個聯合檔案中。
    此案每週都進行模型檢核會議，透過BIM碰撞檢核功能，列出所有碰撞點，並將相關的3D模型投影到牆面，透過逐一檢討碰撞及提出解決方案，多數的狀況都是面對面的討論，但也曾利用遠端桌面作為跨專業討論的媒介。在幾次的會議中，甚至出現參與者的工程經驗加起來共超過兩百年的壯觀情況，而透過一起檢討模型，可以非常有效地整合眾人經驗於實際的規劃當中。
工作團隊發現，透過一起討論，考量可以更周全，就算遇到難解決的工程問題，透過跨專業的集思廣益，總能發現解決之道。這個跨專業溝通及激盪的流程，能更深入問題核心，並找到非常有智慧的工程方案。
在此案中，DA-BIM方法已經有約30倍的投資報酬率。團隊雖投資了190,000美元於DA-BIM的建模及檢討會議，但也因此提前10周完工，節省經費達1,900,000美元。業主華盛頓大學醫學中心可因此提早營業，增加獲利3,500,000美金。此外，因為減少設計變更的時間和風險，估計可節省支出高達300,000美元。雖然這些數字大多為估算值，但從工地主任豐富的經驗，其可信度相當高。
 
機電設備 涵蓋三樓層

依序看了這些樓層， 筆者特別對二樓的資訊機房印象深刻。由於現代醫院檢測儀器相當多，每個樓層都預留相當大的資訊機房（目測約15坪的封閉空間），以放置資訊儲存設備及網路伺服器設備。特別是二樓的醫療影像設備繁多，該樓層的機房具備相當複雜，比一般網路資訊公司的機房還更具規模。因此在施工時，仍不斷使用BIM模型來檢討設計，力求減少設計的錯誤和施工的損失。
此外，其機電樓層也令人印象相當深刻。一個十層樓的醫院建築，竟然有三個層樓完全規劃為機電設備，從某個角度而言，此醫院建築可以視為廠房和一般建築綜合體，必須同時考量設備的運作與使用者的舒適度，可以想像其規劃設計所需的細膩度。因為人員可以走入機電樓層，所以動線的規劃就變得很重要。在參訪的過程裡，跟著地上藍色區塊的指引，便可行走在錯綜複雜的管線中，無需跨越或低頭（圖三）。這看起來很優雅的設計，必須透過不斷檢討三維的BIM模型，把維修動線整合於管線的佈設當中才能辦到（圖四）。

圖三 機電樓層動線寬敞，人員可以走進檢測維修

圖四 機電樓層運用三維模型檢討，將管線和結構密切整合

​此外，筆者也藉機多觀察了正在工作的人員，發現他們用了許多方法取得資訊，以確認所有施工細節的正確性。到每個施工樓層電梯出口處，就可以看到一大型螢幕，展示最新的施工資訊（圖五）。由於此案有多達2000個設計釋疑(Request for information RFI)、600個設計變更(Change orders)，工程人員必須時時確認最新資訊，以免因圖面資訊不同造成溝通障礙。另，工地主任隨身的iPad也讓人印象深刻，該iPad不僅有完整最新的BIM模型，也有完整的設計文件及變更內容，工地主任也善用其拍攝功能，記錄工程特殊的施工步驟（圖六）。在現場他為了解釋大型醫療設備的安裝流程，就利用iPad裡的影片，展示利用吊車將設備吊入機房的流程。另外也恰巧看到法規檢查員正在進行查核，他們將整本施工圖放置於推車上四處檢查，看起來相當有效率（圖七）。

圖五 每樓層都有一個資訊中心，展示最新工程相關資訊

​圖六 工地主任利用iPad儲存、拍攝、分享工作規劃與施作

圖七 法規查核人員利用大圖和推車工作

現代化施工 必先利其器

 在工程參觀裡，可深刻感受到現代建築的複雜度。傳統的水電空調、資訊設備等附屬設施，如今已躍升為工程要角。現代的施工團隊，必須整合跨領域的工程設計，從施工流程和施工性來考量人機料的安排，並擁有良好的資訊輔助設備，時時掌握動態資訊，以精實營建的方式，才會符合業主的期待與需求。
                    ( 註：提供照片/韓國梨花女子大學同學 Jinhee Oh )

轉載自營建知訊第355期頁57-63