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[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)

8/1/2012

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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)。
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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。
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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)。
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圖三 機電樓層動線寬敞,人員可以走進檢測維修
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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)。
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圖五 每樓層都有一個資訊中心,展示最新工程相關資訊
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​圖六 工地主任利用iPad儲存、拍攝、分享工作規劃與施作
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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
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