[營建知訊轉載] 導入BIM資訊科技 從做中學 謝尚賢 2012.6

謝尚賢 國立臺灣大學土木工程學系教授兼BIM工程研究中心主任

擬真模擬作業　實現永續工程

在這個數位、雲端、觸碰技術沸沸揚揚的年代，彷彿每個人都能變身電影「關鍵報告」中的未來警察約翰‧安德頓，只要手指頭輕輕一揮一抹，不但眼前畫面能夠憑空出現或消移，更能即刻上達天廳，資料和訊息的存取分享再即時不過，過往令人目眩神迷的情節，如今業已成真。而對建築、土木及營造等一般人印象中不那麼「高科技」的營建產業來說，BIM Building Information Modeling）技術可說是在虛擬空間進行擬真營建模擬的科技實現，透過數位化的模型建構、管理與應用，幫助將建築資訊整合，並超越時空的限制，以虛擬空間在工程生命週期中的各階段作業進行擬真的模擬，不但能更積極地整合工程生命週期中的各項作業，降低工程的成本與錯誤，提升工程的品質、效率與安全，也能有效地回應現今工程在永續發展與節能減碳上之需求。
然而，目前在土木工程相關科系裡，仍是少見提供介紹BIM技術與應用的課程，考量到對未來產業發展及人才供給的影響，國立臺灣大學土木工程學系於2011年春季開授「BIM技術與應用」課程，以因應產業技術發展趨勢及業界之人才需求，至2011年秋季已是第二次開授，在課程規劃上也有些許調整。在此分享兩學期課程之課程規劃設計、教學經驗及學生案例實作成果等面向，期望能發揮拋磚引玉之效用，使BIM相關課程儘早成為學校土木工程教育中不可或缺的一環。

 
學習重頭戲：BIM案例實作

本課程旨在透過課堂講授、專家演講、案例討論與案例實作，讓學生學習到BIM技術及其發展與應用潛力，並能實際應用BIM技術與工具於案例實作中。課程中特別安排案例實作與討論等活動，除能讓學生實際練習操作或討論工程規劃、設計、施工、營運維護等過程中BIM技術之應用，更能培養學生團隊合作之精神。表一列出2011年春季之學期課程安排供參考，2011年秋季之課程安排與春季基本上相同，只是因碰上一次國定假日及一次學校的溫書假，而必須壓縮及調整其中兩天之課程。

由於BIM技術本身及其應用的範圍，不管是在資訊技術面或工程技術面，皆涵蓋頗廣，且學習者也需要有足夠的工程實務經驗，才易體會及學得箇中奧妙。因此，在課程內容的安排上，以課堂講課、工具介紹與實作教學、作業、及分組案例實作等四部分來涵蓋重要技術內容。在每週3小時的課程中，教師主要講授BIM基本概念，並討論工程生命週期中各角色，包括業主、規劃設計單位、施工單位、營運單位等，在面對BIM技術時之考量與可能的因應方式。此外，課堂中除了介紹目前國內常用之BIM工具外，也安排學生體驗實際操作BIM工具，特別是安排了BIM建模工具的教學，以因應本課程之案例實作所需。目前本課程統一教授的基本工具為Revit Architecture，但就教學而言，其他類似的BIM建模工具也應都能滿足需求，此外，對於同學們進行期末案例實作所需之各類BIM工具之教學，則視分組個別需求另外安排教育訓練。而課程作業之設計則主要讓學生透過網際網路資源、學術期刊論文，以及專家之演講，來學習與思考BIM的技術發展與應用。最後，透過分組的案例實作，來讓同學們較深入地整合及應用土木專業知識與BIM技術，並互相觀摩學習，可說是課程設計中的重點。

2011年春季班的修課學生計有36位，經研商決定以每組四名學生，共分九組，並預先規劃了各組期末案例專題研究的題目方向（如表二所示）。這樣的分組研究方式因涵蓋面廣且相當多元，雖然同學們可透過互相觀摩學習到許多，但要支援及滿足各組對BIM工具與技術應用之需求，則相當不容易，且課堂上之討論也較缺乏一個能同時讓各組關心的共同基礎。因此，2011年秋季班的案例實作便以｢電腦輔助建築製圖丙級技術士技能檢定術科測試試題｣中所描述之一棟建築物為藍本，設計了一個共同案例（如圖一），且限制了修課人數，將24位修課學生分為6組，按照不同營建階段之工作任務來分組（見表三）。在教授BIM建模工具的三週課程裡，每位同學都需學會將圖一中案例的BIM建築模型建構起來，而各組也以此共同案例為基礎，並依各組所被賦予之任務，在爾後的四週裡，先較獨立地發展該組之BIM模型，再利用三週的時間，各組協同進行BIM模型之整合。然後，各組再以整合後之模型為基礎，自行提出期末實作計畫，並利用四週的時間來完成。

圖一 2011年秋季班的共同案例

案例實作 成果分享
 
而2011年秋季班之案例實作成果，則安排在期末倒數第二週時，以各組擺攤的方式，利用臺大土木研究大樓一樓的空間，公開發表（如圖二）。此外，也特別邀請多位產學界之專家來進行評審，並在活動最後給予講評。

圖二 擺攤同學向來賓解說該組成果

專家講評

以下簡述各組之案例實作成果。建築規劃組之任務主要為空間規劃（如圖三），並於期末進行建物改造（如圖四）及社區規劃之設計。除了進行動線規劃之外，也需考量到人與空間之尺度關係，並且考量節能減碳之需求。節能分析組之主要任務則是透過BIM相關工具進行建築物理環境模擬（如圖五），包括建築節能分析工作，並透過綠建築的概念提出改善方案。結構分析組的任務除了結構分析之外，也希望能達到協同作業之效果，亦即，配合建築設計組之要求與設計進行結構分析，並檢核是否符合規範，再經由來回討論協商來確定最終設計（如圖六）。機電管線設計組的學生由於均沒有機電管線之設計或實作經驗，因此首先安排小組前往訪談工程顧問公司學習有關機電管線設計的實務。接著才開始進行BIM機電管線設計工具的學習，最後配合建築專案完成BIM模型的部分機電管線設計（如圖七與圖八）。工程估價組的任務主要集中於該如何建置出可計算之模型，並探討目前BIM技術在估算上之應用（如圖九）。營建管理組的工作為學習使用4D模擬軟體，並在過程中建立起使用4D軟體時的工作流程，最後提供一套於不同軟體平台間轉換時所需要的資料格式，以4D視覺化的動態模擬來呈現施工流程與排程資訊，協助專案管理人快速理解資訊、評估施工方法並規劃施工進度。

結語
 
BIM技術在國內營建產業界已越來越受到注意。雖然學術界早已開始研究相關課題，但正式以BIM為主軸而專門開設的學分課程，就筆者所知，似乎還沒有。筆者在2011年春季大膽先來開設『BIM技術與應用』這門課，乃是希望能拋磚引玉，邀請更多的老師，在土木工程的教育中，提供BIM技術相關課程，讓同學們有機會學習到這項跨土木與資訊專業領域，且具有未來性之新科技。筆者也非常感謝對這門課感興趣而選修的同學們，他們不僅積極參與課程活動，也完成了相當豐碩之成果，並提出許多對課程的建議，讓筆者在教學過程中也學習成長了許多。此課程雖然經過兩個學期之開授，教材內容與授課方式已漸趨穩定，但仍覺得還有許多需要持續改進的地方，例如目前所建構之共同實作案例之設計還有改善空間，筆者會持續努力，希望能讓此課程一年比一年進步。
 
參考文獻
 
[1] 謝尚賢、郭榮欽、郭瀚嶸（2011），「BIM課程之教學經驗分享」，100年電子計算機於土木水利工程應用研討會論文集，論文編號：C4-2，2011年9月1-2日，臺灣高雄，605-613。
 

轉載自營建知訊353期頁38-45