[營建知訊轉載] BIM為土木工程教育曙光 謝尚賢 柯巧偉 (2013.9)

柯巧偉  國立臺灣大學土木工程學系 工程資訊模擬與管理研究中心 專案助理
謝尚賢  國立臺灣大學土木工程學系 教授兼工程資訊模擬與管理研究中心主任
 
 
 
近年來全球襲捲起一陣BIM(Building Information Modeling)的風潮，各國政府單位除了開始制定、頒布BIM的標準與應用規範，更開始積極推動以BIM來送審、興建工程專案的政策，這些規範措施的出籠，使得土木營建產業不得不開始認真重新評量整體的技術與環境。從人力資源的角度檢視，此股趨勢督促著從業人員積極增進自身的能力；另一方面，在高等教育上也催生出一個很重要的概念，即，除了目前的傳統訓練外，更應積極協助人才發展，培養能應用於現在與未來建築環境的能力與專業。
 
而關於人才教育的議題，英國BIM學術論壇(BIM Academic Forum,BAF)已發展出高等教育導入BIM的學術框架（如圖一），各個教育中心得以透過此學習框架，有效率且有系統地提升人員技術，同時增加學生的就業率。可以看出有些案例在學校教育方面，已有一個完整且切合目標的教學架構。

圖一、英國BIM學術論壇導入BIM之學術框架[1]

國內在BIM的課程教育上也不落人後，除了一些大專院校已開設了BIM相關課程，也有一些機構為從業人員設計在職教育課程，日前（2013年9月5日）在「計算機於土木水利工程應用研討會」中進行了一場「BIM與土木工程教育論壇」，邀請到學校教授與業界先進，分享學校開授BIM課程以及企業推廣BIM課程的經驗，並從企業角度來討論業界對BIM人才之需求，以及學校應培養學生具有何種能力，以因應現在與未來臺灣的土木工程人才需求。以下整理論壇內容搭配補充說明，提供給大家參考。
 
貫徹教學理念 培養個人能力 學習團隊實作
 
臺大BIM研究中心執行長郭榮欽博士，在其於交大土木系教授的「BIM技術與應用」課程中，規劃了四大主題（請參見圖二）：(1)BIM知識體系與相關技術；(2)BIM應用技術探討；(3)Autodesk Revit Architecture建模基礎教學；(4)BIM建模與應用分組實作研討，彼此之間除具有先後順序外，亦有承接性。而教學上則是貫徹四大中心理念：(1)工程實務導向塑模；(2)創造模型衍生價值；(3)彰顯機會激勵創意；(4)個人團隊實作培養。
 
在建模教材的選用上，郭博士認為，勞委會建築製圖應用丙級技術士術科考題的難易度適中，於是以考題內容為案例來讓學生練習建模，分為32個單元，依建模順序，錄製成不超過十分鐘的建模示範教學影片，除了課堂的講解，也讓同學能在課後透過影片自行反覆觀摩操作與練習，以盡力使所有學生在建置模型上都能達到相同水準，同時亦能在後續的團隊協作上進一步應用，再透過分組討論與實作，來讓學生深化對BIM知識的理解與相關軟體工具的應用經驗。

從做中學 借助實際專案深入學習
 
中華大學營建管理學系邱垂德教授，則與大家分享其系上BIM課程的演進及教學模式。在校方購置整套Autodesk軟體，有了完整的軟體工具之後，中華大學營建管理學系於2009年開始，由教師指導研究生，進行BIM應用於施工模擬的碩士論文研究，之後更進一步以「畢業專題」方式導入配合BIM工具之應用，並於2012年開授「建築資訊模型」的大三課程，以延續一、二年級的電腦繪圖課程。
 
邱教授在課程中借助外界工程師的專案，搭配Autodesk的軟體來讓學生學習建置出完整且精確的模型；雖然在一個學期之內，無法將Revit的四套產品學全，然而，營建管理學系的主要目標在於培養BIM Manager，因此重點聚焦在專案管理，透過BIM工具將建築資訊、施工估價、排程等將資訊加以整合，而非只是培養建模技術優良的建模師。
除了課程內容朝向與工程實務結合，邱教授還提到，教師在教學時應設法補足對工程資訊實務的瞭解，才能正確掌握BIM建模、整合及應用資訊的教學重點，並對學生的建模成果進行評量審核。
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與一般資訊技術課程區分 突顯BIM目標價值
 
高雄應用科技大學土木工程系為因應資訊科技潮流，於四技課程中加入許多跨領域與資訊技術相關的必修課程，讓學生在土木專長之外，也同時具備電腦輔助工程的專業技術。其中大三上學期的「工程資訊管理」課程，原與系上課程內容有所重疊，為作區隔，於是將課程目標聚焦在工程資訊的管理整合與資訊的有效呈現，此與BIM的理念不謀而合，因此將課程內容修正成建築資訊模型技術與應用（如圖三）。而為釐清BIM≠Revit，吳翌禎教授在【BIM相關實作工具】單元中，更特別邀請了BIM軟體廠商來作產品介紹，讓學生對BIM與其應用軟體有更全面的瞭解。

圖三、高雄應用科技大學土木工程系「工程資訊管理」課程內容[3]

創造優良環境 誘發學生主動學習
 
「BIM導入實務與演練」為臺灣大學土木工程學系謝尚賢教授開設的一門較具實驗性的新課，跳脫原有的單向授課框架，轉而以學生主動學習為主體，教師僅從旁指點及提供必要協助，包括提供軟硬體設備及強大的校內外專家諮詢網。學生則模擬組成一家BIM顧問服務公司，從公司命名、組織成員規劃到產品提供，主動向業主提出BIM導入服務，模擬程度毫不馬虎。上學期該門課挑選了臺大教學大樓二期新建工程為演練案例，而協助臺灣大學實際執行建築規劃與設計的境向聯合建築師事務所，即成為虛擬公司的假想服務對象。學生顧問團隊除了協助釐清圖面疑問，還將模型及問題檢視製作成影片，方便瀏覽及討論，並且將建模成果分享在Youtube上（http://www.youtube.com/watch?v=scSUCHEqwKs，亦請見圖四）。團隊後續也以此新建工程案例模型為基礎，分三個部門來從三個方向提供BIM服務：能源分析、4D排程以及估價估算，都產出了不錯的工作與學習成果，並撰寫論文發表在「計算機於土木水利工程應用研討會」中：
․        能源分析部門 - 日照分析組：初步設計階段以BIM技術進行日照分析之研究[4]。
․        能源分析部門 - 流體粒子分析組：應用CFD技術輔助建築物室內自然通風設計[5]。
․        4D排程部門：應用API輔助BIM-based 4D排程 [6]。
․       估算估價部門：公共工程經費電腦估價系統(PCCES)導入BIM工料量價估算之整合機制研究 [7]。
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圖四、臺灣大學教學大樓二期新建工程模型成果[8]

從四大主題探討 業界期待人員應具備之能力
 
業界當然希望由學校積極扮演傳授BIM知識與技術的角色，因為若畢業學生無相關經驗，公司企業便需要額外花時間及成本來進行教育。中鼎工程股份有限公司廖源輔助理總工程師，從四個主題談BIM的功能，並提出專業人員應具備的能力如下：
(1)設計一貫化作業之縱向整合：專案初期即應以BIM工具作規劃，人員應要有正確使用BIM工具之觀念，資訊流在不同生命週期中會整合承接延續，並作為不同領域之分析應用。
 
(2)跨不同工種之橫向空間整合：主要是跨工種在空間上的規劃，例如MEP、結構、機電等，因此各專業人員除了針對不同需求選用最適合的BIM程式，還需將不同工種的BIM模型彙整，進行空間管理。
 
(3)專業之系統功能整合：從業界角度看，建築中各個系統如空調、消防、排水等，各專業領域人員本身應具有專業的先備知識，再運用BIM技術去進行空間管理與良好的視覺化呈現，如此能有效規劃系統，並進一步進行跨部門的整合。
 
(4)施工、營運、維修之延伸應用：除了設計規劃，BIM的應用可往下一階段的生命週期延續，例如設備的吊裝、營運管理，讓BIM的價值最大化。
 
業界人才先天缺乏　後天逐步培養
 
王明德博士以台賓科技有限公司過去輔導業界導入BIM的經驗，探討臺灣營建業BIM人才之需求與養成。目前業界亟需技術人才（BIM工程師）與管理人才（BIM專案經理、BIM模型經理），不過有以下三項原因造成人才缺乏:

• BIM工程師需要同時具備工程專業/實務經驗/軟體操作三個條件。
• BIM是異地/多階段/多專業/多人整合溝通的工具，跨域整合經驗非常重要，但此種人才難以迅速培養。
• BIM專案不足，有經驗者少，業者難以快速推動。

 
因此，王博士提出由在學與在職兩方面進行人才養成的方式，學校教育之目的在基本理論與技術實作能力的培養，故學生應著重技術能力的提升，進入業界後才能快速與工作實務銜接；在職教育除了教導基本技術實作能力，還需進一步培養進階技術及研發能力，透過資深工程師的引導、On-Job training以及在職專班的正式教育訓練等方式，提升從業人員的能力。
 
結語
 
從此次論壇講者們的分享可以發現，學校教育希望學生具備BIM的正確概念、優良的建模能力、創新思考，以及協同作業能力，並透過培養BIM的基礎能力，加速與業界的銜接。在課程設計上，則要與實務接軌，不論是專案題材的選用、師資能力、業師輔助，都可看出「實務」對課程的教授來說相當重要。
 
在論壇的綜合討論時間，有人提問：BIM人才該如何定位自己、業界又該如何如何評量BIM人才？講者們回應，BIM可以應用在各種面向，但是BIM人才不應該是樣樣精通，而是在每個專業單位各司其職，融會各專業資訊，有效地解決問題及作業執行。雖然市場還沒有完善的機制，但是學生們應不論審核機制是否完善，都須努力提升自己的能力，瞭解市場趨勢，為自身加值。
 
BIM為整個土木工程的教育帶來新的契機，如何將BIM的觀念、技術與價值，在學校課程中先給學生一個方向上的導引，並做好日後與實務工作的銜接，需要產官學三方一起合作，才能一同提升國內土木工程人才能力，促進整體產業發展。
 
參考文獻

1. BAF(2013)﹐”Embedding Building Information Modeling (BIM) within the taught curriculum”﹐The Higher Education Academy ﹐2013年6月﹐第16頁。
2. 郭榮欽、蔡沅澔（2013）﹐”「BIM技術與應用」教學經驗分享”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼A-1。
3. 吳翌禎（2013）﹐”「工程資訊管理」之BIM教學經驗”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼A-2。
4. 溫鈺翔、莊明介、何少辰、謝尚賢（2013）﹐”初步設計階段以BIM技術進行日照分析之研究”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼B-13。
5. 吳宗翰、周敬淳、劉博豪、謝尚賢（2013）﹐”應用CFD技術輔助建築物室內自然通風設計之案例研究”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼B-4。
6. 陳以文、蔡沅澔、朱健寧、楊政玹、謝尚賢（2013）﹐” 應用API輔助BIM-based 4D排程”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼B-28。
7. 陳奐廷、楊兆中、宋爾軒、努拿、謝尚賢（2013）﹐”公共工程經費電腦估價系統導入BIM工料量價估算之整合機制研究”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼B-28。
8. 謝尚賢（2013）﹐”「BIM導入實務與演練」教學經驗分享”﹐2013電子計算機於土木水利工程應用研討會摘要集﹐2013年9月5-6日﹐台北﹐臺灣﹐頁碼A-3。

(本篇刊載於營建知訊368期66-73頁)