[營建知訊轉載] BIM應用於設施維護管理之機會與挑戰 吳翌禎、謝尚賢 (2015.03)

吳翌禎 國立高雄應用科技大學土木工程系副教授 兼工程資訊整合與模擬研究中心主任 
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

資訊化管理 未來趨勢

建築物的生命週期主要分為早期的規劃設計階段、中期的施工階段及後期的營運維護管理階段，尤其後期設施維護與管理階段所歷經的時間通常長達幾十年，甚至百年以上，佔生命週期的絕大部分，不管從成本或效益的角度來看，都應是不可忽視的重點。然而，因為過去建築物的產品資訊，受限於技術及長久的習慣，多是利用2D工程圖來表達並往生命週期的下游傳遞，一些營運維護階段所需的資訊未能完整且正確一致地被傳遞下來，也不容易被有效地整合利用，加上此階段資訊產生與變動的量既多又複雜，因此，如何能有效率地進行設施維護與管理，到目前為止仍是件相當不容易的工作。 

國際設施管理協會（International Facility Management Association，簡稱IFMA）給「設施管理」（Facility Management，簡稱FM）的定義是「一門涵蓋多學科，並以整合人員、地點、流程及科技，來確保人造環境能充分發揮其應有的功能之專業」（”Facility management is a profession that encompasses multiple disciplines to ensure functionality of the built environment by integrating people, place, process and technology.”）。因此，設施管理的主要目的是確保各設備及設施保持正常運轉狀態以達到設置功能。而為了有效做好設施維護管理，在初期階段就要做好設施維護管理的規劃設計，以利日後有效管理並節省成本。現今越來越多的企業或組織開始相信，井井有條的管理與高效率的設施，對其業務的成功推動是必要的，而隨著營建產業之規模增大及架構之複雜化，以電腦資訊提昇產業效率、走向資訊化管理更為其必然之道，但伴隨而來的議題是，在大量的資訊與數據洪流中，如何有效的進行資訊整合及視覺化，以及如何利用快速進步發展的新科技，例如BIM（Building Information Modeling），以利設施維護管理，此乃當前值得深思與探討的問題。 

延伸建置 全面性應用

目前工程業界已開始積極投入BIM技術的應用與開發，而BIM的技術支援項目涵蓋了整體工程的生命週期，期望利用BIM技術中資訊整合及視覺化的特點，從規劃設計到施工再到營運維護管理，皆能實現BIM的利益。在以BIM技術進行資訊整合的過程中，前期所輸入之資料可繼續且多次地供後續階段的其他人員使用，節省資料重製時間，並提高資料的再利用，光這一點便有助於提高專案資訊管理的品質，並減低人力成本與可能的人為錯誤。不過目前BIM資訊模型之建置大多僅供設計及施工階段使用，尚未全面性地考量後續營運維護所需的資訊，因此為了讓BIM應用能更全面化，國內外已有越來越多的學者專家開始研究如何應用BIM技術來協助後續的設施維護管理工作。例如，Teicholz, P. & IFMA Foundation[1]就將目前正嘗試應用BIM技術於設施管理上的一些實際案例集結成書，說明實施過程中所遭遇的困難與好處，以供各界參考。而在美國的BIM國家標準（National BIM Standard，簡稱NBIMS）[2]中，亦分別從建築生命週期的四個階段：規劃、設計、施工和營運，考量了後續營運維護階段所需之設施維護管理需求，其內容不止包含BIM模型標準和最佳實務的確立、技術開發、部署/實施方案，以及專案規劃和生命週期管理，甚至包含了建築資訊相互操作性標準、必要的工作流程、相關BIM應用軟體等，目前已是各國訂定相關BIM標準時的重要參考資料。 

從一些調查資料與研究文獻中也發現，隨著BIM技術的應用在建築行業中持續加溫，已有越來越多的建築業主，開始探索如何利用BIM模型中資訊與視覺化的優勢，來維護及管理他們的設施。以下針對BIM技術應用於設施維護管理之機會與挑戰，提出一些淺見。 

機會　提升效率降低成本 

BIM技術代表著新的觀念和做法，它不但可大大減少各種重複作業的浪費並提昇建築行業的效能，也有機會大幅改變傳統的工程執行模式和商務架構。如今，導入BIM於工程中已是不可抵擋的趨勢，除了BIM技術可為設計與施工階段所帶來的已知效益之外，業主們（尤其是政府業主）更看重其後期可為設施管理作業帶來的更大的益處與機會： 

1. 整合運用全生命週期資訊，有利於設施維護管理 
2005年Howell和Batcheler在The LaiserinLetter（http://www.laiserin.com/）中所提出之建築資訊模型（Building Information Modeling, BIM）概念[3]，就是期望將建築工程中圖形與非圖形資訊整合於資料模型中，而這些資訊不只是可以應用於設計施工階段，亦可以應用於建築物的整個生命週期（Building Life Cycle）。生命週期各階段的相關人員可持續更新與維護此BIM模型，最後在建築物興建完成後將此BIM模型應用於設施管理功能上，由於其保留了完整生命週期資訊，便可節省傳統設施管理系統中資料必須重製的人力成本與時間，並減低人為錯誤的可能。當然，Howell和Batcheler提出的是一個理想化的概念模型，在BIM的應用實務上，因為不同生命週期階段對模型的需求並不相同，且考量這樣一個貫穿生命週期的單一共享模型的維護成本恐相當龐大，技術難度也很高，且模型的應用效能通常不會很好，所以，目前的實務是將重點放在，於生命週期中逐步整合建立一個以設施維護管理為應用目標的BIM資訊模型，而非試圖建立一個能支援全生命週期中所有應用的單一模型。 

2. 視覺化管理有利設施維護效率提昇 
傳統設施管理多憑人工回報問題與設施位置，然後派人工去現場檢視與進行維修決策後，再派工去現場完成維修工作。此種方法相當耗費人力與時間，不僅無法即時地正確掌握現場狀況，且反應時間慢，加上若沒有完整正確的相關建築物或設施資訊，便容易發生誤判。BIM技術是以3D模型展示為基礎，結合設施工程專案等各種相關資訊的工程資料模型，可用以支援建築物或設施的整合管理，可輔助建築設施之空間管理，並模擬建築設施內、外部的視覺效果，亦可清楚顯示建築設施各個功能區的空間分佈。當有維修需求時，管理人員可即時透過3D BIM模型環境檢視了解問題發生的正確位置，並由資料庫取得所需的相關建築資訊與維護管理資訊，減少需要派工至現場檢視調查才能進行維修決策之人力與時間成本，若加上良好的維修紀錄與備料管理，則更能大幅所短維修時間，增加管理效率及客戶滿意度。 

3. 知識管理有利改善管理流程及降低維護成本 
目前的設施基礎資料、竣工圖面、設備維護記錄等之保存多以人工紙本記錄，然紙本保存不僅容易遺失，且於設備發生狀況時，維護人員不易立即取得相關資訊以進行問題判斷與維修決策，進而影響維護管理工作效率。如能利用3D BIM模型於設施營運維護的知識管理與功能整合，並善用BIM的資訊視覺化、電子商務化、可模擬分析性等特點，應可大幅改善傳統的人工管理流程，並降低設施維護成本。例如，以BIM資訊模型為基礎的設施維護知識管理平台，可提供使用者於視覺化的立體場景中自由檢視設施位置與相關屬性資料（例如品牌、型號、供應商等），及利用多型態資料（3D物件、2D圖說、文件資料等）的多方向性互動查詢功能，並可從空間與設施系統的角度來進行維修模擬分析；若再輔以歷史維護資料與案例查詢，應可大幅提升決策判斷之品質，降低維護人力及時間成本。 

挑戰　確保資訊完整與共享 

應用BIM於設施維護管理雖已經證明可以為業主帶來許多好處，但要實現這些好處，仍有多項BIM技術應用上的挑戰及課題需要產官學界共同克服： 

1. BIM模型的正確性與完整性 
對於設施維護管理來說，設備資訊的正確性與完整度是營運維護管理工作成功的關鍵，如何確保交付給維護管理者的BIM模型與實際竣工狀況一致，仍是一大挑戰。尤其是機電與給水管線部份多數隱藏於建築構件或裝修內，必須在施工過程中即確認其實際位置與模型是否一致，這在目前的工程實務流程上還不易做到。至於所需的模型發展程度或詳細程度，則主要與設施管理的視覺化需求有關，應較不難隨需求來訂定原則並進行調整與擴充。另外，BIM模型中所需涵蓋的資訊（Information）是設施管理是否成功的重要關鍵，未來實有必要建置我國的BIM模型交付標準，以協助設計與施工相關單位交付完整可用的BIM模型給業主來進行有效能的設施管理。 

2. BIM資訊的傳遞、交換與共享 
BIM的資訊整合概念即是希望能整合設計、施工到營運階段和管理過程中所產生的資訊，並以視覺化的方式完整呈現出來。但營建生命週期長且參與單位眾多，普遍遭遇到的即是異質BIM系統所產生的格式相容或互操作性（Interoperability）、不同單位間的資訊存取更新、資訊的交換與共享等問題。最近美國提出的COBie（Construction Operations Building Information Exchange）標準[4][5]，就是期望能提昇建築物整個生命週期縱向跨階段和橫向跨專業間的資訊交換，讓各專業人員皆能在開放、非獨有以及標準化的可存取狀態之環境下，進行資訊交換與共享。BIM軟體及營建軟體對於COBie標準的支援程度與台灣COBie標準本土化等議題皆是未來須面對的挑戰。 

3. BIM模型維護責任歸屬 
BIM資訊模型交付業主後，應在營運管理階段中持續進行維護更新，否則一旦模型資訊不再具備足夠的完整性與正確性，便失去其價值，且前面階段的努力也就白費了。但現況通常是缺乏足夠的經費與具足夠專業知識及能力的人員來確保此工作之執行。所以業主應訂定長期營運管理與維護計畫，明確模型維護的責任歸屬，並教育員工以分工、分責、分權的方式進行BIM模型的維護，確保BIM模型內容符合現況需求。 

4. 設施管理相關BIM應用功能開發  
現階段尚未見到完整建構於BIM資訊模型基礎上的設施維護管理系統，但從一些文獻中描述的案例看來，目前相關的實務系統應用似乎都仍需透過大量的程式開發與客製化過程，由於這樣的過程會耗費許多人力、時間及開發成本，自然減少了使用的意願，也不容易普及。不過，只要業界愈來愈重視設施管理的趨勢持續發展，相信軟體公司便會積極開發相關軟體，逐步將現有的設施管理相關系統，如電腦化維護管理系統（Computerized Maintenance Management System）、建築管理系統（Building Management System）、建築自動化系統（Building Automation System）等，以BIM模型為基礎進行資訊及功能的整合，最終將可實現新一代視覺化、智慧化、雲端化、且普及好用的設施維護管理系統。 

參考文獻 

1. Teicholz, P. & IFMA Foundation, BIM for Facility Managers, Wiley, May, 2013. 
2. National Institute of Building Sciences, National BIM Standard-United States Version 2, May 2012. 
3. Howell, I. and Batcheler, B., “Building Information Modeling Two Years Later - Huge Potential, Some Success and Several Limitations,” The LaiserinLetter, May, 2005. 
4. National Institute of Building Sciences, Construction Operations Building Information Exchange (COBie): Version 2.40 Update, 2010. 
5. 吳翌禎、謝尚賢（2014），”BIM應用 不可不知COBie標準”，營建知訊，第384期，第56-63頁。

(本篇刊載於營建知訊386期第47-52頁)