[營建知訊轉載] BIM技術輔助施工品質查驗作業 李伯青、謝尚賢 (2016.11)

BIM技術輔助施工品質查驗作業

李伯青  國立臺灣大學 土木工程學系碩士生
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
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行政院公共工程委員會(以下簡稱工程會)所推行的公共工程施工品質管理制度（三級品管）主要是規範與管理營造期間的施工品質與各工程角色的職責，期待工程品質能夠被監督、檢討與改善，目的就是為了確保營建工程的施工成果能符合設計及規範。然而，根據工程會最新公布的105年第2季公共工程查核常見缺失態樣統計表顯示[1]（如圖一），監造單位發生品質管理的缺失行為比例居高不下，且在歸納出常見之缺失態樣中，以「有無抽查施工作業、抽驗材料設備，並填具查驗紀錄表、製作材料設備檢驗管制總表管控，判讀認可或落實執行」此一項目，占總查核數量的七成。但監造單位是代替業主把關工程品質的重要角色，亦是達成品質保證（Quality Assurance）的重要關鍵，若工程品質受到影響或是監督管理不佳，致使施工成果不符合標準，嚴重者須拆除重作，間接導致成本與資源的浪費，更影響整體工程進度，甚至於在營造期間造成工程災害。

輔助施工查驗  導入BIM技術
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​為了解決此一問題，筆者所進行之研究「應用BIM技術輔助施工品質查驗作業」[2]整理出與查驗作業相關的內容（如表一），發現近十年來，監造單位發生相同缺失態樣的頻率相當高，共通的查驗缺失原因有：(1)查驗作業執行時，繁重的品管文書作業對於工程品質管理效益不大；(2)圖說、品管文件紙本數量龐大，且容易造成攜帶不齊全與參閱不便的問題；(3)二維圖說對設計的表達程度不足，產生讀圖的誤解與爭議；(4)查驗表單文件，常發生積壓或是偽造的情形，造成品管作業流於形式；(5)查驗作業未能即時於現場完成，紀錄真實性備受質疑，導致失去品管紀錄之意義。針對這些因素，該研究提出以應用關聯式資料庫與BIM（Building Information Modeling）技術的解決對策，搭配行動設備的使用，改變傳統查驗作業管理、資料呈現與傳遞模式，以資訊化的方式整合工程之圖文資訊，輔助監造查驗作業，以利改善現行查驗作業執行面的缺失問題，進而提升監造品質。本文摘要文獻[2]（以下稱「該研究」）之討論與成果做分享，對於更詳細之研究內容與系統開發有進一步興趣的讀者，請參閱文獻[2]。

表一  監造查驗相關文獻[2]

化解爭議  提升管理效率

    隨著資訊技術的演進，近年來導入資訊化整合管理的工程數量逐漸攀升，其中BIM概念已是學術及工程業界極力投入研究與應用的重要技術，BIM能提供3D視覺化的建築模型呈現，不僅確保圖面資訊的一致性，更擁有幾何與非幾何資訊的資料庫關聯的特色[3]，可有利於工程資訊管理與客製化平台串接，對於營建產業資訊化具有龐大的影響力。在監造作業上，BIM模型能有效輔助傳統施工作業於視圖、位置、材質及設計辨識上的爭議問題，當施工階段發生不如預期或是需要現地檢討時，BIM能夠提供三維數位環境以利進行協調，提升管理效率，降低缺失行為發生的可能，有效避免工程延宕與額外的成本，加強工程管理品質[4]。此亦說明利用BIM模型進行查驗作業與資訊整合具有相當大的價值。
 
整合資料庫系統  開發查驗工具  

 綜合上述，該研究為了利用電子化、資訊化與BIM技術的特性，協助監造查驗作業，使品管作業更具效益，乃開發一Web-based輔助施工品質查驗作業工具，稱為iNSPECTOR，運用BIM模型與資料庫管理系統整合施工品質查驗作業所需要的資料，將施工現場作業資訊化，以行動設備即時查閱與紀錄的作業方式，簡化監造作業流程，讓使用者更便利的達成工作目標，並完整記錄施工期間查驗作業的歷程資訊。iNSPECTOR各角色應用情境的構想如圖二所示。

圖二  使用者應用情境

該研究所開發之輔助施工查驗工作平台，在架構上是利用資料庫整合查驗作業的所有資料（如圖三），包含由Revit模型所取得的圖說及專案所需的品管文件，再利用網頁伺服器來使用查驗作業系統介面，使用者透過瀏覽器，以Web Service方式來傳遞現場的資訊，並將資料庫做規劃及管理，以符合查驗作業品管文件的資訊需求，以及使用者的操作功能需求。

圖三  iNSPECTOR系統架構圖

監造計畫書  明訂相關文件  
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針對查驗作業導入BIM模型的流程，其中最重要的是當規劃及設計階段完成後，監造單位在擬定監造計畫書的同時，就須將BIM模型所產生之圖說與契約中訂定的查驗標準、項目及頻率定義詳細，明訂契約要使用的BIM查驗模型及查驗相關品管文件，在每一次查驗作業時，透過iNSPECTOR系統進行資料整合，將監造計畫書所列之施工作業項目及查驗標準建立於資料庫系統之中，作為查驗標準依據。iNSPECTOR查驗工具的應用分為「準備查驗資料作業」、「執行查驗現場作業」、「管理查驗歷程作業」三個階段：
(1)   當準備進行查驗資料作業時，監造單位須先進行內業，在BIM模型中確認抽查位置、圖說資料及查驗的品管文件，並且確認查驗作業狀態為檢驗停留點抽查或是隨機抽查，並針對施工廠商施作之作業項目，由監造單位、建築師、技師提供抽查建議與重點抽查項目，於BIM模型中決定抽查位置，再透過資料庫系統自動化取得查驗項目與標準。系統雛型介面如圖四所示，且資料庫具客製化的擴充彈性，以利建立各種不同形式的查驗紀錄表。

圖四  建立查驗資料介面

(2)   當完成內業作業之準備，即可透過行動設備(如iPad)及量測工具至現場進行查驗作業。iNSPECTOR查驗輔助工具備有即時查閱、編輯、上傳照片、列印及更新資訊等功能，使用者無需攜帶任何紙本品管文件，即能在行動設備上針對查驗內容、查驗視圖與施工規範，逐項檢查確認施作內容是否符合標準（如圖五），並即時輸入現況查驗資訊及上傳工地現場照片。若是進行複檢作業，系統亦可即時紀錄、拍照與追蹤過去查驗歷程資訊，以利掌握查驗狀態

圖五  查驗紀錄表

與施工單位改善狀態（如圖六）。此外，可透過資料庫篩選特定欄位屬性來自動化填寫規定的表單，而系統也提供紙本列印的功能，讓查驗人員於進行外業查驗作業時，可同時完成內業的文書管理作業，簡化查驗作業繁瑣的流程。

圖六  即時記錄與追蹤

(3)   在管理查驗歷程作業中，查驗紀錄皆由資料庫系統整合管理，詳細記錄實際查驗日期、時機、位置、人員與查驗狀態（如圖七），並且保存當次查驗視圖的參照圖說，此可作為後期第三級查核作業之備查文件（如圖八）。查驗人員亦可直接透過平台列印符合契約規定之相關表單（如圖九）。此外，根據查驗紀錄列表（如圖十），可快速於BIM環境中找到正確的缺失位置及模型元件，並自動化連結相對應的查驗紀錄。如此一來，監造主管或是業主無須親臨工地現場，而是可以登入平台即時查閱工地現場人員查驗的進度及情況，間接達到監督與監造的效果。此舉不僅讓紙本文件電子化，更使得查驗作業流程資訊化。在該研究所開發的雛型系統之中，查驗資訊具有同步、共享、唯一等特性，不但能更容易取得須重複使用的查驗內容資訊，且其正確性也更高，使得作業流程簡化也更具便利性，進一步減少查驗人員繁瑣的文書作業與資訊傳遞問題。

圖七  查驗歷程清單

圖八  查閱歷程紀錄

圖九  表單列印

圖十  檢視缺失位置與紀錄

資訊透明共享  簡化流程
 
iNSPECTOR利用BIM模型視覺化與圖面資訊一致的特性串聯品管文件，並使用資料庫管理系統來整合查驗作業資訊，透過行動設備於現場進行查驗作業，讓監造查驗人員於施工階段便可以即時記錄與檢視查驗資訊，提供了一種更便利的查驗作業管理方式，同時也能在後續工程矯正時做為參考與歷程紀錄備查之用。iNSPECTOR使工程資訊透明化且能充分共享並再利用，不僅讓查驗流程簡化，亦能發揮良好的工作效益，進一步改善查驗人員常見的缺失行為。
此外根據該研究所進行的訪談可以發現，專家皆認為iNSPECTOR的作業方式，從技術層面的確能達到預設的研究目的，但在現行制度下，新技術的引進必須考量監造服務費與監造人員的素質，這也是查驗作業中相當重要的一環。而制度方面，則會牽涉到政府所規定之行政程序，許多條文及規範環環相扣，這是未來非常值得探究的監造議題，應嘗試將目前的三級品管、採購法、招標、發包制度與服務計費的機制，甚至是監造人員培訓制度，做通盤的檢討，如此才能從制度面及資訊整合面達成雙贏的局面，有效輔助監造作業增進工作效率，並提升工程品質。
 
參考文獻

1. 行政院公共工程委員會工管處四科(2016)。全國工程施工查核小組查核常見缺失態樣統計表（每季）。
2. (http://www.pcc.gov.tw/pccap2/BIZSfront/MenuContent.do?site=002&bid=BIZS_C10508050)
3. 李伯青(2016)。應用BIM技術輔助施工品質查驗作業，國立臺灣大學土木工程學系碩士學位論文。
4. 郭榮欽(2012)。從幾個Revit術語初探其BIM模型元件組構技術，營建知訊348期，第43-52頁。
5. 黃隆茂(2016)。BIM的施工管理，臺灣建築學會會刊雜誌81期，第40-47頁。

(本篇刊載於營建知訊406期第59-67頁)