[營建知訊轉載] 建構臺灣BIM維基知識平台 郭榮欽(2017.11)

郭榮欽  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 執行長
              國立臺灣大學土木工程學系兼任副教授
              國立臺灣科技大學建築系兼任副教授
 
 
BIM技術應用  兩個難題待解

自從BIM技術崛起後，工程業界除了對既有軟體工具持續努力深化其應用技能外，也開始發現它確實能為工程實作帶來傳統所未有的一些優勢。但不諱言的，有幾個亟待解決的問題，相信一直盤旋在業界有志於引用BIM而寄望能達更理想境界的工程專家們的心中，BIM融入工程實務的作業流程如何改造就是一個問題，而BIM在整個建築物生命週期中運作的非幾何資訊處理，也是一個懸而未決的困難問題。

一、BIM資訊的特性

1. 以工程專案為核心的角度來看 
   一件工程專案在冗長生命週期中所含的資訊，包括表達建物實體的靜態資訊及描述歷程的動態紀錄資訊，相當龐雜，其中有幾何資訊，以及和幾何元件相關聯的非幾何資訊，也有未直接關聯但與專案有關之文件資訊(例如施工規範或說明書等)，這裡面也不乏幾何與非幾何文件資訊，有些資訊是和工程進行的里程碑(Milestone)綁在一起的，有的資訊在簽定合約書時與附屬文件綁在一起，需遵循一定的法律效率，這些資訊是隨合約被訂定的時間點凍結，而另有許多資訊是隨工程進行(或隨長期使用營運管理的進行)與時俱進。簡言之，與工程專案進行中構成具參考價值的資訊，有些必須用嵌附(Embeding)的方式與該指定專案建立其關聯關係，有些則適合採取繫接(Linking)的方式構成和專案間關聯的參考關係。

• ​BIM技術發展至今，沒有一個市場上已被普及使用的塑模工具能獨立承載一個工程專案從工程進行到長期營運所需的所有資訊，包括幾何與非幾何資訊，這已是業界普遍共識。如何在目前既有的技術與資源下，採取權宜措施，盡力優化這些龐雜資訊的處理，使運作效能達到可接受的程度，是一件極務實而迫不及待的議題。

1. 以工程通用之共享資訊來看
   每個工程個案都有其獨一性，但幾乎所有工程都會有許多通用的規則與共享的資訊，「共享」本身可以分成許多的層次，一個公司或事務所會為他們的產品形塑一套獨有的資訊風格或作業流程內規，一個大企業也會有其特定專業必須具備一致的共享資訊，政府管理龐大的公共工程，更需要制定許多標準格式、內容或流程的資訊規範，以利管理、歸納、分析、比較，提升效能與品質及樽節經費等，這些都可稱為「共享」。不同層次的工程「共享性」資訊，同樣隨著工程冗長生命週期的不同階段：有些存在於BIM模型的元件中，有些則連結在各階段的模型元件或合約文件，有的資訊存在資料庫，有些以檔案形式存在特定的資料夾中，有的是超連結到某特定的網頁或網路硬碟的檔案，這些連結關係，也不外乎採用嵌附(Embeding)的方式，或是繫接(Linking)的方式進行關聯。
   工程「共享性」資訊的發揮，對BIM技術的導入成效，有非常關鍵的影響。而要成功達到資訊的充分共享，至少必須實現兩個要素：一個是資訊交換的暢通性，一個是資訊儲存的永續性。

​二、實踐BIM資訊　共享成功之道

1. 資訊交換的暢通性
   BIM資訊共享的理想會碰到的第一個瓶頸就是：建築物生命週期從工程進行到營運維護各個階段都可能會有資訊交換的斷開介面，這些斷開介面都會碰到資訊的映對(mapping)轉換動作，塑模軟體將專案模型轉出不同格式的檔案時(例如Revit的.rvt檔轉成.ifc)會遇到資訊映對的動作，反之亦然。每一次的映對動作都在宣告無法完全解譯(parsing)資訊原意的可能，這部分對幾何資訊的呈現更顯嚴重(這部分非本文討論重點)。而非幾何資訊方面，美國為了龐大的政府資產管理之效能改善著想，即藉BIM技術的導入，試圖有限度地針對工程竣工移交給營運維護管理所需之空間與設備的非幾何資訊訂定一套統一的資訊交換標準，也就是COBie(Construction-Operations Building Information Exchange)[1]，希望能透過此資訊交換標準，突破建築物在工程進行階段和竣工營運維護階段之間資訊共享與傳遞的瓶頸。整個BIM資訊交換的範疇要想在短期間徹底的解決，恐怕還需許多專家們的共同努力，建議業界應尋求當下，逐步實作最佳的次第漸進可能方式，莫等全面理想解決方案出現的一天。
2. 資訊儲存的永續性
   ​BIM資訊共享的第二個瓶頸，就是資訊儲存的永續問題。如果沒有有效解決BIM資訊長期儲存的問題，使其持續堪用，許多BIM所衍生的應用議題都幾乎形成空談與片段作秀。美國BIM國家標準NBIMS V1即將BIM在建築物生命週期的業務流程，即以一個中央的知識核心，及代表流程中各階段相關供應商與專案團隊的外部節點組成的螺旋所建構而成(如圖一[2])。圖中核心的資訊骨幹(Information Backbone)，即由許多屬於專案獨有以及跨專案共享所有的資料所整合的儲存庫組成，許多共享資料會因不同的專案而構成不一樣網絡關係的知識本體，這些資訊以目前業界的處理狀態，表面上都是因專案成立才逐漸匯聚形成，屬於各個專案所獨有，但若仔細剖析，許多組合的資訊幾乎都來自類似專案的各專業知識本體分享，其中，只調整一部分屬於新專案特有的資訊而來，但通常最費工夫的是不同專業相關資訊的搜尋、比對、整合、調整與審核。BIM技術導入後，資訊骨幹儲存的永續經營同時成為必須突破的困難。

圖一 BIM的螺旋式發展(取自NBIMS v1-p1[2])

BIM所有的知識本體產出有幾個特質，整理如下：

• a.BIM工程專案會涵蓋建築物冗長生命週期中龐雜的專業知識。
• b.各種專業技術 - 「隔行如隔山」，應該由各專業的專家自行產出或確認。
• c.但這些專業為了完成一棟建築物，必須在必要的知識關鍵點，與準確的時空，精準而順暢地匯聚組合在一起。
• d.許多專業知識必須配合過程進行交換(Exchange)。
• e.有些專業知識須隨不同工程專案特定需求做調整，有些會隨時空與時俱進，不斷改變。

各個國家的風土民情不同，以上所說的「資訊骨幹」資訊內容必須由當地國家進行建構，如何架構一個「知識平台」，並營造上述各專業知識「產出」與「分享」的環境，是一項任重道遠的工作。

三、以wiki技術建構BIM維基知識平台

1. 從wiki技術談起
   ​眾所熟悉的維基百科（Wikipedia）[3]是透過網際網路進行協同編輯百科全書的成功典範，它也是網際網路從單向經營的Web 1.0時代，進入由眾人發揮「互助」的精神，累積寶貴知識的 Web 2.0世代的重要代表。維基百科（Wikipedia）是目前最為人所熟知的Wiki計畫之一，由維基媒體基金會所推動，創辦人是Jimmy Wales，內容以世界各種語言寫成，系統採用Mediawiki[4]。台灣棒球維基館則為另一個Wiki實驗計畫，由淡江大學資圖系數位典藏計畫小組所創立，同樣採用Mediawiki系統。
   一般商業軟體及百科全書都會有版權的問題，而維基百科徹底翻轉「版權所有，翻印必究」的思維，自由軟體基金會(FSF, Free Software Foundation)的 GNU 協定確保維基百科的所有內容都可以自由被散佈、複製、修改，無論是營利或非營利皆可使用，唯由其所衍生之作品也必須要依照相同的版權發佈，不讓任何人獨佔資源及其衍生利益，以「共享」的方式分享知識、軟體及其利益。此外，這也讓任何條目的作者在其作品被轉載、修改時，可以將其名號附註在該作品的原始版本上，而不需要對他人所進行的修改負責(Free Software Foundation, Inc., 2002)。這樣的分享形式允許共同創作的可能性，並讓內容能在不同人的增修之下更加完善，發揮知識共享的最大效益。
   維基百科的基本單位為「條目(entry)」，即維基百科文章 (Wikipedia article)，指維基百科上所有的「百科全書式」文章以及目錄索引（如列表、年度大事記等），是維基百科全書的最基本組成單元。簡而言之：「條目」是維基百科上的百科全書式文章及索引，是基於可靠來源對某一特定主題的系統性概括；「條目」應遵循通俗易懂、深入淺出、態度中立等原則以及使用規範化名詞術語等具體要求；「條目」的命名應參照維基百科:命名常規。百科全書「條目」的選擇，應訂定一些共通性的原則。有關wiki技術可參考「維基百科」相關網頁。
   由wiki技術的了解，會發現此項技術的特色相當契合前面提到BIM在工程生命週期之「資訊骨幹」-知識庫永續經營的需求，這也是本文闡述的核心概念，若能成功架構此系統，對我國BIM的發展可說建立可長可久的基礎。
2. BIM維基知識平台的組成要素
   BIM維基知識平台的架構至少應包括三個組成因素：(1)BIM維基知識平台操作系統、(2) BIM維基知識數位內容、(3) BIM維基知識平台管理組織。如圖二所示。

圖二 BIM維基知識平台組成架構[5]

​a.  Wiki系統 要架構一個Wiki平台，除了電腦硬體與網際網路以外，在軟體方面，包括(a).伺服器、(b).資料庫、(c).網站所組成。本文所採用之Mediawiki為例，MediaWiki採用PHP程式語言寫成，其使用的資料庫可用MySQLMariaDB、PostgreSQL或SQLite之一，作為其關聯式資料庫管理系統。MediaWiki經最佳化，使其可以承載萬億位元組的內容和每秒數十萬次的存取請求。MediaWiki常被一些公司部署為一個內部知識管理系統，這就是本文相關研究決定採用此技術的重要原因之一，有一些教育機構也讓學生使用MediaWiki進行小組計畫的管理和維護。

b.  Web2.0社群 無論Wiki平台係公開提供群眾服務，或是公司內部知識管理系統，甚至小到學校學生小組研究計畫，或一件工程專案，除了網際網路存取權限管控不同以外，其Wiki協同作業透過組織授權進行「分工」與審核管理，以及合作「整合」特定主題資訊的機制是完全一樣的。社群管理與審核機制對Wiki平台運作成功與否舉足輕重。
c.   數位內容
數位內容是人類經驗累積與智慧的結晶，可謂無價之寶，Wiki透過「系統」、「Web2.0社群」、「數位內容」的組合運作，產出寶貴的「知識」，這正是NBIMS v1-p1所提出BIM知識骨幹，就是BIM生命週期資訊共享的核心，對BIM而言，相關的知識涵蓋非常廣，有專案針對性的、有地域性的、專業分工的、有標準規範的、有隨工程階段需求而異，非常龐雜，但若善用適當的資訊工具與技術，不但能對龐雜資訊儲存累積，有效管理，形成寶貴知識，將大量降低重工、降低人為錯誤，且在數位世界組成工程知識本體，容易彈性應變所需。

善用Wiki技術 產官學新優勢
本文僅簡單帶出應用Wiki技術建構我國BIM維基知識平台的必要性與優勢，架構Wiki系統不難，但仍需成功組織BIM維基社群，分工合作管理此系統，並號召我國工程業界及相關BIM的專家們一起共襄盛舉，積極貢獻相關數位內容，不斷累積與增修，以長遠來看，對我國BIM技術發展必定影響深遠。另外，BIM維基知識平台的資訊取用，包括資訊的嵌附(Embeding)或繫接(Linking)機制，則再於另文詳述。
Wiki平台的應用可大到像Wikipedia(維基百科)那樣的全球性經營規模，也可以小到學校依課程設定小組計畫議題架設。若能充分了解Wiki技術的精髓，善用其優勢，在我們工程業界繁雜的資訊處理業務上，必能收事半功倍之效。故本文建議：
a. 學校可考慮將Wiki技術納入教學課程，讓學生深入瞭解Wiki技術。
b. 業界可以架設屬於公司自己封閉管理的BIM維基知識平台，管理不斷累積的工程資訊紀錄，並萃取成公司寶貴的知識。
c. 國家可以利用雲端架設開放的BIM維基知識平台，除了創設公共分享的工程資訊外，也開放全國各專業熱心人士參與貢獻其寶貴知識，分享給業界，並傳承予莘莘學子。
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參考文獻

1. E. William East, 2007, Construction Operations Building Information Exchange (COBIE), US Army Corps of Engineers.
2. NIBS、buildingSMART,2007,”United States – National Building Information Standard V.1 – P.1:Overview, Principles, and Methodologies”
3. 維基百科，2017，https://zh.wikipedia.org/wiki/維基百科
4. Mediawiki,2017，https://zh.wikipedia.org/wiki/MediaWiki
5. 王泓智、郭榮欽、謝尚賢，2017，”應用維基平台技術分工協同產出捷運系統的BIM業主資訊需求書”，SCEM2017營建工程研討會。

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