[中國工程師學會 工程雙月刊轉載] 借鏡國際做法、構思臺灣BIM策略 何明錦 劉青峰

內政部建築研究所所長/何明錦
內政部建築研究所副研究員/劉青峰

​關鍵字：建築資訊管理、設施管理、建照電子審批系統

一、前言

建築資訊建模（BIM、Building Information Modeling）為一項利用電腦資訊以物件導向觀念，活化營建產業的新興建築資訊管理與交換技術。利用此技術可以更有效地保存與交換各相關專業於建築生命週期中所產生的重要資料，形成新的營建協同作業模式與觀念，改善營建過程各階段的工作效能與生產力，減少不必要的重複作業流程與資源浪費，提升建築物的興建品質及營運效能，降低對地球環境的衝擊。基於前述優勢，BIM目前已經受到國際間許多先進國家的重視，為推廣此一技術及觀念並順利導入國內營建產業，參考國外經驗並檢視國內營建產業發展環境，確可藉由BIM之推廣應用，以提升國內建築環境品質及營建產業能量與競爭力，並可就「政策投入、輔導產業與培育人才」、「整合BIM研究與推動任務團隊」、「延伸、深化應用於設施管理階段」、「開發本土應用」等四大主軸，進行相關推廣與研究工作。本文針對臺灣BIM發展概況之檢討及未來推動方向提出建議，希望能拋磚引玉，與產、官、學、研各界共同努力改善我國BIM發展環境與提升BIM的專業能量。

二、BIM與營建產業之轉型發展

近二、三十年來，營建產業無法與其它工業一樣，藉由作業模式的改變，不斷提升產能與品質，其主要原因之一在於資訊科技應用的嚴重落後。雖然營建工程業界與航空、機械、汽車等工業都曾經試圖應用資訊科技，但由於土木建築工程個案的獨特性與使用期限較長等特質，建築生命週期中各個階段之規劃、設計、材料成本估算與施工、營運維護，甚至機電設計、結構分析等作業，在資訊交換上，仍以傳統的紙本及2D圖說為主，導致資訊不易正確完整的傳遞、統整與維護，在設計、施工及竣工交付之間產生了許多不符預期的成果，使營建產業的整體效能未能有效提升，甚至浪費不少材料與人力資源。

應用BIM，即可解決前述資訊交換不足所帶來的問題，利用電腦可存取的標準化資訊模型，改良建築規劃、設計、建造與維護管理的完整專案工作流程，重要的是以建築生命週期必須使用的格式皆可逐批整合於此資訊模型中。BIM所帶來的好處與競爭優勢，在於：

♦業主方面：加強瞭解營建工程專案進度與預期成果，以及成本、工期和品質的控管。
♦設計業者方面：藉由精確的3D視覺化分析、跨領域專業的提早協同作業，使設計方案可行性得以隨時驗證與檢討修訂。
♦施工業者方面：施工前之設計碰撞檢查、落實Lean Construction（精實營造）施工技術、設計與施工採購同步化等。
♦設施管理業者方面：整合建築設備營運與管理系統，自動化協助檢視設備系統運作與備品補充。

因此，無論是將BIM定義為一個產品—建築資訊模型，用以描述一個建築物結構化的資料系統；或一項活動—建築資訊建模，用以建立一個建築資訊模型的作業；或一套系統—建築資訊管理，用以提高資訊交換的品質和效益的管理。總而言之，得以順利推展BIM的三個關鍵因素至少包括：

♦BIM必須可以電腦建置3D物件資訊模型，取代或轉換成傳統之2D圖資。
♦BIM必須以建築物生命週期的資訊整合運用做為專案執行依據。
♦為達成前述兩點，營建業需建立以電腦資訊整合的新商業工作模式，包括技術的創新與人才的培育，以及國家營建產業政策之支持。
 
三、借鏡國際做法

國際間致力於推動BIM的國家相當多，其實施策略較具參考價值或對臺灣未來發展具有影響的，包括美國、英國以及亞洲近鄰的中國大陸、新加坡等。以下將就這些地區在推動BIM的作法上進行概略之比較，提供作為我國研訂推展BIM策略之參考。

1.    美國

美國基本上是由官方與民間合作推廣應用BIM技術的國家之一，主要的推動機構為具半官方性質之美國國家建築科學研究院（National Institute of Building Sciences，NIBS）。NIBS早於2007年即發佈了美國國家建築資訊建模標準（National BIM Standard，NBIMS）第一版，並在2013年初召開第三版的籌備會議，擬訂下一新版標準的綱要。而NIBS中負責NBIMS建置作業的buildingSMART alliance（bSa）聯盟成員，多為實施BIM技術已有多年經驗的機關團體，例如HOK建築師事務所、美國退伍軍人事務部（United States Department of Veterans Affairs，VA）、美國陸軍工程兵團（United States Army Corps of Engineers，USACE）、美國總務署（General Services Administration，GSA）及各主要BIM軟體商。其結合力量與經驗建置NBIMS之目的在於破除各專業資訊互通上的技術藩籬，並藉此建立權威，同時帶領美國BIM技術應用的潮流。因此，其所建置之NBIMS為一徧向電腦資訊技術性質之指導文件，主要內容在於如何建立BIM資訊交換需求與流程，約定工程團隊之各專業技師於各階段工作中，必須在何時建立何種詳細程度之BIM模型，以確認模型中含有正確、適當與充足的資訊，並可在不同專業（或商業）軟體間直接分享與利用，以便利用前述專業軟體與模型內的資訊，在全球網際網絡的基礎上，形成遠端、跨界合作模式，對工程專案設計及營造作業進行除錯與優化處理（optimization），進以達成特定工程專案需求或目的。NIBS認為BIM之所以能增進永續建築效能的理由在於貫穿全生命週期的資訊流，而bSa目前主要的工作即是針對各種主要建築資訊模型用途，建置資訊交換標準，供業主、建築師、專業技師以及承包商有共同的行為準則，同時讓BIM軟體商開發出符合需求功能的軟體程式，使正確且適當的資訊能在恰當的時間交到需要的人手上，真正實現最具效率與效益的資訊傳遞。依NIBS官方網站所提供的示意圖（如圖1），NBIMS的範圍包含3個主要部分，分別為：

♦核心標準（Core Standards），如ISO標準、資訊交換標準等；
♦技術文獻（Technical Publications），如參考流程、範例等；
♦實施布署資源（Deployment Resources），如契約範本、最佳實務指南等。

另外，值得一提的為USACE研發之COBie（Construction Operations Building Information Exchange）標準，其主要內容為建立一套有效率的建物設施管理資訊收集作業流程與資訊存取架構，有助於促使建築設計施工階段就能配合建置未來竣工交付營運單位時必須提供設施管理所需之資訊。目前，COBie已納入NBIMS核心標準之一，軟體廠商亦開始發展相關介接功能；英國更特別成立COBie 2012 UK研究小組，負責本土化及推廣工作，顯示其已逐漸受到國際間重視與接受。

​2.    英國

英國是歐洲積極推展BIM的國家之一，雖然在2011年中才由內閣辦公室公布與推動BIM技術相關的「Government Construction Strategy」政府營建政策。但為輔助產業能在2016年達到BIM Level 2的重要里程碑，在這一、二年間持續密集研訂、發展與BIM的相關的標準或技術工具，充分呈現其政策的完整性。營建產業是一個組成複雜的產業，要進行整體性的能量調升，需要有力的政策領導與合適的分工協力架構。英國以內閣辦公室為主，發布營建政策白皮書，並組成執行委員會來指揮整體計畫進行。其政策願景與目標的建立，首要為與國家成長目標結合，並特別著重於國際地位、經濟競爭力以及永續生活品質上的同時增進，更藉此將應用BIM改造營建業體質的新產業行動計畫，提升到國家重大政策層級。

就推動策略而言，英國目前的BIM政策內容並不專注於建築資訊建模技術本身，而是在充分瞭解到技術成熟應用的條件後，從整體供應鏈到潛在應用客戶端一起納入策略規劃對象，思考政府應該如何運用「推力與拉力」的策略，鼓勵創造一個合適推展BIM的環境，同時培養技術能力，去除產業執行障礙，讓營建業可以看到成果願景，並有機會進入此一新興產業市場，形成群聚效應。其中「推力」是指協助營建產業供應鏈，增進應用BIM技術能力，研訂相關建模指南、資料格式與加強人才培訓，並對工作流程、數據定義或交付標準等提供一致性的建議；而「拉力」，則是公部門應非常明確地說明工程必須採用BIM之規定事項，包含了在建築設施交付與營運階段中，規範建模資訊應由供應鏈中各階段業者在特定時間內提供給下游業者與業主；並對資訊交付的需求內容與時間給予明確規定，同時要與「推力」所建置的標準與規範相連結。

在建立整體共識的作法上，則利用一簡單易懂的「B/555 Roadmap（發展路徑圖）」（如圖2），圖上方左低右高的三角形將BIM應用成熟度分成4級，愈往右，朝向全生命週期之後端管理階段，其整合度與成熟度愈高。目前常見的2D、3D應用屬於Level 1，而Level 2即為英國2016年策略目標，使各種專業都有能力分別建置BIM模型，並進行整合應用。圖下方的長條，則代表預計配合發布的相關標準、指南、資訊分類編碼、工作成果交付計畫等，同時政府也會配合公布未來公共營建工程標案排程資訊，協助產業瞭解政府推動BIM的構想，也讓業界間可以相互激勵，瞭解自己在技術能量與營運策略上是否已逐步備妥？或還有多少時間可供準備？以及具備能量後的應用標的在哪裡？

實際推動策略的執行，係由中央政府出面組織BIM Task Group專案團隊，結合主管公共工程的政府機關，以及英國皇家建築師學會（Royal Institute of British Architects，RIBA）、英國營造業協會（Construction Industry Council，CIC）、英國建築研究院（Building Research Establishment，BRE）、英國標準協會（British Standards Institution，BSI）等，共同投入BIM推動工作，分工合作進行調查研究與實作示範案例，以及建置技術規範與教育宣導等工作，由於分工架構完整明確，到目前為止，各機構、組織所提出的各項規範與試行成果豐碩。且依RIBA旗下的英國國家建築規範公司（National Building Specification，NBS）近年出版之調查報告NBS National BIM Report顯示，此一政策的執行對提升英國營建產業使用BIM的比率具有相當成效。

3. 中國大陸

中國大陸於2011年將推動BIM納入第十二個五年計畫後，次年即由中國建築科學研究院聯合有關單位發起成立BIM發展聯盟，成為積極發展、建置中國大陸BIM技術與標準、軟體開發創新平臺。依其所發布的研究實施計畫所述，中國大陸尚待建立一個可以指導產業應用的資訊協議標準，而軟體產品也因為缺少資訊整合標準而無法共享建檔資訊成果。因此，中國大陸設定BIM共通技術標準的研究目標，係以現有的軟體產品、建模技術和資訊標準，進行完善的整合改造，希望以最小的代價實現BIM的整合應用，同時參考美國NBIMS精神，提出Professional BIM的概念，簡稱（P—BIM），即利用BIM技術改造並提升現有營建專業技術和營運管理之相關軟體，而改造後之專業軟體則透過BIM應用標準實現檔案共享。目前研究方向先以「輔助建築審批」為主要工作之一，即在不變動既有建築開發審批流程的條件下，研究建置與建築法規相關的標準及輔助軟體，協助業界能正確建立模型，並可利用輔助軟體從模型中自動生成建築審批流程所需的2D圖面及相關文件。目前在BIM發展聯盟的協助下，於中國大陸「建築工程信息模型應用統一標準」計畫項下，動員許多人力資源，共啟動了21部P—BIM系列協會標準的編制工作（如圖3），希望藉由這些標準的建立，可以在BIM的應用上取得國際領先地位。從體系圖上可以看出，這一系列的標準大致可以分為3大部分：

♦左方及下方的「底層標準」：包括「數據庫標準」、「存儲標準」及「信息分類標準」，就如同發展中的國際標準IFC（Industry Foundation Classes）及以ISO 12006-2為基礎各自發展之美國OmniClass或與英國UniClass2。（ISO 12006-2 Building construction - Organization of information about construction works - Part 2: Framework for classification of information）

♦中間部分為各階段應用之資訊交換標準：包括規劃、設計、施工、營運管理等階段中，可以利用BIM強化工作效能的項目，並訂立局部模型資訊交換標準，類似NBIMS中的空間設計需求檢核（Design to Spatial Program Validation）、設計階段建築耗能評估（Design to Building Energy Analysis）等標準。
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♦右方為模型交付標準：係指配合政府機關、業主商務需求或契約規定對於模型資訊內容、品質等交付細緻等級等相關規範。

4.    新加坡

新加坡推動BIM最為人所知的成果之一即是CORENET計畫。CORENET是營建與房產資訊網（COnstruction and Real Estate NETwork）的縮寫，由新加坡政府國土發展部(Ministry of National Development)，透過政府業務流程的重新設計與結合最先進的IT技術，企圖在時效、生產力和品質方面均能有一巨大的突破，以提升國家整體效率。它的目的是要讓各相關業者在建築和房地產部門儘可能無縫而高效地進行溝通和交換資訊。CORENET計畫主要由三大模組組成：e-Submission（電子送審平台）、e-Plan Check（建照電子審批系統）以及e-Info（建築和房地產資訊整合平台），其中e-Plan Check部分於2008年開始進行3D-BIM 建照電子審批測試，2012年開始推廣與鼓勵應用BIM送審，並於2015年起要求一定規模以上工程案需繳交BIM圖檔。

除了政府營建管理業務流程改造外，新加坡政府更進一步要將BIM推向全國營建工程，目前主要策略為「創造需求、移除障礙、產業培力、鼓勵應用（如圖4），其中在創造需求上，政府以公共營建工程來引導應用BIM技術；在移除障礙上，新加坡已提出第二版的「新加坡BIM Guide」，擬從民間推動運用BIM技術做為基礎，以順利銜接政府CORENET計畫；在產業培力上，是由政府成立BCA學院來培訓業界所需人才，未來會朝向結合RFID、GIS等技術將BIM應用於建築設施管理；在鼓勵應用上，由政府提升政府效能計畫項下，針對公司或工程專案於應用BIM時所需培訓、咨詢、軟硬體及人力成本等給予經費補助。

5.    小結

在BIM技術發展上，NBIMS對於國內如何建置針對建管行政之本土化模型資訊交換標準，有著極高的參考價值，中國大陸在其發展相關標準時，也曾參考NBIMS的內容。但從NBIMS發展過程以及其中所建議的工程協作模式，也可以體會出BIM技術的推廣涉及整體營建產業作業與營運模式的變革。然而，相對於美國已有的實施經驗以及目前的推動成效，國內BIM技術的推動尚在起步階段，光是參考NBIMS的技術內容，恐怕不易成功的將BIM技術導入國內營建產業。因此，英國目前所提出強化並引導營建產業改革過程，與政府協助產業共同參與過渡時期的政策概念，以及新加坡為提升政府效能在營建產業強制與鼓勵推動BIM的實施策略，同樣相當值得我國借鏡。
 
四、 構思臺灣BIM推動策略
 
1.    政策投入、輔導產業與培育人才

BIM的特色之一就是能以虛擬空間整合各專業圖文資訊，並方便於定案前進行充分協同討論與調整，這種操作模式與運作規則都是以往未曾有過，要讓每個環節都能順利進行，就必須先制定必要的運作規則，包括BIM通用標準，以及整合、交付與營運等規範，更重要的是如何和政府的建照審核、施工管理、使用管理等各項建築管理法規緊密結合，都必須妥為規劃方能落實執行。

國內近年建築工程導入BIM技術經驗已逐漸增加，但仍集中於大型公共工程與工程顧問公司，以及少部分大營造廠及建築師事務所。但檢視BIM的運用情形，在國內常以展現3D圖像作為主要成果，甚或錯估國外技術與工具程式的成熟度在本土化應用的扞格與落差，其中除了軟體投資及技術人力問題不足外，對於BIM的認知不全也是主因之一。國外政府或產業團體為解決這個問題，一般作法為編撰相關應用指南供業界參考，但指南依對象、用途層級而有多種分類，需先參考國外資料，依本土營建環境條件及需求，進行研究方能研擬出適合國內使用的BIM指南撰擬架構。並應儘速研訂BIM標準，除可參考ISO國際標準調和成CNS國家標準外，亦可協助產業界將足資參考的外國標準轉換成為產業團體標準，先行凝聚國內共識，以利營建產業與國際發展趨勢接軌。

在培育人才上，為即時補充BIM相關人力，除加強學校相關課程外，應可參考新加坡作法，成立訓練中心，就BIM建模人員（modeler）、管理人員（manager）及協調人員（co-ordinator）等不同工作性質，強調訓練後的實務經驗查核，並給予認證。

2.    整合BIM研究與推動任務團隊

目前英、美先進國家都已擬訂BIM國家推廣政策，結合政府與民間相關機構，藉由國家公共工程，積極推動BIM技術發展與應用。為了讓產業界更瞭解及方便實施BIM技術，這些國家除了建構本土BIM技術的知識體系外，也參加國際組織buildingSMART International，而在亞洲方面，尤其是中國大陸自2011年起的十二五規劃已將發展應用BIM技術列入主要項目之一，並於2013年9月23日宣布成立buildingSMART中國分部。

BIM是涉及建築物整體生命週期的資訊建置、管理與交換技術，營建主管機關與各專業項目之相關人員，都應充分瞭解建築資訊模型的整合應用與發展潛力。因此，有必要彙集行政院公共工程委員會、內政部營建署及建築研究所、地方建築主管機關與建築師公會等專業技術團體組成一相關推動團隊，共同提升我國營建產業的軟實力，並進一步拓展海外營建業務的競爭力。
 
3.    延伸、深化應用於設施管理階段

目前國內BIM技術應用較集中於施工階段及建築管理行政作業，相對於建築物全生命週期，僅為其中一小部分，尚未擴及設計與維護管理階段。如何延伸與深化應用，以發揮BIM技術潛力的課題上，可考量在設計階段配合結構分析與智慧綠建築評估系統，並研析國外應用於建築營運管理與維護的案例經驗與技術，提供國內拓展應用之參考，尤其最可發揮功效且最為重要的營運與管理維護階段的應用。

按照國際設施管理協會（IFMA）對於設施管理（Facility Management，FM）的定義是「以保持業務空間高品質的生活和提高投資效益為目的，以最新的技術對人類有效的生活環境進行規劃、整備和維護管理的工作」。建築設施的內涵應該包括建築物整體空間，人們活動運用所及之所有設施設備，這包含著建築構造體本身，以及建築空間內的所有附屬設備以及環境品質。

而智慧綠建築的經營管理，除了在基地配置與規劃設計階段時的環境影響與日照節能評估外，建築物內部資訊網絡與感知器材的佈設，將會廣泛運用與日趨複雜，如何結合BIM技術，利用可視化技術（Visualization technology）來發展更方便的資訊蒐集與使用調控、模擬等，將有助於維持建築空間在使用階段能確實符合甚至改善原設計功能。此部分，可應用前述COBie標準，依照國內的工程案例及一般物業管理公司之作業模式，研擬改良本土化設施管理機制。
 
4.    開發本土應用

目前國內BIM技術本土化應用發展現況中，以輔助建築管理行政作業之成果較為顯著，建議內政部營建署、建築研究所結合各直轄市及地方縣市政府，盤查並統整既有軟體技術與相關研究成果，進一步針對BIM電子審照系統、建築元件庫架構、建築物使用管理維護等課題進行研究。同時配合國內之智慧綠建築推動政策，進行BIM輔助智慧綠建築設計研究，尤其綠建築評估指標驗證，皆可藉由BIM技術精準的掌握建築物與其周遭環境之互動影響，整體節能效率與碳排控制，在建立建築資訊模型時，把基地地形現況、建築物外殼與裝修材料，甚至內部設施設備耗能資訊，都能統整在一個管理系統平臺，則建築師在進行規劃設計時，智慧綠建築指標即可和BIM建模同步觀測、檢討與微調。目前早期應用BIM之國家都開始嘗試應用BIM來預測、模擬與監控能源使用，進行更有效的綠建築設計與營運，誘發出另一個攸關產業升級、國家成長及環境永續的應用技術。建議我國大力推動綠建築政策之後，參考鄰近國家，持續以國家力量，結合中央與地方政府力量，推廣BIM建築資訊建模及其應用發展，建立我國智慧綠建築結合BIM建築全生命週期應用之可行方向。
 
五、結論

從近兩年的APEC會議可看出美國繼2013年嘗試推動利用BIM建築資訊建模技術進行綠建築設計之模擬整合，2014年更進一步將重心放在推介其國家BIM標準內容，以及展示該國主要BIM軟體公司之功能，顯現出積極拓展亞太地區的影響力與市場的野心。同時中國大陸、香港、新加坡等經濟體為推動應用BIM，都相繼在相關政策與技術上投注大量心力，厚植實力並希望能整合亞太地區力量，建立與歐美看齊之區域性領導地位，可見BIM已經是一股備受重視的國際趨勢，並已經成為增強國家競爭力的項目之一。為因應此一趨勢，國內如新北市政府於近兩年藉由地方公共工程深化其BIM應用經驗與能力，而公共工程委員會也在今年成立「公共工程運用建築資訊建模（BIM）推動平台」提出循序漸進、因案制宜的策略，在中央和地方共同努力下，相信未來公共工程在應用BIM的數量及技術深度將會大幅進展。另外，國內相關單位也應該趁此機會，參照英國政策，再進一步思考如何輔導營建產業，共同將前述成果轉化成對設計、施工、物業管理，甚至設備供應商等整體營建相關業者產能與效率的提升，確實感受BIM帶來的好處。並提高我國營建產業在亞太地區的發言地位，與其它經濟體在發展BIM議題上作實質貢獻與合作，厚植我國營建產業實力與拓展海外發展機會。



(本篇刊載於中國工程師學會 工程雙月刊，第87卷05期：頁18-25)