郭荣钦/ 国立台湾大学土木工程学系工程资讯模拟与管理研究中心执行长

　　谢尚贤/ 国立台湾大学土木工程学系教授暨工程资讯模拟与管理研究中心主任

　　早在约二十年前，航空、机械、与制造业便开始了一波应用电脑3D技术于产品设计、分析与制造之产业革命，至今已发展得相当成熟，应用也十分普遍。 营建产业则因产业特性之不同，在3D产品资讯模型及其相关应用软体工具的发展与应用上，虽也持续地有些进展，但速度相对地较为迟缓。 近年来，由于3D游戏与电影的蓬勃发展，吸引许多资金投入虚拟空间的拟真或混真模拟技术与软体工具的研发，使得技术与工具又更加成熟，加上现在许多建筑设施的造型与空间安排之复杂度已达到了不使用3D模拟技术则难以设计与施工的地步，还有为了达到节能减碳与永续发展上的要求，也必须使用3D模型来进行分析设计才能达成。 因此近年来，以3D建筑资讯模型为核心的BIM（Building Information Modeling）技术之发展与应用，在营建产业已蔚成一股不可忽视的趋势，甚至在许多欧美先进国家，BIM技术已成为竞争力的基本门槛，并已渐纳入政府公共工程的要求中，十分值得台湾营建产业重视。 本文先简介BIM技术，再浅谈其对公共工程之影响。
　　一、何谓BIM?
　　BIM是Building Information Modeling的缩写，指的是在营建设施（包括如建筑物、桥梁、道路、隧道等）的生命周期中，创建与维护营建设施产品数位资讯及其工程应用的技术。 换一个较容易想像与理解的方式来说，BIM技术就是一个在电脑虚拟空间中模拟真实工程作为，以协助营建生命周期规划、设计、施工、营运、维护工作中之各项管理与工程作业之新技术、新方法与新概念（而不是常被误解的新工具）。 BIM强调工程(包括建筑、土木、水利、河海等各类工程)的生命周期资讯集结与永续性运用、3D视觉化的呈现与跨专业跨阶段的协同作业、几何与非几何资讯的系结、静态与动态过程资讯的即时掌握、微观与巨观空间资讯的整合等。 以上之BIM技术特质对公共工程的品质提升、减少错误变更的成本浪费、有效缩短工期、跨专业整合与沟通界面管理等成效，国内外都已经有许多成功案例与辉煌成果。 而整个BIM技术运用仍在持续而快速发展与进步中。
　　BIM术语，因不同使用时机与目的，通常包含三种定义：
　　1. 指一个『产品』 - 也就是描述一个建筑物的数位化3D模型，亦是涵盖其「形」与「意」之结构化的资料集??，故可称：建筑资讯模型。
　　2. 指一项『活动』 - 也就是建置与管理一个建筑资讯模型的行为，可称为：建筑资讯建模。
　　3. 指一套『系统』 - BIM本身具有系统化集体运作过程的内涵，营建业若导入BIM，就仿佛自然地在执行一套新的商务系统模式，所以，可用： 建筑资讯管理称呼它。
　　二、BIM相关技术的发展
　　自从物件导向理论与技术在资讯科技领域中的逐渐萌芽与发展，欧美开始用此技术来描述产品生命周期的资讯，建构产品资料模??型，含创建、组构、使用、维护等的资讯掌握与传输、交换等应用。 此技术首先在航空、机械、与制造业开花结果，逐渐扩展到营建业。 长期研究建筑物资讯模型技术的美国乔治亚理工学院的查尔斯伊士曼(Charles Eastman)教授，在"Building Product Models"书中，即详细介绍建筑物的元件资讯模型组构原理，揭开Building Information Model (简称BIM)术语概念启用的先河。 2002年，Autodesk公司开始使用Building Information Modeling来阐述该公司AEC（Architecture, Engineering, and Construction）相关产品的功能设计理念，加上营建产业分析师– 杰里莱瑟灵(Jerry Laiserin)积极撰文推荐，促成许多3D工具软体大厂，如Tekla、Bentley Systems和Graphisoft等的跟进，纷纷进入追求理想BIM技术工具的竞逐中。
　　有了日益成熟好用的工具，加上发展多年的产品生命周期资讯管理与应用的理论基础，再经过许多营建案例的成功应用，近年来的BIM技术发展与应用可说是蓬勃发展且突飞猛进。 目前BIM相关技术的发展大致上可以分为资讯交换标准、建模技术、与模型运作技术三个方面：
　　(一)、资讯交换标准：
　　BIM工具软体间有时需进行模型档案的转换与整合，其资讯交换的标准较常见的有IFC（Industry Foundation Class）标准，专供建筑规划、设计、施工以及管理的资讯交换。 另一个则是CIS/2标准(CIMsteel—整合性标准-版本2)，用于结构钢设计和制造。 这两个标准都有描述产品几何、元件相关性、整合施作流程和材料、性能、元件制造和其他属性。
　　(二)、建模技术：
　　最为著名的有Autodesk的Revit系列及Bentley的Microstation与Projectwise、Graphisoft的ArchiCAD、及Tekla等；它们都有类似「参数设变引擎」(Parametric Change Engine，此名称取自Autodesk Revit)的技术，使空间相关元件资讯能智慧式互动调整，几何元件所系结的属性资料，背后也都有独立的资料库处理引擎，管理庞杂的模型资讯。
　　(三)、模型运作技术：
　　BIM技术含盖工程生命周期的「形」(几何资讯)与「意」(非几何资讯)的所有资讯管理与运用，模型的呈现效能、属性资料的集结与运作等都牵动着BIM技术运作的优劣。 目前BIM的运作技术多数聚焦在3D视觉化的软硬体效能提升、空间与时程冲突分析检核、云端服务的提供与应用、跨专业协同作业及跨阶段间的整合交付等。
　　三、BIM技术能消除公共工程常见的障碍
　　BIM技术能帮助营建业解决许多目前作业方式所遭遇之困境，以下仅举两个对公共工程的好处给大家参考：
　　(一)、BIM能弥补2D视图拟真程度的不足
　　以2D平面视图来表达建筑物实体，会有许多的简化与漏失，简化的结果造成许多盲点的猜测与争议、而漏失与误判造成公共工程施作的变更损失与工期延宕。 BIM的3D建模能使工程图说更加清明精细，促使公共工程设计与施工的早期沟通顺畅，降低施工后期慢慢由实体浮现的认知落差，造成无谓的设计变更损失。
　　(二)、BIM能减少工程资讯交换界面
　　设计者靠传统的图文媒体表达完整设计构思，若公共工程在同时间同一空间，相关的工种太多，协调沟通会复杂易错，不同工种所持的图文依据也容易产生版本不一或空间互斥，排程不顺等现象。 BIM的3D模型及其衍生的2D施工详图，或系结的施工说明文件，都能以BIM之参数设变引擎的机制，紧扣在一起，变更时能同步调动，大幅减少工程资讯再制与交换的界面。 另外，BIM资讯整合之协同作业平台就是消除工程不同阶段与不同工种间太多资讯不同步之缺点的利器，使公共工程的纵向资讯传递与横向连系沟通都能畅行无阻。
　　四、BIM 对公共工程的影响与展望
　　资讯时代是持续以资讯技术进行对现实世界不断深化的拟真过程；目的在破除旧环境不得已的简化与多余的交换界面、资讯重复建置的浪费等；应用电脑高速运算及网际网路传输无远弗届的特质，让「形」与「意」的拟真效果更接近实境，并能跨越时空，更精准而接近同步地即时掌握实体的运作，将该实体的静动态资讯发挥到整个生命周期充分共享之极致。 BIM技术正是实现对建筑物(或工程结构物)实体的生命周期所有静动态资讯，以尽可能做到和实体同步运作，做全面性的精确掌控与充分共享的利器。
　　目前一些欧美先进国家的政府单位已开始或已规划在3-5年内，于其国内工程中采用BIM技术，尤其以美国最为积极，并推动相关国家标准之订定，例如，名为NBIMS ( National BIM Standards)的国家标准，已进入第二版之修订。 在亚洲，韩国与中国的政府亦有类似的规划，鼓励国内工程界采用，例如中国的住房和城乡建设部在今年（2011年）5月所颁布的《2011-2015年建筑业资讯化发展纲要》中，便特别强调要推广BIM。 在国内，台北市政府建管单位亦委外进行以BIM技术导入建管自动审图之可行性研究，而台北市捷运局亦决定在新的工程专案正式规定采取BIM技术辅助工程的推动。
　　国际营建产业之专业人士普遍有一共识，认为BIM技术的发展对营建产业的商务模式与产业文化会有深远的影响，而持续发展的结果，业主会是明显的实质受益者。 政府是公共工程的最大业主，公共工程若能积极导入BIM技术，对政府在公共工程的品质要求、进度掌控、成本降低、以及永续发展方面，都应会有极大的助益。