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推薦序一
雖然BIM技術在建築領域使用日趨普及,但大部分的使用案例除了視覺化運用和碰撞檢查外,均未能在設計效率、施工執行等生產力價值提升得到普遍認可。主要是目前大部分專案使用BIM技術,仍然還停留在模型建置資訊細節、初步3D視覺效果及討論之使用。
如果能從如何由BIM精益設計、營建等方面來分析,結合建築實務、專案管理的經驗和案例,規劃全生命週期有效率的BIM應用架構系統,以BIM技術所提供的豐富資訊、各種向度多元的運用工具,來協助分析及制定有效的設計方案、構造及工法,達成縮短工期、降低工程變更、提高工程品質等目的,應是產業界殷切期盼的歸途。
現今業界各種BIM軟體,雖然都粗淺涵蓋了一些強大的應用功能及工具,但綜觀目前臺灣的教學課程及書籍,大部分都還集中在模型建置推廣,能夠深入淺出介紹BIM的分析功能及應用層面的出版品,相對就較為缺乏。
《透過案例演練學習BIM:應用篇》是國立臺灣大學土木工程學系之「工程資訊模擬與管理研究中心」(以下簡稱臺大BIM研究中心)為推動BIM技術教學需要,自2014年以來製作撰寫的系列教科書中的第三冊,主要著重在BIM 模型之工程實務應用,以工程生命週期為軸,依序講述結構設計分析、建築能耗分析、工程數量估算、工程進度管理與BIM的協同作業應用。
臺大BIM研究中心此次出版的第三冊《應用篇》,與坊間書籍不同之處在於其講述BIM知識架構及實務流程時,邏輯簡要且清楚;而在介紹各種分析、應用之前,亦會先做概述或導讀,對於想要達成的目標也會清楚說明,同時比較傳統做法與現在的BIM作業流程有何不同,並使用案例逐步帶領讀者進行實際操作。本人按書依序操作,輕易地便能完成作業,相信所有讀者必然也能得到同樣的成果。此外,第五章的協同作業部分,目前市面上較少書籍深入探討。書中從作業流程到檔案分享進入到雲端的運用,亦是非常值得閱讀的一個章節。
感謝臺大BIM研究中心謝尚賢教授及郭榮欽教授,長期以來無私地在產、官、學界推動BIM技術;期待藉由BIM技術應用越來越成熟,讓使用者得到良好的投資報酬率,得以正向循環促成營建產業逐步升級,與其他製造業並肩踏入工業4.0的時代浪潮中。
這是一本深入淺出,兼具BIM學理概念和實務操作的好書,非常值得推薦給學校老師、學生及實務界讀者採用,極具參考價值,相信大家都能從中獲益。
李孟崇(衛武資訊(股)公司總經理)
推薦序二
國內以BIM為主的書籍參考資料相對較少,能有臺大土木工程學系工程資訊模擬與管理研究中心(以下簡稱臺大BIM研究中心)所出的書籍作為教學之用,實屬不易。尤其到了第三本《應用篇》,就是要證明BIM的應用才是BIM功能發揮的表現──能開始應用才能讓設計成為更符合人類的需求,而非只是為BIM而BIM。所有努力的最終目的都是為了建設出完美的建築物。
本書首先介紹結構設計與BIM的關係,結構分析軟體的成果通常與最終結構施作成品(無論是鋼結構或是鋼筋混凝土結構)有一段距離,畢竟結構分析是在力學上的求解過程,其結構設計成果還需要一些轉換程序方能表現在BIM模型中,目前資訊的交換是其中一項重要課題。至於要完全以BIM來呈現分析的結果,則是仍需繼續努力的目標。
必須承認的是,BIM的分析引擎不論是結構分析或耗能分析,都屬於數值模擬,操作者必須先具備該項專業知識才能進行分析,否則將無法判讀分析結果的正確與否。本書的第二部分提供了耗能分析的需求計畫,可讓讀者更進一步追尋耗能與綠建築專業領域知識的方向。
估算的應用則是BIM一項直覺化的效益,前提是建模的內涵必須能表現出估算的數化與量化,但如此的認定會牽動的是商業行為(如採購、發包),而非工程的施工行為。成本等於數量與單價的相乘,因此每一商業個體所需的分項明細表會牽動估算模式,進而改變對BIM元件的深化程度。
估算的主軸為金額,而4D的主軸則在於時程管理的精進。在建立BIM 4D時,必須考慮其應是可被管理的模型。4D的最大效益在於表現時間控管,且同時能表現3D空間尺度。過去傳統甘特圖可以看出工地主管對於一個專案的計畫能力,而一旦進入4D的BIM模擬,就能更進一步看出工地主管調度配置的能力。因此,4D不僅僅是一個可動的模型動畫而已,其背後所隱含的是工程專案的價值判斷。
相對於機械電子類,建築土木行業的設計類別不一定比較多,其大致可分為建築、結構、機電三大類,各領域設計者最大的問題就在於對其他領域的設計往往一知半解,但各類設計的介面卻是相當複雜多樣。BIM的協同作業與碰撞檢測,無疑是回饋給設計師群,找尋彼此衝突性的良好方案。建築土木與其他機械電子製造業最大的不同在於「人」,因此需要一位BIM模型的管理者角色,作為彼此間的溝通橋梁,而BIM的協同作業與碰撞檢討也就在其中具有相當的重要性。雖然如此思考是正向的,但在實務上,機械電子類的設計是以機器在製造,成果與其設計之間幾乎無差異,但建築土木類的設計則是由人在製造,成果的差異較大。BIM可以解決設計者之間的差異,未來也期待能完全解決製造者與設計成果之間的差異。
過去在進入BIM領域時,通常要透過簡體書或原文書來學習。難得臺大BIM研究中心能在臺灣扮演領頭羊的角色,撰寫系列書籍,使學界或業界能有一個學習方向。本系列的第三冊即為一個分水嶺,前二冊為BIM的建置教學,本書則為BIM的應用。建模能力的訓練完成後,即是應用的開始,結構與耗能分析需要具備專業的本職學能後再進入BIM,而後續管理層面的BIM應用則更要持續累積經驗與智慧,方能使BIM的發展擁有無限的可能。因此本書可謂成為「匠」或「師」的分水嶺。
郭可侯(根基營造股份有限公司資深協理)
推薦序三
營建產業具有高投資金額、高風險及高度不確定性等特性,因此,專案執行過程中只要稍有疏失,極可能就會讓業主蒙受損失。然而,建築專案的開發過程需要高度仰賴不同領域的專家之間的協同合作,以克服複雜的設計與工程問題。傳統的2D設計方法難以完整地傳達建築師設計思維,且通常設計階段時程緊湊,缺乏足夠的專業整合時間,致使設計文件常發生錯、漏、碰、缺等問題。到了施工階段,營造廠如果在施工前沒有做好完善的清圖與施工介面整合,施工過程亦常衍生現場管線碰撞、圖說錯誤或資訊不足等問題,導致重工、返工、現場施工單位衝突,而直接影響工程品質、進度及產生成本上的損失。
近十多年來,國際營建產業新興BIM應用技術,以物件導向的3D幾何模型搭配元件資料庫系統,有助於建築物生命週期資訊履歷的保存與無縫傳遞,降低傳統作業流程因資訊斷層而產生的成本浪費。此外,BIM技術提供3D可視化模擬,有助於設計與施工過程之專業溝通整合,提供機電系統施工前整合套圖,預先排除管線衝突問題,避免傳統設計錯、漏、碰、缺等缺失困擾。參數化的BIM 3D幾何模型於設計階段可輔助節能優化設計、材料數量精確之核算檢討,並且可以配合IT技術進行4D(+時間軸)、5D(+資金流)、6D(+設施管理)等深化技術應用。諸多BIM技術應用之好處,促使先進國家紛紛將BIM納入公共工程之契約規範要求。
在世界各國之BIM技術發展推波助瀾之下,近年來國內部分公共工程亦開始將BIM納入契約工作範疇。然而,由於BIM技術學習門檻高,業界導入時皆聚焦於如何建模,卻忽略BIM效益發揮之重點在於如何用模。結果導致多數BIM專案建模與工作流程分離,業主花錢採購漂亮的BIM模型,卻未發揮預期的效益。
臺大BIM研究中心為國內BIM教育研究之領導單位,對於BIM技術教育推廣不遺餘力。自2009年成立以來,已經成功翻譯許多重要之國外BIM參考資料,出版《Revit在建築工程的應用》、《Revit在結構工程的應用》、《Revit在機電工程的應用》、《工程專案應用建築資訊模型之契約附件範本與解說》、《透過案例演練學習BIM:基礎篇》、《機電篇》等教學書籍,並配合線上e-learning課程提供動態的教學環境。對於業界有心學習BIM技術者,提供了完善的BIM教學資源。
《透過案例演練學習BIM:應用篇》一書,分別從結構分析與設計、綠建築節能設計、工程數量估算、4D工程進度管理、協同作業與碰撞檢測等方面介紹BIM應用功能(BIM Use),針對時下普遍被業界應用之BIM Use進行解說,進一步教導BIM應用之核心技術,有助於業界的理解,進而發揮BIM預期效益。本書將帶領國內BIM技術發展從建模提升到用模之層級,促使BIM專案發揮預期效益,值得向業界推薦。
陳清楠(陳清楠建築師事務所主持建築師)
推薦序四
最近這幾年BIM的技術不論是在軟體的發展上或是功能上都有長足的進步,也有越來越多的設計案,會在設計合約或是工程施工合約中,提出BIM建模服務的要求,建模的主要目的在於空間管理與衝突檢討,甚至可以直接利用BIM發展設計圖面,而對於空間特別複雜的特殊建築而言,BIM建模更是設計上非常重要的工具,得以達成過去2D作業不可能展現的細節。
這本以BIM實務應用為主題的中文書籍,內容包含了結構分析設計、綠建築、數量計算、工程進度、協同作業與衝突檢討等幾個章節,以一棟實際的建築物為主要核心資料庫,配合外掛軟體,匯出給其他不同的專業程式作為輸入檔案,減少重複建模的作業浪費與人為錯誤。
以結構設計來說,BIM軟體的功能並不在合理地模擬結構行為,所以要把BIM作為結構分析的輸入來源,勢必需要使用者在轉換過程中自行完成許多必要的設定,書中以CSI-ETABS為範例,實際演練轉換過程中必須注意的細節,然後才能得到合理的結構行為。目前實務界以BIM模型作為結構分析來源的經驗並不常見,主要的原因是BIM模型來源通常是其他設計單位建立,結構工程師可能會擔心模型轉換後會有很難被檢驗出的錯誤,而結構設計又必須面對公共安全的責任,所以各公司在結構分析設計ETABS建模上,一定也設有自己的內規來確保模型的正確性。從這個角度來看,本書的實例應用也是在建立一個轉換的規則上,藉此得到符合預期結構行為的模擬,已經可以說是BIM直接應用於結構分析的起手式。
目前綠建築設計與空間衝突的檢討工作,主要是由建築師來完成,在以Revit為平台的BIM建模上,建築的BIM已經可以發展到細部剖面圖的程度,無論日照分析與節能,或是環境風場等應用,也都有對應的工具來執行,甚至在工程初期設計階段就已經可以進行節能的應用分析。
書中第三章以BIM進行工程數量的計算,可以得到條列式的數量計算報表的成果,可以算是數量計算的初步應用範例,然而在工程實務上卻還有一段路要走。數量與價金本來就是很不好處理的苦差事,現在公共工程執行過程只要出現5%的數量計算誤差,設計單位可能就要挨罰。只能說期待有朝一日「人」都不必實際去執行數量計算,只要建立夠詳細的BIM資料庫,工程數量就可以自動產生。如此一來,電子領標時,主辦機關可以提供BIM檔案,廠商只要按一個鍵盤按鍵就可以計算出數量。目前市面上已經有把每一支鋼筋都輸入到BIM的工具軟體,許多公司與研發單位也都在進行相關研發,相信總有一天完整的3D BIM可以很快地轉換成3D製造圖與3D撿料應用,配合自動化的加工流程,把人為錯誤與浪費降到最低,把最值得給「人」做的工程判斷留給「人」。
本書中的應用實例操作,不論是對有經驗的設計師、工程師或是初學者,都可以從中得到啟發與入門之鑰。
栗正暐(群策工程顧問股份有限公司負責人/結構技師)