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技術道路圖的概念源於1970年代晚期。最早,MotorolaCorning 用技術道路圖連結公司策略性產品開發和所需要的技術支持(Willyard, and McClees, 1987, Probert,. and Radnor, 2003)。技術道路圖在企業發展、 產業發展、國家經濟發展中被廣泛應用,用以支持未來願景之策略性 規劃(Barker and Smith, 1995, Brown and Phaal, 2001, Albright and Kappel, 2003, Holmes et al., 2004, Phaal et al., 2005, Phaal et al., 2001)。技術道路圖 一般包含願景(包括影響目標達成的重要因素如趨勢與推力)、達到目的 的機制(包括如何做,並與效益有關)、如何編組與整合資源來建立機 制。近幾年來建築資訊模型(BIM)在全世界營建業的推展快速。由 BIM的發展有一定的未來性,需要對應在地化的願景與策略,才易 定位論述時的基礎。本文檢視國外建築資訊模型技術發展,並分析我 國應用BIM在地化的發展願景與策略,試提在地化的BIM發展道路圖, 期能有助BIM短中長期發展的落地與成效。 一、BIM技術源起與發展 Eastman ( 1975: 46) AIA Journal 描述建築資訊模型(Building Information Modeling, 以下簡稱BIM)的原型,建築描述系統(Building Description System, BDS)BDS包括參數化設計概念、從單一整合資料 (single integrated database)導出剖面、平面、斜角透視或透視圖、切出 剖面;任何變動將只需改變一次,所有圖說將自動的一致性達成;數 量分析、成本估算或材料數量可從其中輕易生成、導出⋯。 1980 年代, BDS 在美國繼續發展為 Building Product Model (BPM),應用於設計、估價及施工過程;與此同時,歐洲使用Product Information Model一詞在發展。之後,Generic Building Model (GBM) 許坤榮 台賓科技有限公司總經理 建築資訊模型發展道路圖 BIM ROADMAP 文/許坤榮 12 臺灣建築學會會刊雜誌 201601 Taiwan BIM Future

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Page 1: BIM ROADMAP - 臺灣建築學會 · 2016. 2. 4. · 發表National-BIM-Report、發展,如2014 NBS BIM Object standard National BIM Component Library、 、 BIM toolkits⋯.。圖2以英國各相關機構發行之BIM

技術道路圖的概念源於1970年代晚期。最早,Motorola和Corning

用技術道路圖連結公司策略性產品開發和所需要的技術支持(Willyard,

and McClees, 1987, Probert,. and Radnor, 2003)。技術道路圖在企業發展、

產業發展、國家經濟發展中被廣泛應用,用以支持未來願景之策略性

規劃(Barker and Smith, 1995, Brown and Phaal, 2001, Albright and Kappel,

2003, Holmes et al., 2004, Phaal et al., 2005, Phaal et al., 2001)。技術道路圖

一般包含願景(包括影響目標達成的重要因素如趨勢與推力)、達到目的

的機制(包括如何做,並與效益有關)、如何編組與整合資源來建立機

制。近幾年來建築資訊模型(BIM)在全世界營建業的推展快速。由

於BIM的發展有一定的未來性,需要對應在地化的願景與策略,才易

定位論述時的基礎。本文檢視國外建築資訊模型技術發展,並分析我

國應用BIM在地化的發展願景與策略,試提在地化的BIM發展道路圖,

期能有助BIM短中長期發展的落地與成效。

一、BIM技術源起與發展Eastman (1975: 46) 在AIA Journal描述建築資訊模型(Building

Information Modeling, 以下簡稱BIM)的原型,建築描述系統(Building

Description System, BDS)。BDS包括參數化設計概念、從單一整合資料

庫(single integrated database)導出剖面、平面、斜角透視或透視圖、切出

剖面;任何變動將只需改變一次,所有圖說將自動的一致性達成;數

量分析、成本估算或材料數量可從其中輕易生成、導出⋯。

1980年代,BDS在美國繼續發展為Bui ld ing Product Model

(BPM),應用於設計、估價及施工過程;與此同時,歐洲使用Product

Information Model一詞在發展。之後,Generic Building Model (GBM) 的許坤榮台賓科技有限公司總經理

建築資訊模型發展道路圖BIM ROADMAP

文/許坤榮

12 臺灣建築學會會刊雜誌 201601

Taiwan BIM Future

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概念被發展,用來探討施工可行性及營建管理

(Eastman, 1995)。在產業界,Gábor Bojár(1982)在

Budapest, Hungary開發ArchiCAD。受限於當時的

資訊技術與實務,遲至2007-2011期間ArchiCAD

在歐洲才有較大的發展。Irwin Jungreis and Leonid

Raiz(2000)開發Revit。2002,Autodesk購買這

公司,開始大力推廣這軟體。2003,Bent l ey

Systems開發Generative Components (GC) 。2006,

Gehry Technologies開發Digital Project (DP)。Jerry

Laiserin(2002)在一系列相關討論中,用Building

Information Modeling (BIM)一詞總結了相關發展,

詳下表。在產業界的發展基礎下, GSA(美國總

務管理局)2003開始推出國家3D-4D-BIM計畫,

鼓勵所有GSA的專案採用3D-4D-BIM技術,並給與

不同程度的資金資助。

從Eastman (1975)提出BIM的原型概念BDS

迄今,資訊技術的創新與BIM技術日漸成熟。

美國BIM國家標準的願景指出:透過可互相操

作性(Interoperability)的公開標準,將可帶來快

速提升生產效率的新契機。然而McGraw Hi l l

Construction (2007)關於美國營建行業可互相操作

性(interoperability in the construction industry)的研究

報告指出:各方使用數百家公司開發的數千種應

用軟體。但由於這些軟體都是為某一特定工作任

務而開發的,互相之間無法進行共用資料。因此

導致專案團隊各方需要重覆資料,迫切需要一種

共同工作方式來改善軟體協同能力。

國際Bu i l d u n g S M A RT關於可互相操作性

(Interoperability)的策略主要是 「工業基礎分類標

準」Industry Foundation Classes, IFC)。利用IFC,

使用者在操作BIM時,便可將資訊互通有無,使

運作模式的改變,由傳統的一維協同作業模式,

邁向二維的協同作業,並可讓各參與人在營建

生命週期各階段皆得以增加效益。然目前這方

面的發展速度緩慢,許多市占率大的BIM工具在

IFC輸入輸出仍未通過BuildungSMART官方驗證

(certification)。即使通過驗證,IFC轉檔後也檔案非

常大、或遺失資料。至今互相操作性的理念在實

務上尚未達可操作性,能貫穿設施全生命週期的

BIM技術發展至今尚未成熟。

在使用者付費的前提下,營建生命週期各利

益相關方是否願為生命週期中的BIM 技術與應用

效益付費(注釋1),仍有待考驗。在BIM技術

與應用發展尚未成熟的情況下,不論業主端公部

門、私部門,期望營建產業各利益相關方在實務

上能BIM結合發展,實需要一個「在地化的BIM道

路圖」來做為短中長期技術應用與發展行動的支

持。

1970' s 1980's 1990's 2000's ~

學術

Academia

Eastman, USA

1975: BDS

Eastman, USA

BPM

Eastman, USA

GBM

2002 Jerry Laiserin coined the term “BIM”

Building Information Modeling (BIM)

BIM Handbook (2011)

產業

Industry

1982:

ArchiCAD ArchiCAD

2002: Revit, Autocad

2003: GC, Bentley

2006: DP, Gehry Technologies

BIM源起與發展表

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二、各國BIM發展2-1美國BIM 發展

美國聯邦政府主管全美聯邦政府不動產資產

管理的總務署 (General Service Administration,簡稱

GSA) 是倡議公營項目採用建築資訊模型的先鋒。

GSA 從2003年起建立建築資訊模型指引(BIM Guide

Ser ies),注重在聯邦資產建築計畫之空間驗證

(spatial validation)與設施管理(facility management),

並於實踐過程中不斷更新指引內容迄今。GSA於

2007年開始要求有受設計補助的大型專案,在設

計階段要提交BIM(GSA BIM Guide, 2007)。美國

推動BIM的主要目的在於提升營建生產力與推動節

能減廢。美國工兵署(USACE)、退伍軍人部(Dept.

of Veterans Affairs)、及較為積極的州政府和大學,

皆陸續將BIM納入其營建採購的發展目標。在實務

面,建築相關部門大多從操作面研訂BIM的工作規

範。

美國國家建築資訊建模標準(National BIM

Standard,NBIMS) 由半官方的國家建築科學研究

院(National Institute of Building Sciences,NIBS)

主導。2007 發行National BIM Standard (NBIMS)

version 1;2012發行 version 2; 2015發行version 3。

NBIMS的範圍包含3個主要部分: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;實施佈署資源(Deployment Resources),如契

約範本、最佳實務指南等。

在專業職業公協會而言,美國建築師

協會(American Institute of Architects, 簡稱AIA)

及美國總承包商協會 (The Associated Genera l

Contractors of America, 簡稱AGC)分別製作了BIM

標準附約供美國實務界參考。如E202-Building

Information Modeling Protocol Exhibit(2008);

Digital Practice Documents(2013);E203-BIM

and Digital Data(2013); G201 Project Digital

Data Protocol Form(2013);G202-Project BIM

Protocol Form(2013)。AGC、AIA、CSI 於2013

發表BIMFORUM, Level of Development (LOD)

Specification。此外,針對BIM所帶來的專業垂直整

合之整合專案交付(Integrated Project Delivery)作業模

式,美國AIA與AGC也分別制定了整合專案交付所

相關的契約條文。因此,美國專業職業公協會在

BIM的發展過程中,扮演了一定積極的角色。圖1

以美國各相關機構發行之BIM報告展現美國BIM之

發展結構。

2-2英國BIM 發展

2011年5月底,英國內閣辦公室發佈:英國

政府將在2016 年要求其公共工程導入合作式3D

BIM(Collaborative 3D BIM)應用之五年計畫,

正式開啟了英國建築與營建產業邁向BIM 世紀的

序幕。英國推動 BIM 除了政府政策,官方組織或

民間團體也積極各種BIM 活動來推動BIM發展。

2011年由內閣辦公室公佈與推動BIM技術相關的

「Government Construction Strategy」政府營建政

策。英國內閣推動BIM願景包括:英國營建產業

的發展、英國在國際營建市場份額的提升、帶動

經濟成長、與公部門設施管理效率提升的軟著陸

(Government Soft Landing, GSL) (HM Government,

2012)。

英國的BIM發展策略包括:運用「推力與拉

力」的策略,利用公共工程採用BIM,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、形成群聚效應。由中央政府組織

的BIM Task Group則結合公共工程及英國皇家建

築師學會(RIBA)、英國營造業協會(CIC)、英國建

築研究院(BRE)、英國標準協會(BSI)等,共同投

入推動BIM。並建立B/555 Roadmap,有計畫的

編定和BIM相關的一系列國家標準,如BS1192、

PAS1192-2、PAS1192-3、BS1192-4。此外,其他

專業職業公協會也積極發展和BIM相關的附約與

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1.美國BIM 發展結構

2.英國BIM 發展結構

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元件庫,如CIC BIM Protocol;RIBA所屬NBS每年

發表National-BIM-Report、發展,如2014 NBS BIM

Object standard National、 BIM Component Library、

BIM toolkits⋯.。圖2以英國各相關機構發行之BIM

報告展現英國BIM之發展結構。

2-3中國BIM 發展

中國在2011年將BIM納入第十二個五年計

畫。次年,中國建築科學研究院聯合有關單位發

起成立BIM發展聯盟,積極發展、建置中國大陸

BIM技術與標準、軟體開發創新平臺。 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。 BIM發展聯盟

於中國大陸「建築工程資訊模型應用統一標準」

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。

住建部與國家質量監督檢驗檢疫總局於2014

聯合發布BIM 設計資訊模型交付模型標準、建

築工程資訊模型應用統一標準 (徵求意見稿 )。

2015.7.2住建部《關於推進建築資訊模型應用的指

導意見(建質函[2015]159號)》提出: BIM應用

的目標包括:2020末,建築行業甲級勘察、設計

單位以及特級、一級房屋建築工程施工企業應掌

握並實現BIM與企業管理系統和其他資訊技術的一

體化集成應用。 到2020年末,新立項專案勘察設

計、施工、運營維護中,集成應用BIM的專案比率

達到90%⋯。

此外,各一線地方政府於2014-2015陸續發

布BIM 地方標準;如北京市政府(2014)發佈「北

京市BIM地方標準:北京市民用建築資訊模型設

計標準」; 上海市人民政府辦公廳(2014)轉發市

「建設管理委關於在本市推進建築資訊模型技術

應用指導意見的通知」;上海市建築資訊模型技

術應用推廣聯席會議辦公室(2015) 發佈「上海市建

築資訊模型技術應用諮詢服務合同示範文本」、

「上海市推進建築資訊模型技術應用三年行動計

畫(2015—2017) 」;上海市城鄉建設和管理委員

會(2015) 發佈「上海市建築資訊模型技術應用指

南」;深圳市建築工務署政府(2015) 發佈「深圳市

建築工務署政府公共工程BIM應用實施綱要」;深

圳市建築工務署政府(2015) 發佈「公共工程BIM實

施管理標準,深圳市建築工務署標準(2015版),包

括(公共工程BIM實施管理標準-附錄:BIM 實施導

則。

2-4其他各國BIM發展

新加坡的BIM發展策略包括:創造需求,以

公共營建工程來引導應用BIM技術;移除障礙:

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;產業培力: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;鼓勵應用:針對公司

或工程專案於應用BIM時所需培訓、諮詢、軟硬體

及人力成本等給予經費補助。

2010-2014期間,中國、日本、韓國、香港、

澳洲、紐西蘭、新加坡等國家,都分別訂定了自

己的BIM工作規範(BIM Guide)。台灣過去幾年在一

群產官學熱心專家學者努力推動下,營建業界應

用BIM技術也逐步加溫。中央及地方政府陸續BIM

技術納入試辦案例,包括內政部營建署、國立故

宮博物院、臺北市政府、新北市政府、臺中市政

府及金門縣政府等,均有推動BIM技術運用於公共

工程。內政部建研所於104-107期間,積極推動延

續型一般計畫:建築資訊整合分享與應用研發推

廣計畫。

三、在地化的BIM發展願景、策略與道

路圖

一般認為ICT符合通用技術的定義。從創新

經濟學的角度來說,ICT與通用技術的普遍性和替

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代性很強(Antonelli, 2002)。理論上,當ICT通用技

術結合於營建發展出BIM技術時,將影響營建生

產BIM流程的所有的經濟活動。包括BIM所引申的

營建產品創新和技術創新, BIM營建上游市場的

產品創新導致下游營建市場的BIM工藝創新,進

而應用到很多營建BIM產品和BIM工藝。許多BIM

的研發都寄予重望,認為其將對營建生產力帶來

巨大的變革,帶動營產業高水準的收益率。而根

據經驗顯示:營建生產過程知某相關利益方一旦

順利導入BIM,往往不願再回到傳統的2D製圖系

統。然由於初期導入技術門檻高、導入成本高;

前導入階段2D+3D-BIM並行之重作成本高。加上

英美BIM導入的經驗指出:BIM落地有10%是技術

面(Technology),90%是社會面(Sociology)(USAGC,

2013);而從避免浮誇BIM的落實要點來說,有

20%是BIM技術應用,80%在BIM的人才與流程

(HM Government, 2013)。2D與3D-BIM並行,仍將

是短期間各國實務上的主流。

根據最新ICT創新經濟的相關研究指出:ICT

創新產業是一複雜的、系統化的實施和持續經營

的結果。這一過程深深地紮根於相互影響的經

濟、制度和社會系統結構中,其中經濟、制度和

社會系統之間的相互作用,反映了創新國家新技

術和特定領域技術知識之間的互補性和相互依賴

性。ICT產業基本上是一有偏的生產函數,反映出

創新國家的稟賦和生產工藝(David,1987;Antonelli,

1993a;1993b;2001)。

從全球化和比較的意義來看,ICT技術雖然天

生就是全球性的,但產業發展在時間領先效應是

很重要的。跟隨者不但要付出很大的努力去採納

新技術,而且還要使之與社會經濟的相對價格和

稟賦結構相適應,才能夠縮小日益擴大的差距。

3.BIM 發展道路圖

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與創新國家的特徵相比,後進國家自身稟賦的異

質性特性,生要素生產率的增長率因不同地區和

國家而異(Freeman and Louca, 2001)。由於營建

屬傳統、內需為主導的產業。營建產業的生產工

藝與生產方式,相對而言,保守。BIM如何結合於

在地自身營建稟賦的異質性生產特性,將會是能

否順利落地的重要關鍵。

在上一節的分析中,由圖1顯示:美國為BIM

創新國家。屬高度經濟發展、自由經濟體制,社

會經濟結構相對成熟。BIM技術發展的過程,產

業、政府、專業社群所共同帶動。圖2顯示:英國

是社會經濟結構相對成熟的高度經濟發展、社會

福利國家。英國BIM的技術發展係由內閣政府所

帶動的「營建產業重組與再發展」。中國正值經

濟起飛中、計畫經濟體制架構下的「BIM技術管

制架構」。新加坡屬高度經濟發展中、父權民主

下、城市國家高效技術官僚之「BIM技術編整與應

用」,側重高效公司經營型態的BIM發展策略。澳

洲、紐西蘭的BIM發展則屬於中度經濟發展、自由

經濟體中「BIM技術及營建專業實踐的回應」。

由於全球BIM技術尚未成熟,而各國營建產業

無論事組織、管理、技術都仍在調適發展中。營

建案的各利益相關方能確認BIM的效益超過BIM的

使用成本,或給以合理的補償(US-NBIMS, 2015),

否則BIM道路的道路將仍充滿荊棘(黃強,2015)。

就政府端公部門的全面導入來說,除非台灣清楚

認同「BIM將帶來營建產業的發展、帶動經濟成

長、與公部門設施管理效率提升(如英國政府在

BIM與營建政策之願景)」;才有足夠的支持力量

去改變舊有傳統營建生態的社會契約關係,從而

建立一個良好的營建執業環境。

台灣社會在經濟活動上屬自由經濟體制,社

會經濟結構正朝民主化歷程邁進。在上述願景支

持下,在BIM落地過程中,宜適度引入市民社會產

業組織公協會與BIM專業社群的正向力量,使其有

助BIM產業生要素生產率的增長。因此,台灣應建

立穩健、不躁進的BIM發展道路圖。以往,台灣營

建產業之建築設計費率水準,相較於歐美正引入

BIM的國家而言,便低很多。結構專業BIM與機電

專業BIM,相較於建築BIM之導入門檻更高。如何

讓不同專業BIM同步發展,將會是BIM能否落地的

關鍵所在。我們不能漠視:短期內,實務上仍將

存在許多2D轉3D的事實(英美雖然BIM領先發展,

卻仍認真正視此一現象)。但即便是,良好的2D轉

3D的BIM應用仍可帶來「高效率的設計-施工3D協

調、整合」。

在圖3BIM發展道路圖中,水平軸從Level 0: 2D

轉3D開始。這階段,為使BIM整合於營建產業發

展。不論設計端或施工端,都應發展各自適合台

灣營建產業特性的Mini-BIM架構。隨著各專業BIM

工具的成熟與發展,逐漸從單獨作業的BIM (lonely

BIM),發展出具有專業整合的BIM作業流程;再

進階到設計-施工整合的BIM(Integrated BIM);最後

發展到雲端BIM (iBIM)。圖3的垂直軸顯示:不論

是產業別的企業組織,在組織、管理、技術面都

需配合國際的發展逐漸調整。並參考美英中BIM產

業發展及帶動經濟發展之作法,一方面,利用BIM

提升公部門設施管理效率、落實全球氣候議題之

建築節能減排,另方面,引導大多數營建產業中

更多數設計端及施工端,使兼具國際競爭力。

注釋:

1. 經濟學上,需求的產生源於使用者的願意支付

(willing to pay)。

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