BIM应用于设施维护管理之机会与挑战

BIM应用于设施维护管理之机会与挑战

文/ 吴翌祯 国立高雄应用科技大学土木工程系副教授 谢尚贤 国立台湾大学土木工程学系教授

设施维护管理

建筑物的生命周期主要分为早期的规划设计阶段、中期的施工阶段及后期的营运维护管理阶段，尤其后期设施维护与管理阶段所历经的时间通常长达几十年，甚至百年以上，占生命周期的绝大部分，不管从成本或效益的角度来看，都应是不可忽视的重点。然而，因为过去建筑物的产品资讯，受限于技术及长久的习惯，多是利用2D工程图来表达并往生命周期的下游传递，一些营运维护阶段所需的资讯未能完整且正确一致地被传递下来，也不容易被有效地整合利用，加上此阶段资讯产生与变动的量既多又复杂，因此，如何能有效率地进行设施维护与管理，到目前为止仍是件相当不容易的工作。

国际设施管理协会（International FacilityManagement Association，简称IFMA）给“设施管理”（Facility Management，简称FM）的定义是“一门涵盖多学科，并以整合人员、地点、流程及科技，来确保人造环境能充分发挥其应有的功能之专业”（“Facility Management is a profession that encompasses multipledisciplines to ensure functionality of the built environment by integratingpeople, place, process and technology.”）。因此，设施管理的主要目的是确保各设备及设施保持正常运转状态以达到设置功能。而为了有效做好设施维护管理，在初期阶段就要做好设施维护管理的规划设计，以利日后有效管理并节省成本。现今越来越多的企业或组织开始相信，井井有条的管理与高效率的设施，对其业务的成功推动是必要的，而随着营建产业之规模增大及架构之复杂化，以电脑资讯提升产业效率、走向资讯化管理更为其必然之道，但伴随而来的议题是，在大量的资讯与数据洪流中，如何有效的进行资讯整合及视觉化，以及如何利用快速进步发展的新科技，例如BIM（Building Information Modeling），以及设施维护管理，此乃当前值得深思与探讨的问题。

BIM技术应用

目前工程业界已开始积极投入BIM技术的应用与开发，而BIM的技术支援项目涵盖了整体工程的生命周期，期望利用BIM技术中资讯整合及视觉化的特点，从规划设计到施工再到营运维护管理，皆能实现BIM的利益。在以BIM技术进行资讯整合的过程中，前期所输入之资料可继续且多次地供后续阶段的其他人员使用，节省资料重制时间，并提高资料的再利用，光这一点便有助于提高专案资讯管理的品质，并减低人力成本与可能的人为错误。不过目前BIM资讯模型之建置大多仅供设计及施工阶段使用，尚未全面性地考量后续营运维护所需的资讯，因此为了让BIM应用能更全面化，国内外已有越来越多的学者专家开始研究如何应用BIM技术来协助后续的设施维护管理工作。例如，Teicholz, P. & IFMA Foundation[1]就将目前正尝试应用BIM技术于设施管理上的一些实际案例集结成书，说明实施过程中所遭遇的困难与好处，以供各界参考。而在美国的BIM国家标准（National BIM Standard，简称NBIMS）[2]中，亦分别从建筑生命周期的四个阶段：规划、设计、施工和营运，考量了后续营运维护阶段所需之设施维护管理需求，其内容不止包含BIM模型标准和最佳实务的确立、技术开发、部署/实施方案，以及专案规划和生命周期管理，甚至包含了建筑资讯相互操作性标准、必要的工作流程、相关BIM应用软体等，目前已是各国相关BIM标准化的重要参考资料。

从一些调查资料与研究文献中也发现，随着BIM技术的应用在建筑行业中持续加温，已有越来越多的建筑业主，开始探索如何利用BIM模型中资讯与视觉化的优势，来维护及管理他们的设施。以下针对BIM技术应用于设施维护管理之机会与挑战，提出一些浅见，供大家参考。

BIM技术应用于设施维护管理之机会

BIM技术代表着新的观念和做法，它不但可大大减少各种重复作业的浪费并提升建筑行业的效能，也有机会大幅改变传统的工程执行模式和商务架构。如今，导入BIM于工程中已是不可抵挡的趋势，除了BIM技术可为设计与施工阶段所带来的已知效益之外，业主们（尤其是政府业主）更看重其后期可为设施管理作业带来的更大的益处与机会：

1. 整合运用全生命周期资讯，有利于设施维护管理

2005年Howell和Batcheler在The LaiserinLetter（http://www.laiserin.com/）中所提出之建筑资讯模型（BuildingInformation Modeling, BIM）概念[3]，就是期望将建筑工程中图形与非图形资讯整合于资料模型中，而这些资讯不只是可以应用于设计施工阶段，亦可以应用于建筑物的整个生命周期（Building Life Cycle）。生命周期各阶段的相关人员可持续更新与维护此BIM模型，最后在建筑物兴建完成后将此BIM模型应用于设施管理功能上，由于其保留了完整生命周期资讯，便可节省传统设施管理系统中资料必须重制的人力成本与时间，并减少人为错误的可能。当然，Howell和Batcheler提出的是一个理想化的概念模型，在BIM的应用实务上，因为不同生命周期阶段对模型的需求并不相同，且考量这样一个贯穿生命周期的单一共享模型的维护成本恐相当庞大，技术难度也很高，且模型的应用效能通常不会很好，所以，目前的实务是将重点放在，于生命周期中逐步整合建立一个以设施维护管理为应用目标的BIM资讯模型，而非试图建立一个能支援全生命周期中所有应用的单一模型。

2. 视觉化管理有利设施维护效率提升

传统设施管理多凭人工回报问题与设施位置，然后派人工去现场检视与进行维修决策后，再派人工去现场完成维修工作。此种方法相当耗费人力与时间，不仅无法即时地正确掌握现场状况，且反应时间慢，加上若没有完整正确的相关建筑物或设施资讯，便容易发生误判。BIM技术是以3D模型展示为基础，结合设施工程专案等各种相关资讯的工程资料模型，可用以支援建筑物或设施的整合管理，可辅助建筑设施之空间管理，并模拟建筑设施内、外部的视觉效果，亦可清楚显示建筑设施各个功能区的空间分布。当有维修需求时，管理人员可即时透过3D BIM模型环境检视了解问题发生的正确位置，并由资料库取得所需的相关建筑资讯与维护管理资讯，减少需要派工至现场检视调查才能进行维修决策之人力与时间成本，若加上良好的维修纪录与备料管理，则更能大幅所短维修时间，增加管理效率及客户满意度。

3. 知识管理有利改善管理流程及降低维护成本

目前的设施基础资料、竣工图面、设备维护记录等之保存多以人工纸本记录，然纸本保存不仅容易遗失，且于设备发生状况时，维护人员不易立即取得相关资讯以进行问题判断与维修决策，进而影响维护管理工作效率。如能利用3D BIM模型于设施营运维护的知识管理与功能整合，并善用BIM的资讯视觉化、电子商务化、可模拟分析性等特点，应可大幅改善传统的人工管理流程，并降低设施维护成本。例如，以BIM资讯模型为基础的设施维护知识管理平台，可提供使用者于视觉化的立体场景中自由检视设施位置与相关属性资料（例如品牌、型号、供应商等），及利用多型态资料（3D物件、2D图说、文件资料等）的多方向性互动查询功能，并可从空间与设施系统的角度来进行维修模拟分析；若再辅以历史维护资料与案例查询，应可大幅提升决策判断之品质，降低维护人力及时间成本。

BIM技术应用于设施维护管理之挑战

应用BIM于设施维护管理虽已经证明可以为业主带来许多好处，但要实现这些好处，仍有多项BIM技术应用上的挑战及课题需要产官学界共同克服：

1. BIM模型的正确性与完整性

对于设施维护管理来说，设备资讯的正确性与完整度是运营维护管理工作成功的关键，如何确保交付给维护管理者的BIM模型与实际竣工状况一致，仍是一大挑战。尤其是机电与给水管线部分多数隐藏于建筑构件或装修内，必须在施工过程中即确认其实际位置与模型是否一致，这在目前的工程实务流程上还不易做到。至于所需的模型发展程度或详细程度，则主要与设施管理的视觉化需求有关，应较不难随需求来定原则并进行调整与扩充。另外，BIM模型中所需涵盖的资讯（Information）是设施管理是否成功的重要关键，未来有必要建制我国的BIM模型交付标准，以协助设计与施工相关单位交付完整可用的BIM模型给业主来进行有效能的设施管理。

2. BIM资讯的传递、交换与共享

BIM的资讯整合概念即是希望能整合设计、施工到运营阶段和管理过程中所产生的资讯，并以视觉化的方式完整呈现出来。但营建生命周期长且参与单位众多，普遍遭遇到的即是异质BIM系统所产生的格式相容或互操作性（Interoperability）、不同单位间的资讯存取更新、资讯的交换与共享等问题。最近美国提出的COBie（Construction Operations BuildingInformation Exchange）标准[4][5]，就是期望能提升建筑物整个生命周期纵向跨阶段和横向跨专业间的资讯交换，让各专业人员皆能在开放、非独有以及标准化的可存取状态之环境下，进行资讯交换与共享。BIM软体及营建软体对于COBie标准的支援程度与台湾COBie标准本土化等议题皆是未来须面对的挑战。

3. BIM模型维护责任归属

BIM资讯模型交付业主后，应在营运管理阶段中持续进行维护更新，否则一旦模型资讯不再具备足够的完整性与正确性，便失去其价值，且前面阶段的努力也就白费了。但现况通常是缺乏足够的经费与具足够专业知识及能力的人员来确保此工作之执行。所以业主应制定长期营运管理与维护计划，明确模型维护的责任归属，并教育员工以分工、分责、分权的方式进行BIM模型的维护，确保BIM模型内容符合现况需求。

4. 设施管理相关BIM应用功能开发

现阶段尚未见到完整建构于BIM资讯模型基础上的设施维护管理系统，但从一些文献中描述的案例看来，目前相关的实务系统应用似乎都仍需透过大量的程式开发与客制化过程，由于这样的过程会耗费许多人力、时间及开发成本，自然减少了使用的意愿，也不容易普及。不过，只要业界愈来愈重视设施管理的趋势持续发展，相信软件公司便会积极开发相关软件，逐步将现有的设施管理相关系统，如电脑化维护管理系统（Computerized Maintenance Management System）、建筑管理系统（Building Management System）、建筑自动化系统（BuildingAutomation System）等，以BIM模型为基础进行资讯及功能的整合，最终将可实现新一代视觉化、智慧化、云端化、且普及好用的设施维护管理系统。

参考文献

1. Teicholz, P. & IFMAFoundation, BIM for Facility Managers, Wiley, May, 2013.

2. National Institute ofBuilding Sciences, National BIM Standard-United States Version 2, May 2012.

3. Howell, I. and Batcheler,B., “Building Information Modeling Two Years Later - Huge Potential, SomeSuccess and Several Limitations,” The LaiserinLetter, May, 2005.

4. National Institute ofBuilding Sciences, Construction Operations Building Information Exchange(COBie): Version 2.40 Update, 2010.

5. 吴翌祯、谢尚贤（2014），“BIM应用 不可不知COBie标准”，营建知讯，第384期，第56-63页。