透過案例演練學習BIM：應用篇

本書為《透過案例演練學習BIM：基礎篇》之續作，
結合實務操作，以工程案例說明工程知識，
為學習BIM技術應用的最佳入門教材。

本書沿用第一冊基礎篇的建築工程案例，挑選了BIM在建築物生命週期中的五項應用來做說明，分別是：結構分析與設計、能源分析與綠建築設計應用、工程數量估算、工程進度排程、協同作業與碰撞檢測。書中著重於應用BIM技術之基本概念及操作邏輯，非同於一般BIM軟體操作手冊工具書，同時，本書輔以案例來說明實際應用時可能出現的狀況，與純理論性之BIM書籍也大相逕庭。

讀者除可透過本書了解應用BIM技術之概念與理論知識，亦可透過線上課程，加上實際演練來將BIM技術應用於工程案例之中。在實際演練的過程中，讀者將循序漸進地學習到應用BIM技術之原理與方法，進而達成在工程中發揮BIM技術最大效應之目的。本書適合初學者使用，為學習BIM技術應用之入門教材。

■ 本書特色

1.介紹BIM於五種應用領域之基本觀念與理論
2.以實務案例示範應用流程與相關技巧
3.提供問題與討論幫助讀者掌握內容重點
4.提供線上教學影片和相關教材

■ 作者序（摘錄）

俗話說：「工欲善其事，必先利其器」，此話一點不假。本系列書籍之《基礎篇》與《機電篇》，主要就在於讓學習者先建立基本觀念及認識手上的工具，並牛刀小試，磨利要用來完善工作的器具。然而，第三冊《應用篇》則較為不同。由於BIM的應用層面廣泛，且未來還有可能繼續擴展，學習者和使用者如若未有此般認識，很可能白白浪費了BIM的價值。因此，手上有了工具、也懂得基本的使用方法之後，還要了解如何應用在各種不同的專業情境，如此才能發揮其最大的效益。而這也是《應用篇》希望達成的目的。

就學習BIM而言，《應用篇》也可說是學習分流的開端。本書第一章的結構分析與第二章的能源分析屬於較為專門的領域，適合有興趣及從事此專業的人士閱讀學習；而第三章的工程數量估算與第四章的工程進度管理，則仍屬於土木工程的基礎應用，至於第五章的協同作業與碰撞檢測，則屬於操作面上的應用議題，對於使用BIM技術進行專案管理的學習者來說，也是一定會遭遇到且無可迴避的狀況。因此，本書可說是集合了現今BIM的主要應用課題，剖析其梗概並介紹其用法，讀者可自行挑選所需的主題來學習。

謝尚賢、郭榮欽

■ 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）