BIM如何改善安全性、提升效率以及減少營(yíng)運(yùn)成本

如今BIM已經(jīng)越來越廣泛的被采納為工程及建筑的標(biāo)準(zhǔn)，土木工程師們也正在思考并找尋一個(gè)BIM在該領(lǐng)域范疇中代表性的角色。

        相信經(jīng)常和建筑技術(shù)與建筑師師合作的土木工程師們對(duì)BIM并不陌生，盡管BIM回答在設(shè)計(jì)橋梁和高速公路等基礎(chǔ)建設(shè)而言仍然是一個(gè)完全新的領(lǐng)域，但是兩者之間高度的相關(guān)特性，BIM也不可否認(rèn)的將對(duì)于土木工程師越來越重要。BIM是基於正準(zhǔn)確且可靠的資訊所構(gòu)成，并且整合了設(shè)計(jì)階段、施工階段和營(yíng)運(yùn)階段的全生命周期流程。因此不僅限于在建筑施工，BIM對(duì)造任任何類型的基礎(chǔ)建設(shè)都有助助益。BIM可以被視為是一個(gè)具有一致性和協(xié)同性，并且將所擁有的資訊均數(shù)字化的專案管理流程。因此其最大的好處在于它不存在重復(fù)的資訊。BIM是一個(gè)持續(xù)更新的集中信息模型，其資訊流的整合從一開始的場(chǎng)地測(cè)量，一直到后來的設(shè)計(jì)施工直到最后的營(yíng)運(yùn)維護(hù)階段都將持續(xù)運(yùn)作。

將BIM 流程整合于道路與高速公路設(shè)計(jì)，在一開始就需要具備放樣坐標(biāo)線以及可靠的專案相關(guān)設(shè)計(jì)資訊，才能夠產(chǎn)出一個(gè)智慧化的道路3D 模型。道路構(gòu)件的設(shè)計(jì)不單只是點(diǎn)、線、面而已，其構(gòu)件與構(gòu)件之間的關(guān)系是不同屬性的資訊之間的動(dòng)態(tài)性連結(jié)。舉例來說，設(shè)計(jì)道路中可能會(huì)遇到需要道路條件修正，如垂直曲線與坡度，而且修改道路條件后，其他相關(guān)的設(shè)計(jì)物件也會(huì)自動(dòng)更新，并且讓設(shè)計(jì)端能夠更直覺地看出修改前后的影響。如此一來，BIM 促進(jìn)了設(shè)計(jì)方案的評(píng)估過程，身為設(shè)計(jì)流程的一部分，土木工程師可以借助資訊化的模型執(zhí)行模擬與分析并得到一個(gè)施工性、穩(wěn)定性及安全性最佳化的設(shè)計(jì)成果。最后，透過BIM 的流程，設(shè)計(jì)交付成果可以直接地從資訊模型中產(chǎn)出，交付成果不僅包含了2D 的施工文件，而且模型本身其豐富的資訊可以被運(yùn)用在數(shù)量計(jì)算、工序排程、工程放樣以及竣工檢核，甚至是到后期的營(yíng)運(yùn)及維護(hù)階段。

        以工程放樣的例子來說，數(shù)位放樣點(diǎn)在內(nèi)業(yè)作業(yè)中被設(shè)定到模型當(dāng)中，而到現(xiàn)場(chǎng)后可以直接傳送到全測(cè)站儀器當(dāng)中。全測(cè)站儀器的功能為，當(dāng)大量的放樣坐標(biāo)點(diǎn)位被傳到儀器當(dāng)中，就沒必要再?gòu)?D 的CAD 甚至是紙質(zhì)施工圖規(guī)劃出放樣點(diǎn)位。這個(gè)流程讓現(xiàn)場(chǎng)與內(nèi)業(yè)作業(yè)之間的連結(jié)變得更有效率，正確性也更高，甚至可以透過這樣的方式將竣工驗(yàn)收的資訊回傳至內(nèi)部作業(yè)。具備3D 視覺化以及其分析功能模型對(duì)于道路與高速公路的設(shè)計(jì)而言并不是一項(xiàng)新的技術(shù)，但過去傳統(tǒng)上以圖說為主的作業(yè)方式，讓設(shè)計(jì)分析與文件管理變成資訊不連續(xù)的流程，以致讓評(píng)估作業(yè)變得相當(dāng)昂貴且沒有效率。透過BIM 的動(dòng)態(tài)連結(jié)的設(shè)計(jì)、分析其文件管理，當(dāng)影響專案績(jī)效的能力提高，而設(shè)計(jì)變更的成本又降低時(shí)，大多數(shù)的道路設(shè)計(jì)作業(yè)可以直接地進(jìn)入到細(xì)部設(shè)計(jì)階段。這讓土木工程師可以把時(shí)間花在評(píng)估各個(gè)方案之間，并且最佳化該設(shè)計(jì)方案，而不是浪費(fèi)時(shí)間在整合施工文件上。

自動(dòng)化機(jī)械導(dǎo)向的應(yīng)用可以自BIM 模型當(dāng)中獲得相當(dāng)大的助益，模型中的物件支持連結(jié)特定種類儀器的位元屬性包。而高精度的鋪路機(jī)需要參數(shù)化的模型，當(dāng)執(zhí)行機(jī)械運(yùn)作時(shí)，才能夠如參數(shù)化模型一般鋪設(shè)出平面與線型等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。 BIM 運(yùn)用在道路與高速公路設(shè)計(jì)最直接的好處在于生產(chǎn)力及效率能夠獲得提升，而產(chǎn)出一個(gè)更加出色的設(shè)計(jì)方案，施工與設(shè)計(jì)之間的資訊為動(dòng)態(tài)性連結(jié)，因此花在方案評(píng)估、執(zhí)行設(shè)計(jì)變更與產(chǎn)出施工文件的時(shí)間將大幅的減少。這對(duì)交通機(jī)關(guān)而言特別重要，因?yàn)樗�可以縮短締結(jié)契約前的時(shí)間，并讓專案在可以預(yù)測(cè)的時(shí)程之內(nèi)提早完成。除了生產(chǎn)力及效率提升之外，BIM 將視覺化、模擬性以及分析的功能加入道設(shè)計(jì)流程當(dāng)中，進(jìn)而促進(jìn)了道路設(shè)計(jì)最佳化作業(yè)。相當(dāng)多的準(zhǔn)則如同施工性、道路安全性與穩(wěn)定性可以被加入BIM 最佳化設(shè)計(jì)流程當(dāng)中。

        施工性

        工程師通常會(huì)以規(guī)范做為設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，并非以施工性作為第一考量，但是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)論述，會(huì)產(chǎn)生出說明不清的施工文件，造成開始施工后工期延遲、設(shè)計(jì)變更以及釋疑文件的產(chǎn)生。舉例一個(gè)具備橋梁與互通立交的典型高速公路，若其預(yù)算為一億歐元，一般而言，約莫7~8% 的預(yù)算將會(huì)被投入到設(shè)計(jì)階段當(dāng)中。透過一個(gè)更加具有生產(chǎn)力的流程，減少的設(shè)計(jì)階段35% 的預(yù)算約為兩百六十萬歐元，而因考慮較佳的施工性又能夠進(jìn)而減少15% 的施工費(fèi)用約一千四百萬歐元。這些省下來的工程預(yù)算也不會(huì)另外造成工程疏失所引起的訴訟�？紤]到施工性的設(shè)計(jì)方案可以減少讓錯(cuò)誤變成麻煩的機(jī)率。富含資訊的BIM 模型能夠讓機(jī)器指引的資訊擷取與竣工物件的建模達(dá)到更高的境界。透過以CAD 作為基礎(chǔ)的模型，改善工地現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)力，并且屏除過去傳統(tǒng)的放樣作業(yè)模式。然而BIM 模型提供了和精密物件工作的能力，也提升了竣工資訊精細(xì)程度。其中擷取的資訊不僅包含點(diǎn)位，還包含了鋪面等壓制層等、材料資訊、地下管道設(shè)施，打造出一個(gè)富含大量資訊的模型，并做出進(jìn)一步的應(yīng)用。 BIM 模型可以同時(shí)被上傳到由機(jī)械自動(dòng)控制的應(yīng)用方式里，跨系統(tǒng)的共享資訊，將重工的機(jī)率降到最低。

        道路安全

        分析駕駛通過或剎車以確保安全的目測(cè)距離，是設(shè)計(jì)道路時(shí)的重要因素。過去傳統(tǒng)的分析乃是透過數(shù)學(xué)演算道路輪廓的垂直曲率，但這樣的方式，無法將如水平的道路形式及視覺死角都計(jì)算到其中。整合互動(dòng)式的視覺化以及視距模擬到設(shè)計(jì)流程中，可以讓土木工程師快速的分辨出道路的幾何條件，是否符合其安全視距設(shè)計(jì)參數(shù)，其參數(shù)包括剖度、曲率以及視覺死角等隔閡、水溝與植栽。

        相較過去以圖面為主的作業(yè)流程，BIM 的優(yōu)勢(shì)在于可以將其豐富的資訊延伸應(yīng)用到設(shè)計(jì)端、分析與現(xiàn)場(chǎng)的解決方案模擬情況。舉例來說，交通機(jī)關(guān)正在增加使用3D 模型與附加GPS 機(jī)械指引現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)具之應(yīng)用方式。其助益在于可以提升生產(chǎn)力與精度并且減少測(cè)量及其儀器操作成本，還可以防止延長(zhǎng)工作時(shí)數(shù)。