文／洪為璽
BIM 全名是 Building Information Modeling，為建築資訊模型，是一種以三維數位（所謂的3D）技術為基礎，透過數位資訊模擬建築物的樣貌，同時整合建築工程專案各種相關資訊的工程資訊模型系統。BIM 早在 1975 年就被提出了，在當時稱作「Building m」系統，其後有芬蘭、美國學者在 80 年代稱之為「Product Information Model」以及「Building Modeling」系統，一直到 2002 年由 Autodesk 公司提出「Building Information Modeling」，建築資訊模型這個沿用至今的名詞。之後，進入到千禧年後，隨著電腦軟體與硬體的快速發展，全球主要建築軟體公司，也都推出自己的 BIM 軟體。
其實 BIM 的概念在建築產業並非是創新，從早期我們常常聽到的建築藍圖或後來的 AutoCAD 開始，建築業的應用就非常廣泛，差異在於早期是用手繪圖來達到二維甚至於三維的呈現方式，然而如前述，當電腦與網路技術快速進步後，BIM 的概念就進入 4D（加入了時間）、5D（加入了經費）的數位建模方式。因此，新一代的 BIM 利用協同合作與強大的模擬與視覺呈現功能，克服了傳統手繪或傳統建模中的許多弱點，例如：資源無法共享、資訊不能同步更新、利害關係人難以相互協調、施工過程難以視覺化、無法模擬建築特性等等的弱點，讓建築工程能更有效率與效能。
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具體來說，BIM 具有五大特點：視覺化、協調性、模擬性、最佳化性和可出圖性，常見支援的資訊類型有：系統資訊、幾何資訊、營運資訊、製造資訊、施工資訊、技術資訊、實體資訊、時間資訊、量價資訊等等。另外，能提供的建築模型包括：建築模型、結構模型、場地模型、裝修模型、機電模型、分析模型、竣工模型、營運模型等等。透過這些模型所提供的資訊，讓使用者可以更容易存取與管理建築專案的基礎資料，以廣泛應用於城市管理、地下工程、救災應急指揮等多方面資訊化、智慧化的應用。近期，台灣的地震頻傳，BIM 在地震前可以提供對地震人員逃生及消防人員疏散等日常緊急情況處理方式的模擬，並且在地震後，能夠提供救災人員對現場建築物內部通道與結構的深入了解，以協助尋找大樓內的傷患。
BIM 與 ESG
這兩年在商管領域最熱門的議題之一，就是 ESG 投資，ESG 是三個英文單字的縮寫：環境保護（E – environment）、社會責任（S – social）和公司治理（G – governance）。聯合國特別提出這三個面向，其中的重要指標可以用來評估企業是否可以永續經營，另外，ESG 也是投資者衡量公司非財務績效的一種方式。而在 E，環境保護的項目下，綠色建築的推廣是其中重要的項目。由於 BIM 可以幫助我們進行建築結構分析、日照分析、耗能分析、建築聲學分析，而且，BIM 還具有良好的工程算量能力，可高效運算施工排程、材料數量，因此，對於建築永續的管理非常有幫助。
從實際應用看，BIM 可以幫助企業達成 ESG 目標。BIM 在施工前的生命週期評估、環境產品聲明、法規合規性和環境影響等階段，一直到產品生命週期的最後面，BIM 都可在施工期間和營運過程中提供有效的工具與資訊。採用 BIM 時我們也可以建立一個通用資料環境，類似單一儲存庫的形式，來滿足所有專案資訊管理的需求，它不僅能提供以三維形式呈現的建築專案績效評估，還透過整合與設計建築相關的屬性資料，為 ESG 評估提供了更全面的支持，比方說，我們可以追蹤從設計到整個生命週期的 ESG 合規性進展，來幫助我們減少碳足跡，提高利害關係人的意識以及投資人的投資意願，並透過逐步追蹤整個營運過程中的能源使用情況，根據能源效率標準對永續生產進度進行相關測試。
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另外，我們也可以使用支援 BIM 的平台來監控和報告 ESG 導入的目標績效，創建一個關鍵數據資料庫，用來管理建築物的生命週期項目，從建築設計和施工直至最終拆除。公司還可以使用數位孿生／數位分身（Digital Twin）作為更視覺化的動態工具來追蹤其建案對空氣品質、能源消耗和用水等環境因素的影響，尤其，BIM 可以讓公司存取連續的詳細資料流，用於更細部的追蹤永續發展目標，同時還可以幫助利害關係人即時了解這些目標的實現情況。由此可見，透過 BIM 的使用，公司能用比以往更高的可視性和準確性來追蹤 ESG 目標的發展情況，公司也自然可以降低合規風險，同時提高報告的準確性，來為企業永續發展做出貢獻。
總的來說，BIM 已成為建築專案與大樓管理的透明數據平台，我們常見的能源效率、廢棄物管理和水淨化只是其中的一些初淺例子。從施工設計一直到設施管理，BIM 皆可以創造長期效益，同時幫助企業快速且有效率地追蹤與實現 ESG 目標，尤其是 BIM 能夠捕捉詳細的四維資訊以及成本分析，確保從一開始就設計出更有效率的建築物，來符合 ESG 指標。
BIM 與 CIM
宏觀面來看，近年來隨著氣候變遷，全球各大城市遭遇極端氣候的影響，如何透過資訊技術打造智慧城市，已經成為城市營運的首要任務之一。CIM（City Information Modeling，城市資訊模型），是以 3D GIS（Geographic Information System，地理資訊系統）與 BIM 技術為基礎，透過網際網路和物聯網、雲端運算、大數據、虛擬實境、擴增實境、人工智慧等先進技術，進行數據蒐集、數據分析、數據整合、數據挖掘、知識發現、資訊展示，這樣綜合應用的 CIM 系統，能夠提供整個城市管理或者城市規劃、建設、發展、運行的所需要的資訊化模型，來提供主管單位進行區域以及城市的規劃決策、城市建設、城市管理等工作。
廣義來看，CIM 是以城市資訊資料為基礎，建構出一套三維的城市空間模型和城市資訊的資料庫。狹義來看，CIM 是由大場景的地理資訊系統（GIS）與 BIM 中的資料所組成，屬於智慧城市建設的基礎資料。基於 BIM 和 GIS 技術的融合，CIM 能將資料的精細度精準到城市建築物內部的單獨模組，並且能將靜態的傳統式數位城市功能強化為可感知、即時動態、虛實互動的智慧城市模型，為城市整合管理和精細化治理提供了關鍵的資料來源。CIM 的應用體系中，GIS 可以提供四個層面的能力：
- 提供二維和三維整合的基礎底圖和統一坐標系統。
- 提供每個 BIM 單體之間互相連接的能力，例如道路、地下整合管廊與管線等。
- 提供空間分析和管理的能力。
- 提供規模性建築群 BIM 資料管理的能力。
BIM 與 CIM 有著相輔相成的特性。BIM 是單體，CIM 是群體，而 BIM 可以說是 CIM 的單一細胞，最終目的除了建築物資訊維護的需要以外，還要解決智慧城市的問題，在智慧城市的框架下，只靠 BIM 一個單獨細胞還不夠，還需要有大量細胞再加上網路連接組成的 CIM 才能發揮最大功效。CIM 觀念的提出，把民眾的視野從單一化建築提昇到建築群甚至城市管理的等級，讓智慧城市能更具體的落實出來。
BIM 的未來
雖然 BIM 的功效非常強大，在許多政府的大型公共工程規劃上都有所應用，未來仍有許多的發展空間，尤其對於許多中小型企業來說，目前面臨到許多實施或採用上的阻礙因素需要克服，是我們需要瞭解的。
第一，我們仍然需要龐大的人力物力來轉換現有建築相關資料。建築模型再重製或縮編，雖然可視的內容大致相同，但原始建築模型的內容已改變，重製過程仍須仰賴人工進行，且無法完全自動化，有時我們僅能處理較為單純的獨棟建物模型。元件中管線設備資料有數萬至數十萬筆以上，如何能夠完整呈現所需的建物資訊，並且提供搜尋定位分析使用，就需要智慧了。
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第二，系統的穩定性與擴充性需求。我們未來可能會面臨數百棟或數千棟 BIM 建物模型同時在系統運作，系統可能面臨穩定性及後續擴充性的問題。另外，我們也需要考量未來許多建物間的資訊整合性的問題，若是不同建築物的 BIM 資料來自於不同的系統，彼此之間是否可以互相整合，是需要被考量的。第三，專業人力的需求。由於目前 BIM 還不夠普及，導致施工方仍需引入額外 BIM 人力或是尋找協力廠商進行服務，增加了成本；另外，在自行設計建模時，有可能在過程中會發現問題，還需和設計方進行協調、解決，加大了前期工作量和人員的投入。第四，BIM 投資收益在短期內並不明顯。由於BIM的導入需要企業投入大量資金進行資訊化改造、軟硬體升級和人員培訓，造成經營成本增加，因此短期回收投資會較困難。最後，BIM 導入仍需要磨合期。目前國內 BIM 技術尚未成熟，使用者者導入新的技術，作業流程卻停留在現況的觀念上，導致最後的結果不如預期，往往會打擊導入的信心，因此需要一段時間磨合。
雖然我們看到 BIM 對某些企業有採用的困難，但未來它的應用仍會非常廣泛，有些可能發展的機會。因此，對於主管單位在智慧城市的開發上，有些相關的建議。首先，政府可以建置公共建築 BIM 應用服務平台，掌握該所有建築物完整設備位置及資訊，由資料庫中的設備資訊串聯組合為全市設備的大數據平台，未來將可提供各項公共安全防災的應用。再來，這樣的建築物公共設備服務平台，除可定位全市所有設備的地理分布位置外，還可以更進一步定位至建築物的所在樓層及空間。
另外，需要建立建築物聯網服務應用，透過物聯網設備即時發送訊息至行動裝置，使用者可以立即調閱建築物訊息發送位置的所在樓層空間配置圖。
最終，都市整體防災可以由一般的建築物位置查詢，進階深入建築物各樓層內部公共空間，例如：即時查詢建築物電梯的位置及維護狀況、汙水接管位置、用戶水錶安裝位置、消防管線動線等等，透過樓層配置及建築物設備亦可以連結業務相關資訊進行維護。最後，透過政府民間的配合，期盼我們能夠透過BIM的普遍使用，打造許多智慧化，且符合 ESG 指標的智慧城市。
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