用敏捷開發打造自動化工具,提升BIM專案效率

(圖片來源:若水國際)

文/若水BIM觀點編輯團隊

科技如何協助BIM,讓建模過程更精準、更有效率?

若水BIM團隊結合資通、建築與機電建模、研發工程師、專管背景之成員,參考具備現場施工經驗同仁的意見進行內部敏捷開發,創造出小兵立大功的:「BIM自動化工具箱」。

實測證明,使用自動化工具箱後,平均可節省30%至40%的模型建置時間,特定元件的建置速度甚至可以提高到90%,提升專案整體效率,達到如期如質交付。

對建築師事務所、營造廠而言,BIM團隊提供的建模服務不只模型品質要好,建模速度也要夠快,才能跟上每周隨著建築設計優化,或現場實際情況而不斷更迭的設計或施工圖紙,以符合建築生命週期不同階段的客戶需求。

然而,當大量的建模元件項目,遇上圖紙資訊迭代,不僅花時間,也可能因為建模步驟繁複,產生漏建、漏標籤的狀況,而後續品質檢查時,也不一定能一次檢查出所有細節。

「為了即時提供客戶所需的建築模型與RFI(碰撞檢討報告),我們觀察了不同類型的BIM專案的實際執行狀況,思考如何減少建模時間?最後想到的解方是『科技』」,若水BIM專案經理盛孝銘回想一開始接到任務,他的目標就是要協助團隊找到快速優化之道。

若水BIM團隊的成員具備資通、建築與機電、研發工程師、專管等背景,團隊決定發揮自身優勢,成立開發任務小組,在內部導入自動化工具,讓科技變成每天工作的日常。

但是自動化工具,究竟用在哪裡,又該如何導入專案流程呢?

善用BIM自動化工具箱,提升專案效率

在建築業界,因應不同建築物類型及使用需求,其設計圖面之標註、比例和空間呈現方式都不同,難以做到建模全自動化。於是,內部開發的自動化工具,主要鎖定在有規律且繁瑣的建模項目,專注於跨專案的通用開發,或高效益的特定案型開發。

以類別來看,自動化工具箱內包含自動化工具以及QC工具兩種類別。各自再細分為通用工具、建築工具以及機電工具三種項目。除了自行開發,開發任務小組也會定期搜尋相關論壇的開源建模工具,合併使用。

若水BIM自動化工具箱(圖片來源:若水國際)

「在建模的過程中,我們發現最花時間的動作是重複建置或描繪同樣的元件,以及確保元件是否有在正確的位置上,」負責確認自動化工具需求及測試的BIM專案經理陳志偉說。

一棟大樓的BIM模型往往包含了成千上萬個元件,大到天花板、鋼樑、空調管線、樓梯等結構,小到消防栓、閥件、插座等元件,都要透過BIM工程師整合不斷更迭的建築、機電的2D圖紙,手動在Revit軟體上移動滑鼠一一點擊、建模,即時更新。

於是,開發任務小組的自動化工具,主要以這兩種功能為主:

一、減少重複動作

如下所示,這是一個建置好的BIM建築模型,我們要在模型上進行鋼樑標註尺寸。以這個專案為例,一張圖面上通常需標註二十到三十處鋼樑尺寸,鋼樑數量多,如果要逐一點選鋼樑寬,滑鼠其實不好點擊,且需大量時間。

但透過自動化工具,可以在數秒內在指定位置,自動標註所有鋼樑尺寸,比過去手動選取節省了90%的時間,亦能避免人工遺漏。

鋼樑寬快速建模示意(影片來源:若水國際)

二、快速偵測位置建置

針對已建置完成的模型,亦可使用自動化工具進行細節偵測。

在結構基礎板建置時容易忽略高低板落差處須建置牛角(高低差補強),透過自動化工具偵測後,可找出需建置牛角的位置並自動生成牛角結構。

自動生成牛角示意(影片來源:若水國際)

另外,模型中有許多元件標籤,例如「門:D001 200cmx100cm」,方便辨識這些元件的資訊、尺寸與數量。自動化工具可以協助我們,找出漏上標籤、標籤重疊或重複上標籤的地方,以紅色雲型線顯示偵測出錯誤的位置,提醒BIM工程師補齊標籤。

元件標籤干涉檢查工具示意(影片來源:若水國際)

不只如此,在圖紙套繪及圖紙生成方面,自動化工具也可以派上用場。

當建築模型和機電模型整合套繪時,自動化工具可以用來讓設備元件貼附牆壁,讓樓層內上千個插座自動貼牆後,同時將元件的角度自動旋轉至正面,取代以往靠肉眼一個一個把元件手動貼牆、檢查位置。

元件自動貼牆示意(影片來源:若水國際)

另外,當需要生成剖面視圖時,也可以不用手動一個個點擊圖上四、五十個軸線,可以透過自動化工具直接產出視圖。

自動化工具,實際運用在哪些專案環節?

開發任務小組成立後,團隊首先花了一些時間,從上百個BIM專案類型中彙整出最精華的共通點,並釐清開發需求和投入時間、人力的先後順序,才著手開發BIM自動化工具。

2019年起,若水BIM團隊已經正式將這些自動化工具實際應用於BIM專案中,成為工作流程中的一環,貫串專案的建模、回修調整與QC環節。

每次承接新的BIM建模專案,確認客戶的需求之後,BIM工程師會整理客戶提供的圖紙,進行第一次建模,並透過自動化工具來建置其中高重複性且繁雜的元件。

因為每個專案規格及需求不一,為了達到客戶的更細緻或客製化需求,BIM工程師不只手動建模,還會善用其他自動化工具,調整模型裡面的一部分元件,讓元件自動貼邊、轉向等。

等模型全數建置完畢,進到品質檢核階段,BIM工程師會先使用自動化工具箱裡面的QC檢核工具,做自動化檢核,再交由專案的工程師二度把關。大功告成以後,才會把BIM模型或RFI(碰撞檢討報告)提交給客戶。

當BIM專案遇見敏捷開發,開發成果看得見

開發任務小組導入Agile(敏捷開發),並採用Scrum的方法來產出自動化工具,結合內部的專管經驗以及現場施工經驗同仁的意見,每1至2周,便可開發出一個實際可用的建模自動化工具。

「開發中的挑戰,軟體開發技術只是一部分,最困難的其實是如何明確釐清開發需求是什麼?以及如何評估投入的開發資源,是否真正能幫專案省時省力,還是勞心勞力卻白費功夫」,盛孝銘補充。

過程中,開發任務小組善用專案管理軟體來貫串開發流程週期,包括前期確認需求、評估自動化工具開發效益,中期追蹤開發項目進度,到後期監控該自動化工具在BIM專案實際使用狀況和效能是否良好。

這個小組的成員,主要來自研發工程師和專案管理背景,根據各自的權責分為Scrum Master(Scrum大師)、Prodcut Owner(產品負責人)、Development Team(開發團隊),以及需求單位四種角色分工。

每周,大家會定期確認開發需求是什麼、討論有沒有替代方案,再決定要不要開發。確定後,以每周一個Sprint的循環週期,為訂定開發的目標往前衝刺。

BIM的工作常常需要與時間賽跑,為了客觀評估小組成員投入的工時,是否符合開發效益,或者當周是否一定要執行該工具項目,成員們會依據每次預計開發的工具項目,其開發時間、規模和複雜度做評分,以數值化的方式來計算該工具項目的開發分數(Story Points),作為當周Sprint開發的參考指標。

將現場施工經驗整合進開發工具,發揮落地實用價值

不只如此,為了讓BIM模型更貼近實際施工情況,開發任務小組也會和內部具備現場施工經驗的BIM專案經理互相討論,將這些只有跑過現場才會知道的「眉角」,設計到自動化工具裡面。

例如,坡道的斜率要在一定的範圍內、管線與樑下的距離範圍多少,管路與門的距離不能太近等等。這些都屬於沒有施工經驗,就難以判斷的內容,也是若水BIM團隊的獨特價值之一。

「為了確保資源有效運用,每周的Review Meeting,我們會透過折線圖報表,檢視當初設定的開發目標,和本周實際開發所花的時間成本,是否有落差」,開發任務小組的成員,BIM程式開發工程師陳立宇描述。

如果兩條折線很接近,表示開發的預期效益與實際效益相符;如果實際開發線比預期開發線還要低,小組成員則會回頭檢討如何優化前期評估標準,優化開發流程。

開發折線圖(圖片來源:若水國際)

透過自動化工具以及敏捷開發,若水在BIM專案導入自動化工具後,平均可節省30%至40%的模型建置時間,特定元件甚至可以提高到90%,提升專案整體效率,達到如期如質交付。

「若水從經手過的145個BIM專案經驗中,開發出真正實用、通用的自動化工具,以滿足BIM專案生命週期快速迭代的需求,解決各種建模時的困擾。不只提供若水BIM團隊內部使用,目前也有建築同業向我們購買自動化工具」,盛孝銘說。

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