全方面整合數據、打造數位雙生,如何以BIM技術打造智慧工廠?

智慧工廠

圖片來源:IDEA官網

文/若水BIM團隊

在全世界愈來愈重視永續環保,同時又有通貨膨脹、缺料缺工等種種供應鏈複雜議題,採用BIM(Building Information Modeling 建築資訊模型)技術來設計、建造智慧工廠,已成為眾多企業必不可少的選擇。透過BIM,除了能提升從設計、施工、營運到維護的生產效率和決策品質,甚至能透過數據間相互串連、整合,打造數位雙生的應用環境。

案例1:美國Tesla Gigafactory,7個月打造地表巨型工廠

Tesla在內華達州的Gigafactory 1超級工廠

圖片來源:Tesla官網Youtube頻道

Tesla不只是世界級的科技公司,連蓋工廠也一樣很「科技」。

2016年1月,Tesla在內華達州的Gigafactory 1超級工廠啓用。這裡就像推動著Tesla成長的核心,根據官網介紹,佔地180,000平方公尺的Gigafactory 1是全球電動馬達、電能儲存產品、車輛動力傳動系統以及電池最高產量工廠之一,每年生產數十億個電池芯。

為了打造這間世界級的龐大建築物,Tesla用BIM技術大幅縮短整個營建週期。過程中動用了32,000噸結構鋼和9,500噸鋼筋,所有設計圖紙,像鋼筋施工圖和結構圖,都是從Tekla的BIM模型所產出,而且僅僅花了7個月。

負責此案所有BIM模型生成的結構工程公司GPLA負責人Gregory P. Luth,曾經為文指出,「BIM是扎實的基礎,它能將各種設計、細節和裝配關係整合在一起,為Gigafactory 1打造了強大的結構系統。通常,最終與最初的結構設計、設備佈局不會一致,工廠必須隨時因應大幅度的設計變更進行調整,並且盡量減少重工。因此,我們最主要的設計目標是速度和適應性(speed and adaptability)。」

他觀察,對Tesla來說成功的關鍵就在於制定工廠的設計策略。該公司專注於設計關鍵路徑(design-critical path),可以做到一下訂鋼材、送達工廠時,設計和施工圖也同步完成。不僅如此,Tesla還有簡單、強大的橫向系統(lateral system)來適應各種項目的變化,方便擴展和修改。

案例2:新加坡榜鵝數位智慧園區,連道路都聰明就靠BIM


新加坡榜鵝數位智慧園區

圖片來源:新加坡市區重建局 (Urban Redevelopment Authority)官網

鏡頭轉到新加坡的榜鵝,這個對多數台灣人可能有點陌生的地名,是該國的新市鎮,部分還由填海造陸而成。

再過一年,這裡即將搖身成為榜鵝數位智慧園區(Punggol Digital District, PDD),許多跨國企業的智慧廠房、智慧商辦等都將在此林立,像台灣的台達集團、2020年被韓國現代收購,以動力機器狗「Spot」出名的Boston Dynamics都即將在此建立基地,釋出2,000份科技相關工作。

榜鵝智慧園區有多「智慧」呢?

opengov的介紹裡,觸目所及的每座建築、每條道路,都能透過數據彼此連結:大到每天的環境溫度、降雨量,到電梯使用率、照明、機械和電氣系統目前運轉現況,再細到智慧廠房、廠辦樓地下室的風機盤管、壓縮機運作等,如實記錄和串接。

主要是因為該園區,採用由區塊鏈建構的ODP(Open Digital Platform),這是由園區主要發展商的裕廊集團(JTC)、新科工程、政府技術局、新加坡網路安全局和資訊通信媒體發展局共同開發的開放數位平台。

透過ODP,也讓榜鵝智慧園區擁有建立數位雙生(Digital Twin)的能力。「從運營的角度來看,監控是一項基本而且至關重要的功能。在地面上發生的所有活動都反映在儀表板上,從狀態變化到系統故障,整個生命週期的歷史數據都被記錄下來,」JTC的軟體工程師 Hazel Jung 在園區官網訪談文章裡提到,「這些見解有助於提高設施經理對情境變化的感知能力。」

而收集、記錄所有數據的基底,就架構在BIM(Building Information Modeling 建築資訊模型)上。

榜鵝智慧園區使用的BIM模型,還結合了GIS地理資訊功能,整套系統由美國環境系統研究所公司 Esri 開發,在其新加坡官網開宗明義寫著,「GIS和BIM(GeoBIM)的整合,正在改變建築環境的可視化和規劃方式。這讓建築、工程和施工(AEC)領域得以優化開發設計,同時促進和提高專案交付品質。」

最終也最關鍵的,莫過於GeoBIM可以串連各項數據,從施工到營運,發揮每塊土地最大的潛力。Esri Singapore首席執行官Thomas Pramotedham在接受computerweekly.com 訪問時舉例,在施工期間,無人機可以進行空中掃描、追蹤和監控施工進度。航空掃描的數據也可以整合到協作平台中,以確保工作符合計劃的設計。

各種數據、類型都記錄在BIM模型上,對內優化營運管理,幫助規劃人員分析各項設施、資產管理數據,了解設施、設備之間的依賴關係,降低成本並做出更好的決策;對外尋找對的顧客,透過分析使用者行為、人口統計以及現有服務和設施等數據,找到入駐園區租戶的最佳組合。

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