營造業施工安全BIM應用的發展趨勢

發佈時間:2020/11/27    瀏覽次數:696

一、前言

建築資訊模型(Building Information Modeling, BIM)由於具有豐富的三維模擬與資訊攜帶能力,改變了營造業各個領域的工作模式,其中也包括營造施工安全應用。近年來,營造施工安全BIM應用逐步從「場景模擬→安衛元件→結構化風險資訊」的趨勢發展,將結構化風險資訊適當地紀錄於BIM模型中,經由風險管理循環讓工程各參與者能夠協作分享與使用(collaborative sharing and use)。

為更明確說明營造業施工安全BIM應用的發展趨勢以及結構化風險資訊的效益,本文就各國的推動情況進行分析與探討,同時也綜整出未來發展的方向。

二、各國推動營造業施工安全BIM應用情況

目前國際上推動營造業施工安全BIM應用的主要國家包括芬蘭、美國、英國、葡萄牙等,以下就各國推動情況進行說明:

  1. 芬蘭

    芬蘭在2012年頒佈「一般BIM要求(Common BIM Requirements)」,是全球第一個將施工安全BIM應用寫入規範文件的國家,內容主要在該規範中的4.5節:在BIM的協助下確保施工階段安全(Ensuring Safety at Construction Phase with help of BIM)。

    圖1. 芬蘭一般BIM要求
    (圖片參考與修改來源:Finland, 2012)

    在該章節中提到承包商可以在業主同意的建模精度與範圍下,經由BIM模型的協助下呈現墜落防止的解決方案。該標準認為可從三個層面應用BIM來改進施工安全:(1)通過提前規劃與模擬施工作業,以及將在現場過程不同階段的必要安全預防措施與設備(如圖2所示);(2)確保結構能被安全地建造,且必要的安全設備連結件能在結構中正確地安裝;(3)所規劃的安全方案可以適當地可視化。

    圖2. 施工安全作業場景模擬
    (圖片參考與修改來源:Finland 2012)
  2. 美國

    美國紐約建設局(New York City Department of Buildings)在2013年發佈了「工地安全建築資訊模型指導綱要與標準(Site Safety Building Information Modeling Guidelines and Standards)」,說明了提交施工安全BIM模型的要求、過程與程序。該標準對於安全設施的參數與LOD都有建議,同時在紐約建設局的網頁上也提供安全設施元件庫使用。

    圖3. 美國紐約建設局工地安全建築資訊模型指導綱要與標準
    (圖片參考與修改來源:NYCDOB 2013)

    在該標準中針對車輛載具(vehicles)、運輸工具(conveyance)、安全護欄(safety barriers)、場地元素(site elements)、街道與人行道資訊(street and sidewalk information)等元件提出了安全相關參數的紀錄要求。以吊車(cranes)為例,要求紀錄類型(type)、製造商(manufacturer)、許可號碼(permit number)、許可連結(link to permit)、規範連結(link to specifications)、迴轉半徑(radius of swing)等。

    值得注意的是,該標準認為相較於一個貼近真實的複雜模型(如圖4(b)),一個具有正確資訊的簡單模型(如圖4(a))更能發揮作用。因此,該標準重視BIM模型紀錄資訊的正確性,而不是其擬真效果。

    (a) 具有正確資訊的模型 (b) 貼近真實的模型
    圖4. 美國紐約建設局工地安全建築資訊模型要求
    (圖片參考與修改來源:NYCDOB 2013)
  3. 英國

    英國標準協會(British Standards Institution)在2018年發佈了PAS 1192-6: 2018標準「使用BIM結構化安衛資訊的協作分享與使用規範(Specification for collaborative sharing and use of structured Health and Safety information using BIM)」。該標準將結構化安衛資訊紀錄在BIM模型,並通過風險管理循環與業主、設計者、承包商、最終使用者等參與者協作分享與使用。

    圖5. 英國PAS 1192-6: 2018標準
    (圖片參考與修改來源:BSI 2018)

    該標準通過將結構化安衛風險資訊紀錄在BIM模型中的元件(component)或工作面(space)的方式(如圖6所示),再經由風險管理循環分享給各參與者使用。該標準整合了建築資訊模型、結構化安衛風險資訊、風險管理循環、參與者協作分享與使用等要素,為營造業施工安全BIM應用提供了一個具體的方向。

    圖6. 結構化安衛風險資訊
    (圖片參考與修改來源:BSI 2018)
    圖7. 風險管理循環
    (圖片參考與修改來源:BSI 2018)
  4. 葡萄牙

    葡萄牙目前也積極在推動營造業施工安全BIM應用,主要將參考PAS 1192-6: 2018標準的架構以及芬蘭與美國的規範標準,結合葡萄牙的法規與習慣來研擬應用標準。其中主要的差異在於葡萄牙將安衛協調員(H&S Coordinator)列入施工安全BIM應用的主要參與者。

    圖8. 葡萄牙營造業施工安全BIM應用標準研擬過程
三、營造業施工安全BIM應用發展

從各國制訂的標準規範來看,營造業施工安全BIM應用朝著「場景模擬→安衛元件→結構化風險資訊」的趨勢發展。因此,在BIM模型中紀錄結構化風險資訊,並隨著風險管理循環讓工程各參與者能夠協作分享與使用是必然的方向。

在未來應用發展上,將會經由風險評估在危害源的元件或空間(工作面)上紀錄結構化風險資訊,包括控制前後的風險等級變化。同時,也通過添加安全設施元件或管理措施的描述來說明風險控制的作法,再經由風險控制前後階段的切換來探討風險處置措施的有效性。當這些結構化風險資訊被正確紀錄於BIM模型中,就可以隨著風險管理循環跟各參與者協作分享與使用。

圖9. 營造業施工安全BIM應用發展方向
(圖片參考與修改來源:Cortés-Pérez et al. 2020)
四、結論與建議

從各國推動營造業施工安全BIM應用的演進可知,施工安全BIM應用逐漸朝向結構化風險資訊,整合風險管理循環以實現風險資訊的共享與使用。營造業施工安全BIM應用回歸至風險資訊,而不僅是三維模擬效果的呈現。未來的應用,可參照營造工程施工風險評估技術指引定義結構化風險資訊的風險要項以及施工風險資訊傳遞機制。使用結構化風險資訊也有助於工程規劃施工風險評估、工程變更施工風險評估、復工申請、危害告知、組織知識累積等風險資訊協作分享與使用。

參考文獻