萬丈高樓同步起　BIM助「三提」

特首李家超提出建屋「三提」（提速、提效、提量），冀改善香港人亟须解决的住屋问题，也是业界一起努力的目标。协兴建筑工程合约科副主管谢伟正接受香港文汇报访问时表示，建筑数码化以及建筑工业化已势在必行，期望透过BIM（建筑信息模拟）和MiC（组装合成建筑法）的互相配合使用，大大提升项目策划可控性、成本预算准确性及提高施工步骤的准绳度，达至「提速」兼「提效」，实现「万丈高楼『同步起』」。 有着超过60年历史的协兴建筑，是香港的大型承建商，谢伟正提到，公司在香港总共完成了超过2,400项大大小小的工程，而公司亦正在思考如何优化建筑工序，以达至「提速、提量、提效」。他指出，公司有一定历史，但不代表会因循守旧，一直都与时并进，因应「建造业2.0」以及优化建筑技术的需要，公司的建筑信息模拟部和创新及科技部持续创新，专注加强建筑科技的研发和落实。   BIM有效控成本 免施工延误 而公司近年发展的技术包括BIM（建筑信息模拟）、MiC（组装合成建筑法）、机械人、信息科技、人工智能及新型建材等。谢伟正说，BIM最初亦只有3D（三维），在科技发展下BIM已经推展到4D，新增了「时间」可以模拟整个项目由开始到完成的施工程序以及物流运输，更甚还有5D（成本）、6D（可持续发展）。单靠BIM就可以估计人手、预算、物料，并能在前期就决定了所有MiC组件的设计以及施工图，当施工图传送至厂房时就可以立即开工生产。BIM以及MiC互相配合，就能大大提升成本预算准确性，以及施工方案的细致度及准绳度，从而提高效率。   协兴建筑总经理（建筑信息模拟部）黄志斌指，施工前会用BIM提早预演施工方案一次，确认无问题才正式施工，能减少大量工程上的灰色地带或沟通出现问题的机会。黄志斌提到，虽然BIM在前期需要投入的资金及人手较传统建筑法多，但BIM可避免施工时发生错误以及因工程延误出现超支。 求精准 组件运输过程也模拟 谢伟正又指，在建屋之前很多时都要造一间俗称「Mock-up房」的设计样板房供业主及顾问审视日后发展项目建成后的效果。 传统方式不但耗时耗钱，如果有设计改动要拆除改动部分重做，极不环保。而BIM的像真度已经足以比拟一间「Mock-up房」，连天花里面的机电设施及喉管位置都能清楚看到，加强施工准绳度。再者，模拟出项目外观以及内笼后，设计师或建筑师亦可以因应需要，将颜色配搭或者物料即时作出修改，省时省钱。 谢伟正透露，近期正在运用BIM的例子有入境处新总部、新税务中心、启德体育园、启德商业项目AIRSIDE等建设，而公司手头上约有20多个项目，绝大部分都在用BIM运行。他举例，启德体育园主场馆上盖的大型预制构件，重达数千吨，需要运用DfMA（可供制造及装配的设计）方式组装，施工队要了解实际装嵌过程，就是靠BIM的模拟片段，片段亦会标示出不同工序需要用到的建筑机械型号、机械的负重量、摆放位置、吊运的方向等等，让施工队清楚建造程序及施工次序，提高施工准绳度以及减少意外。 BIM连每一件组件的运输过程也能够模拟。黄志斌又提到，启德体育园主场馆上盖的大型预制构件因体积及重量庞大，一旦出现些微偏差就要暂停施工进行现场修改，导致「几百人企咗喺度等你开工」。因此需要BIM模拟该组件由出发点到启德的航运路线，连海水潮涨潮退、由船只移入工地的路线以及所有路径阔度也有计算在内，可以准确预测出组件到达的时间以及运输流程，「连运送车要点样转弯、转几多度都可以预先计到畀你」。 谢氏形容「建筑需要工业化」，工业已经到了4.0，而建筑业只是去到2.0，认为已经落后了一大截，需要急起直追。如果建屋能够做到像生产汽车般有生产线，配合BIM提高设计及组装效率，提早发现及减少错漏，即变相节省金钱及时间，就能「提速又提效」。 人工智能BIM建模 时间缩减七成 「智慧管理」是要先把工地数码化。黄志斌举例说，利用人工智能发展可协助一个大型项目铺排错综复杂的机电配套及管线，亦能预先计算出墙身需要开洞的大小以及管线尺寸坐标，降低因人手铺排管线出现错误或偏差。在施工后可以在现场拿起平板电脑，透过镜头及扩充实境（AR）技术，将现实及虚拟结合，审视管线是否与原先设计相符，有点类似玩Pok?mon GO一样。   黄氏指利用数码技术还包括自动化工具，如检视建筑物是否符合建筑条例，传统的做法就是拿起图纸，由人手逐项检视，例如楼底是否有足够高度，「有时差少少都好容易睇错」。而BIM就能透过演算法，在施工前找出是否符合建筑条例，透过人工智能在数码化建筑模型里找出不合规的地方，而人工智能一日能够侦测到三万个不同的位置，暂时已开发超过30条建筑条例的演算法。 侦测是否符消防条例 黄志斌又指，建筑物是否符合消防条例也可以透过人工智能侦测，连消防花洒的覆盖范围、消防喉的长度也能显示出来，避免出现「死位」，亦令设计和施工更加精细。 另外，一个大型项目有相当多数量的房间，每间房都有灯掣及电掣，例如启德体育园涉及超过5,000个房间，而这5,000个房间设计及功能又不一样，此时就需要用人工智能加入逻辑的方式去设计不同房间的灯掣及电掣位置，所需时间由传统倚靠人手的至少18个月，大大缩减至6个月，节省近七成时间。 黄志斌指出，「数码化」再进一步就是「参数化」，例如用参数化去设计一件MiC组件，电脑透过逾万次的运算，计算出如何最「悭料」，结构承托如何达到最强等等，比起单纯人脑计算更能找出更好的设计。 谢伟正认为，项目规模愈大，愈能发挥BIM的效益，不单只可以应用在单一项目上，将来亦可以应用在巨无霸的项目上，即使规模大如一个太古城，亦无须分数期兴建，只要配合标准化设计以及建筑机械化，就可以整个地区都同步兴建。将来「北部都会区」等大规模的项目发展，也可以利用BIM扩展到一个区域的模拟发展，避免出现规划上的不协调，将BIM的效益最大化。他形容建筑界有句名言是「万丈高楼从地起」，现在就是「万丈高楼同步起」。 MiC技术缩短近半施工期 科学园创新斗室InnoCell是香港第一个永久性钢结构组装合成建筑。谢伟正指该公司在这个MiC项目中取得很宝贵的经验，透过MiC技术成功缩短超过四成的工期时间，亦减少了工地现场超过一半人手，只需要200至300个人就能完成兴建。由于MiC技术组装件体积庞大，需要一个占地广阔的厂房，因此最好设在内地。机电组装合成MiMEP则组装件体积较细小，为了运输方便，生产MiMEP组件的厂房都是设在香港。 设MiC组件中转站可保供应 他也提到，在疫情大流行的背景下，把MiC组件运到香港是一个相当困扰的问题。他建议，可以与内地有关部门商议，在内地与香港边境、河套区附近划出一个区域，预留作MiC或者MiMEP组装合成场地，有点类似中转站的概念，免除过关手续时间，亦有助保障本地工人就业。现时不少工序集中在地盘里，但MiC可尽量将生产及组装工序搬去厂房，而地盘生产工序愈少，即代表地盘愈安全和整洁，亦能减少工地现场所需人手，即使工人成本上升，但透过MiC配合BIM，长远来说能减低成本。 谢伟正说，运用MiC是行业的大方向，主要是可降低生产成本，奈何前期设计成本较高，每一次更改设计都要改动生产线，就算用机械人去生产，改动设计也要重新输入设计程序及改动生产线，每一样都涉及时间以及成本。如果同一个MiC组件能够做一千件甚至一万件，就可大大压缩时间及成本。 统一标准设计可降低成本 他又指，特区政府是全港最大业主，假设政府可以配合业界，采用同一标准的设计，就能够「以量取胜」，大大降低MiC预制组件的平均成本，情况就像黄金电脑商场「自选组装电脑」一样。内地MiC厂房的客户同时包括内房企业，但本港及内地的制造标准不一，若能统一制造标准，就能吸引内地厂房增拨资源为香港生产MiC组件。 「高性能」混凝土轻两成 起楼更灵活 目前不少企业着力发展ESG（环境、社会和管治），建造业使用环保建筑物料也成为新趋势，谢伟正透露，目前公司正与伙伴机构合作研发高性能的建筑物料，例如把不同的纳米材料添加到建筑物料上，达至不同的效能。其中一个高性能建筑物料是轻质混凝土（俗称石屎），有别于坊间向混凝土透过注入空气泡沫的做法，新技术是透过加添密度较低的固体颗粒，达至强度符合结构使用。两者分别是，一般石屎每立方米约2.3吨重，而轻质石屎每立方米重约1.8吨左右，比一般石屎轻约两成。   为MiC组件「减磅」方便组装 谢伟正进一步解释，这两成重量的差别，对于需要吊运的MiC组件安装是非常重要，可以是「吊得起」和「吊不起」的分别，意味这些重量差别可以左右起重机的选择、MiC组件大小，甚至是施工的可行性等等，令起楼更灵活，能源消耗更低。他又举例，另一种建筑物料是在混凝土中加入一些纳米颗粒，使混凝土的防渗水性能显著提升（标准测试条件下的渗水深度减少四成），此类物料目前多数应用在建筑的水缸。 再造纤维加入混凝土填裂缝 此外，公司亦研发出一种能「自愈合」的石屎物料，透过加入特殊纤维到混凝土中，利用纤维把裂缝宽度控制到小至100微米，而水泥基体在吸收水分之后形成水化物，就能填补裂缝空隙。值得一提的是，这些纤维其实是来自回收的胶樽循环再造并经过特别处理而成。 对于政府提出的基建先行，协兴建筑同意及支持。谢伟正说，以启德发展区作例子，该区是香港第一个先行建成区域供冷系统的地区，供日后启德区内发展项目接驳使用，原理就如为建筑物提供中央水冷系统，透过配水管将水运输至单位，配合「热交换器」（Heat Exchanger） 作为空气调节用途。此系统让发展项目无须各自独立安装制冷机组及冷水塔，减少重复建设，节约能源及提高能源效益，而且「即驳即用」，省时快捷。 谢伟正认为，政府可以用区域性思维规划大型基建发展，用中央统筹的形式规划每一个区域的基建水电，提高效率之余又能节省能源。 此外，谢伟正也表示，公司正研究「机械人化」，建筑工人最大的问题就是「老龄化」，而且在高危地方有机会出现意外。他举例，公司正与本港及内地的大学合作研发机械人，机械人可代替人手在升降机槽内安装路轨、在工地烧焊、工字铁接驳、喷油漆等工序。