台大廖慶隆教授至中華技術講座分享軌道建設之土建與機電系統整合經驗
2024-05-08
今年第二場的「中華技術講座-軌道營運管理」，邀請到台灣大學土木系廖慶隆教授以「土建與機電系統整合」為題，在台北科技大學分享他多年來在軌道產業的土建與機電系統整合經驗。廖教授曾在台北捷運局歷經電腦中心主任、總工程司、副局長及局長的歷練，還曾擔任過高鐵局局長，在軌道建設有豐富的工程管理經驗，今天他針對土建與機電系統整合的課題加以闡述，從常見問題到解決方向，有精闢的分析說明，並穿插一些過往他在工作上經歷的實際案例，深入淺出，讓北科大的學子們，對軌道建設所面臨複雜的土建與機電系統整合，有了初步的的認識。
首先，廖教授先說明機電整合的意義，再點出土建與機電整合的問題。機電整合技術是自動化的基礎，牽涉到精密機構運動之伺服控制，必需整合機械、電機、電子、資訊、通訊等技術，雖有其複雜度，但已發展較成熟。而土建與機電整合的第一個問題是設計與施工的階段差異常導致時程與空間資源衝突，土建工程大多完成細部設計後才發包，施工以按圖施工為原則；機電系統工程則在完成基本設計後就發包，施工階段必需認證確認其系統之細部設計，過程中常需經調校，最後也需認證確認其安裝成果可達到業主功能要求。土建在細部設計後已確定空間資源需求，但機電則在施工時才能確定空間資源需求，時間先後差異常造成空間資源衝突，以及土建與機電人員間的摩擦。而土建與機電的專業訓練邏輯與作業程序不同，專業術語以及名詞定義的差異，也會導致合約與溝通上的爭執。其他問題還包括 : 施工環境要求不同、工程精度要求差異、資源未共享造成重複工作或浪費、欠缺整體安全考慮及景觀造型色彩爭議等，都是土建與機電整合會碰到的問題。而當品質、工期與成本間有衝突時，功能及安全要求常被犧牲，所以必須要有覺察的機制。建設工程如果忽略土建與機電的系統整合細節，常導致整體系統運作功能不符合需求或不穩定，雙方相互指責，造成工程延宕。
廖教授進一步解釋，一般工程在規劃階段，就應該做好資源分配，包括空間資源；設計階段則是依照所分配的資源，進行所需的功能設計。若規劃階段未作適切的資源分配，就會延到後面工程階段解決資源分配問題，容易造成衝突。土建與機電的系統整合，首先要理解其特性差異。土建量體大、施作後不易重來，工程誤差較大(3%)；機電工程誤差小(1%)，施作過程需對模型或原型進行測試與調校。二者先天上特性不同，很難就系統內容整合，而是要在維持各自獨立作業下對二者間介面進行整合。因此正確識別所需整合介面，相關人員間的溝通理解及文件化資訊確認是不可或缺的工作。即便細部設計與發包施工在土建與機電程序不同，但在基本設計完成後才會發包的順序是相同的。因此，在基本設計階段識別土建與機電間所需介面，雙方溝通達成共識，再藉由機電整合圖說(Combined Service Drawing;CSD)與結構機電圖說(Structure, Electric and Mechanic;SEM)確認整合介面，可幫助雙方對整合介面建立一致的認知基礎。機電整合圖說是把建物的機電設備全部管線套在一起整合，配合結構空間套圖，以避免管線衝突。結構機電圖說則進一步依據上述整合後的管線，把需預埋及穿牆之管線與土木結構圖說套繪，作為土木灌漿前預埋管線及穿牆套管安裝之確認。此外，廠商還需審慎檢討建築、水電等相關設計圖並繪製施工大樣圖或施工製造圖（Shop Drawings），以避免發生無法補救的缺失。
廖教授還提到，在工程的時程控管上，施工介面整合與管理，以及里程碑控管是重點所在。介面處理原則包括介面識別、介面具有備援計畫、介面失效時要停在安全側或影響小。里程碑是以階段性明確的可交付物來衡量工項進度，藉由設定適切的里程碑，可將有介面整合完成的進度節點或階段性成果節點，作為計畫進行中控管工項內容、順序與時程的的短期目標。里程碑計畫管理可包括里程碑管理、里程碑付款，以及里程碑進度管控，是可善加利用的好工具。運用發包方式如BOT或統包方式減少介面衝突，對縮短專案時程也有所助益。
最後，廖教授總結，系統整合要成功必須尊重專業，雖然運用技術手段可以處理問題，但往往問題根本在於人，協同作業人員態度很重要，如虛心、務實及願意面對問題等。為能強化土木與機電介面整合能力，培育具備跨領域溝通能力的介面工程師，也是重要的工作。演講在同學提問後圓滿結束。
廖教授演講實況。
廖教授演講實況。
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