多維度的建廠規劃 5D FAB 設計之應用

BACKGROUND 應用背景

5D Interactive Design [(3D-CAD)+(4th D- Realtime)+(5th D-Intelligence)]，是應用網頁嵌入(web-embedded)之技術，藉由虛擬建造達到施工監控與檢視的目的 。這種5D呈現方式能提供一個3D之平台作為施工模擬，另外也能利用共同線上平台 ，及時檢知一些管路與設備的衝突，再加上智能式的資料庫輸入，提供了可靠的數據以提供客觀的決策模擬。目前在幾個新建廠專案，如F14P 2/3/4、F12P4/5、 F15P1/2乃至於LED，Solar等新事業專案，均已開始應用於實際建廠工程上，本篇文章接下來會針對目前在這幾個專案我們5D執行的層面來介紹。

DESIGN INTEGRATION 設計整合

首先是3D應用的部分，這也是目前在施工設計階段最主要的應用層面，各系統承包商在進行系統的細部設計時，依照先期空間規劃之定義，發展初步之2D設計圖面，進行3D之模擬施工，經由這個平台，即使同時有多個專案及多個地點進行設計，仍可利用共用的Web介面與即時之資料庫，進行設計的溝通與問題解決(圖1)。

圖1、左/People in different area need to move to certain location for meeting and only review the offline material
右/People in different area can meet together in the same time under the on-line reality environment

這個共用平台可作為初步之設計整合，找出不易發現的空間衝突及作為初步之工序檢討，現場也能依3D繪製之結果進行預製，加速工程之進行。而為了增加3D模型之準確度，並確保現場所有廠商之施工版次能一致，我們利用了3D轉成2D施工圖之功能，將轉出圖面對施工圖進行比對，增加3D之準確度。(圖2)

圖2

以一份針對F12P4參與3D設計繪圖人員與現場施工監工之問卷調查為例。(圖3)

圖3

在設計部份，74%之問卷樣本顯示採用3D設計，可以減少衝突發生，其中38%的人認為至少降低20%以上之衝突點。在節省工時上，也有50%以上的人認為有助於節省設計所需時間。
在施工部份35%的人認為可以降低施工成本與時程，52%的人認為可以有助於改善施工品質，不過因為5D軟體之普及性不高，操作介面也與常用之工程繪圖軟體不同，僅有30%左右的人願意在下次再次使用此一軟體。

DATABASE DESIGN AND APPLICATION 資料庫之設計應用

其次，在物件的資料庫整合上，依據各專 案，系統、位置之特性，將所使用之各種設備與管路元件建構於5D平台，以真實照片的3D呈現，增添智能屬性以及連接點（POC），包括一般資料如名稱，供應商、價格、重量、功能、容量、維修、文字敘述、動畫、說明書等，並連接工廠運轉數據，如設備ID、Utility需求、流程、用量、材料等等，提供每一個權限用戶，查看、插入、編輯、創建、計算之使用。(圖4)

圖4

接下來介紹的是一些5D design之延伸使用，如製程設備機台之裝機(Hook-up)。 機台的裝機是一個要求精密施工與時程控制之工程，而且機台的多樣性與複雜度，以及特殊的設計，也容易造成設計安裝時的困擾。我們依照機台之預計安裝位置，經由5D進行layout模擬，並完成管路設計，此時產出之5D模型，不但可以作為未來同型機台設計之參考，以及經驗的延續，也可經由轉為2D之施工圖面，直接應用於現場施工。而此一部分也已實際應用於F12P4 FAB之黃光區與Diff bench區。(圖5)

圖5

除了上述之實際工程應用之外，5D design還有幾個應用層面，例如提供真實之管路或空間模型，可用來進行較準確的流量計算或流場分析(圖6)

圖6

在材料與數量分析上，可進行早期評估或追蹤實際之用量統計，進而達到費用控管之進程目標。(圖7)

圖7

另外尚有互動式操作模擬教程，資產管理等發展中之應用，將於未來陸續的提供上線使用。

CONCLUSION 結語

設計工程師依靠他們的經驗、直覺、想像力和判斷力轉換成為設計，並完成繁複的工程管理與建廠專案。5D的成功應用，提供了設計者一個方便且互動的設計平台，通過了這個平台，優化他們的設計。而更多的5D應用與輔助工具，也將是未來發展的方向。