預鑄混凝土廠生產自動化節能減碳之研究─以潤弘楊梅預鑄廠為例

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劉賓亮(Pin-Liang Liou) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

預鑄混凝土廠生產自動化節能減碳之研究─以潤弘楊梅預鑄廠為例
(A strategy Research of Energy Saving and Carbon Reducing applied to Production Management of Precast Concrete Factory Analysis of Example as Runhong Precasting Yangmei Plant)

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摘要(中)

透過導入建築資訊模型 ( Building Information Modeling, BIM ) 應用在預鑄廠藉由比較分析統計成本效益之策略。有了龐大的資料後，更針對不同的建築結構行為而做分群分析，從不同的構造與不同材料用料的檢測資料中找尋其中的關係，更透過相同的常用材料的檢測分析結果進行碳排量的排序，從排序的結果可以初步看出預鑄混凝土與普通現澆混凝土所不同的，在經費使用上的一個客觀與合理性，最後的分析與指標一起做綜合性的考量與評估，以達成本研究的完整性。
本研究嘗試導入建築資訊模型BIM 概念，其具有全生命週期整合應用
及3D 可視覺化特性，期望對預鑄混凝土廠自動化提出另一可行解決方法，研擬出一套專屬於預鑄系統使用最佳效益的預鑄混凝土材料，透過此研究將可以為混凝土預鑄廠在採用生命週期評估法將不同的設計、材料、設備、施工等結合漸進於自動化工業4.0 方式等：所做的工項資料，並後續將多年度的資料建置完整性的圖資資料或維護決策參考，以供業界對於未來建築結構的生命週期維護及整建經費的比較排序，因此在往後的材料運用及選擇時將可以更客觀與合理的回饋給營運者。
最後透過預鑄建築資訊系統之管理平台，將本研究所找出之自動化效
能分析、節能減碳分析、試驗成果分析等資料透過平台的方式進行彙整，並以BIM 的導入後所提升的KPI 優化指標工項與數值進行探討，將其提升之內容與驗證之成果透過管理平台的方式進行展示與功能應用，其主要目的為配合廠區自動化的效率與資訊化。

摘要(英)

Building Information Modeling is used in precast plants on analyzing cost-benefit for strategies. Thanks for huge data base; we can focus on building structure by grouping analysis. Find out the relationship between different structure and different material by using the testing data of them. In addition, sort carbon displacement by detecting results with common materials. Figure out preliminary conclusions such as objective and rationality in budget, and integrating consideration and assessment by results of sorting to accomplish the completion of cost-studying.
This research attempts to introduce the concept of building information model (Building Information Modeling, BIM) due to its characteristic of full life cycle and 3D visualizing. Expecting thatit can make out another feasible solution for automatic processes precast concrete plants to develop the most effective precast concrete material only for the precast system. It will make concrete plant better in combination with automation industry 4.0 ,different design, materials and equipment through this research. After that, Keeping several database completions in photographic and information or maintaining decision-making to sort and compare maintenance of building structure and budget of refurbishment for industries to use information and making decision more objective and more rational in the future.
Finally, through the management platform of precast structure information system, the research aggregated the Automation Industry efficiency analysis, carbon footprint analysis, testing result analysis and so on. And discuss optimizing working projects and values after building information model (Building Information Modeling, BIM) being introduced to show and apply the optimizing contents of along with the verification result through the management platform whose main purpose are meet the efficiency and informationization of plants’ automation.

關鍵字(中)

★ 預鑄建築結構
★ BIM
★ 預鑄系統
★ 自動化工業4.0

關鍵字(英)

★ Precast Structures
★ BIM
★ Precast System
★ Automation Industry 4.0

論文目次

目錄
摘要........................................i
Abstract................................ii
誌謝..........................iv
目錄..................................v
圖目錄..............................viii
表目錄.....................................xi
第一章緒論......................................1
1.1 研究動機.................................1
1.2 研究目的..............................2
1.3 研究範圍................................3
1.4 研究方法................................5
1.5 研究流程...........................6
第二章文獻回顧...................................7
2.1 產品碳足跡.......................8
2.1.1 全球節能減碳法規之彙總.....................8
2.2.2全球節能減碳作法之彙總......................10
2.1.3 台灣節能減碳碳足跡產品類別規則(PCR)訂定指引....13
2.2 建築物的生命週期.........................21
2.3 預鑄建築工廠自動化.................23
2.3.1 國內預鑄工法............................23
2.3.2 國內預鑄工廠.............................24
2.3.3 工廠自動化範圍.........................25
2.4 BIM資料庫與系統架設................................27
2.4.1 建築資訊模型Building Information Modeling........28
2.4.2 建築生命週期探討..........................29
2.4.3 Virtual Construction 虛擬建造....................31
2.4.4 Facility Management設施管理......................34
2.4.5 BIM節能減碳分析...........................37
2.5 人工智慧分析應用...................................38
第三章自動化導入建築資訊模型分析.........................40
3.1預鑄混凝土工廠生產現況分析........................42
3.1.1預鑄工廠的生產流程.................................42
3.1.2預鑄生產模式建立分析.........................47
3.2預鑄混凝土營建工程導入BIM模組分析.................62
3.2.1預鑄設計自動化技術選定...........................63
3.2.2BIM 整合分析......................................65
3.2.3BIM 系統探討................................68
3.2.4BIM於預鑄混凝土自動化標的分析....................69
3.3 BIM 應用於節能減碳效益評估.........................69
3.3.1預鑄建築節能影響因子............................69
3.3.2視覺化節能分析與模擬........................76
3.3.3執行節能計算模組...........................81
3.4 建築資訊模型導入工廠規劃設計應用......................82
3.4.1預鑄專案案例成效分析.............................83
3.4.2 BIM系統在國內外案例量化的評估探討................85
第四章預鑄廠產製自動化分析..............................88
4.1預鑄工廠營建自動化流程分析.......................89
4.1.1養護設備.......................................89
4.1.2養護程序..........................................91
4.2工廠設備養護與產製耗能分析.........................96
4.2.1工廠監控系統...................................96
4.2.2工廠假組立測試....................................99
4.2.3設備開發計畫.............................101
4.3 營建自動化KPI指標優化分析...................109
4.3.1預鑄混凝土廠年度KPI指標分析...............109
4.3.2 BIM工廠減少作業時間...........................113
4.3.3預鑄混凝土廠自動化工廠減少作業時間............115
第五章預鑄廠自動化節能減碳效益評估.......................122
5.1節能減碳門檻範疇界定..........................122
5.1.1國外節能減碳政策措施............................124
5.1.2推動自發性節能與溫室氣體減量協議................126
5.1.3接軌排放交易等彈性減量機制.........................127
5.1.4加強低碳技術研發..........................128
5.1.5建立必要的法制基礎..........................128
5.2預鑄廠節能減碳方式與溫室氣體........................128
5.2.1廢熱再利用......................................129
5.2.2個廠能源資源整合.................................130
5.2.3能源查核與節能輔導...............................131
5.3預鑄混凝土廠溫室氣體盤查計算.........................131
5.3.1組織邊界設定...................................133
5.3.2量化方法與排放係數準確度定義....................134
5.3.3 盤查方法應用之研究...........................135
5.3.4 預鑄工廠各階段計算..............................148
5.4預鑄混凝土應用與試驗分析........................151
5.4.1 OPC & SCC混凝土產品計算......................151
5.4.2 實驗室試驗結果..................................152
第六章預鑄混凝土廠PCR專案驗證分析.......................159
6.1預鑄混凝土PCR(產品類別規則)減碳效益分析...............160
6.1.1 卜作嵐水泥混凝土減碳效益分析......................161
6.1.2 自充填混凝土減碳效益分析.........................162
6.1.3 結構鋼材減碳效益分析.........................163
6.1.4 碳足跡計算及生命週期評估.........................165
6.2預鑄混凝土材料減碳配比分析..........................166
6.3生產線節能減碳效益評估分析......................175
6.3.1生產進度-柱庫存統計表.............................175
6.3.2 生產進度-大樑庫存統計表....................176
6.3.3 生產進度-小樑庫存統計表...........................176
6.3.4 預鑄混凝土PCR專案減碳差異比較....................177
6.3.5 國外PCR碳足跡計算及生命週期評估..................183
第七章預鑄建築資訊系統平台規劃..........................185
7.1 Cloud-BIM 系統架構................................186
7.1.1雲端系統說明.....................................187
7.2 預鑄混凝土廠平台模組建立...........................190
7.2.1 平台型式確認.................................192
7.2.2 平台運作與資訊整合...........................194
7.3 平台作業及成果....................................194
7.3.1系統平台功能.....................................195
7.3.2 導入模型決策架構平台.............................197
第八章結論與建議.......................................198
8.1 結論...................................198
8.2 建議.....................................199
8.3 研究貢獻.............................200
參考文獻...............................................201
附錄..................................................206
附錄1：測試範例LINGO 程式碼.............................206
附錄2：測試CFD程式碼..................................209
附錄3：測試預鑄混凝土強度資料..........................214
附錄4：盤查碳排記錄表單...............................224
附錄5：國外混凝土建築碳排係數資料........................225

參考文獻

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指導教授

林志棟(Jyh-Dong Lin)

審核日期

2017-10-23

推文