五角大廈之整修重建

· 六百六十萬平方英尺

· 十二億美元預算

· 排定的20,000個整修工程

· 五十萬份使用MicroStation繪製的圖與數據資料

by Michelle Poggi

五角大廈乃是世界上最大的一棟低層數的建築物。它在1992年獲選為美國境內最具有歷史意義的地標之一。身為美國國防組織的大本營，五角大廈中大約共有23,000位軍人與平民員工，以及大約3,000位非支領國防部的薪水的員工。五角大廈擁有暖氣與冷藏設備、水與污水處理設備、警力、消防站、直昇飛機場、托兒中心、自助餐館、商店、地鐵站與醫療診所等設備與設施。原始的建築物是在1943年建造完成的，而且至今都沒有經過大規模的整修。而現在，在建造完成58年之後，便必須要重新整修，才能符合現代化的健康、防火與生命安全的標準規定，以及提供穩定的電力、空調與流通的空氣。主建築物的系統已經老舊不堪，再怎麼修補補強都沒有用了，而且整個系統也都必須要全部換新。

在1990年時，五角大廈決定整修及重建一百萬平方英尺範圍的建築物，包括了地下室的整修。這個整修計畫預計要將建築物的支援系統（也就是機械、電氣與配管系統），完全往下移到建築物的基礎結構系統中，然後再建造所有新的系統。在灰漿天花板、地磚、空調通風管與管線絕緣上的石綿污染物質（光是五角大廈第一階段的石綿污染物質就重達二千八百萬磅），必須要完全清除。

整修工程將會將所有機械設備、電器設備與管線系統、自動噴水消防系統、廁所、垂直運輸系統、與有彈性的天花板、燈光與隔板等，全部更新。整修工程也會將所有損壞的設備拆除、保留具有歷史價值的東西、更新食物供給設備、建造布置服務的作業中心、設置現代化的電信通訊設備、遵守節約能源與環境需求的標準規定、重新規劃物資管理、以及提供更好更安全的交通工具與人行道。

此整修工程專案的預算在幾年前就已經核算為十二億美元。但當時並不知道實際需要整修的範圍有多大，以及執行整修工程時會遇到多少挑戰。當初在整修五角大廈的時候，光是完成地下室（basement）與夾層（mezzanine），該部分的建築費用就已經超出其原本預計整修好這個部分所需花費的預算150%了，而且工程進度也已經落後預計的進度一年了。此工程第一階段（Wedge 1，也就是接下來要進行的工程階段）的工程主任目前也已經開始進行以MicroStation來將所有系統標準化的工作了。第一階段的整合專案工作小組組長Dave Westrick，與他的小組成員的其中一個任務就是，研究及決定五角大廈整修工程（Pentagon Renovation Program）的承包商是否也需要使用AutoCAD或MicroStation。

以MicroStation 3D來設計

Pentagon Westrick與他所帶領的小組成員，必須要重頭開始設計預計要花費一億五千萬美元的Wedge 1的藍圖。而他們手上有的唯一一份文件就是一份原始的棉質亞麻布的藍圖。因此他們必須要使用到原始建築物大約一千一百份的掃瞄圖，而這些圖只包括了地基的圖而已，並沒有其他機械與電器設備的配置圖。Westrick建議使用MicroStation 3D geometry來完成這個專案。

Wedge 1的整合專案小組組長Dave Westrick表示，"我之所以建議採用3D模型設計的原因，是因為在3D模型的環境下我們可以設計出更符合我們的設計概念的模型。起先，我們的設計承包商並不是很願意做這項投資。因此我們便從在3D環境中設計關鍵性的元件開始，然後在他們看到我們可以在MicroStation 3D幾何的環境中完成AVI 物件，並且可以在模擬的建築物中隨意地上下樓梯、在走廊中穿梭以及看看整修之後的樣子的時候，他們便完完全全地信服MicroStation 3D模型設計的好處了。"

由於在整個整修重建的過程中，所有工程都必須經過好幾層管理階層的審核，而這些管理階層的官員都不是工程師，因此他們很難用2D繪圖去推斷工程完成之後的樣子，而Westrick也就因此使用轉譯的方式（rendering）來說明他的設計概念。

新的南邊露台(New South Terrace)擁有行人徒步橋樑與符合ADA的公車候車亭。他解釋道，“許多審核藍圖的人都不是工程師。他們都是高級官員、會計師與計畫者，而且並不習慣於閱讀2D繪圖。因此期望他們在看過平面圖與正試圖之後，將兩張圖放在一起形成一個明確的影像，無疑是在為難他們。但是如果是3D繪圖的話，他們就可以很容易的看到完整的影像，因此讓MicroStation 3D成為一個有效且功能強大的工具。”

1995年地下室與夾層整修工程的第一階段（總共三個階段）正全力進行中，且Wedge 1的工程費用已經達到二億五千萬美元的時候，William Skinner加入了五角大廈整修工程計畫，而成為第二個文件控制管理者。這個地下室與夾層整修工程的第一階段的繪圖都是以AutoCAD來完成的，而Wedge 1則是利用MicroStation來設計的。Skinner決定要找出為何此整修工程需要使用兩種不同的CAD檔案格式的原因。在做了一些研究之後，他發現在整修工程早期的工程中，與CAD有關的決定都是由文件控制管理者所決定的。當時，文件控制管理者已經建立了一個一頁式（one page）的CAD標準，而此標準則必須要以繪圖交換格式（Drawing Exchange Format，DXF）來提交製圖。而此格式乃是Autodesk所建議的與其他應用程式分享檔案的檔案格式。於此同時，在市場研究上所得到的研究結果，使得文件控制管理者也建議整修工程最好是以MicroStation來做為檢視、編輯及列印CAD檔案的應用軟體。當使用MicroStation來開啟第一個DXF檔案時，文件控制管理者很快地就發現匯入非由MicroStation建立的DXF檔案，會使得檔案歪曲或失去某些資料。為了排除這個資料轉譯的問題，他將CAD標準改為MicroStation DGN來做為CAD deliverable(可傳送)格式。

為殘障者設計的River Terrace。 Skinner表示，“很可惜，在修改過的CAD標準之後才發行的應用軟體，並不是都能夠支援修改過的CAD標準。在某些情況下，這些資源並不符合正確的CAD標準。”

在Skinner 簡短地下了結論之後，他就開始提倡及遊說當局在剩下的整修工程中（Wedges 2到5），採用MicroStation來提供所有CAD deliverable，以及每年由政府官員或工程承包商所設計的附屬的專案。

在將文件控制的範圍延伸到額外的資訊管理服務之後，Skinner便勸服Lee Evey（當時新的五角大廈整修工程管理者），將此部門重新命名為資訊資源中心(Information Resource Center，IRC)。目前IRC所負責的工作就是管理整個整修專案從設計到執行所有專案的資料。身為IRC的領導者，Skinner的責任就是開發、促進及實施電子化資料的標準；以及所有研究、報告、設計書、文件、及其他與建築有關的檔案的接收、編目錄、以及編索引的工作。IRC的任務就是確保政府會擁有一份五角大廈整修工程的檔案，並確保所有參與整修工程的小組成員都可以存取這些檔案資訊。

避免重複

五角大廈整修工程需要有一個標準，來讓所有工程承包商都能夠提供、組織以及發佈他們的資料。

Skinner 表示，“政府可以規定可傳送的檔案的格式，但是並沒有規定要使用哪些應用軟體來繪製這些CAD製圖。我最後才瞭解到，就提供人們所需要的東西來說，我們正在限制我們自己在這方面的成就。透過一個本地的專家以及Tri-Services CADD/GIS Technology Center技術中心的幫助，我們建立了一個電子資料標準(Electronic Data Standards，EDS)整合專案小組(Integrated Project Team，IPT)，其中並包含了整修工程的小組成員在內。我們在資料管理軟體系統上做了一些試驗性的工作，而且透過參與這些試驗性的專案所獲得的結果，我們發現顯然我們在製圖與表格資料上，都需要有一個電子資料的標準。”

EDS IPT採用了Tri-Services CADD Standards標準，來做為現在被稱為五角大廈整修電子資料標準（Pentagon Renovation Electronic Data Standards）的基礎；其中一個部分與CAD有關，而另一個部分則與文件有關。

南邊露台(South Terrace)的電梯大廳。 Skinner接受了許多較小的工程承包商都會使用AutoCAD來產生CAD檔案，然後將這些檔案轉換為MicroStation的檔案，以符合整修工程的需求的事實。Skinner與IRC不遺餘力地推廣此工程所規定使用的電子資料標準，因為他們相信此標準可讓他們控制使用這些數以萬計的檔案資料（些檔案資料則是由數以百計的工程承包商所建立的）所需花費的成本，以節省納稅人所繳交的稅金。

設計/建造都節省了時間與金錢

Skinner也必須遵守五角大廈整修專案管理者Lee Evey的命令。當Evey接任總工程管理者時，他重新調整了此工程的管理小組，並重新將此工程編入功能性與地理性建築的整合產品小組(integrated product teams，IPT)。

Skinner表示，“IRC是一個功能性的IPT。在Lee重新調整的工作完成之後，他也指示電子資料標準要嚴格執行。他也指示所有要傳送到IRC的文件、製圖與資料，都必須要有一份列印稿備份和一份電子檔案備份。”

Evey也將工程從一個設計/投標/建造的系統，轉變為設計/建造的合約模式，改變了採購的方式，以及採用以成果為基礎的方式，來做為工程承包商的工程指導方針，以嚴格控制預算與工程進度。

Skinner表示，“在Lee的設計/建造與以成果為導向的政策體系實施之後，我們將原來多達一百頁的規定標準，刪減成為只有兩頁的標準。”

改善客戶服務

在早期的整修工程中，不動產與設備（Real Estate & Facilities，RE&F）的董事會，與整修工程的承包商，都認為他們取得電子文件，但是並不會指定任何特殊的需求。由於整修工程與RE＆F之間的資料聯繫越來越頻繁—下達指示的擁有者與負責維護設備的執行者—Skinner認為他在角色扮演上將會遭遇到困難。他發現與工程有關的檔案資料並沒有一貫地傳送到IRC，也就是整修工程指定的資料儲存中心中。

Skinner回憶當時的情況，並表示，“當時有幾個官方的政策與程序，要求文件與製圖都必須要全部並即時地傳送到IRC中。但是在許多情況下，這些文件並沒有依規定傳送到IRC中。而這時候，如果到了RE＆F必須要接管操作執行與維護的工作的時間的話，那麼便會發生一些問題。”

Skinner相信Evey變更此工程的執行方式（從設計/投標/建造變更為設計/建造），就是RE＆F的資料需求能夠在新的承包合約終獲得解決的主要原因。在2000年中，一直到Skinner卸任IRC的領導者前，他提倡所謂的 “資料委託（data commissioning）” 的術語與概念，來說明承包商在整修工程的每完成一個部分時，應該如何正式地將數以萬計的CAD檔案，與其他設備或設施的資料送交給RE＆F。

在Skinner的領導下，RE&F與五角大廈整修工程便成為五角大廈五十八年來的歷史中，第一個開始實施廣泛的、統一的標準化工作以及有系統地處理電子資料的單位與工程。

Skinner表示，“他們從來都沒有制訂過這樣的政策、程序、技術等等。他們曾經試圖要這麼做，但是由於五角大廈的規模太大，而且大廈中的組織也很複雜，因此這樣的工作便一直沒有執行。我們幾乎可以說是從頭做起的。我們根據原始的建築文件，然後考察這些關於五角大廈的文件與許多非官方記錄的資訊。雖然我們在之前已經進行了很多採訪的工作，但到最後，我們所有的資訊將會比所有相關的資訊更有價值。”

使用3D來設計的附加價值

Skinner的下一步就是要向此整修工程的高層決策決定者，說明需要使用及傳遞3D資料的理由。

“擁有完整、精確、一致且系統化處理的資料，乃是此整修工程成敗，以及讓我們的客戶RE&F高興的關鍵。這樣的資料對於完工之後的操作執行與維護工作也是很重要的。我們需要這種類型的資料—DGN資料—這樣他們才能將資料導入他們的系統中並開始使用這些資料，而不是試著找出少了什麼資料、補充資料、然後再讓這些資料改成相同的資料，因為這樣一來，這些資料便會在五個工程階段中分別以五種不同的方式處理。”

當Skinner在設計的階段中遭遇到以3D來設計，勢必會提高費用的障礙。他說明了在整修工程進行期間，以及在整修工程完工之後，以3D來設計會有什麼樣的好處。

他表示，“如果您以3D模型來開始設計工作，並使用MicroStation TriForma來建立3D模型的建築文件的話，那麼您就會發現這真的是非常有效率的方式。2D與3D的模型我們都需要。但是，如果一開始就以3D模型來設計的話，便可以從3D模型中產生2D的模型。也就是說，當我們修改3D模型時，2D模型便會依照我們所修改的資料而自動更新。因此，您在設計時便會達到事半功倍的效果。沒錯！或許您在開始設計時採用標準的2D與3D模型的確可以節省下不少錢，但是時間久了之後，尤其是資料有所變動之後，如果2D與3D模型之間能夠動態連結自動更新資料的話，那麼在一開始就用3D模型來設計，還是比較符合成本效益的方法。而這也就是我們向高層管理者強烈建議採用3D模型來設計的原因。”

此歷時十五年的整修工程一旦完工，那麼其規模便包含了六百五十萬平方英尺的建築物的空間，而且所完成的工程還必須要能夠維持至少五十年，並且還要週期性地設計、建造及更新資料。

Skinner表示，“我們承認我們可以用2D模型來設計。但是我們卻無法用2D模型來為廣達六百萬平方英尺的專案做出最好的設計。由於此專案的系統太複雜，因此我們相信，而且建築界的一些實例也證明，3D模型確實能夠提供更高品質、更協調一致的設計，而這樣的結果應該就可以降低建造成本。舉例來說，要在建造的過程中找出設計上的問題所需花費的費用，絕對要比在設計過程中就找出問題要來得昂貴。此外，RE＆F想要有更多的好處，以及想要能夠有更多的選擇，而這樣的要求便需要有更複雜的資料才能達成。因此我們便必須要用3D模型來設計才能夠滿足這些需求。”

除此之外，Skinner其中一個長期的目標就是，要為整個五角大廈的維護工作建立一個3D模型。而此3D模型中將會包括五角大廈本身、幾個鄰接的設施與地下長達數英里的公共設施等，佔地達五百英畝的範圍。他也相信這個3D空間模型必須要能夠可彈性調整，以容納另外一百二十個RE＆F所擁有或租用的設施。

MicroStation通過了測驗

由於有平均四百位五角大廈整修工程的工作人員、其他政府專業人士與獨立的承包商、超過二萬個排定的工作、工程正在進行中的大約一百萬平方英尺的空間、以及三千份使用中的製圖，因此IRC便必須要建立一些具體的規則，以及選擇一個可以滿足以上需求的應用軟體。

由於要降低購買應用軟體的成本，並獲得最大的投資報酬率，因此五角大廈整修工程當局便設計了一份 “ 圖形化資料生命週期問卷（graphic data life cycle questionnaire）”，並將此問卷送交給賓特利與Autodesk填寫。這份問卷要求賓特利與Autodest要解決及滿足幾個範疇的標準。而這幾個範疇則包括了圖形化資料相容與非圖形化資料的交換；2D模型設計、建立及記錄製圖；3D模型設計與展示；專案控制的整合、安全性與病毒防護；協作與協調；COTS軟體整合；軟體組態設定與管理；以及支援服務。

提高安全性的防彈玻璃根據過去的經驗，Skinner、Westrick與他們的工作小組都比較希望採用MicroStation，但是還是必須要先說服較高層的幾個管理階層，讓他們瞭解MicroStation是最好的選擇。

負責規劃、改變位置、整合需求、制訂標準及規劃空間的五角大廈整修工程小組的組長Stacie Condrell表示，MicroStation其中一個最簡單也最大的好處就是，它所建立的檔案大小比較小。

Condrell表示，"在規劃像五角大廈整修工程這樣大的專案時，我們可以取得關於此建築物的詳細建造文件，將這些文件與詳細的建築製圖放在一起，以規劃及繪製出整個專案的影像。我們每天都必須要在一份11x17英吋的縮圖上，查看廣達六百五十萬平方英尺的空間。而這份最初的CAD的製圖則是多年來由10到15家不同的公司所製作而成的。如果是在其他CAD平台上執行這些工作的話，那麼我們的工作效率就會降低很多了。"

使用MicroStation來執行此專案

此整修工程的整修範圍與工程持續的時間，需要有一個能夠涵蓋整個工程的執行過程的解決方案。

Skinner 表示，“根據我們回收的問卷調查的結果，以及我們本身的經驗與市場研究來看，我們相信賓特利已經建立了套工具，可以讓設計師與暫時的管理者，如五角大廈整修工程小組、以及長期的所有人，如RE＆F，都可以在相同的環境下使用相同的資料。而且我們所有人都可以使用這些資料。我們相信，在MicroStation的環境中，設計師可以用他來設計及建立架構，而建築工程承包商則可以在建築過程中更新所有設計上的變更。此外，這些資料也並不是單純地傳送出去而已，我們計畫要審核這些製圖，並從中取得資訊，以支持我們在工程進行期間所做的決定。整修工程中對資訊的需求會不斷變動，而且會隨著工程的階段而越來越複雜。畢竟，我們都是監督設計及建造的工程承包商的建築設計師。”

他堅持MicroStation可以讓支持他們以上在整個工程的執行過程中，所扮演的三個主要的角色—設計師、建築師與所有人及執行人。Skinner表示，建築設計師會從頭開始使用這些圖形化資料建立工具。而工程進行中的建築師則會檢視、列印、發佈這些資料並維護建築品質。而就操作執行與維護方面來說，RE＆F則會使用這些資料來執行他們長期的設備與基礎建設的管理工作，包括了使用他們來節省能源、降低維護成本、降低操作執行成本、增加安全性、減少生命安全上的問題、支援變更專案、以及做為訂定租金的基礎等等工作。

新的手扶梯增加工作人員上下樓的效率他補充道，“我們盡最大的力量來將從這些標準與使用MicroStation所能獲得的好處，轉變成能真正節省整修經費的實質好處。這樣一來，他們就可以瞭解他們現在所損失的，可以在未來獲得更高報酬的回報。也就是從操作執行與維護的角度來看，現在可能一天會多花費二萬元美金來建置管理系統，但未來藉由共享資料與能源管理系統（例如在員工離開辦公室時自動關掉電燈），所能節省下來的金錢則可能是數百萬美元。”

建立可信度

擁有最新、最精確的資訊，以及能夠將這些資訊快速且簡單地展示出來，對於在決策者之間建立可信度是很重要的。而這些決策者則包括了五角大廈整修工程管理者Lee Evey、二星、三星與四星上將，到國防部副秘書長。

Skinner解釋道，“有時候，我們必須要在一份8X11英吋的紙上，展現整個六百萬平方英尺的空間。如果Lee Evey想要在一張紙上同時看到五角大廈所有五層樓的結構的話，那麼可能會需要上百個CAD檔案來展示這個影像。所以您就必須要能夠在單一的製圖上，就可以參照到這些相關資料。可是並不是每套系統都能夠有效率地處理這樣的工作，系統可能會當機。如果您的CAD封包並不是很健全，而且不是設計為一次顯示這麼多圖形化資料的話，那麼您就無法傳送及展示出這個影像。而且如果您無法即時傳送及展示影像的話，您就無法向群眾傳達您想傳達的訊息了。我們向很多此專案的管理階層的人做過很多簡報。而由於他們都很忙，時間很緊迫，因此我們必須很快地展示他們想知道的資訊，而且也就無法去注意到在細微的技術性問題。但透過使用MicroStation，我們便成功地達到了這個目標。"

以MicroStation來規劃設計及移動規劃設計

MicroStation renderings被用來研究大廈內部設計方式除了整修設備之外，此專案的工作範圍還包括了主要的規劃設計，來將原本散落在大廈各個角落，以及大廈外部一百二十棟其他的建築物的不同部門都搬回大廈內部，以增進工作效率。在舊五角大廈時期，不同的小組會比鄰而坐。而此整修工程則計畫要將他們集中在同一的地區，集合起來一起工作，以增加生產力。

Westrick解釋道，“我們打掉一些牆壁來開放空間。員工之間的距離也就會變得比較接近而沒有隔閡。座位的排列方式看起來就像是工廠一樣整齊。以前我們走過空軍的辦公地區時，可以看到每間辦公室都大約有三到四張辦公桌。而現在我們可以更有效率地利用空間，而且每個人都可以擁有他們自己的工作空間。"

Skinner解釋道，“我們可以將以上的概念與硬碟重組的概念互相比較一下。我們試著去將分散的工作小組再重新組合在一起，如陸軍、空軍、海軍等等，而且我們使用MicroSTtation來以圖形化的方式展示我們將每個工作小組重新合併統一的方法。我們並不會請工作人員暫時搬移到其他地方辦公，直到他們的辦公室重新整修好再請他們搬回來。而是有一些會留在原來的辦公室，直到他們可以和他們必須與之密切合作的工作小組在一起工作之後，才會請他們移動辦公的位置。舉例來說，假設陸軍附屬小組1有一千位工作人員，且分佈在十五個不同的地方。而在整修工程進行時，有人問我們要如何將這些工作人員集合在一起辦公，我們就可以打開設計檔案，然後指出目前這些工作人員的辦公位置，到時候工程進行的方式。"

為了要將同部門的不同工作小組集合在一起、有效地利用空間，以及精確地規劃出完工時哪些人要從舊的辦公區域搬到新的辦公區域，工程小組便必須要規劃出一份 "移動方案(move scenarios)" 。這些模擬的工作包含了使用MicroStation來描繪整修中的百萬平方英尺的空間、未來要整修的百萬平方英尺的空間、以及百萬平方英尺的其他空間；所有的辦公家具與設備都必須要與在此辦公的人一起搬動；以及日期，也就是他們最快可以搬動的日期、最晚可以搬動的日期、以及讓他們準備搬動的時間。以上所有的工作都會顯示在建築計畫書的同一頁上。整修工程小組之後便會測試執行這些工作的幾個步驟，以找出最有效率且最符合經濟效益的方式來完成這些工作。

Skinner解釋道，“我們的目標是要縮短影響五角大廈工作人員辦公的時間，維持工程進度以及降低成本。這個模擬步驟可顯示出如果我們變更了搬移的時間與順序的話，會造成什麼樣的影響。我們是否可以縮短完成這些工作所需的時間？或是，如果我們變更了搬移的時間與順序的話，我們可以節省花費嗎？我們是否可以減少需要搬動的辦公室的數量，以及這對時間、成本與建造工作有什麼樣的影響？如果我們多花一些錢在這些工作上，並讓這些工作提早完成的話，我們便必須要多負擔百分之一的工程費用，但是可以節省兩倍搬動辦公室所需的費用。而且我們可以使用MicroStation與一些第三協力廠商所開發的應用軟體來模擬這些情況。這樣的軟體組合讓我們能夠自訂樓層空間規劃與所有資訊，並利用不同的顏色與圖案來顯示所有軍方的辦公室與他們的附屬辦公室，以及說明哪些空間是空著的。還可以利用標籤來標示出所有辦公室搬動的日期等等資訊。MicroStation幫助我們向管理階層清楚具體地展示出這些工程的執行方式，因此他們就可以很快地做出決定。”

進行中的工作

五角大廈整修工程乃是一個歷時十五年、預算高達十二億美元的專案。此專案的規劃是以保留此大廈大部分的主體架構與辦公室為中心，以及在整修工程進行時仍能維持五角大廈持續�