∼以臺北捷運工程編碼資料庫為例 (上)
☆ 林茂成、郭耀程 ☆
關鍵詞：捷運工程、資料庫、工程編碼
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一、前言 隨著電子科技之快速發展，網際網路縮短了人與人間之距離，電子商務之日漸普及改變了傳統市場交易方式，各類資訊之流通無時不在進行。就政府施政而言，直接透過網路傳達重要政策訊息，提供民眾經由網路共享資源，擴大參與政府各項施政措施，使政府與民間力量緊密結合，轉化施政阻力為助力，將是厚植國家產業體質，增進國家競爭力的捷徑。因此，電子化政府的建立，乃二十一世紀我國必先完成的首要目標。營建資訊網路化乃建構電子化政府的重要工作之一，在我國成為世界貿易組織(World Trade Organization, WTO)的一員後，對於動輒數百億、數千億之公共工程建設而言，未來勢必吸引眾多國外廠商參與投標。藉由網路公布各項營建資訊，廠商可經由網路獲知最新標案訊息，並進行電子網路投標作業，在公平及公開的基礎下，政府如期完成審查及發包作業，對政府邁向國際化的形象助益甚大。 建構編碼系統為網路投標作業的基礎，更是推行工程管理電腦化不可或缺之一環。目前國內各項公共工程興建係由各主辦機關負責，因各公共工程主辦機關對合約規範認定之差異，不論是市場行情資料收集或工程預算編擬，常需投入大量作業人力且工程糾紛時有所聞。編碼系統賦予計劃或工程標案所需之工程項目及資源項目(含人員、機具、儀器、設備、材料與雜項等)統一代碼，主辦機關可透過網路查詢取得物料資訊，合理而快速地完成排程與預算編擬作業，並將發包物料單價回饋主管機關，以供市場行情資料之更新。廠商自網路下載標案資料後，透過標單工程項目之編碼進行工料分析、成本分析，順利完成網路投標作業，在明確的合約規範下，施工糾紛之發生將可避免。 本文以臺北捷運系統工程為例，內容包括描述編碼系統發展過程、資料庫架構及維護管理方式，並透過編碼資料庫與工程管理資訊系統(Project Management Information System, PM)之結合應用，對計劃管理模式下之工程設計與施工管理部份作深入探討。臺北捷運工程編碼資料庫建立已逾十年，此期間並經工程實務應用及修正，目前可謂國內編碼資料庫較為完整而成熟者，在政府落實營建管理電子化之目標下，本文研究成果對未來全國推行統一編碼系統時，將可作為系統建構與實務應用之最佳參考範例。 二、工程編碼系統 (一)概述編碼係指對特定事物賦予代號，以利該事物之統一管理與應用。譬如每個人都有一個唯一的身份證字號，即使姓名更改身份證字號仍不變，此對戶政、兵役及監理等管理十分重要。又如公司為有效管理及運用其財產，對於辦公桌椅、電腦、櫥櫃及車輛都編列其財產編號。另外，商店的每一項商品亦均有其編號，當我們在商店購物時，店員只要輸入商品編號，收銀機就會累計商品金額而推算購物金額，協助商店快速完成結帳作業。身份證字號、財產編號及商品編號等皆屬編碼之一種，各公司或機關行號皆會依應用目的建構一套編碼系統，協助管理及簡化業務程序。尤其順應全面電腦化之世界潮流，編碼系統之應用將更為廣泛且生活化。 顧名思義，工程編碼是指對工程相關作業項目及資源項目賦予代號，以利工程有效管理及推展。我國地狹人稠可供開發空間有限，營建工程環境先天條件不良，尤其在社會大眾日益重視工程品質、成本及工期之意識下，採傳統經驗模式與大量人力之工程管理方式已不敷工地需要。藉由管理資訊系統進行電腦化工程管理，除可簡化工程管理程序並進行整體性成本及資源調配外，更可適時調整施工順序繼而有效控制工程進度，並提供長期施工資料作為日後回饋工程規劃、設計、施工管理運籌之依據，以掌握住工程設施之生命週期連續性的事實與精神，所以成為現代化工程管理之潮流。然而，工程合理化、制度化與標準化為進行工程管理電腦化之首務，而建立編碼系統為達成此目標之最佳手段，故其實為工程管理電腦化執行成敗之基礎。 (二)編碼系統特性 一個良好的編碼系統應具備許多特性，使編碼系統為使用者帶來最大效益。舉例而言，電視機與錄影機不論外型或功能相信我們都可輕易指出兩者之差異，但是對數位多功能光碟(Digital Versatile Disc, DVD)與影音光碟(Video Compact Disc, VCD)之差異，可能許多人無法明確區分。如果編碼系統具有唯一性，亦即賦予系統內某筆資料之代碼為唯一，則透過電腦結合資料編碼之查詢功能，代表DVD及VCD的之規格、材質及單價資料，數秒內即可顯現眼前。因此，在為工程編碼系統建構進行規劃設計時，本文建議應使系統儘量具有以下七項特性： 1.編碼整體邏輯架構應符合使用者需求與資料處理方式(可用性)。 2.編碼系統資料與代碼互為唯一(唯一性)。 3.編碼應有標準作業規範與代碼格式(一致性)。 4.編碼系統應簡單而實用易於被接受與推廣(簡便性)。 5.編碼結構應具彈性容許編碼系統更正與擴充(擴充性)。 6.編碼應可進行排序及分類(相關性)，並能從整體資訊中做必要之擷取或摘錄。 7.編碼應符合本土化及國際潮流(慣用性)。 (三)編碼系統架構 以編碼系統進行資料電腦化管理，目的在提高資料處理速度及作業效率，而欲達此目的通常須作適當之資料分類。編碼系統之資料分類方式，主要可分為以下三種類型(陳素娥，1989)： 1.樹型系統(Tree Type Systems) 依資料從屬關係進行分類，主要區分為上級、同位及下級關係。 2.矩陣式系統(Matrix Type Systems) 由縱橫二軸矩陣構成之資料分類系統，縱橫二軸之意義可為資料特性、時間、組織等。 3.層面系統(Facet Type Systems) 由多層次矩陣系統之資料重疊組合而成。 一個良好編碼系統之建構，除視需要依資料特性考量予以適當分類外，採用何種編碼結構方式，將影響編碼系統實際應用之效能。編碼結構方式是指一種賦碼規則，編碼系統內所有資料之編碼均須遵循此一規則，以決定每一個資料編碼之前後碼位值賦予方式，此對編碼系統之維護、管理與應用十分重要。表一列出數種編碼結構方式及優缺點比較，可提供使用者對不同編碼結構方式有進一步瞭解，並有助於其視資料特性、實際需求及搭配之應用系統決定適宜的編碼結構方式。 工程編碼系統主要應用於工程之計劃管理、設計與施工成本及進度管理，因工程資料具繁多且冗雜之特性，所以適當資料分類及編碼結構方式之選擇，將為工程編碼系統是否能發揮最大應用成效之關鍵。由於工程成本架構乃以合約之總表、詳細表及單價分析表為基礎，三者所列之工程項目存在從屬之關係，所以工程編碼系統之資料分類通常採樹型系統。關於編碼結構方式之選擇，在便於維護管理及電腦查詢之考量下，以直接由資料編碼即可反映工程資訊為著眼，故以區段編碼及群組編碼為較合適之選擇(孫葆銓，1997)。  三、臺北捷運工程編碼系統 (一)概述臺北市政府捷運工程局自民國七十六年成立以來，即積極推動全局各部門之電腦化作業，目前自行開發的各類應用系統計達五十餘個。臺北都會區大眾捷運系統乃為解決長期交通問題而生，因工程經費龐大且與民眾生活品質息息相關，所以不論工程品質、施工成本及工期都是各界長期矚目之焦點。在高品質及有限工期要求下，臺北捷運工程為因應龐大業務需求開發了工程管理資訊系統(Project Management Information System, PM)，舉凡捷運工程計劃或工程標案之預算編擬、發包、合約執行及施工管理等業務均透過電腦化作業方式，簡化作業程序、減輕業務量及人力需求，就最上位之計劃管理目標研擬系統化、標準化與合理化之工程編碼，以有計劃地利用文、數字或其他符號來代表每項資料，俾利分類、彙種、儲存等作業，以建構工程管理電腦化作業之最重要基礎，進而確實達到現代化工程管理之目的(林茂成，1999)。 因捷運工程係於都會區施工，沿線人口稠密、高樓林立、重要管線複雜致施工困難度高，尤其又有限期完成之沉重壓力，所以其與一般公共工程特性差異頗多，故傳統工程管理方式無法符合捷運工程需求。有鑑於此，臺北捷運工程在開發工程管理資訊系統之同時，民國七十七年另委託財團法人台灣營建研究中心對適用於捷運工程之編碼系統進行研究(李得璋，1989)，希望透過工程管理資訊系統與編碼系統之結合應用，使施工資料能適時提供管理者正確決策資訊，以提高捷運工程施工效率，而研究成果經其國外總顧問以國際慣用角度審查後，臺北捷運工程編碼系統之雛形方告建立。 捷運工程編碼系統建立已逾十年，成熟度及適用性已漸入佳境，而隨著捷運工程業務的順利推展，並經多年實務需求循序修改，目前已發展出土木、建築、結構、大地、景觀、軌道、標誌、水電、環控、電梯/電扶梯…等各類編碼資料五千多項。系統本身除符合本文先前所提之七點特性外，多年來經歷國內各大顧問公司及施工廠商應用考驗，由現今捷運工程陸續如期完工通車，各界多予肯定之情形可知，臺北捷運工程結合工程管理資訊系統與編碼系統之工程管理方式實屬成功。 因工程項目可區分為施工之「作業項目」(Activity)及施工使用之「資源項目」(Resource)，所以臺北捷運工程建立之工程編碼系統，內容包括作業項目編碼及資源項目編碼二部分。諸如地盤處理、開挖支撐、接地及交通維持等施工之作業項目，其編碼稱為施工作業項目編碼(本文簡稱為工項碼)；資源項目包括施工所動用之人員、機具及使用之材料等，諸如焊接工、碎石機、水泥及型鋼等項目，其編碼稱為資源項目編碼(本文簡稱為資源碼)。工項碼之訂定可提供管理者隨時掌握施工狀況，資源碼則提供管理者適時調配可用資源，兩者顯然為影響工程如期順利推動之重要因子。 (二)工項碼編碼架構 臺北捷運工程目前工項碼碼位訂為八碼，對每個作業項目賦予特定而統一之代碼，以施工標、區段標之管理為例，其除利於透過電腦控管及反應施工狀況外，亦便於施工記錄及不同標案相同作業項目之比較分析，將是提升施工效率之重要依據。工項碼碼位之多寡，首應著眼於編碼能充分顯現作業項目之特性，因碼位不足將使實務應用受到拘限，尤其對新施工技術衍生之新作業項目，其編碼極可能產生無碼可用之問題。惟太長而不易記憶之碼位數，除使資料輸入需較長時間外，更會佔用較大之電腦資料庫儲存空間。由人性記憶尺度及臺北捷運工程多年應用與維護之經驗，八至十碼應為編碼較適合之碼位數。 工項碼編碼原則之訂定，以能契合施工特性為主要目標。在施工過程中，每個作業項目之施作方式、品質要求及計價/計量方式，主要以其規範為基礎，亦即不論業主或承商都應基於規範之規定作業，以確保工程如期如質完成，並得以避免施工糾紛之發生。由於臺北捷運工程各施工標之規範，係以達成其政策目標之規劃手冊、標準規範架構及內容為基礎，結合設計需求循臺北捷運工程之作業機制，在維持其規範系統之目標性、完整性及一致性原則下建立，故作業項目均能於其各種管理目的、界面處理、檢討或整合上有相同基礎。基於此一因素之考量，若能建立編碼與規範之關係，則只要使用者能熟悉作業項目相應之規範，工項碼即可快速取得、應用。 臺北捷運工程工項碼前五碼為規範之篇、章號，後三個欄位為規範之節、條文說明、作業分析需求、計量／計價方式或彈性擴充之屬性。將規範之篇、章號置於工項碼中，係參考美國營建規範協會(Construction Specifications Institute,簡稱CSI)及加拿大營建規範協會(Construction Specifications Canada,簡稱CSC)1983年出版之Masterformat分類及編碼作法，同時為考量不同類別作業項目或相同性質作業項目在不同位置施作，其成本費用會不同之情況，乃參酌英國土木工程標準計量方法(Civil Engineering Standard Method of Measurement, CESMM)精神，以及我國法令規定、工程師經驗及工程慣例方式，將後三碼細分至計量／計價單位，使標單製作、計價區分及工程監督便於執行，圖一為臺北捷運工程工項碼之欄位結構。 本文為利於說明工項碼內容，摘錄臺北捷運工程編碼系統之工項碼內容如表二。由表二知，因模板及表面修飾屬混凝土施作之相關工程，而規範篇名”混凝土”之編碼為”03”，且”模板及表面修飾”之章碼為”100”，故依圖一之架構前五碼設為”03100”；另模板有”水平模板”及”垂直模板”之區別，而混凝土表面修飾依本局規範定義有”F1~F5”及”U1~U4”等不同品質規定，且不同區域施作因使用物料之差異使工料分析、單價受到影響，所以第六至八碼依模板大分類、修飾面等級及施作區域設定。舉例而言，車站主體之水平結構進行混凝土施工，若混凝土面須滿足規範”F3”級所定義之品質要求，則其相對應之編碼為”03100131”。 (三)資源碼編碼架構 資源碼在施工標、區段標而言，為施工所需各項資源之代碼，主要可應用於設計階段之排程估算、工料分析與工程估價，以及施工階段之資源調配。有鑑於一般公共工程發包合約項目單價差異性極大，造成民眾對標案底價訂定之疑慮，所以臺北捷運工程自行開發工程估價系統以電腦協助快速計算工程使用之人力、材料、機具、儀器、設備類等資源數量，並透過已發包標案資源單價之回饋分析，尋求合約項目合理之單價，使標案底價之訂定公平、合理。此外，施工過程之各項資源管控，對施工進度之影響甚大，以電腦透過資源碼即時進行分析，可適時提供資訊以調配資源使施工有最佳之效率。 資源碼除雜項類基於建設經費龐大之個案管理需求須配合執行規範之篇、章或工項進行管制外，亦採八個碼位，第一個碼位為資源類別，第二及第三碼位為大分類，第四至第八欄位則規劃為次分類、細分類及屬性說明，架構如圖二所示。臺北捷運工程編碼系統之資源碼架構採樹型系統分類，資料庫並隨著工程型態演進、新工法、新材料及新機具之不斷地推陳出新，而不斷補充或修訂。本文為利於說明資源碼架構，依資源碼第一碼區分方式舉例說明如后：    1.人力類之首碼代碼為『L』，其大分類、次分類、細分類等之屬性(碼位)，乃依據行政院主計處編印之「中華民國職業標準分類」、實務需求及捷運業務特性進行規劃。表三為典型人力類編碼範例，以土木類軌道工程師按日工作之計量分析而言，其資源碼經查可得”L2142131”。 2.材料類之首碼代碼為『M』，其大分類、次分類、細分類等之屬性，臺北捷運工程為使材料資源碼能集中管理，而不致隨工項碼編訂散佈於各規範篇章，故係以委託財團法人台灣營建研究中心研究之結果為基礎，再考量實務需求及參採CNS或公認之國際標準進行規劃。表四為典型材料類編碼範例，以標稱螺紋為M10之平頂埋頭有鰭螺栓而言，其資源碼經查可得”M3112110”。 3.機具、儀器及設備類之首碼代碼為『E』，其大分類、次分類、細分類等之屬性，係以其委託財團法人台灣營建研究中心研究之結果為基礎，兼容實務需求及參考行政院主計月報社出版之「財務標準分類」編擬。表五為典型機具、儀器及設備類編碼範例，以鏟土容量1立方公尺需求之履帶式挖土機按日計量分析而言，其資源碼經查可得”M6011101”。 4.工程項目所需之雜項，其首碼代碼為『W』，為消極滿足或解決其各分析項在規劃、設計時，無法具體涵蓋或量化未來現場實務作業需求之零星內容而存在，因此臺北捷運工程為利於工程管理及避免其浮濫，要求使用者、設計者須先釐清其規範與工程規劃之執行內涵、量度，再確定係以規範之篇、章、或工項範疇的實務需求與法令規定作為管制，表六為典型雜項類編碼範例。       <未完待續> |
