臺灣建築產業工業化轉型之策略：
以建築模組化、SI工法及智慧營造為核心

宋郁德／中華民國仲裁人 消防師事務所所長 管理博士

摘要

        在全球氣候變遷與勞動力結構性短缺的雙重壓力下，營建產業正經歷一場從傳統現場作業轉向工業化生產的典範轉移。臺灣營建業長期面臨技術工老化、生產力瓶頸及高耗能廢棄等結構性挑戰，2024年統計顯示缺工總數已突破五萬人。為回應國家「2050淨零排放路徑」及「智慧國家2.0」方針，推動建築模組化(Building Modularization)與智慧營造(Smart Construction)已成為不可或缺的戰略選擇。本文探討支撐體與填充體分離(Skeleton-Infill, SI)工法的理論框架，分析其在延長建築壽命至百年、實現管線維修不傷筋動骨、以及提升格局彈性方面的技術優勢。透過整合建築資訊模型(BIM)與ISO 19650國際資訊管理標準，本研究提出了一套涵蓋設計、工廠預製到智慧現場組裝的數位主幹，並研析臺灣建築能效標示(BERS)制度對產業轉型的引導作用。實證部分以國家住宅及都市更新中心之社會住宅(如興隆D1區)為案例，量化分析預鑄工法在縮短工期、減少營建廢棄物及降低隱含碳排放的實質貢獻。最後，本研究對標日本i-Construction 2.0與中國裝配式建築政策，為臺灣營建產業的智慧化、模組化與永續化發展提供具前瞻性的政策建議與技術藍圖。
一、全球營建產業之變革趨勢與轉型背景
        營建產業作為國民經濟的火車頭，其生產效率與資源利用率直接影響國家的競爭力與永續發展。然而，進入二十一世紀以來，全球營建業正面臨前所未有的雙重挑戰：一是環境永續壓力下的淨零排放目標，二是人口結構老化導致的生產力危機 1。根據美國研究指出，過去數十年間營建業的生產效率持續下降，臺灣的情況因勞動力結構的急速變遷而更顯嚴峻 1。傳統營建方式高度依賴現場人工施作，不僅導致跨領域整合困難，更頻繁引發設計變更、重工與資源浪費，這種「量身訂做」的傳統思維已成為限制產業進步的最大障礙 1。
(一)環境永續與淨零排放之壓力
        隨著全球淨零排放(Net Zero)趨勢的確立，高耗能、高廢棄物的營造模式面臨巨大改革壓力。臺灣政府已明確提出「2050淨零排放路徑」，將建築部門列為減碳關鍵。傳統營建產生大量粉塵、噪音與廢棄物，不符合聯合國永續發展目標(SDGs)。因此，產業轉型已非選擇，而是實現國家環境治理目標的必經路徑。
(二)勞動力結構性短缺與生產力瓶頸
        臺灣營建業目前面臨嚴重的勞工投入不足困境，直接影響工程進度與品質穩定性。根據2024年內政部國土署的統計，營造業勞工空缺總數高達52,963人，其中基層勞工缺額占比達75.3%，技術性勞工缺額亦達28,103人 3。這種缺工危機不僅導致工期延宕，更因技術傳承斷層而引發施工安全與品質疑慮 1。
二、研究動機與目的
        本文源於對營建業轉型迫切性的認知。在「從工地到工廠、從經驗到智慧」的思維躍進中，如何將建築視為標準化「產品」與「數位資產」，是產業升級的核心課題 1。透過建築模組化，將建築單元在受控的工廠環境中預製，現場則進行高效組裝，預期可縮短30%至50%的工期，並顯著提升品質 1。
        本文旨在透過跨學科的研究方法，達成以下目的：1. 分析SI工法在臺灣落地的技術路徑與障礙；2. 探討BIM與ISO國際資訊管理標準如何構建智慧營造的數位主幹；3. 研析臺灣建築能效標示(BERS)制度對產業轉型的牽引作用；4. 透過社會住宅案例實證模組化技術的經濟與環保效益。

壹、營建產業之困境分析與結構性挑戰

一、勞動力市場失衡與老化危機
        臺灣營建業長期面臨人口老化與勞工年齡斷層的結構性挑戰。隨著年輕一代投入營造意願降低，產業內部的技術傳承出現真空 1。這種人力資源的匱乏，使得傳統依賴大量手工施作的「濕式工法」難以維繫。
(一)缺工數據之深度解讀
        2024年的調查顯示，營造業職缺分布極度不均。雖然基層體力工缺口巨大，但技術性勞工(如焊接、模板、鋼筋等)的稀缺性更能反映出產業升級的急迫性 3。當技術工人的薪資成本因稀缺而飛速上漲時，傳統工法的經濟效益便大幅減損，促使企業轉向自動化與工廠化生產。
(二)職安與品質的連帶影響
        缺工環境下，工人常需超時工作或跨類別作業，這不僅增加職業災害的風險，也導致工程品質不穩定 1。模組化與智慧營造的導入，本質上是為了將危險的高空與室外作業轉移到相對安全的室內工廠環境，透過機械化輔助來降低人的體力負荷。
二、生產模式落後與資源浪費
        傳統營造模式被戲稱為「現場手工藝」，每一棟建築都是針對特定地形、氣候量身訂做，缺乏標準化與規模效應 1。這種模式導致了高昂的設計變更成本與大量的剩餘材料廢棄。
(一)重工與設計變更的惡性循環
        由於傳統2D作業方式缺乏跨領域整合，管線、結構與裝修在現場經常發生衝突，迫使工程團隊進行拆除重作(重工)，這不僅浪費資源，更是工程預算超支的主因 1。
(二)建築廢棄物對環境的長期衝擊
        營建廢棄物占全台廢棄物總量之比重極大。傳統濕式工法產生的廢水泥、廢木材處理成本高昂，且與綠建築之「減廢」目標背道而馳 1。
三、政策驅動與法規轉型壓力
        臺灣政府為達成2050淨零目標，自2023年起陸續實施公有新建築能效評估制度，並預計在2025年擴大實施規模 6。
(一)2025年能效標示(BERS)之強制性
        2025年7月1日起，所有公有新建建築將全面要求達到建築能效1級或近零碳建築(1+級) 1。這一強制性規範迫使開發商與公共工程單位必須尋求更節能、更高效率的建造方式，而模組化預製技術因其施工精度高、外殼氣密性好，成為達標的首選技術 2。
(二)智慧國家2.0綱領之影響
        政府結合產業政策推動「智慧營造與數位轉型」，透過AI技術與物聯網(IoT)監測，提升工地安全與品質控管 5。這為建築模組化提供了強大的數位轉型背景支援。

貳、建築模組化與SI工法之核心理論與技術架構

一、SI工法：支撐體與填充體的分離與協作
        SI工法(Skeleton-Infill)是實現「百年建築」的技術核心，旨在解決傳統建築「傷筋動骨」的修繕難題 1。
(一)支撐體 (Skeleton) 的長壽化設計
        支撐體代表建築中長期不變、支撐整體的骨架，其設計目標是具備100年以上的耐久性 1。其範疇包括：
        1.主體結構：包括基礎、樑、柱與樓板，通常採用高強度預鑄混凝土或鋼結構。
        2.建築外牆：作為保護外殼，需具備長期氣密與隔熱性能。
        3.公共垂直管道間：集中設置電梯、樓梯及主要公用管線 1。
(二)填充體 (Infill) 的模組化與適應性
        填充體是指建築內部隨居住者生命週期、科技進步或設備老化而需更新的部分 1。其組成包括：
        1.內部隔間：採用輕質、可拆卸系統。
        2.機電與通訊管線：如給排水、電力、消防、網路等。
        3.廚衛設備與家具：如整體衛浴、系統廚具 1。
二、管線分離技術：實現維修與升級的便利性
        傳統建築將管線埋設在結構體(樓板、承重牆)中，導致漏水維修需鑽掘結構，嚴重損害建物壽命 1。
(一)管線明管化與架高地板
        SI工法提倡「管線不埋在牆裡」，而是設置於骨架與填充體之間的空隙或架高地板下方 1。當管線發生劣化或需要技術升級(如從4G轉向6G設備)時，可如同更換燈泡般簡單，無需破壞結構 1。
(二)集中管道與標準介面
        透過標準化的設備連接介面，不同品牌的模組化組件可實現互換性。這種「插拔式」的機電設計，是建築工業化的重要特徵 1。
三、案例研析：日本NEXT21實驗住宅的長期觀察
        日本大阪瓦斯公司於1993年啟動的NEXT21項目，是SI工法的世界級標竿 1。該項目每五年進行一次重整改造，實證了建築如何在不拆除骨架的情況下，隨家庭成員更迭(從單身、小家庭到三代同堂)而進化 1。詳如附表1：日本NEXT21特色與啟示表所示。
表1：日本NEXT21特色與啟示表

參、BIM與數位化管理標準之整合應用

一、BIM作為模組化供應鏈之數位主幹
        建築資訊模型(BIM)不僅是繪圖工具，更是模組化工程中資訊交換的核心載體 1。
(一)參數化設計與虛擬預組裝
        在模組進入工廠生產前，透過BIM進行全方位的碰撞檢查與虛擬預組裝。這能將現場可能發生的誤差在數位階段消除，確保構件運抵工地後能「百分之百精準對位」 1。
(二)BIM與CDE(通用資料環境)
        專家強調，導入BIM通用資料環境專案管理，能確保構件在設計、生產、運輸及組裝各階段的資料一致性 1。這對於涉及多方專業(結構、機電、內裝)的模組化工程至關重要。
二、ISO 19650資訊管理流程之國際接軌
        臺灣營建業轉型必須遵循國際公認的管理框架，ISO 19650即是針對建築全生命週期資訊管理的標準 1。
(一)資訊管理之角色與分工
        在ISO 19650框架下，明確定義了「資訊管理者」的角色。模組化構件不僅具備幾何特徵，更掛載了大量的屬性資訊(如防火時效、廠商資訊、維護週期等)，這些資訊是後續設施管理(FM)的基石 1。
(二)資訊交換需求 (EIR) 之標準化
        透過標準化的資訊交換需求，業主能明確要求模組廠商提供的數據格式，確保BIM模型能無縫對接至政府的雲端審查系統或物業管理平台 1。
三、智慧監測與物聯網 (IoT) 之工地應用
        智慧營造強調工地現場的數據化管理。結合感測器與人工智慧，可對吊裝進度、構件狀態及勞安風險進行即時監控 1。這在模組化吊裝過程中尤為重要，因為每一個模組的定位精準度都直接影響後續施工。

肆、淨零排放路徑與建築能效標示制度 (BERS)

一、臺灣建築能效標示 (BERS) 制度概論
        為達2050年淨零目標，臺灣啟動了「建築能效標示制度」。該制度將建築能效分為七級，並以1+級(近零碳建築)為最高目標 2。
(一)評估指標：EUI與減碳成效
        能效評估基於建築物外殼、空調及照明系統的效率。計算公式通常考量單位面積的年耗電量(Energy Use Intensity, EUI) 6。
(二)1+級 (Nearly Zero-Carbon) 之技術門檻
        達到1+級不僅要求能效為第1級，且能效評分需位居同類建築之前50%。這類建築預計節能約50%，其餘用電量則需透過再生能源達成碳中和 2。
二、模組化對提升能效之實質效益
        建築模組化在提升能效方面具備先天優勢。詳如表2：建築模組化對BERS能效標示提升效益表所示。
三、碳管理與循環經濟之量化評估 (ISO 14064/14067)
        模組化建築的減碳效益不僅限於營運階段，更涵蓋材料生產與施工階段。
(一)產品碳足跡 (ISO 14067) 與BIM結合
        透過BIM提取模組化構件的精確物料清單，可直接對接碳足跡資料庫，計算構件從「搖籃到大門」的隱含碳。這有助於建築師在設計階段進行低碳材質比選 1。
(二)循環建築之減碳貢獻
        根據混凝土C-MiC(模組化集成建築)數據，固廢排放可減少75%，現場用工量減少70%。這種顯著的資源節約是達成淨零建築減碳計畫的重要支撐。
表2：建築模組化對BERS能效標示提升效益表

伍、國際政策對標與臺灣在地化策略

一、日本：i-Construction 2.0 之施工自動化路徑
        日本是建築工業化的先驅。為應對2040年勞動力減少20%的預測，日本國土交通省推出了i-Construction 2.0 。
(一)三本柱戰略
        1.施工自動化：開發遠隔操作與無人施工機具。
        2.數據連結自動化：落實BIM/CIM數據在全流程的自動傳遞。
        2.數據連結自動化：落實BIM/CIM數據在全流程的自動傳遞。
(二)政策目標
        目標於2040年度前實現省人化30%(生產力提升1.5倍)。日本透過「長期優良住宅」認證，提供低利貸款與稅賦減免，有效推動了民間採用SI工法 1。
二、中國：裝配式建築與智能建造之強勢整合
        中國近年來大力推動裝配式建築，目標至2025年占新建建築比例超過30% 。
(一)裝配率評價標準
        中國訂定了明確的評價標準，將結構預鑄、內裝模組化及機電整合納入評分，與容積獎勵直接掛鉤 1。
(二)獎勵機制之啟示
        上海、廣州等城市針對自願實施裝配式建築的項目，給予預鑄外牆不計入建築面積(最多3%)的獎勵 。這對於土地價格高昂的臺灣城市具有極大借鑑價值。
三、臺灣建築模組化聯盟之推動藍圖
        臺灣建築模組化聯盟與智慧營造雙聯盟的成立，標誌著產官學研整合的開始 5。
(一)分工任務與執行路徑
(二)未來三年之關鍵里程碑
        初期側重標準化規格與數位構件庫的建立；中期透過社會住宅進行大規模實證；長期則推動跨區域的產業鏈整合，實現建築作為出口產品的可能性。

陸、社會住宅之實證案例分析：興隆D1區之經驗

一、國家住都中心之示範角色
        國家住宅及都市更新中心作為政府政策的執行者，積極在社會住宅中導入預鑄工法與智慧營造，旨在為民間產業樹立典範 1。
二、興隆D1區：預鑄複合化工法之量化效益
        本案在有限預算下採用預鑄外牆與結構優化，實證了建築工業化的多重價值 4。
(一)工期與效率之提升
        原評估傳統施工需670日曆天，透過採用預鑄外牆版與系統化箍筋，成功縮短三個月工期 4。其施工效率提升的主因在於工廠化生產不受氣候影響，且現場吊裝可維持穩定節奏(每層9-12天) 4。
(二)資源節約與環保成效
        詳如表4：興隆D1區社會住宅預鑄工法實施成效表所示。
三、MiC 模組化集成建築之未來應用展望
        興隆D1案例顯示，預鑄外牆已能顯著縮短工期。未來的社會住宅應進一步朝向「單元模矩化」發展，即MiC工法 4。透過全室模組(含裝修與管線)的工廠集成，現場作業將進一步簡化，這不僅能更快解決都市住宅短缺問題，更能達成更高標準的綠建築認證。

柒、結論

一、總結與產業願景
        本文系統性論述了臺灣建築產業轉型的必要性與路徑。透過建築模組化與SI工法的導入，營建業能有效緩解缺工危機，提升生產力，並在全生命週期中實踐減碳目標。BIM技術與國際資訊管理標準(ISO 19650)的整合，則為智慧營造提供了強大的數位基石。社會住宅案例(如興隆D1區)已初步驗證，工業化工法在縮短工期、減少浪費及提升品質方面具有卓越成效。
二、具體建議與行動綱領
(一)政策端：強化容積獎勵與能效連結
        建議政府將「模組化率」與「預鑄率」納入綠建築標章的評分指標，並給予實質的容積獎勵(如預鑄外牆面積免計容積) 1。此外，應將BERS能效標示與房屋交易資訊結合，透過市場機制獎勵高能效建築。
(二)產業端：加速數位轉型與供應鏈重構
表1：日本NEXT21特色與啟示表

        建商與營造廠應由傳統的「現場管理者」轉向「系統整合者」。這需要投入大量資源建立標準化BIM構件庫，並與設備廠商合作開發「即插即用」的機電模組。
(三)社會端：推廣長壽建築與循環文化
        消費者應建立「長壽建築」的消費觀，重視建築的維護便利性與格局可變性。透過公眾教育，減少對傳統牆體實心構造的偏好，進而接納更環保、更靈活的模組化住宅。
        未來，臺灣營建產業應以智慧化、模組化及永續化為三位一體之發展策略，不僅能保障國內基礎設施的品質，更有望將此套「智慧模組化營建系統」輸出至東南亞等新興市場，引領臺灣營建科技邁向全球競爭新高度。

參考文獻

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