แนวทางการกำหนด LOD สำหรับงาน MEP เพื่อการใช้งานในประเทศไทย

จากปัญหาความซับซ้อนของวิศวกรรมงานระบบประกอบ (mechanical, electrical and plumbing, MEP) อาคารที่มากกว่าในอดีตส่งผลต่อปัญหาการประสานงานตั้งแต่การออกแบบจนถึงการติดตั้งร่วมกับงานสถาปัตยกรรมและงานโครงสร้าง เทคโนโลยีแบบจำลองสารสนเทศ (Building Information Modeling, BIM) ได้ถูกนำมาประยุกต์เพื่อแก้ปัญหาการซ้อนทับของงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันให้มีความรวดเร็วมากขึ้น โดยกระบวนการ BIM สามารถลดการทำงานที่ซ้ำซ้อน  และควบคุมกระบวนการต่างๆให้สอดคล้องและถูกต้อง ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ระบบ BIM ได้มีการใชเพื่อลดขั้นตอนความผิดพลาดอย่างแพร่หลายโดยมีปัจจัยหลักที่ต้นทุนงานก่อสร้างที่สูงมากกว่าประเทศกำลังพัฒนาหลายเท่าตัว นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานที่ได้ตกลงร่วมกันเพื่อง่ายต่อส่งการส่งต่อข้อมูลในรูปแบบของ open BIM ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดย Level of development (LOD) เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่มีความสำคัญต่อการกำหนดความละเอียดของรูปทรงเลขาคณิต (LOD-G) และความละเอียดของข้อมูล (LOD-I) ในรูปแบบของ BIM object ที่สามารถนำไปใช้งานระหว่างกระบวนการทำงานตั้งแต่การออกแบบจนถึงการส่งมอบงานบริหารทรัพยากรอาคาร โดย LOD-I มีประโยชน์ในการกำหนดข้อมูลที่จำเป็นในแต่ละกระบวนการทำงาน เช่น ข้อมูลการออกแบบจะอยู่ในทุกระดับของ LOD ทั่วไป หากแต่ข้อมูลผู้ผลิตอาจจะจำเป็นตั้งแต่ระดับ LOD-400 ขึ้นไป ตามแนวทางของ CIC Building Information Modeling Standard เป็นต้น

สำหรับประเทศไทย มาตรฐานและแนวทางการใช้งาน BIM

ถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่องจากสถาปนิกโดย BIM แสดงให้เห็นถึงการประสานงานและประโยชน์ของการร่วมทำงานในกระบวนการออกแบบ โดยมุ่งเน้นการกำหนดระดับการพัฒนา (level of development, LOD)  ผ่านการกำหนดรูปแบบความละเอียดของรูปทรงเลขาคณิต (LOD-G) ถึง LOD-500 ซึ่งแสดงลักษณะวัสดุที่ชัดเจน เช่น กวีไกร (2562) ปรับปรุงระดับขั้นการพัฒนา (LOD, รูปที่1) ให้สอดคล้องกับการใช้งานตามประเภทของงาน ซึ่งเน้นไปทางงานสถาปนิกมากกว่างานระบบประกอบอาคาร (MEP) รวมไปถึงยังไม่ได้ออกแบบมาตรฐานชนิดของข้อมูลเท่าที่จำเป็นต่องาน FM เป็นเพียงแนวทางเริ่มต้นการกำหนด LOD เพื่อความเข้าใจที่ตรงกัน

รูปที่ 1 ตัวอย่าง Level of development [1]   

โดยหากนำ LOD ของงานสถาปัตยกรรมมาประยุกต์ใช้ร่มกับงาน MEP อาจจะก่อให้เกิดปัญหา เช่น

1. LOD-500 ของสถาปนิกส่งผลกระทบต่อขนาดไฟล์แลกเปลี่ยน (data exchange) ที่เกินความจำเป็นสำหรับงาน MEP โดยไม่จำเป็น
2. การใช้งานด้าน FM ยังไม่เกิดประโยชน์ชัดเจนโดยไม่มีการสร้างรูปแบบข้อมูลมาตรฐาน (Industry Foundation Classes, IFC) เพื่อเป็นภาษากลางการแลกเปลี่ยนข้อมูล เป็นต้น บทความนี้ นำเสนอแนวทางการพัฒนา LOD ที่เหมาะสมกับงาน MEP ตามกระบวนการทำงานแบบ design-bid-built ในประเทศไทย โดยประยุกต์จาก CIC Building Information Modeling Standard [2] และการกำหนด LOD จากมาตรฐานการใช้แบบจำลองสารสนเทศอาคาร (EIT Standard 010237-20) [3] โดยกำหนดข้อตอนการทำงานประกอบด้วย
   1. ขั้นแบบร่างเบื้องต้น (Schematic)
   2. ขั้นพัฒนาแบบรายละเอียด (Design Development)
   3. ขั้นแบบก่อสร้าง (Construction Document)
   4. ขั้นแบบสำหรับงานก่อสร้าง (Shop Drawing)
   5. ขั้นแบบรายละเอียดงานก่อสร้าง (As Built) เพื่อให้ง่านต่อความเข้าใจและเหมาะสมกับการทำงานในประเทศไทย โดยแต่ล่ะขั้นตอนจะประกอบด้วย
   – เนื้อหาการทำงาน
   – ระดับ LOD
3. ความละเอียดของรูปทรงเลขาคณิต (LOD-G) และ
4. ความละเอียดของข้อมูล (LOD-I) โดยการเปีนเทียบระหว่าง CIC Building Information Modeling Standard และ EIT Standard 010237-20 ดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1 สรุปแนวทางการพัฒนา MEP LOD ประเทศไทย

จากตารางที่ 1 ทำการเทียบกระบวนการทำงานจากมาตรฐาน BIM วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยกับ property การแบ่งระดับข้อมูลของ CIC Building Information Modeling Standard ประเทศฮ่องกง โดย

1. ขั้นแบบร่างเบื้องต้น เกี่ยวข้องกับข้อมูลชนิด general property ประกอบด้วย การระบุตำแหน่งและลักษณะการวางบนพื้นที่เกี่ยวข้องกับงานระบบและระบุชนิดของอุปกรณ์และเครื่องจักร ให้เห็นรูปทรงเพียงสังเขป
2. ขั้นพัฒนาแบบรายละเอียด ประกอบด้วย Design และ Classification property บอกข้อมูลการออกแบบขนาดและกำลังชองเครื่องจักรและอุปกรณ์งาน MEP โดยสามารถระบุชนิดของเครื่องจักรและอุปกรณ์
3. ขั้นแบบก่อสร้างประกอบด้วย manufacturer property สามารถระบุรุ่นของเครื่องจักรตามข้อมูลผู้ผลิตให้เป็นไปตามขั้นตอนการออกแบบเพื่อใช้ประกอบการประมูลงานและยื่นขออนุมัติก่อนการติดตั้งจริง
4. ขั้นแบบสำหรับงานก่อสร้างประกอบด้วยรายละเอียดแบบพร้อมติดตั้งจริง โดยเพิ่มเติมส่วน condition property แสดงค่าตัวแปรการทำงานของเครื่องจักรและอุปกรณ์ขนาดใหญ่เปรียบเทียบค่าจากการออกแบบและหลังการดำเนินการ commissioning ระบบเครื่องจักรและ
5. ขั้นแบบรายละเอียดงานก่อสร้างประกอบด้วย Verification property เพื่องานบริการจัดการทรัพย์สิน ประกอบด้วยการยืนยันค่าตัวแปรจาก design, manufacturing, condition และ specification property ส่งต่อไปยังงาน FM ในรูปแบบของ Model Element หรือ open BIM data

ตัวอย่างการใช้ MEP-LOD-I จากอาคารตัวอย่าง

รูปที่ 2 อาคารตัวอย่าง

ตัวอย่างข้อมูลเครื่องส่งลมเย็นแบบ FCU (fan coil unit) จำนวน 10 เครื่องแบ่งออกเป็นโซนสูง (10 เมตร) รหัสเครื่อง FCU  4F-01 ถึง 4F-06 และโซนต่ำ (3 เมตร) รหัสเครื่อง FCU 3F-01 ถึง 3F-04 โดยใช้น้ำเย็นจากระบบเครื่องทำน้ำเย็นและควบคุมการทำงานของ FCU โดยเทอร์โมสตัทที่พื้นที่ (zone) สั่งการทำงานวาล์วน้ำเย็นแบบเปิดปิด ดังรูปที่ 3

ตัวอย่างการใช้งานข้อมูลจากผู้ผลิตระบบ FCU ดังตารางที่ 2 โดยสนใจค่า

1. sensible capacity (kW) ใช้สำหรับประมาณการถ่ายเทความร้อนระหว่าง air-side และ water-side
2. ค่าความเร็วลมของ FCU (L/s)
3. ค่าอุณหภูมิลมจ่าย supply air ตามการออกแบบที่ภาระความเย็น 100%
4. ค่าอุณหภูมิลมกลับ return air ตามการออกแบบที่ภาระความเย็น 100% จากค่าdesign property ตัวอย่างสามารถใช้ในการคำนวณหรือกรอกข้อมูลส่วน static information เพื่อให้ผู้รับเหมาใช้ตรวจสอบ
   1) manufacturer property เครื่อง FCU เป็นไปตามการออกแบบหรือไม่
   2) เป็นแนวทางการตรวจสอบ หรือรับแก้ไข condition property หลังการติดตั้งและทดสอบระบบ
   3) ส่งมอบไปยังผู้ดูแลอาคารหรือแผนก FM เพื่อใช้ประกอบการควบคุมระบบ building automation system ส่วนควบคุม FCU

รูปที่ 3 BIM MEP-LOD-I จากอาคารตัวอย่าง [4]

ตารางที่ 2 ข้อมูลผู้ผลิตตัวอย่างจากประเทศพัฒนาแล้ว [4]

รูปที่ 4 ตัวอย่างการกรอกข้อมูล design และ manufacturer property จากตารางที่ 2

จากรูปที่ 4 ขั้นตอนการดำเนินการ condition property โดยการตรวจสอบระหว่างการ commissioning ด้วย IoT (internet of things) sensor เช่น การตรวจสอบ FCU รหัส 3F-02 มีเงื่อนไขการออกแบบ (Design conditions) พื้นที่ 24 ⸰C /55% RH โดยสมมุติให้ลมในพื้นที่กลับมายังบริเวณลมกลับได้เหมาะสม มีค่า sensible load 7.9 kW (ค่าการออกแบบ) ที่ความเร็วลมจ่าย 1165 CFM (550 L/s) โดยมีการส่งเย็นที่อุณหภูมิ 12.5 ⸰C และมีอุณหภูมิลมกลับที่ FCU 24.6 ⸰C เมื่อทำการตรวจสอบระบบด้วย พบปัญหา (1) ปัญหาเทอร์โมสตัท โดยอุณหภูมิในพื้นที่ต่ำกว่าการออกแบบประมาณ 2 ⸰C เมื่อตรวจสอบจาก เทอร์โมสตัทของระบบ BAS พบค่าอุณหภูมิ set-point และค่าที่วัดได้ 24.5 ⸰C หากแต่ค่าความร้อนในเทอร์โมสตัททำให้วัดค่าได้สูงกว่าจริง 1.5 ⸰C  (2) การเกิด cooling fighting จากการตรวจอุณหภูมิลมกลับประมาณ 22.2 ⸰C และความชื้น 54.5 %RH และอุณหภูมิลมจ่าย 13.5 ⸰C สูงกว่าค่าการออกแบบ 1 ⸰C เป็นผลจาก FCU 3F-01 ที่ติดกันส่งลมเย็นมายัง FCU 3F-02 จึงทำให้เกิดความเย็นในพื้นที่ต่ำกว่าปกติทั้งที่อุณหภูมิการส่งลมเย็นของ FCU 3F-02 สูงกว่า 1 ⸰C กำหนดเงื่อนไข property เพื่อส่งต่อผู้ดูแลในกากำหนดค่า set-point ที่เหมาะสมสำหรับ FCU เนื่องจากพบปัญหาการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์และปัญหาของเทอร์โมสตัท

เอกสารอ้างอิง

• กวีไกร ศรีหิรัญ (2562) การเปลี่ยนระดับความละเอียดของข้อมูลในแบบจำลองสารสนเทศอาคาร วารสารวิชาการสถาปัตยกรรมศาสตร์ ฉบับที่ 69 ปี (กรกฎาคม-ธันวาคม)
• CIC Building Information Modeling Standard
• มาตรฐานการใช้แบบจำลองสารสนเทศอาคาร (EIT Standard 010237-20) .
• เด่นชัย วรเดชจำเริญ และ ดร. พุฑฒิพงษ์ มหาสุคนธ์ (2563). การพัฒนาแบบจำลองสารสนเทศอาคารแบบผสมผสานเพื่องานทดสอบเครื่องแฟนคอยล์ยูนิต แบบต่อเนื่อง บทความวิชาการ Air Conditioning Engineering Association of Thailand (ACAT) ฉบับที่ 86 . ฉบับที่ 4/2563

Denchai

อาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยศรีปทุม สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและโท จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และปริญญาเอกจาก University of Nebraska-Lincoln ประเทศสหรัฐอเมริกา มุ่งเน้นงานวิจัยเชิงนวัตกรรม สู่ธุรกิจ Startup ด้าน ระบบการวิเคราะห์ข้อมูลการทำงานที่ผิดปกติ (Automatic Fault Detaction Diagnostic หรือ AFDD) สำหรับการควบคุมอัตโนมัติในระบบปรับอากาศและระบายอากาศ ที่ผนวกการใช้ เทคโนโลยี BIM ร่วมกับการทำงานของระบบ Buidlign Automation System (BAS) ในอาคารขนาดใหญ่