以智慧城市發展看智慧建築之商機與設計思維
黃國書 －
國立台北科技大學 設計學院 助理教授
智慧化居住空間產業聯盟 系統整合SIG 召集人
電電公會 資通訊產業聯盟 產業支援SIG 協同召集
Exploring the Business Opportunity and Design Thinking of Smart Buildings with Smart City Development
有土斯有財，但空有土地，也無法發揮產業經濟活絡之動能，建築物的起造與空間營造，乃是因人的需求而起，而都市意象的投射先由建築物開始，逐漸擴展到城市風貌與生活品質；在各種以「人」為中心的智慧服務產業不斷衍生出來，慢慢形塑智慧城市未來所營造的願景，由提供解決都市化的城市治理與市政服務的方法，引領朝向智慧生活的新時代。
智慧城市常運用都市資訊化科技的應用來表現，建築物是城市構成的主要元素之一，近年來各國亦紛紛將其都市之智慧型建築數量作為都市資訊化程度之指標。面對現今高資訊科技化的社會，人們的生活型態已逐漸改變，居家利用網路從事辦公工作、資料收集、預約各種票券乃至交友購物等，已儼然成為現代人生活的一部份，工作型態與企業組織也順應著社會的潮流而不斷的變革，「高資訊科技化」與「人性化」的生活空間與環境，成為智慧建築提高生產力與經濟效益外的另一項重要的規劃設計議題。
因此，智慧城市的議題發酵與發展將會更推進建築智慧化的普及與創新，也會讓智慧建築的產業商機將隨之提升，然因智慧城市的各種智慧服務涵蓋了建築物室內與室外環境場域，建築物室外的智慧服務有賴政府來投資，建築物室內智慧化服務，則有賴於建築物起造人來導入，兩者相輔相成，因此對於智慧建築未來的設計上也將要面臨與室外公共服務系統做深度的連結、分享、共享、共創等應用，將智慧城市的服務發揮完善的境界。
隨著時代的演進，經濟與文化的發展，社會富裕，民眾亦逐漸重視環境品質及生活服務，但城市的發展逐漸浮現一些現象，譬如，人口逐漸群聚化，都市化現象持續提高，全球亦然，未來各城市都將面臨高密度人口聚集逐漸衍生的各種汙染、廢棄物、能源、居住、交通、水資源、治安、防災、衛生、教育、醫療等環境問題；另一現象是銀髮與少子化，從社會發展層面上，各國也多會面臨65歲以上高齡人口數量及比例持續增加，需要照顧、醫療、照護需求增加，但年輕人人口越來越少，造成工作人力減少，工作量大，生活費負擔越來越重等社會問題。
以維基百科的解釋稱智慧城市（Smart City）是指利用各種資訊科技或創新意念，整合城市的組成系統和服務，以提昇資源運用的效率，優化城市管理和服務，以及改善市民生活品質，其架構如國發會所揭示智慧城市三大核心與重要應用面向如圖(1)所示。
因此，當「智慧城市」議題出現，其願景的期待立刻變成現在各政府解決城市治理上解決問題的戰略，而智慧城市有了新科技的加持(如行動寬頻、科技材料、智慧監控、物聯網、AI人工智慧、雲端運算、大數據等..)更覺得讓人們覺得未來生活更好的智慧生活變為可能，以目前來說，這件事也在慢慢地發生..。其中如交通、娛樂及消費服務、公共服務、資訊提供等方面亦日益提升拜科技發展之賜，不斷的創新；如應用網路、雲端、物提供高齡者需要的醫療、照護、居家及安全服務等，以降低照護人力，並維持高齡者生活品質也在都市與偏鄉看到了示範；世界各國尤其是先進國家地區如美國、日本、歐盟、韓國等均積極應用這些科技於日常生活服務，以居民需求觀點思考城市生活，並從建築本體延伸到社區、城市，其中在台灣方面，更積極在居住方面的建築物，訂出了智慧建築認證，建立了智慧城市發展的基石。對於智慧城市的發展面向，簡易分析如下：
- 目標願景面向：
解決城市治理，營造智慧生活環境。
提升城市競爭力。
吸引國外人才。
提振國內經濟產業動能與商機。
鼓勵多元創新發展。 - 技術產業面向：
監控技術與自動控制技術。
科技材料技術。
行動物聯網技術。
互動技術。
人工智慧。
雲端運算。
區塊鏈技術。
機器人。 - 生活服務產業面向：
建築智慧化。
政府施政及公共服務服務。
智慧生活(如食衣住行、娛樂等) 。
數位金融。
智慧防災。
智慧交通。
智慧醫療。
商業行銷。
智慧店商。
智慧物業管理。
智慧銀髮(如長照、健康諮詢)
21世紀人類生活環境所面對的問題如氣候變遷、高齡少子化、、能源危機等，如同智慧城市所面臨的問題，而新科技發展快速使得各種因應之應用服務相繼出現於各種生活領域上，因此智慧產業也就因應時代的需求而掘起成為新名詞，帶動潮流，如智慧交通、智慧城市、智慧家庭、智慧手機、智慧汽車、智慧電視、智慧建築、智慧機器人、智慧冰箱等等，在各種標榜「智慧」的產業中，在國內也只有「建築」是具有政府官方制定智慧建築評定基準及認證，作為產業發展與認可的依據。
任何產業發展都需要政策來支持，商機也就隨之而來，且商機會因需求與科技進步更蓬勃，設計智慧建築的目的，乃希望讓建築智慧化，於是在建築內運用各種網路、監測設備及系統整合等技術，納管建築物環境中相關設施設備，讓建築物達到自動感知、分析及回應等功能，並在規劃設計之初，能事先考慮使用者需求，提供所需要的服務及後續維護管理的方便性，使建築物在完成之後，可以有最佳化之組合與運轉，以滿足使用者對居住與工作環境達到安全、舒適、便利、效率、的需求，並達到節能與降低維護管理人力經費之目標。
由於建築是龍頭產業，有了建築物的起造，才能導入各種需求設備，也才能帶動相關產業商機，在目前資訊化的普及下，智慧建築已經成為現代化建築的新趨勢，且智慧建築內容所牽涉關聯的產業非常廣泛，創造的產值隨都市發展更加豐富，有關相關由政策帶動產業商機說明如下：
內政部建築研究所於民國92年訂定「智慧建築標章」制度，其智慧建築標章標誌與評定手冊(如圖3,4)，於93年開始實施，隨後於100年配合科技進步及社會需求修正評估內容。依據本所99年開始執行之「智慧綠建築推動方案」，從102年7月1日開始強制規定，新建之公有建築物總工程經費在兩億元以上者，須申請智慧建築候選證書及標章。
因此，根據在智慧建築標章相關指標評定內容(如圖3,4)，其涵蓋的產業範疇包含建築、機電、空調、消防、資通訊、弱電電系統、能源、物業管理與生活服務等等，而影響這些產業發展的技術更延伸到物聯網、監控技術、雲端運算、大數據、AI人工智慧、辨識技術、機器人等，未來將從建築物室內應用服務延伸到以智慧城市為應用範疇之室外應用服務，未來商機將不可限量。
目前智慧建築於都市更新獎勵條例第7條中提及：「更新單元之整體規劃設計對於都市環境品質、無障礙環境、都市景觀、都市防災、都市生態具有正面貢獻，或採「智慧型建築設計」，其標準高於都市計畫、消防、建築及其他相關法令規定者，得給予容積獎勵，其獎勵額度以法定容積「百分之二十」為上限。」，惟各縣市地方政府執行上可再行針對智慧型建築設計研擬其獎勵細則，智慧建築政策乃由公有建築物率先推動，在既有的資通訊與自動控制技術下持續發展下，以提升全民居住空間品質。
以新北市為例，新北市政府之都更條例，第四十條及都市更新建築容積獎勵辦法之第（五）智慧建築設計訂定了獎勵細則，規定如下：
- 申請智慧建築設計取得智慧建築標章之候選證書者，其符合等級為銀級者，得予獎勵法定容積百分之一。
- 符合等級為黃金級以上者，得予獎勵法定容積百分之三。
政府為因應潛在災害風險，加速都市計畫範圍內危險及老舊瀕危建築物之重建，改善居住環境，提升建築安全與國民生活品質，特制定「都市危險及老舊建築物加速重建條例」，內政部106.8.1台內營字第1060811278號令訂定發布都市危險及老舊建築物加速重建條例中第八條規定：取得候選等級智慧建築證書之容積獎勵，目的就是能在重建的新建建築能導入智慧系統，其獎勵額度規定如下：
- 鑽石級：基準容積百分之十。
- 黃金級：基準容積百分之八。
- 銀級：基準容積百分之六。
- 銅級：基準容積百分之四。
- 合格級：基準容積百分之二。
目前台灣面臨人口成長趨緩、人口結構呈現高齡、少子化及老舊建物比例逐年增加、房價高漲等課題，依未來發展趨勢，人口將更向大臺北都會區集中，台北市政府可以預見日後大臺北都會區的成員必須共同面對人口分布失衡所帶來的居住問題，因此未來將以多元的方式推動住宅政策來協助市民解決居住問題。
臺北市政府在最新的住宅政策中，因應年輕人、弱勢族群、銀髮、及社會福利等需求，擬定臺北市公共住宅智慧社區實施計畫，計畫4年興建2萬戶公共住宅，並宣示打造一定比例的智慧型公共住宅，透過智慧科技的應用，使居民在安全、健康及舒適便利等方面能接受到更及時與全面性的照護。
這些公營住宅也將導入智慧策略、永續環保等相關產業技術，以因應全球面臨氣候變遷及能源枯竭等環境議題。導入雲端智慧化管理，以提供可靠、及時、穩定之社區物業管理服務。
依照此政策，規定建築物除了應辦理強制取得「智慧建築標章認證」外，也另訂定一份「臺北市公共住宅智慧社區建置規範手冊」，為智慧社區與智慧都市之願景勾勒參考，引領產業共同發展，共創商機。
- (執行期間：自中華民國一百零七年一月一日起至一百零九年十二月三十一日止)
智慧都市重要是提升城市治理能力，能源政策被視為經濟的命脈，經濟部(以下稱本部)為提升地方能源治理能力，促進住宅、服務業、機關及農業部門節電，結合直轄市、縣(市)政府執行「縣市共推住商節電行動」：有關第六、(四)之「設備汰換與智慧用電」補助作業以下列項目為限，並應包括相關之查核機制，規定如下：
- 補助集合式住宅、辦公大樓及服務業之室內停車場換裝智慧照明燈具。
- 補助服務業汰換老舊低效率無風管空氣調節機、老舊辦公室照明燈具，其中，無風管空氣調節機汰換應辦理廢機回收作業。
- 補助服務業導入能源管理系統。
目前智慧建築之規劃設計，若以內政部建築研究所發行之新版智慧建築評估手冊作為依據，則著重於建築物公共區域的自我管理，社區亦同，而家戶內屬私領域則保留最基本的對講、保全、消防、求救等對外連線至建築物之管理中心之能力，家戶內智慧化設施是否導入，仍由消費者自己依照自己的需求與能力來設置。
基於建築物是構成城市的主要元素組成，面對智慧城市多元的應用發展，智慧城市之應用服務勢必會與建築物智慧系統來結合，提供更優質的服務給消費者，因此，未來智慧建築設計勢必要運用創新的資通訊與物聯網技術從目前的建築物內部之訊息做必要性的延伸到戶外，相互運用，提昇智慧城市在都市治理能力，相關智慧建築設計思維更需與智慧城市的發展來改變，並創造更多元的價值服務，更能帶動產業各種經濟活絡，有如共享共創經濟、專業經濟、創新經濟、循環經濟、民生經濟、專利經濟、數據經濟等，每一項都有未來的想像商機，至於智慧建築設計新思維，可做合適的調整來與智慧城市應用統結合，其相關設計思維簡要分析如下：
- 行動寬頻基礎涵蓋服務設計。
- 行動管理服務設計(如多元操作模式) 。
- 友善服務設計(如結合社會福利資源、AI人工智慧) 。
- 資訊共享服務設計(如含建築資訊、能源資訊、保安資訊、氣候、空氣品質、停車等..) 。
- 雲端運算服務設計(如預測能力、代理人機能) 。
- 深化智慧能源服務設計(如再生能源與微電網運用) 。
- 強化防災、救災設計(如都市災害防護防制信息通報系統) 。
- 建立多層次資安保護設計(如工業網路與OA網路環境的隱私與資訊安全能力) 。
隨著科技發展不斷創新與推進，各種與「人」有關的生活服務會不斷創新而型塑未來智慧城市的願景，智慧城市是以解決城市治理問題出發，是城市及產業發展的下一個重要領域，應用多元且豐富的智慧城市內容絕對是下一個最能帶動成長的「殺手級應用」，智慧建築主要也是以服務人居的智慧設計，在每人每日的生活中的影響，其智慧化的體驗也最容易讓人感受，因此帶動產業創新應用發展之變化也是最大的。
對政府而言，目前全球各大城市才要開始利用科技來改變城市面貌、建立更好的系統讓居民生活更便利，未來智慧城市之議題將持續發酵與不斷的發展下去，而智慧建築則需廣泛運用科技整合與實踐來營造未來美好的室內與室外之居住生活環境，其應用應跳脫政府所制定的智慧建築認證規範的固化框架，因應智慧城市發展願景，介接整合有價值的服務，將會讓智慧建築更符合居住者的期待且能真正享受智慧生活的感受。
- 參考文獻
- 黃國書，「建築物智慧化系統與網路整合時代」 21世紀智慧建築永續發展國際研討會，民國九十一年六月。
- 黃國書等，「智慧化居住空間應用評估與共通平台規劃計畫_新版智慧建築設計技術手冊內容研訂」，內政部建築研究所研究報告，民國九十七年十二月。
- 黃國書等，第159期 電機月刊，【智慧化自動讀表系統在建築物能源監測之應用】，2004年3月
- 黃國書，第六屆杭州電子信息博覽會暨智慧城市論壇，【台灣智慧城市之建設與發展】，2012。
- 黃國書，「智慧建築節能與系統整合設計」，台灣國際綠色產業展「BEMS最優化解決方案-智慧城市、ZEB、ESCO的應用研討會，2012。
- 黃國書，內政部建研所 智慧化居住空間推動辦公室暨應用推廣計畫 【系統整合認證及誘因機制研究】，2008。
- 黃國書，華夏科技大學 電機系 智慧監控實驗室【監控技術與應用】課程講議，2017。
- 黃國書，華夏科技大學 電機系 智慧監控實驗室【智慧生活科技實務】課程講議，2017。
- 黃國書，淡江大學 建築系【ICT在智慧建築之應用】課程講議，2016。
- 黃國書，國立台北科技大學 互動系【互動智慧空間設計】課程講義，2016
- 黃國書，國立台北科技大學 北科大電資學院【智慧建築系統設計】課程講義，2016
- 黃國書，國立台北科技大學 北科大電資學院【智慧建築系統整合平台】課程講義，2016
- 黃國書，105年度產業人才投資方案【 物聯網與智慧生活應用班】課程講義，2016
- 黃國書，107年度產業人才投資方案【物聯網在智慧生活科技之設計與應用實務人才訓練班】課程講義，2018
- 黃國書(Home Page)，智慧建築(監控)研究室資料【https://sites.google.com/view/banco-huang/】
- 黃國書，107年度產業人才投資方案【物聯網技術在智慧建築之設計實務應用班】課程講義，2018
- 黃國書，海基會兩岸經貿講座【以物聯網發展看兩岸智慧生活產業商機】講義，2018
黃國書，台北設計建材中心講座【以物聯網技術及趨勢 剖析智慧人居之住宅規劃】講義，2018