建筑設(shè)計的信息化應(yīng)用趨勢與思考

文麗麗，劉鵬躍

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院）

1 引言

計算機技術(shù)的發(fā)展和計算機功能的不斷強大讓BIM和各類云計算及云存儲模式在多個領(lǐng)域中得到了廣泛運用。在科技持續(xù)發(fā)展的背景下，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)背景下出現(xiàn)了更多全新的思維模式，加快了社會的信息化進程。在此背景下，需要針對建筑設(shè)計的信息化應(yīng)用趨勢展開積極探索，以推動建筑設(shè)計的發(fā)展。

2 建筑設(shè)計現(xiàn)狀及其發(fā)展

2.1 從二維CAD設(shè)計到BIM正向設(shè)計

在工程設(shè)計中運用BIM技術(shù)，可以以二維設(shè)計為基礎(chǔ)，拓展國內(nèi)主流技術(shù)的應(yīng)用，并借助二維圖紙構(gòu)建系統(tǒng)化的三維模型，也即“翻模”?！胺！焙虰IM的初衷相背離，其原因在于BIM軟件的難度相對較大，且學(xué)習(xí)成本較高。然而，由二維到三維設(shè)計思維模式的轉(zhuǎn)變難度通常較大，隨著越來越多年輕人加入了設(shè)計院，我國出臺了更多的鼓勵性政策，在一定程度上改善了BIM的應(yīng)用環(huán)境，也為BIM提供了全新的正向設(shè)計方向。

BIM正向設(shè)計指在三維環(huán)境下實施設(shè)計，借助三維模型及其中的信息生成所需文件，并通過二維圖紙文件和三維模型形式進行呈現(xiàn)。通過BIM正向設(shè)計，可以有效轉(zhuǎn)變以往設(shè)計中依賴經(jīng)驗和直覺判斷做設(shè)計的現(xiàn)象，并結(jié)合空間曲線和曲面實施擬合處理，充分展現(xiàn)以往無法實現(xiàn)的復(fù)雜建筑形態(tài)，讓建筑形式從感性思維向理性思維的方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，提升建筑設(shè)計的合理性和科學(xué)性。

在全專業(yè)背景下，BIM正向設(shè)計的迭代周期較短，且不同設(shè)計問題可以得到充分暴露，有利于問題的解決。在實際設(shè)計過程中所構(gòu)建的信息通常存儲在軟件中，既可以實現(xiàn)對篩選過程的簡化，也可以進行信息的快速提取。此外，構(gòu)建的信息可以在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重復(fù)添加，以確保信息可以在傳統(tǒng)二維設(shè)計中得到充分積累[1]。

2.2 從二維協(xié)同到三維BIM協(xié)同

當前階段，存在部分BIM基礎(chǔ)較差的設(shè)計單位，需要從嘗試階段展開對BIM協(xié)同設(shè)計的探索，以“互聯(lián)網(wǎng)+云”的BIM解決措施為依據(jù)，爭取做到跨地區(qū)在線協(xié)同。針對BIM模型展開輕量化處理，讓設(shè)計師可以運用低性能的電腦實施BIM設(shè)計，并借助多種智能終端展開BIM設(shè)計，讓項目團隊可以免受時間及空間的約束，讓設(shè)計師可以在家中辦公。

2.3 3D模型及BIM的性能化分析運用

將3D模型和BIM應(yīng)用于性能分析，可以為設(shè)計者提供全新的統(tǒng)計分析手段及評價工具。通過建筑設(shè)計指標分析，可以為設(shè)計過程提供更加有效的分析手段，讓建筑物交通流量分析和火災(zāi)疏散模擬獲得更加優(yōu)質(zhì)的場景，以提升結(jié)果的準確性。

2.4 人工智能在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用

人工智能AI在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用較為遲緩，相比于傳統(tǒng)人力，AI具有十分強大的資料整理和分析能力，已經(jīng)在建筑行業(yè)得到了廣泛運用，表現(xiàn)出突出的經(jīng)濟和社會效益。

AI在建筑設(shè)計中通常以生成設(shè)計的形式呈現(xiàn)，而生成設(shè)計通常以建筑設(shè)計方法的形式展現(xiàn)，是CAD研究中的重要內(nèi)容，可以通過遺傳算法和智能設(shè)計的方法，在建模理論的基礎(chǔ)上關(guān)注建筑學(xué)和計算機科學(xué)的特點，并借助計算機復(fù)雜運算和大數(shù)據(jù)技術(shù)展開對學(xué)習(xí)分析和訓(xùn)練形式的智能化分析，打造多種設(shè)計形態(tài)，以供建筑師自由選擇[2]。

3 信息化應(yīng)用淺析

3.1 BIM正向設(shè)計

3.1.1 關(guān)鍵軟件挑選

如上文所述，相比于傳統(tǒng)的二維CAD軟件，BIM軟件通常比較復(fù)雜，且具有較高的學(xué)習(xí)和時間成本，開展項目設(shè)計的周期相對較短，為設(shè)計師帶來十分繁重的任務(wù)，導(dǎo)致設(shè)計師缺乏足夠的BIM軟件學(xué)習(xí)時間。當前階段，二維CAD技術(shù)已經(jīng)得到一定程度的發(fā)展，可以有效提升設(shè)計質(zhì)量。然而，在設(shè)計院中通常需借助國外的軟件平臺完成BIM設(shè)計，適應(yīng)性較差，難以追上國內(nèi)的設(shè)計步伐。基于此，必須要挑選一個契合國情的BIM軟件。

3.1.2 建立企業(yè)應(yīng)用標準

BIM正向設(shè)計需要以多個專業(yè)的協(xié)調(diào)合作為前提，為企業(yè)制定統(tǒng)一化的應(yīng)用標準，讓BIM正向設(shè)計可以摒棄原本的條件，為BIM提供全新的應(yīng)用標準[3]。

3.1.3 政府支持

需要將BIM應(yīng)用原動力或最終受益者視作建設(shè)單位的表現(xiàn)形式，在設(shè)計單位中以BIM應(yīng)用為前提，構(gòu)建具有深度的模型應(yīng)用格局，以促進信息完整性?；诖耍枰越ㄖO(shè)計、施工指導(dǎo)及建筑物運維管理等內(nèi)容為前提，讓不同模式在生命周期中的作用得以充分彰顯，促進多方關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展，爭取政府最大程度的政策指導(dǎo)，以促進BIM的運用和發(fā)展。

3.2 AR技術(shù)

只有在大量信息數(shù)據(jù)庫的支撐下，AR技術(shù)中所包含的虛擬信息才能夠在真實的環(huán)境中得到加載，并針對AR技術(shù)所需的建筑信息模型，即BIM中的數(shù)據(jù)，進行提取和處理，將其轉(zhuǎn)化為AR技術(shù)所需的模型。為保障這一過程的真實性和準確性，需要以AR系統(tǒng)為支撐，進行精準定位，以促進不同信息的疊加。當前階段，我國的建筑從業(yè)者普遍使用經(jīng)驗導(dǎo)向的操作模式，對AR技術(shù)的運用造成了一定限制。需要積極創(chuàng)新AR技術(shù)，為AR技術(shù)的發(fā)展營造良好的應(yīng)用環(huán)境，以促進增強現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的運用。

3.3 建筑設(shè)計企業(yè)的信息化

建筑設(shè)計企業(yè)在信息化建設(shè)和信息化應(yīng)用領(lǐng)域中仍然存在一定問題，多數(shù)企業(yè)仍然采用較為粗放的管理模式，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營及管理效率的提升造成了一定限制，難以為企業(yè)的運作決策提供數(shù)據(jù)支撐，表現(xiàn)出一系列問題，包括信息化建設(shè)水平滯后、系統(tǒng)整體規(guī)劃欠缺及應(yīng)用人才培養(yǎng)力度較弱等。在信息化建設(shè)過程中，需要以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、分步建設(shè)”為原則，針對信息化實踐展開充分調(diào)研，并以此為前提成立核心隊伍，鼓勵全員參與，讓中高層管理人員的信息化意識得到切實提升，以促進信息化建設(shè)的全員化發(fā)展。此外，需要積極關(guān)注信息化人才引進和培養(yǎng)工作，培養(yǎng)出具備信息化素質(zhì)、熟悉行業(yè)發(fā)展情況的復(fù)合型專業(yè)人才，以推動建筑設(shè)計行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

4 結(jié)語

為了讓建筑設(shè)計行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須將BIM應(yīng)用在建筑生命周期的全過程中。當前階段，全國各地都相繼推出了BIM標準。在進行建筑設(shè)計時，需要將內(nèi)部轉(zhuǎn)型、形象提升和效益提升當作企業(yè)BIM設(shè)計的內(nèi)在原因，以提升BIM技術(shù)項目交付形式的價值，讓項目的整體交付質(zhì)量得到提升，進而提高企業(yè)的整體聲譽。此外，需要通過政策驅(qū)動，讓建設(shè)方積極應(yīng)用BIM技術(shù)，以促進BIM在設(shè)計企業(yè)中的發(fā)展，推動“互聯(lián)網(wǎng)+云”模式的整合。