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如果说生活在21世纪有什么值得学习的,那就是变化是不可避免的。技术进步现在是按季度计划的,但偶尔也会来自左外野。设计和建造高质量工程建筑的技术正在进入一个颠覆性的阶段。大型AEC公司将如何应对?

图片来源:洛杉矶彼得森汽车博物馆,由Kohn Pedersen Fox设计。摄影师–Raimund Koch

这可能会让人感到惊讶,但在20世纪70年代末和80年代初,伦敦有许多建筑和施工公司使用3D计算机建模系统来生成其建筑物的平面图、剖面图、立面图和图纸。

BDS、RUCAPS、SONATA和G等

软件运行在大型机和小型机上的埃布尔是第一个BIM解决方案。与今天的工具相比,它们可能看起来很简陋,而且它们确实非常昂贵,但它们实际上在当时是非常先进的。它打破了行业在采用新技术并将其应用于实践方面不太进步的刻板印象。

20世纪80年代,成本相对较低的IBM个人电脑

问世,再加上AutoCAD等廉价的绘图软件,大型主机恐龙被扔进了垃圾堆,建筑设计界变得“更平了”。然而,最初的概念并没有消亡,而是在ArchiCAD、AutoCAD AEC、Architectural Desktop中继续存在,然后在2000年Revit的到来中达到顶峰。

在计算机辅助设计(CAD)的早期,技术的变化速度非常缓慢。在软件发布和遇到拥有256英寸显卡的人之间,我们确实有几年的时间。颜色曾经是一个真正罕见的事件。今天的AEC公司正面临着一个非常不同的环境:进化是内置的,软件升级和更新可以每六个月或更短时间进行一次,硬件现在可以意味着虚拟现实头盔和软件可以作为一项服务在线。

大型AEC公司的

设计IT主管必须跟上未来的步伐,同时管理他们所拥有的,并为未来所拥有的做好准备,以保持竞争力。

当然,所有这些CAD STUFF不仅仅是为了技术而技术;就像今天的任何企业一样,技术是一种武器。例如,2003年,福斯特合伙公司(Foster+Partners)旗下的瑞士再保险公司(Swiss Re)(又名The Gherkin)隆重展出了诺曼·福斯特爵士(Sir Norman Foster)标志性的Diagrid玻璃幕墙,为伦敦和世界增添了建筑词汇。该建筑是在MicroStation中设计和建模的,由奥雅纳公司(ARUPS)对钢材进行建模。

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福斯特+部分NERS的内部几何专家团队,即臭名昭著的“专业建模小组”,编写了一个程序来从模型中提取数据,以自动创建Pannelisation图纸。当时,据我所知,有几家公司请求宾利系统公司(Bentley Systems)为他们编写类似的脚本,这样他们也可以在新的方言中与自动化Pannelisation Take-Off竞争,他们也确实这样做了。现在,在设计实践中发现程序员并不罕见,直到今天,Foster+PartneRS拥有最大的内部专家团队(但仍不到员工总数的1%),为其设计师生产工具,解决几何问题并开发内部应用程序。

技术堆栈

当今的设计IT主管生活在一个复杂的世界中。对于大多数公司来说,虽然预算紧张,但他们仍然必须为多CAD环境开发BIM技术堆栈,连接和管理不同国家的分布式团队和数据ES,具有不同的技能组合,符合通用标准和当地标准。所有这些都是在做项目和与其他公司合作的同时进行的,这些公司可能对几乎所有事情都采取完全不同的方法。

进一步

深入,需要决定使用哪些平台进行设计、文档管理、文档分发、通用数据环境(CDE)、协作中心、安全、可视化、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和3D打印,不要忘记工作站、移动硬件和云服务。有这么多的选择和这么多的移动部件,日常工作涉及旋转大量的板块。

随着更新周期的增加,需要检查新软件。很多时候,仅仅一两个组件自动更新并破坏必要的链接,就可以破坏技术堆栈。就像绘制第四座桥一样,构建堆栈需要很长时间,因此您需要重新开始你已经完成了。这是构建这些系统所带来的痛苦,这导致了“只是工作”的解决方案的粘性,在某种程度上是SAAS服务的吸引力,它在异地运行并消除了一些麻烦。

然而,变化是不可避免的,今天的设计IT主管不断地扫描市场技术,以解决他们当前的一些问题,改进工作流程或为任何可能的动态技术转变做准备。例如2D到BIM或桌面到云。

一些较大的公司可能有一个精心挑选的R&;D团队,但大多数人没有,任务可能会落到一个人身上。在发生重大变化的时候,这种责任可能会很重。流程变更可能会导致生产力损失和项目交付风险增加——管理团队的全面支持至关重要。这也是该行业变化缓慢的另一个原因。但有一些变化,简单地说n不可忽略.

玩得很开心。

从过去一年与许多AEC公司的交谈来看,很明显,许多变化正在同时发生,这可能会对建筑的设计和建造方式产生根本性的影响。无论你想怎么称呼它,数字制造,制造和装配设计(DFMA),预制,模块化或精密制造的房屋,有一个普遍的共识,即建筑设计系统需要能够更好地与自动化的场外施工机械。

坏消息是,我们都标准化了的BIM建模工具,尽管它们可以生成3D模型,但从未打算生成精确的几何图形来驱动CNC(计算机数控)机器。他们还可能难以处理生成具有详细物料清单(BOM)的部件所需的详细级别所需的模型大小。

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VCREDIT:洛杉矶沃尔特·迪斯尼音乐厅的数字渲染,由弗兰克·盖里
设计
目前

所有可用的BIM建模工具都被设计为自动生成要交给建筑商制作的坐标2D图纸集。这不是未来。英国已经有许多建筑工厂正在建设中,或者正在运转——Urban Splash、Legal&;将军和伯克利家园,仅举几例。

数字制造在我的时代到来了像Revit这样在市场上占主导地位的产品已经有20年的历史了,每年只会有很小的更新。Revit仍然主要在一个CPU内核上运行,几乎不使用GPU加速,并且对于经常需要切割的大型模型来说非常笨拙。最终的结果是,我们看到越来越多的公司在测试替代BIM产品,甚至寻找在航空航天和汽车行业流行的软件解决方案,如达索系统的3D体验平台(更好以前称为CATIA),主要由Frank Gehry和Zaha Hadid Architects(Zha)使用。虽然CATIA并不是在Zha的每个项目中都使用,但它用于向制造商发送明确的3D模型,绕过2D图纸,以便在设计阶段对可制造性进行反馈。这是其他公司也在购买的东西,比如纽约的Shop Architects,他参与了许多数字制造项目。

许多其他“标志性”建筑公司正在寻找重新评估从概念设计到制造的一切。McNeel Rhino和Grasshopper似乎是设计自由形式建筑的公司的首选武器,Rhino现在可以在SketchUp、AutoCAD、ArchiCAD、Unity、BricsCAD和Revit中使用。这个新的发展被称为犀牛内部(我们在这里回顾)。

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位于温哥华的专业Cadmakers(cadmakers.com)在达索系统的3D体验平台(3DX)中创建
了一个协调的BIM模型。该公司专注于预制输出、机器人和人工智能

Rhino Inside可能会被视为一种解放技术,因为在Rhino中创建的带有蚱蜢的概念几何体可以被拉出或注入到几乎任何物质中在设计和文档工具中。这意味着Rhino将成为一种通用的数据环境,但几何图形本质上是“哑巴”的,在BIM数据中只保留了很少的“ I ”。

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Rhino及其可视化计算几何组件Grasshopper已成功扩展了对业内几乎所有设计工具的支持:ArchiCAD、SketchUp、Revit、AutoCAD、Unity以及现在的BricsCAD

然而,当涉及到“哑几何学”时,机器从像Bricsys这样的公司学习进步,可以从混乱中带来秩序的工具。它的AEC建模器BricsCAD BIM提供了一种独特的后合理化功能,称为“ Bimify ”,它可以解析哑网格模型并智能地计算出BIM对象是什么,将正确的IFC标签应用于它识别的元素,如门、墙、地板、楼板等。哑巴几何不需要长时间保持哑巴状态。这可能会改变游戏规则,因为你可以把城市模型拉出来。统一并在BricsCAD中释放Bimify!我称它为“ RéchaufféBIM ”,因为它可以加热任何几何形状,回到BIM.

计算设计或生成设计已成为许多大型公司的核心设计工具,因此,如果基础几何图形保留在Rhino中,则可以轻松生成G代码,并且它还可以为模型和图纸创建提供支持,而BIM正慢慢沦为这一角色。

像ArchiCAD这样的

产品内置了从Grasshopper到DR的链接。从脚本提供BIM对象。许多建筑师正在评估这一工作流程,他们希望根据几何定义自动构建BIM模型。Rhino Inside还为Revit(以及任何其他64位Windows应用程序,包括Unity和Blender)带来了这种可能性。

Foster+Partners是犀牛和蚱蜢的大客户。Francis Aish是Foster+Partners的应用研发主管和合伙人,他解释了他们是如何将几何图形保存在Rhino for AS中的以便在将建筑定义移交给Revit进行详细记录之前,能够对其进行动态修改。

该公司使用脚本为其架构师开发工具,并为费力的流程提供自动化。最近在丹麦,阿什展示了一个实时设计评估虚拟现实程序,这是他的团队在Unity上创建的。在我们的讨论中,阿什思考了这样一个事实,即许多AEC公司正在开发代码来做同样的事情,重新发明也许应该有一个更开放的方法来分享一些开发的工具,特别是在协助协作工作方面。

虽然Rhino是一家仅基于表面的建模公司,但Hok刚刚宣布,它将把BricsCAD BIM视为一种有趣的Revit替代方案,并已成为Bricsys的BIM联盟合作伙伴。BricsCAD最初是AutoCAD的克隆,但现在它上面有一个完整的基于ACIS Solids的BIM工具和有趣的Bimify机器学习能力.

编程的

兴起

有很多方法可以开始一个概念模型,但老实说,它可能是建筑软件市场最薄弱的部分。常用工具有Grasshopper、Dynamo、Rhino、SketchUp、Maya、Revit中的体量或其他BIM工具。

一些公司想直接跳进BIM,一些草图和像盖里这样的人把纸弄皱。CAD不喜欢不精确,概念设计需要自由,除非你知道你要建立一堆矩形-在这种情况下,直接进入体量。在这个阶段,BIM工具确实需要改进,以捕捉艺术输入。

领先

的公司通常在早期使用脚本和编程,以允许迭代形式查找和轻松创建复杂的几何图形。

Rhino、Grasshopper、Dynamo和Python编程的

流行确实在实践中创造了一种不同类型的架构师。计算设计师可以为团队的其他成员开发工具,或者成为定义复杂几何形状的关键驱动因素。

连接数学“效果”和“生成器”

的可视化编程风格是进入几何生成代码的一条简单途径,并且经常用于项目团队的核心。

计算生成器出现之前,3D模型必须是手工制作的,而且编辑起来既复杂又缓慢。随着计算机控制生成形式和管理复杂性,建筑词汇再次被已展开.

它还在脚本化的几何图形定义和传统的BIM工具之间创建了一个分界线,传统的BIM工具在更高级别的构件(如墙、门和窗)上操作。在几何主导的实践中,Rhino定义驱动BIM,BIM本质上成为文档工具,而不是设计工具。对于许多人来说,这个文档和2D绘图阶段被视为一个必要的恶魔,主要是为了遵守合同和与客户沟通,但高级制造商和施工人员部门公司很快就会有3D模型来检查可制造性和准确的制造报价。

并不是所有的建筑公司都需要Rhino或复杂的NURBS曲线,但仍然雇佣编程团队。罗布·查尔顿(Rob Charlton)是Space Group的首席执行官,也是一位连续的BIM企业家(BIM Show Live,BIM Store,BIM Technologies),总部位于纽卡斯尔,拥有一支由四名专职程序员组成的团队。

查尔顿解释说,在东北地区费用较低,客户是我矿石保守,注重价值。他可能不会生产有太多曲线的建筑,但他利用他的编程团队来提供他所看到的机会,通过开发服务来扩展他为客户创建或捕获的BIM数据。

他目前的工作重点是为设施管理(FM)开发一个基于Autodesk Forge工具的数字孪生平台,以使BIM模型能够在构建后提高效率,并将数据从Revit中提取到非CAD工具中人们可以使用。简而言之,SPACE使用程序员来推动额外的服务收入,并偶尔填补Revit不提供的功能的空白。

一些大公司根本没有专门的编程或脚本资源,而是依赖于他们有才华的设计团队的技能。他们通常自学或积极参与社区活动。

视觉化革命

另一个恰当的例子是,对于目前设计IT主管面临的代际变化,C有些是因为我们需要美丽的视觉效果。在这个领域,我们看到的可能是最有规律的年度变化。GPU和CPU继续以极快的速度发展。以前的芯片似乎每年都在改进,这使得工作站的选择对于将软件与适当规格的机器相匹配至关重要。您是否投资于用于传统CPU渲染的多核CPU,或现在可用于许多不同任务的高性能GPU,包括实时可视化、Ray追踪和VR?虽然已建立的基础应用程序3ds Max和Maya再次处于低速开发阶段,但我们看到了主要游戏引擎玩家Unity和Unreal的快速进步。有前途的即时可视化和深度集成到今天的BIM建模,VIZ的未来似乎是在不同的应用。

有了像Enscape这样的产品,你可以获得的实时视觉效果,本质上是设计系统的副产品,是相当惊人的。与Kohn Pede交谈Rsen Fox(KPF)Associates的应用研究总监Cobus Bothma解释了VIZ如何从演示工具转变为分析设计的宝贵资产,并向项目团队提供反馈。目前,KPF产品堆栈意味着每个设计师都有一个Enscape的副本,有些人有Lumion.Botha也在考虑部署TwinMotion,以便在真正丰富的环境中生成图像。最终,这些TwinMotion模型将直接馈入Unreal for全VIZ和VR治疗。然后,KPF使用远程工作站技术将像素流传输到iPad,用于内部设计会议。

VR和AR在未来的设计工作流程中非常重要。虽然当前的许多使用案例都围绕着客户演示,但Unreal和Unity以及其他一系列专注于AEC的实时VIZ和VR工具都是为了扩大其对设计师的吸引力。

BIM模型(尤其是在Revit中)非常繁重,因此游戏引擎也可以提供R并行工作流。通过将几何图形提取为具有多个细节级别(LOD)的轻量级网格以及元数据,它们可以用于各种下游功能——碰撞检测、协作、设计审查、截面、立面、质量保证以及所有类型的VR和AR体验,甚至在现场。重要的是,随着Unity和Unreal跟上最新硬件的步伐,BIM数据可以立即传输到多个设备——移动设备、桌面设备、Web设备、VR或AR.这显然不会给原始的BIM模型留下很多东西,如果BIM定义不能驱动数字制造,那就更少了。精神食粮.

我与来自Foster+Partners的Aish的交谈中,他解释了建筑师如何真正提供经验并将这些经验销售给客户。在许多方面,BIM要求建筑师在概念阶段做出深层次的基于结构的决策,而所有这些都可以在以后解决。也许回到了素描和艺术家Enditions足以获得客户的支持;数字等价物将把客户置于增强的环境中。

财务驱动程序和锁

随着欧特克(Autodesk)企业许可证的成本不断增加(让我们面对现实吧,欧特克在英国和美国市场占有最大份额),软件成本也正在成为一个主要驱动因素。公司无法在不失去所有许可证的情况下放弃订阅,但他们非常清楚自己支付了多少钱。他们的核心BIM工具Revit的开发已经收到。当一家软件供应商可以制定严格的合同条款时,AEC公司每三年都会痛苦地意识到,他们的影响力是多么小。这是目前对评估市场上的其他产品感兴趣的另一个原因。

Autodesk正忙于向云迁移,并已决定下一代BIM建模器将驻留在云中。Project Plasma是这项核心技术的开端,但已经推迟了,可能还需要几年的时间。与此同时,数字制造正在成为不久的将来的考虑因素。这可能不是让你的发展出现“差距”的好时机。

该行业正在寻求从BIM建模程序附带的专有文件格式中解放出来。在联合工作环境中,较差的互操作性EADS的数据争吵,有可能丢失有价值的信息,并阻碍合作。体系结构实践已经有意识地扩展了他们的工具集,以使用同类中最好的工具,因此对行业标准CDE的搜索仍在继续。

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图片来源:阿布扎比国际机场-中场航站楼-KPF
自己

动手

我们发现自己正处于AEC发展的十字路口。我们有老一代的桌面应用程序,G成本和缺乏互操作性,同时关注即将到来的数字制造、人工智能(AI)、生成设计和定义新工作流程的需求和机会。

大型AEC公司总是倾向于使用常用的平台来完成他们的工作,但有些人提出,当软件供应商的目标是为80%的人提供功能时,前20%的人的需求很少会得到关注。有些人甚至认为BIM是一个绘图过程,而制造CAD系统是大材小用,他们应该共同设计自己的制造系统概念。有足够的组件和技术可以获得良好的开端,但根本问题仍然存在。他们应该是架构师还是软件开发人员?

讽刺的是,20年来市场上第一个新的BIM工具,BricsCAD,一开始是AutoCAD的克隆。我想知道是否有软件公司是最好狂欢到抛弃一切,从零开始,基于投入和产出,着眼于未来的需求?但Revit是如此根深蒂固,多学科工作流程依赖于其保存所有这些数据的能力,数字制造的好处是否会推动流程发生根本性变化?

结论

着眼于技术前景和商业压力,以提高效率、压缩时间、降低成本和减少碳排放数字制造与异地工厂的结合似乎是不可避免的。我们已经看到英国住宅领域出现了大量投资。在美国和日本,这与采用大量木材相结合。随着流程的完善,这将扩展到办公大楼和高层建筑。

材料、制造和自动化方面的

变化将意味着设计工作流程和最终关键交付成果的根本变化。而在自动化和航空航天领域,2D仍然通常,模型定义是贯穿其整个生命周期的关键驱动因素。AEC可以从精益制造方法中学到很多东西。

我们也都应该意识到,科技界的巨头们正在寻求颠覆这一领域。宜家(IKEA)、谷歌(Google)和亚马逊(Amazon)专注于设计、制造和交付人造建筑。就连埃隆·马斯克(Elon Musk)也在试图重新定义建筑,并希望将他的千兆工厂的创建自动化。像Katerra这样的公司已经在美国开始了这一进程)。

现在是时候重新评估我们的工具、我们的流程和交付成果,以涵盖一个不同的未来,许多建筑都是为自动化制造和装配而设计的,学科的综合方法变得至关重要。然而,障碍不仅仅是技术上的。在谈论查尔时,人们经常提到人和文化。改变AEC行业的工作流程和实践,使其变得更好。有来自行业各方面的反馈机制,也让它举步维艰。

我来说,AEC行业发展的最大障碍之一是它的工具制造商,软件开发商,他们用他们多年来一直在“发展”的旧软件来解决每一个新问题或客户需求,以取代2D CAD.如果BIM不能让我们进入制造业,可以将其视为创建2D DWG的复杂途径。在许多方面,BIM的核心概念已经失败,创建了多个BIM模型来满足设计和建造过程中每个部分的需求。建筑BIM模型不同于建筑模型。

在不久的将来,工作流程或输出将会发生巨大的变化,几十年前开发的软件再也不能仅仅通过添加一些新功能来解决这个问题。迎合遗留系统对I的冲击创新。有时需要用新的眼光来分析市场的需求和轨迹。专注于工厂制造,他们可能会提出一个与我们所知的BIM非常不同的解决方案。

在与一些最大的AEC公司交谈

了一个夏天后,我清楚地认识到,一些领先的BIM工具作为概念设计工具已经失败,但作为设计检查+文档循环却取得了成功——尽管围绕大型模型仍存在一些挑战,复杂的几何结构,以及它们并不自然地有利于自动化的场外施工的事实。

虽然AEC公司将继续完善其现有的BIM流程并参与现状,但至少在前20%的公司中有一个共识,即情况正在迅速变化,需要新的设计工具来直接定义可制造的定义。

大型软件公司并没有忽视

这一事实。例如,欧特克(Autodesk)正忙于开发一款这是一个新系统,但它似乎已经陷入了行业对数字制造采用的快速关注,而现有的软件将不会轻易发展以弥补这一鸿沟。

最终

的结果是,我们看到专为汽车和航空航天设计的CAD系统正在一些建筑实践和建筑公司中进行试验,试图弥合差距,通过1:1精确的装配模型、BOM和G代码将设计师与工厂联系起来。

CAD软件公司RA期待核心产品的代际更迭。在这个时候,他们可能会犯错,并在竞争中开放自己,因为有效的竞争环境变得公平。过去五年的重头戏是将现有应用程序和数据迁移到云端的竞赛。数字制造不在雷达上。在这里,我担心,开发人员不会重新审视和从头开始,而是会在Cate的自我约束下工作。当已经有像3DX CATIA这样的以制造为中心的建模系统来弥合鸿沟时,给他们的遗留系统和用户打电话。

我们正处于代际变革的开端,领先公司的设计IT主管已经开始重新思考他们的技术堆栈、流程、成本和交付成果,并且更有可能评估替代技术和新技术,因此市场正在开放。

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