中国建筑西南设计研究院有限公司首席总建筑师陈荣锋

中国建筑西南设计研究院有限公司首席总建筑师陈荣锋

 

服务高质量建设的数字化设计
 

陈荣锋:各位专家、各位领导:下午好,先介绍下我们的公司,我是来自于中国建筑西南设计院有限公司,公司在成都,我们公司大概15年前从双流机场开始进入到民航建设尤其航站楼建设的领域。

最近十几年做了双流、天府、青岛、长沙、南昌一系列骨干机场的航站楼、航站区,在这个过程中跟整个数字化建设体系同步成长,也一直在思考、反思,跟业主们一直在努力。

今天听了上午各位专家的演讲后感觉责任重大,因为各个领域讲的都是我们在设计之后的应用,其实它源头的数据是来自设计的,实际上设计正向非常难还得再翻一次,今天想探讨的问题就是咱们从设计的源头上,怎么把数据的供给做的更好,这是我今天主要想谈的,所以我的副标题叫设计图到数据库。

建设部长前两年一直说要把我们的建筑像造车子一样造房子,这个口号一直是大家宣扬的发展方向,但是我们理性的来回顾下汽车跟房子这两个事之间还是有很大差异的。

第一,汽车是个标准产品研究一次可以造十万量,房子是非常个性化的定制产品,研究一次只能干一次,所以这个代价完全不一样,汽车是一个非常统筹的整体,它是一个大系统,盖房子总体来讲是元素拼凑、各个专业、各个领域、各种产品的拼凑、拼合。汽车很精细、建筑相对粗放一点,汽车主要是以机器生产为主,建筑人工建造的比例占的比较大。

最后两个是最大的差异,汽车的容错度非常低,我们的工业产品如果有一点点瑕疵就被市场给抛弃了,但是建筑容错度挺高的,属于时间来不及造价不够了标准就变了。当然汽车的品质非常稳定,建筑的品质还是层次不齐的有非常好的也有差异比较大的。

我们再回顾他们整个这两个东西的起点,就是从数字化进入的起点,整个汽车这个体系都是从产品研发设计就开始了,尤其立项就开始,非常系统的研究这个事。我们的工程大部分施工,基本施工中标后才开始,刚才葛总谈到设计后要重新建一个模,这也是非常大的问题,我们就提出一个问题,到底需要一个什么样的数字设计。

汽车的经验能告诉我们的是,我们作为数字设计的工具没有问题,问题不在于工具不好,而在于我们工具与我们行业的需求、生产方式是不是协调、融合的问题。

今天想分享的是我们现在主流的愿景和现在做的事,就是想把我们的设计图最终设计的成果变成数据库,因为只有数据库这个最源头的产品,最源头的成果才能够支撑各种各样的应用和各种各样发展的可能性。

这两个之间最大的区别,设计图上有所有数据,最后房子盖完所有数据都有但它是离散、片状化的,设计图整体来讲不是非常完整的表达总是有很多缺失的,难免有冲突、矛盾,它不够直观,而且各个要素之间的关联度是低的,二维设计图要素之间关联度不高,各个专业、各个领域各自审查。

作为数据库我们希望达到的目标是,数据是结构化的,它是一个大体系的,它所有的矛盾、冲突、问题都是很容易被发现,而且这个发现总体来讲不应该由人,应该是由机器为主的本身,感受是直观的,以数据的形式存在可以,以3D的形象存在也可以。

最后就是要高的相关度,所以我们想在那么复杂的工程过程,它跟汽车确实不太一样的是它的参与方多、决策方也多,影响因素众多时,我们是不是以最终它的成果来观察我们跟数字手段的关系更好一些。

所以,我们经历了三个阶段,第一个就是最早的BIM设计(十年前),最近几年大部分都是正向BIM,因为我们大机场基本要求正向BIM,最后是数字设计,我们今天想提出的是它的成果以我们系统化的数据成果为主,这个成果跟我们BIM有什么区别?最大的区别BIM更关注的是几何信息,几何信息几乎成了BIM成果或者设计师、设计团队工作大部分时间要解决的问题是几何信息问题、建模。

但是数字设计最核心的是几何信息,就是我们所有参数、要求、标准,这些东西它只是吸收跟几何信息做一个关联,几何信息跟非几何信息加在一起才是对整个项目完整的描述,在这个问题上我们最近做了一些国外的机场感受特别深,在国内图纸就是我们设计的最重要成果,但是我们在海外做的机场图纸只能占30%的成果,还有一本厚厚的说明,大概有3、4千页的说明,把我们要用的所有东西、标准、要求都写的非常清楚,其实就是我们讲的非几何信息。

这些信息加入到我们整个数据库里,跟我们几何信息共同形成一个大体系时,我们就能清晰的定义我们的设计产品,这个设计产品它在以后的比选、优化、决策、造价、运维都是以这个基本的数据为前提的过程,所以我们讲从BIM到数据设计看到都是模型,但是模型背后的东西发生了一些变化。

举一个例子,最近重庆机场做的一个机场楼前的综合体,它是一个商业跟停车综合楼的项目,上面的露出地面的部分以商业为主,有幕墙的体系,景观、步道,下面的部分是停车比较多,我们这个项目跟咱们的业主包括管理方做了一些尝试,从我们正向的BIM到数字设计的尝试,这个设计最重要的是说我们是希望通过设计模型直接得到量,其实我们还没有去把价关联起来,我们只要认为有清晰的量,非常清晰的这个体系,实际上价相对来讲是一个相对比较简单的问题。

所以,我们是要求各专业要达到什么目标呢?从我们的设计模型直接提量,能形成BIM模型+数据的体系,但是我们在这个过程中遇到了非常多的问题,第一个问题就是我们如果要把这个量,特别是我们的一些细节问题、装饰这些量算的很准,其实这个模型量非常大,对设计团队来讲工作量也几乎是不可接受的,以现在的时间和费用都是不太可接受的。

我们还有几个大胆点,钢筋这个东西其实它是没有量的,我们的设备线缆其实这些都是很难用现有的设计逻辑去用模型得到相应的量,所以我们就找了一套方法,当然我们首先还是建立一些标准,把我们的计量和设计模型本身用一套标准链接起来,当然这个标准主要是指导我们设计师在整个建模和表述非几何信息的规则,这个规则既要方便设计师,也要方便计算机,在中间找到了一个路径,最后通过软件平台把它连接起来,最后我们核心是有两个重大问题的解决,一个是装饰,我们所有的关于整个建筑空间里面的装饰最后我们的目标是实现没有模型,只有一个基础的空间模型,加上我们装饰的非几何信息,因为非几何信息是非常荣誉赋予的,而且也非常容易调整,同时也很容易去比选优化,我们是通过这个模型建立和非几何信息中间的搭建平台,形成了一个可以自行计算的体系,这个体系能够把我们整个项目所有的装饰做法跟根据房间单元,当然这个房间可能是有大空间的体系,通过后台的链接把它所有的数据给整合起来,最后我们能得到的是一套完整的整个项目的装饰,就是以前非常难得到的很多细节的做法一些量的成果,这个成果后来我们也做了相应的对比,它是非常准确的。

第二个关于钢筋,钢筋这个其实我们现在用常规的平法设计,其实它本身就是一个不可能精确的一个过程,因为平法就是一个肆意性的钢筋设计的方式,我们院自行开发了一个结构设计软件,现在也推广到设备,叫EZ BIM,它的逻辑说起来也很简单,我们既然有那么一个数据库的目标,那我们何不就把计算的数据作为我们的成果提交出去?也就是说我们以前的设计实际上是走了一个弯路,把计算的成果还画成了二维的图纸,然后在二维图纸重新又去提取我们希望得到的信息,中间的人为的损失、转移的损失那个是必然会出现误差的。

然后我们院自行开发的这个软件它能够把结构的设计结果、计算结果作为它整个的数据,作为数据库的成果,提交出来。至于我们图纸上,不管是二维图还是三维图,它如果希望看到相应的展示,它就用数据反向生成我们的模型和软件,也就是说你希望看什么我们就生成什么,如果机器人盖房子它不希望看图的时候,其实我们都不需要图纸,也不需要模型,就是结构设计的计算结果就OK了,所以我们提出来我们不是在画钢筋、画结构,而是在算结构,我们用算的方法把所有的数据库提出来。

当然这个思路呢,今年我们继续在解决这个思路的问题就是管线,其实结构的钢筋和我们所有设备都非常理性的设计过程,都是算出来的,都是根据我们的需求、空间、边界得出来的计算结果,所以我们现在所有的设计都是算钢筋、算管线,最后画出来的都是我们结果的一个直观呈现而已。

这就回到我们强调的几何数据跟非几何数据的问题,在我们看来如果我们的设计成果要提供一个非常好的往后传递的数据,其实我们巨大的三维模型电脑都拉不动的这个,我觉得是不可能实现的,其实我们更需要的是小模型+大数据的体系,更关注非几何数据,更关注哪些数据不需要通过人为主观的建模得来,而是通过我们的分析计算得来。

最后,在重庆这个项目上我们跟二维是同步进行的,因为业主在整个施工过程中也没有向政府申请特殊的招标方式,所以也希望看看我们的二维图纸跟BIM模型的量到底有什么关系,当然结果我写的是完胜,这个完胜不是说一次性的就完胜,其实逻辑上它是完胜的,因为我们肯定是有差异,核对出来大部分的都还是二维的,它有计算问题。但是这个计算问题不在于二维本身的工具、人员,而是在于我们的生产方式的问题,有一个不太准确的图纸再加上一个对工程部了解的算量人员的简化计算,得出来的结果一定是不准确的,如果我们的模型是对的,如果模型就直接是算出来的,它得到的量就一定是对的,不会是有问题的,所以从这一点讲我们强调的是计算,强调的是直接快速清洗,为什么它准?因为它没有中间商,设计是什么样子,它得出的结论就是什么样子,不需要转移,这样它就是最直接的方式,而且这种快速的得出的反馈,我们最看重它的反馈,以前我们如果一个项目业主告诉我你的造价有点高,去优化一下,说这句话的时候可能都快招标了,基本没有空间了。但是我设计的时候,我在某个精度的时候,设计人员得到反馈的时候,那我的优化空间、成长空间就会非常大,就加速了我的进化,一个长期进化的项目一定会是一个高质量的项目。

这张图我是想比较抽象的LED形象化一下,我们画一个人,从他第一笔开始到最后画完它其实一直都是一个整体,只是不同的分段而已,我们现在讲数字设计很多程度上都是讲后期,讲到施工图、讲到施工的时候,因为感觉好像条件比较稳定,比较利于去建模。

但是其实我们认为数字设计是全阶段的工具,它不是一个单纯为后续施工准备的,而且真正的设计方案甚至我们的立项决策阶段,数字分析得出的阶段对整个项目的效益也好,品质也好是最大影响的,所以我们是认为在各个阶段它都有自己的使用场景,而且它也有必要把数据全阶段的流转。

有几个小例子,第一个我们在博鳌机场初设阶段,我们的几何模型跟非几何模型结合,因为博鳌机场的目标是零碳,所以我们从通风、采光、开窗包括立面的划分,这个结果不是建筑师单纯从美学角度定下来的,是从我们的气流分析、温度分析、采光分析,最后这个分析结果会反馈到我们的几何模型反复迭代得来的,最后这个模型出来之后,可能最后我们整个结论上,整个机场运行通过自然通风采光能够比常规的减少42%的能耗,屋面、光伏可以达到97%的使用率。

在长沙类似的情况,在我们的初设模型它有两方面的应用,更多是各种分析,但这个分析一定是基于一个模型,现在很多问题是说我们每种分析要换种模型,不但工作量大而且各个不同的模型之间也有很多的误差。

包括通风、采光、噪声、人流还有聚集,最终所有数据应用得来的结论,是我们整个设计变的更优最根本的动力,只有在这个阶段我们的数据产生了巨大作用时,我们的设计才会得到更好的设计。

重庆江北T3正在建设的项目里,我们也是一个全正向的,但这个项目本身没达到计量的深度,但是这个项目最大的特征,在全正向的体系里,沟通效率确实有很大的提高,它的准确和直观,包括返工大量的减少,包括设计院最直观的效益驻场人员大大减少,减少到正常航站楼的70%以上。

这个项目有比较特殊的作用就是AR+VR的问题,这个空间感受因为建筑设计也是一个非常主观的设计,空间感受也是我们社会业主评价一个设计很重要的因素,往往会因为空间感受的不直观或者不清晰导致后面的拆改,这个模型不是我们3D的效果图模型是我们的施工模型。

施工模型可以直接进入到我们的感受,也就是所有业主领导包括以后要进来的商家,他都可以直接进入到他以后要到的空间,看到这个成果,这个大大减少了我们的沟通成本以及后面拆改的代价。

总结一下,整个我们从建筑创作到运算这两个作用,在建筑设计里肯定是有创作的成分,人为主观判定需要建模的成本,但我们认为运算的成本更大,他们两个的共同作用形成整体的数据库成果,这个数据库成果它对智能设计、智能建造和智能运营实际上是最基础的数据供给,我们希望这个供给是一个正确、完整、可传递的供给,而不是说需要重新再来一次的翻模。所以系统全面的关联数据,将会是以后我们作为设计企业,最重要提供给这个市场的成果。