数字经济时代,工程建筑师也可以拥抱“数字化”

数字无情,以万物为刍狗;甲方难搞,一堆要求比天高;项目缓慢,层层步骤反复倒;图纸万变,害无数设计好汉竞折腰…

数字经济时代,工程建筑师也可以拥抱“数字化”
数字经济时代,工程建筑师也可以拥抱“数字化”

拿生命熬夜,探求经济效益与建筑性能的“大和谐”;用心血画图,重绘建筑师构想。然而在整体性优化过程难免遇到“按下葫芦起了瓢”的情况,要反复对设计成果做调整,在有限的时间里不断重复,消耗心力,浪费大把时间。

设计的本心湮灭在次次返工中。问苍天,数字经济如火如荼了,设计师是不是也可以搭上数字化的快车潇洒走一回?

斜杠青年:非解构团队

来自gad的结构工程师周文琪和邓佛丹博士在项目实践中意识到,可以在结构设计上做一些参数化工作流的新尝试。于是他们背靠于非解构这样的平台,开始探索数字化时代结构设计的新机遇,“解构”同“结构”谐音,非解构,既是建筑与结构的非常规解释,又是一群来自建筑行业不同领域、并有本职工作的人士,因建筑相识相聚,对探求理解建筑结构边界、联系的共同愿景。

数字经济时代,工程建筑师也可以拥抱“数字化”

也正是这“非解构”这样的平台,汇聚了六十多位来自五湖四海、深入建筑行业各个细分领域的成员,一起做了件有意义的事!一群对软件开发一无所知的设计师,乘着行业数字化转型的东风,借助遗传算法和Unity引擎完成了一套自动化结构设计软件NSTurbo,在2019建筑黑客马拉松大赛上脱颖而出,拔得头筹。

“故事还要从领导开车时说起”

某天,领导开车的时候,看着眼前出现的一栋栋建筑,突然想到他曾经设计的一幢超高层。当时为了满足模型指标,在结构分析软件里整整调了200多个模型,这200多个模型是完完全全手动调出来的,手动点计算按钮,手动查看计算结果,再手动将结果记录到Excel表里面,最后从中选择一个比较优秀的设计结果。

再喜欢的歌一下子听上200遍也会叫人生厌,同样的工作流程要反复操作200遍,眼前是密密麻麻的数字一片,脸上的油光都透着疲倦。日复一日,这样的工作流程使设计师头昏脑胀,对创意也无心无力。他说:“要是电脑能自动地去调这200个模型多好。”正好当时团队有一些参数化设计的经验, 也了解到其他行业一些智能化算法相关的技术。于是大家就在思考是不是能把这样的技术运用到建筑结构设计当中。

 

“要减少人工干预,呈现结果要直观”

团队脑海中,期待着这样一款产品——

首先,它需要拥有全自动化的流程,只要设定好了需要调整的变量和计算的边界条件,结合智能算法,那么,之前领导手动调的这200个计算模型便都可以全自动化完成,不需要人工干预。让结构设计师从为了满足规范而反复调整模型的时间黑洞中逃离出来,把脑力用在创意上。

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其次,可以从它自动化计算的模型中自动化读取结果,再从众多结果中找到并呈现一个较符合设计需求的模型。结构工程师和建筑师在日常沟通中有更直观的视觉感受,设计的可能性更加的丰富。

这就是NSTurbo的产品策划的全逻辑。自动化的问题在前期了解过程中,就找到了解决方案。而现在面临的问题便是“如何将结果直观呈现”。

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百分之七八十的游戏都用Unity,全平台支持

偶然看到有同事打游戏,发现市面上有百分之七八十的游戏都是用Unity作为开发工具。正巧当时通过一些正在做VR开发的建筑师还了解到,Unity是一款以C#语言构建的渲染引擎,和曾经使用过的RhinoGrasshopper等一样,都是基于C#开发的平台。这熟悉的感觉,为迅速上手学习带来了便利。

再者,考虑到Unity可以在全平台移植比较方便,包括后续做像AR、VR等交互式应用都非常方便,是一个比较好的切入点。而且从开发角度而言,Unity构架很好,还提供官方技术开发文档。用Unity做NSTurbo这款软件的前端再合适不过了。

好的软件是磨合出来的,和爱情一样!

虽然不同行业的科技跨界很难一拍即合,那就再磨合磨合!比如建筑结构分析的基础很大程度是基于有限元,有限元上的网格划分和游戏引擎上的网格划分的根植点不一样,虽然都是网格划分,但是属于完全两个不同的范畴,需要我们从不同的角度对网格划分的技术进行研究。

非解构团队凭借多年设计开发经验写了套自己专业的数据结构,实现Unity与结构设计专业的数据对接,NSTurbo雏形完成。在这个磨合的过程中,发现Unity融合性很强,可以做各个流程的定制化开发。无论是设计阶段还是施工阶段,都可以发挥专长。

 

让设计也像打游戏一样爽!

NSTurbo后台借助遗传算法,它起源于达尔文的进化论,算法的求解就是一个不停地繁衍、遗传、淘汰、进化的过程,优胜劣汰,适者生存。本质上是一个数据领域优化的问题。这个优化问题可以应用在各个地方,不光是建筑领域,还包括工业设计领域、汽车制造、航空航天…设计就是解决问题。在可控的范围给定一些边界条件,综合这些因素跟条件,将结果统计在一起,从中得到一个相对最优解。

Unity将难以解释的参数用图形化、人性化的数据展示给用户,用户一目了然,可以直接选择自己的需要优化的部分。Unity第一时间接触到用户的数据后,会再反馈给用户一个后台的算法。整个过程,用户只需动动手指,按下鼠标,问题就迎刃而解,它降低了设计师使用算法和自动化技术的门槛。非解构团队开发这款产品就是希望设计也像打游戏一样爽!

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解放设计生产力,让设计回归创意

NSTurbo软件能够自动化计算呈现结果,帮设计师减负不少,但依然存在一个令人头疼的问题——目前在调整模型的同时,结构工程师还需要不断地调整图纸。图形和图纸,这二者目前还是割裂的状态,要改变模型,就要再改图纸。

目前,团队另一个探索方向就是做数字化三维建筑模型这样一个正向设计的流程。希望将设计的工作流都能有一个数字化的转变,通过数字化的手段,借助前沿的计算机技术实现设计过程的数字化交互。而通过Unity实现这一流程,也是其中一个重要的着力点。改变现在的工作模式,进一步解决行业痛点。解放设计生产力,让设计回归创意。

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革命尚未成功,创新仍需努力

数字时代,受科技赋能、疫情催发,大到一级政府、一座城市、一个产业,小到一家企业、一个人,都在忙于数字化转型。非解构团队就是一个最好的例子,一群人指出行业痛点,并勇敢踏出舒适圈,去尝试去学习新技术。

在数字科技浪潮下,他们希望用游戏引擎开发NSTurbo软件,帮助设计师减轻负担,让他们更好地创作,也希望为今后建筑行业提供了一个新思路——利用数字孪生技术,将物理对象进行实时数字化表示。科技跨界是今后的必然趋势。

数字经济时代,工程建筑师也可以拥抱“数字化”

正如达尔文进化论所说:优胜劣汰,适者生存。人类之所以能够在和原始丛林里其他的动物相比,能力、体力都不占绝对优势的情况下,能够脱颖而出,发展起来,正式因为不断地发明、利用工具提高效率。就像电影《2001太空漫游》中,抛起的骨头变成太空里的卫星。时代不停歇地前进,只有不断关注学习新技术,使其变成自己的工具,为未来塑造更多可能。

也许下个站在舞台中心,改变未来的人,是你。

探索认知的边界

全球疫情时代下,人们被迫改变了生活的方式、重写了各行业的模式与规则。动荡中,发觉数字经济带来的强大韧性。在此期间数字经济快速发展,催生了一系列新业态新模式。2021,在我们认知的边界,还会有着怎样未知而盛大的美丽?

实时3D内容创作与运营平台Unity发布了《2021年 AEC 行业数字化转型趋势报告:XR,数字孪生和实时设计》,该报告解读了后疫情时代将塑造工程建设行业重大趋势的三大使能技术,并分享了来自AECOM、Auggd等15 位行业专家对 2021 年趋势的展望和洞见。

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