田晶

前言

系統(tǒng)化設(shè)計的概念早在19世紀(jì)70年代就被提出，其核心在于將設(shè)計看作是由若干設(shè)計要素組成的一個整體，各要素具有獨立性且發(fā)生著有機的聯(lián)系。在此后的幾十年，系統(tǒng)化設(shè)計在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，內(nèi)容也越來越豐富。對于一些較大規(guī)模、較為復(fù)雜的項目，系統(tǒng)化設(shè)計曾是非常有效的解決方案。通過對設(shè)計邏輯性的梳理和提煉，將其貫穿于設(shè)計管理和設(shè)計控制過程中，形成系統(tǒng)性的設(shè)計工作組織框架與設(shè)計控制邏輯。

從設(shè)計本身的角度來看，由傳統(tǒng)設(shè)計工作方法和技術(shù)手段（當(dāng)下得到普遍應(yīng)用，以二維計算機輔助制圖和紙質(zhì)圖形交付為核心的設(shè)計模式）向BIM設(shè)計轉(zhuǎn)型的過程，不僅是個別軟件的更替或圖紙形式的變化，更本質(zhì)的是設(shè)計組織與設(shè)計管理思維方式的轉(zhuǎn)變和進化。在BIM設(shè)計被大家津津樂道的今天，系統(tǒng)化設(shè)計在BIM的語境下又產(chǎn)生了新的面貌。在這里，不妨粗淺地借用一些管理領(lǐng)域的概念來闡述這種演進的過程，提出一些自己的理解。

“1.0 經(jīng)驗型”：主持人時代

經(jīng)驗型的設(shè)計模式，也可以稱作“專家型”，是我們曾經(jīng)最熟悉的“工程主持人”的時代。這種類型的設(shè)計常常由一個或幾個經(jīng)驗豐富的“專家”統(tǒng)領(lǐng)團隊，一切設(shè)計資源都圍繞這些專家運轉(zhuǎn)，他們對自己職責(zé)范圍內(nèi)的設(shè)計全權(quán)負(fù)責(zé)，并具有絕對的權(quán)威。

在此設(shè)計模式中，主持人們各自負(fù)責(zé)自己的設(shè)計范圍，特別是較大型的項目需要多人完成時，常以區(qū)塊劃分責(zé)任范圍，最終的設(shè)計成果由各區(qū)塊的設(shè)計成果“拼接”而成。此外，這類型的設(shè)計經(jīng)?！爸涣艚Y(jié)果，不留痕跡”。關(guān)鍵問題的識別、解決和呈現(xiàn)，憑借的大多是個人思考、經(jīng)驗而產(chǎn)生的判斷，其背后的個人知識框架、思維邏輯、知識信息，具有一定原始和內(nèi)化的系統(tǒng)性。在以“師徒傳承”方式延續(xù)的過程中，產(chǎn)生了模糊、誤解、損失、變異和補充，不具備足夠的客觀性和可追溯性，從而也就逐漸喪失系統(tǒng)性的效力（圖1，2）。

在設(shè)計個性化特征較強時，經(jīng)驗型的設(shè)計管理方式是非常高效的。因此，這種模式在很多設(shè)計機構(gòu)和設(shè)計項目中仍被持續(xù)應(yīng)用，并且在一定范圍內(nèi)依然能夠達(dá)到很好的效果。

“2.0 科學(xué)型”：計劃協(xié)作時代

當(dāng)項目越來越復(fù)雜，而各種資源（人、時間和成本等）都更受限時，在經(jīng)驗型的設(shè)計模式下越來越難以有效地推進項目。此時，科學(xué)性的設(shè)計管理模式出現(xiàn)并很好地化解了這個矛盾?？茖W(xué)型的設(shè)計管理本質(zhì)在于將設(shè)計中具備理性和邏輯性的部分中的個人經(jīng)驗、偏好、價值判斷逐漸剝離，而以“規(guī)則”取而代之。采用科學(xué)化的手段使原本內(nèi)化的系統(tǒng)性顯現(xiàn)出來，以某種形式固化下來。系統(tǒng)化變成一套可追溯、可編輯的體系，通過積累和調(diào)整而日臻完善。

在此原則的指引下，一整套諸如設(shè)計范例、制圖標(biāo)準(zhǔn)、文件管理守則等設(shè)計管理系統(tǒng)化的文件應(yīng)運而生。項目責(zé)任拆分的原則也不再是二維的物理空間區(qū)塊界限，而是著眼于設(shè)計對象本身?？茖W(xué)型設(shè)計得益于計算機輔助制圖的迅速發(fā)展，設(shè)計圖形擺脫了紙質(zhì)時代的“物質(zhì)唯一性”，可以被多個終端引用，并利用與軟件中“圖層”相似的概念，將不同的設(shè)計對象“疊合”為整體（圖3，4）。

在一套清晰的設(shè)計流程、制圖原則、設(shè)計規(guī)則的控制下，系統(tǒng)內(nèi)的每個設(shè)計師都能夠各司其職，互不干擾地執(zhí)行貫徹整體系統(tǒng)的設(shè)計主旨和標(biāo)準(zhǔn)，完成設(shè)計。在相當(dāng)長的時間內(nèi)，通過持續(xù)地發(fā)展完善2.0的科學(xué)型設(shè)計管理模式，我們能夠很好地完成大量的設(shè)計任務(wù)。

“3.0 敏捷型”：BIM協(xié)作時代

在迫切地感到需要對已有的科學(xué)型模式進行突破性的變革之前，BIM就已經(jīng)進入了我們的視野。BIM設(shè)計模式代表的是一種更新的方式，在這里我們稱之為“敏捷型”。敏捷型的關(guān)鍵在于整個設(shè)計過程中緊盯“愿景”而非“計劃”。所謂愿景是指設(shè)計最終的目標(biāo)和完整的設(shè)計成果；計劃是指對時間和交付成果之間關(guān)系的一種邏輯表達(dá)。“敏捷”則體現(xiàn)在縮短交付周期，隨時根據(jù)整體目標(biāo)對當(dāng)前的行為方向和交付成果做校正，確保設(shè)計朝著正確的方向推進。

舉一個簡單的例子：建筑三視圖（平面、剖面和立面）原本是設(shè)計信息傳遞的方式，但當(dāng)它們成為唯一便捷操作的設(shè)計界面時，常會使設(shè)計師忽視了設(shè)計其他層面的信息，而將傳遞方式作為設(shè)計內(nèi)容本身來看待，并成為設(shè)計活動關(guān)注的焦點。這種本末倒置的現(xiàn)象，在BIM技術(shù)實現(xiàn)了建筑的“虛擬建造并交付”之后，相信會有所改觀。

如果建筑設(shè)計的目標(biāo)就是建筑或者說房子本身，那么大可直接“搭建并交付一座房子”，為何還需要一疊圖紙？跳出信息傳遞形式的桎梏，擺脫對設(shè)計三視圖的過度關(guān)注，一切設(shè)計活動都圍繞在“建造房子”本身。借助BIM軟件的系統(tǒng)框架的搭建，在設(shè)計全過程中設(shè)計信息是唯一且整體的，隨時可以交付或接受查閱、校驗，也就實現(xiàn)了設(shè)計信息與交付成果之間的統(tǒng)一。在二維計算機輔助制圖的基礎(chǔ)上，BIM設(shè)計技術(shù)通過對不同部件操作權(quán)限控制設(shè)置權(quán)限“鑰匙串”，進一步突破了設(shè)計文件的“操作權(quán)限唯一性”，從而實現(xiàn)了實時多終端操作和更新。每個人隨時都在“整體”中工作，每個人也能夠隨時接受“整體”的最新信息（圖5）。

桂林機場項目實踐

桂林兩江國際機場擴建工程——T2航站樓項目建筑規(guī)模10萬m2，可滿足年旅客吞吐量850萬人次。北京市建筑設(shè)計研究院有限公司于2014年底以原創(chuàng)方案中標(biāo)，隨后便開始了深化設(shè)計。此時，我們團隊正處于由2.0時代向3.0時代轉(zhuǎn)型的初期探索階段。

航站樓設(shè)計以緊湊的U形建筑構(gòu)型，高效的建筑平面功能布局，支撐起了國內(nèi)國際旅客流程和24個近機位功能。建筑造型的靈感來自于極具地域特性的桂林山水的意向，兼具了理性的規(guī)劃與建筑功能空間組織和浪漫而富于詩意的建筑形式（圖6，7）。項目深化設(shè)計階段涉及五家主要設(shè)計單位、十幾個專業(yè)（包括建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣、民航弱電、行李、幕墻、屋面、雨水、照明、道橋、站坪跑道等）及眾多專業(yè)設(shè)計顧問。在設(shè)計管理層面，我們一方面希望將設(shè)計推向更準(zhǔn)確、高效和卓越的目標(biāo)；另一方面也面臨著各種設(shè)計資源相對緊張的尷尬現(xiàn)實。

以上種種因素共同促使我們必須更深入有效地執(zhí)行系統(tǒng)化的設(shè)計方法，并自發(fā)地將注意力投向BIM設(shè)計領(lǐng)域。正是由于這種從設(shè)計團隊自發(fā)形成的BIM實踐，讓我們避免了對BIM設(shè)計成果完整度和廣度的苛求，而是更多地著眼于解決實際問題以及“如何真正提升設(shè)計質(zhì)量”本身。因此，我們一方面寄希望于BIM能夠避免重復(fù)性的設(shè)計勞動，提供高效和便利。同時，更重要的是我們期待BIM的引入能將延續(xù)多年的系統(tǒng)化設(shè)計方法推向一個全新、快速提升的通道。

研究2.0的框架各內(nèi)容如何與3.0的框架進行對接

首先我們將2.0的系統(tǒng)化設(shè)計與3.0 BIM設(shè)計進行比對，逐個確定對接路徑。通過比對不難發(fā)現(xiàn)，BIM設(shè)計軟件（本項目以Revit為例）將2.0時代系統(tǒng)化設(shè)計框架進行了大量的內(nèi)置工作，兩者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間有明晰的對應(yīng)關(guān)系，因此項目從系統(tǒng)化的設(shè)計方法移植到BIM的設(shè)計平臺上，似乎是水到渠成的事。但實際操作過程中仍需要大量細(xì)致和繁瑣的對接工作，這也是長久以來許多項目無法實現(xiàn)全BIM設(shè)計并出圖的原因之一。同時，因為大量的內(nèi)置固化系統(tǒng)性地存在于軟件內(nèi)部，從某種程度上也可能會限制設(shè)計師構(gòu)建系統(tǒng)的自由度。與從前相比，設(shè)計師必須更好地掌握軟件原理，熟悉其內(nèi)部邏輯，并根據(jù)項目實際需要組建項目設(shè)計的邏輯。這也是設(shè)計師需面臨的新挑戰(zhàn)（表1）。

在2.0框架下局部將原設(shè)計子系統(tǒng)替換為BIM設(shè)計

本項目中，在設(shè)計中按照部件的拆分原則，劃分了多個子項設(shè)計內(nèi)容。在這次嘗試中，我們將大量建筑部件子系統(tǒng)的設(shè)計交給BIM去實現(xiàn)。這些部件是按照部件屬性劃分，單個部件子系統(tǒng)內(nèi)部具有較高的相似性和可重復(fù)性，因此可以充分發(fā)揮BIM設(shè)計的優(yōu)勢。一旦制定好某一個部件的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，其他部件即變成了相對簡單的復(fù)制和局部的調(diào)整工作。同時，基于BIM設(shè)計三維信息的一致性以及非幾何信息的加入，使得子項的設(shè)計精確度得到了充分的保障，設(shè)計深度也有了顯著的提升（圖8，9）。

建筑造型與外圍護設(shè)計：由“三維模型設(shè)計”向“信息模型設(shè)計”推進

建筑造型設(shè)計是從具象到抽象再到具象的過程?！肮鹆稚剿备拍睿鋵嵉骄呦蟮囊曈X圖像中，手繪的線條是對圖像的初步提煉，柔和的曲線是山、水兩個元素的共同特征。經(jīng)過高度概況簡化后的一組舒緩展開、層層堆疊的曲線組合成為了建筑形體設(shè)計的平面幾何原型。從圖像到空間的轉(zhuǎn)換，是在諸如SketchUp、Rhinoceros等軟件中實現(xiàn)的。對于虛、實的解讀，對層疊的建筑表達(dá)，對結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建，都在這個三維設(shè)計的過程中實現(xiàn)（圖10～13）。

我們采用了常規(guī)三維設(shè)計方法，能夠?qū)崿F(xiàn)方案設(shè)計階段的建筑造型設(shè)計和結(jié)構(gòu)、外圍護設(shè)計深度要求。進入到深化設(shè)計階段后，便開始面臨著如何對這個非單一復(fù)雜曲面構(gòu)成的形體進行精確控制和分析問題。只關(guān)注三維形體結(jié)果的設(shè)計方法顯然已經(jīng)不能滿足設(shè)計需求，現(xiàn)在的設(shè)計必須可精確控制、可追溯和調(diào)整、可被讀取和分析（圖14）。

通過對曲面構(gòu)成進行解析，確定了控制性的斷面，并制定了“控制性初始數(shù)據(jù)+腳本帶入軟件程序計算，最終曲面成形”的技術(shù)路線。初始數(shù)據(jù)可對如檐口形態(tài)、天窗尺寸、建筑高度等建筑關(guān)鍵信息進行精確控制，“腳本+軟件”的路線實現(xiàn)了曲面的可追溯（圖15）。

精確成形的曲面帶有基本的結(jié)構(gòu)合理性和邏輯性，實現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計目標(biāo)。在帶有生成路線和結(jié)構(gòu)信息的曲面基礎(chǔ)上，進一步對天窗和檐口細(xì)部進行二次定位（圖16）。幾何體量在三維信息之外還具有一定的建筑屬性。

引入3.0的設(shè)計管理思維，實時關(guān)注全局設(shè)計信息

全三維設(shè)計，是BIM相對于傳統(tǒng)設(shè)計方法的第一個飛躍。但與之相比，“信息”也許是BIM更核心的價值，也是未來更具潛力的發(fā)展方向，我們可以將其理解為設(shè)計的第四個維度。所謂敏捷型管理模式，前文已陳述過其關(guān)鍵是實時地監(jiān)控和調(diào)整實施情況，始終以最終的交付成果為導(dǎo)向。因此，實時地關(guān)注設(shè)計信息，并隨時根據(jù)信息做出設(shè)計調(diào)整，使設(shè)計始終朝著正確的方向進行，這也是本項目的第四個實踐點。

在本項目中，我們采用了階段性的BIM跟進策略，每一次階段性設(shè)計完成后，在BIM軟件中更新一次模型。由相應(yīng)的模型得到階段設(shè)計所關(guān)注的關(guān)鍵信息，將數(shù)據(jù)和信息導(dǎo)出并進行分析，以確認(rèn)是否與初始設(shè)計條件和隨著設(shè)計推展而不斷更新的設(shè)計需求匹配，并根據(jù)分析比對的結(jié)果對設(shè)計進行相應(yīng)調(diào)整?！霸O(shè)計—審視信息—調(diào)整設(shè)計”的流程在設(shè)計過程中反復(fù)運轉(zhuǎn)，形成良性循環(huán)。這當(dāng)然是一種常規(guī)的設(shè)計方法和需要，而BIM大大提高了此過程的效率和準(zhǔn)確率，將設(shè)計師的主要精力從“收集信息”解脫出來轉(zhuǎn)移到“審視信息”，并將許多從前設(shè)計中難以獲取甚至無從獲取的“隱性信息”變成了可以被隨時獲取的“顯性信息”。于是BIM變成了設(shè)計師的“顯微鏡”、“望遠(yuǎn)鏡”和“紅外鏡”，拓展了設(shè)計師的視野，并改變了我們看待設(shè)計的方式。這種看似細(xì)微的變化，卻帶來了設(shè)計方法和思維方式的革新（圖17～23，表2）。

遇到的問題與解決的方法

在這個過渡階段，基本設(shè)計框架仍然采用2.0的模式和平臺，我們大量的精力消耗在了兩個系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換和協(xié)調(diào)，以及非BIM設(shè)計部分與BIM 設(shè)計文件的銜接工作中。最終的圖紙由二維設(shè)計部分和BIM設(shè)計部分共同組成，部分信息會出現(xiàn)在同一張圖紙中。而受限于前文所述的前期對接工作不夠到位的制約，導(dǎo)致出現(xiàn)了兩者的表達(dá)形式與深度不統(tǒng)一、對接界面不夠清晰和技術(shù)障礙頻繁出現(xiàn)等問題。但相信這種情況是暫時的，在現(xiàn)階段是可以被接受并且能夠通過經(jīng)驗和技術(shù)的積累而被改進的。

在本項目中，BIM全信息模型的滯后也是一件相當(dāng)遺憾的事。階段性地根據(jù)二維圖紙更新模型，在時間上必然落后于設(shè)計進程，得到的信息和對信息的反饋都是滯后的，這就造成對信息的分析針對性和實效性有所下降，對設(shè)計的指導(dǎo)性也大打折扣。但這種思維方式和設(shè)計方法本身具有相當(dāng)大的潛力，相信隨著BIM應(yīng)用的深入，在能夠全面取代二維設(shè)計之時，滯后的情形也將隨之消失。

以上這些淺顯的實踐告訴我們，真正困難的并不是這些操作層面的問題，而是如何在背后理論性思考的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際條件去恰當(dāng)而有效地應(yīng)用。

結(jié)語

本項目在BIM方面的實踐探索尚未完全結(jié)束，很多思路的開啟、認(rèn)識和實操的盲區(qū)仍在不斷地涌現(xiàn)出來?；谙到y(tǒng)化設(shè)計的思考，是BIM背景下一個很小的話題，討論范圍也僅局限于當(dāng)前國內(nèi)的設(shè)計行業(yè)本身以及設(shè)計流程內(nèi)部。稱不上理論，更不算系統(tǒng)，唯望能帶給設(shè)計師們一點啟發(fā)。

隨著項目越來越趨于綜合和復(fù)雜，其內(nèi)涵也越來越豐富，建筑設(shè)計行業(yè)也在一步步向著科學(xué)型、智慧型的方向發(fā)展。行業(yè)的挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)型是多方面的綜合性問題，相信這種自內(nèi)而外的設(shè)計方法也會不斷更新，積極推動行業(yè)的發(fā)展。