楊榮華 張翼

1 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

2 廣州同塵建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

1 “正向設(shè)計(jì)”之惑

近年來在BIM（建筑信息模型）領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)很熱門的術(shù)語——“正向設(shè)計(jì)”。這是各式BIM應(yīng)用中最高階的一類，它構(gòu)成了BIM技術(shù)水準(zhǔn)的一道分水嶺，區(qū)分了BIM應(yīng)用進(jìn)程的初級階段和高級階段。大家都在談，但能做到的不多；行業(yè)都在呼喚，但實(shí)踐的不多；項(xiàng)目都在用，但真實(shí)有效的不多。在中國，“正向設(shè)計(jì)”的概念讓BIM擺脫了某種“新增專業(yè)”或者某種“技術(shù)支持”的外來者身份，使這門本應(yīng)該處于設(shè)計(jì)核心環(huán)節(jié)的信息化技術(shù)真正“空降”進(jìn)入了設(shè)計(jì)過程。但是，在“正向設(shè)計(jì)”落地之后，它卻旋即把門帶上，將許多在BIM領(lǐng)域艱難探索的團(tuán)隊(duì)拒之門外。

那么，所謂“正向設(shè)計(jì)”究竟是什么呢？它在行業(yè)中約定俗成的含義大概是：在設(shè)計(jì)開展和推進(jìn)的過程中，BIM工作同步展開或以稍晚的進(jìn)度跟進(jìn)展開。對此，業(yè)內(nèi)已經(jīng)達(dá)成了較為廣泛的共識，沒有太多異議，且“正向設(shè)計(jì)”也作為一類明確的BIM應(yīng)用服務(wù)被寫入標(biāo)準(zhǔn)合同，并成為各類BIM獎項(xiàng)評獎的熱門應(yīng)用。

但是，當(dāng)我們回歸一種比較陌生的視角來重新審視這個(gè)概念時(shí)，問題出現(xiàn)了——我們幾乎無法顧名思義地去理解它。為什么是“正向設(shè)計(jì)”而不是“同步BIM”呢？“正向”的設(shè)計(jì)究竟是一種什么樣的設(shè)計(jì)？如果這個(gè)概念成立，是不是還應(yīng)該有“逆向設(shè)計(jì)”？帶著這些問題去追溯這個(gè)概念，竟然發(fā)現(xiàn)：這是一個(gè)只有在中國才有的術(shù)語——作為一門信息化技術(shù)，幾乎所有的BIM概念或術(shù)語都是國際通行的，即便在不同語言互譯的譯法上存在分歧，但各類概念的基本含義都是共享的，而“正向設(shè)計(jì)”也許是中國現(xiàn)行BIM術(shù)語中的唯一特例。

在諸如英國、美國的比較成熟的國際標(biāo)準(zhǔn)中，不僅找不到類似含義的術(shù)語，甚至很難發(fā)現(xiàn)同類含義的描述，與“設(shè)計(jì)”（Design）相關(guān)的行文并未發(fā)現(xiàn)BIM化的前綴限定，一些與常規(guī)設(shè)計(jì)過程相關(guān)的BIM應(yīng)用如“出圖”（Plot），也都是不加限定詞的。在國內(nèi)，出于學(xué)術(shù)規(guī)范不得不為關(guān)鍵詞匹配英文時(shí)，有些論文將其譯作“Forward Design”——這種對中文“正向設(shè)計(jì)”的粗暴直譯顯然是不得已而為之的權(quán)宜之計(jì)，既無法在國際慣例中找到對應(yīng)，也不可能讓英語國家的同行通過字面來理解其粗略含義。不過這倒是側(cè)面證實(shí)了所謂“正向設(shè)計(jì)”是一個(gè)獨(dú)屬于中國的概念。

那么，為什么在中國會出現(xiàn)這樣一個(gè)奇異的概念呢？這得從BIM發(fā)展的現(xiàn)狀階段談起。

2 悖論

BIM（建筑信息模型）概念的創(chuàng)生有近30年，但這門新興技術(shù)真正得到長足發(fā)展只有十幾年的時(shí)間。作為一門信息化技術(shù)，BIM不止提供了新的建模、出圖工具，還從根本上主導(dǎo)了一場設(shè)計(jì)方法和建筑信息化水平的革命。另一方面，建筑學(xué)作為一門非常古老的學(xué)科，其基準(zhǔn)方法與工作界面幾乎是源自16世紀(jì)時(shí)就已經(jīng)奠定的藝術(shù)和工程傳統(tǒng)。因此，BIM技術(shù)的普及不僅要通過軟件工具的推廣，更根本的是要等待建筑學(xué)基本方法的轉(zhuǎn)變——這必然是一個(gè)浩大而緩慢的工程。不止在中國，目前全球都處于建筑信息化轉(zhuǎn)型的初期階段，在這個(gè)階段，BIM技術(shù)做不到完全取代傳統(tǒng)行業(yè)方法，多數(shù)情況下是作為一種“協(xié)助”或“補(bǔ)充”介入到常規(guī)項(xiàng)目工作中來——星星之火還遠(yuǎn)未燎原。

在這個(gè)階段，BIM技術(shù)不必在建筑師人群中廣泛普及，因?yàn)樗ǔＵ莆赵谥铝τ谠摷夹g(shù)的專門團(tuán)隊(duì)的手中——在項(xiàng)目里，通過BIM團(tuán)隊(duì)與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的合作來實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的介入。這樣做的好處顯而易見：BIM可以非?？旖莸乇弧爸萌搿表?xiàng)目，團(tuán)隊(duì)間的合作與結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各專業(yè)與建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的合作非常類似——通過相互提資的形式來實(shí)現(xiàn)配合。但缺陷也隨之而來：BIM建模需要在包括建筑專業(yè)在內(nèi)的各專業(yè)完成階段成果后才能展開，而全專業(yè)建模的工作量很大，這種“翻?！狈浅：臅r(shí)。因此，通常在BIM階段模型創(chuàng)建完成時(shí)，各專業(yè)的設(shè)計(jì)也隨著深化和協(xié)調(diào)發(fā)生了變化，這使得BIM成果總是不能及時(shí)為設(shè)計(jì)推進(jìn)提供有效的信息，淪為“馬后炮”。

基于上述現(xiàn)實(shí)，許多項(xiàng)目管理者發(fā)現(xiàn)：與其讓BIM總是慢半拍地“尾隨”著項(xiàng)目進(jìn)度又發(fā)揮不了實(shí)際作用，還不如索性放棄它在設(shè)計(jì)推進(jìn)過程中的輔助工作，免得徒增辛勞。所以，在多數(shù)常規(guī)項(xiàng)目中，都是等到設(shè)計(jì)定稿后才交由BIM專業(yè)進(jìn)行一次性翻模，并反提相關(guān)的各專業(yè)碰撞、管綜深化、可視化等信息化成果供設(shè)計(jì)參考，進(jìn)行一次性協(xié)調(diào)和修改。這顯然是不得已而為之的權(quán)宜之計(jì)——盡管減少了設(shè)計(jì)過程中的徒耗，但在方案定稿后的那次協(xié)調(diào)也往往是無效的，因?yàn)榈菳IM模型創(chuàng)建完成并反提了需要協(xié)調(diào)解決的問題條目后，設(shè)計(jì)周期多數(shù)都已經(jīng)臨近結(jié)束，甚至已經(jīng)超時(shí)，留給各專業(yè)協(xié)調(diào)解決問題的余地已經(jīng)非常有限了。

這就是BIM初期階段的普遍現(xiàn)狀。誠然，這不僅是中國建筑行業(yè)的問題，而是一個(gè)國際性的難題——只是這個(gè)問題在中國格外尖銳，其原因有二。

（1）工程咨詢傳統(tǒng)。在歐美許多國家和地區(qū)，工程咨詢都是建筑項(xiàng)目中不可或缺的環(huán)節(jié)。在這些地方，行業(yè)工作流程和方法中原本就包含了各類技術(shù)咨詢對設(shè)計(jì)過程的輔助，因此BIM的介入并不顯得突兀，在比較成熟的項(xiàng)目協(xié)調(diào)中，全專業(yè)的BIM平臺反而在工程咨詢和設(shè)計(jì)過程之間架設(shè)了更加直觀和有效的橋梁。但是，中國的建筑行業(yè)并沒有形成系統(tǒng)性的工程咨詢傳統(tǒng)（目前活躍在國內(nèi)的工程咨詢公司多為境外企業(yè)），絕大多數(shù)項(xiàng)目都是由設(shè)計(jì)單位中各專業(yè)院所的“內(nèi)部”協(xié)作來解決問題。在這種相對封閉的工作流程中，BIM的介入和協(xié)調(diào)就會遭遇比較嚴(yán)重的“排異反應(yīng)”。

（2）也是更重要的——項(xiàng)目周期。中國的建筑行業(yè)有著國際上最快的建設(shè)速度和最緊迫的項(xiàng)目周期，在相同的項(xiàng)目規(guī)模下，歐美行業(yè)中的項(xiàng)目周期往往比中國長幾倍甚至十幾倍。在習(xí)慣了慢節(jié)奏的歐美項(xiàng)目中，BIM的“慢半拍”甚至不被察覺，BIM專業(yè)有充分的時(shí)間接收提資并創(chuàng)建模型，各專業(yè)都可以等，因此BIM作為一個(gè)專業(yè)的介入所帶來的協(xié)調(diào)問題，可以被簡化為時(shí)間問題——相比由BIM提升的設(shè)計(jì)質(zhì)量，時(shí)間不是問題。但是在中國，時(shí)間問題幾乎是最嚴(yán)峻的問題，在“搶半拍”的常態(tài)節(jié)奏下，“慢半拍”的BIM尤其顯得格格不入。

基于上述對BIM發(fā)展階段以及中國獨(dú)特國情的討論，回過頭看，我們才能真正理解“正向設(shè)計(jì)”這個(gè)獨(dú)特的提法所反映的中國式難題?！罢蛟O(shè)計(jì)”其實(shí)是一個(gè)悖論：因?yàn)樵O(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)，從邏輯上，如果沒有“逆向設(shè)計(jì)”，也就不存在所謂“正向設(shè)計(jì)”。

這里的“正向”，其實(shí)并不是針對“設(shè)計(jì)”，而是針對前文所談到的作為權(quán)宜之計(jì)的BIM工作方法：原本應(yīng)該伴隨在設(shè)計(jì)推進(jìn)過程中實(shí)時(shí)提供信息支持的BIM工作，不得不在設(shè)計(jì)完成后才啟動工作，并對“已完成”的設(shè)計(jì)成果提供技術(shù)建議——這種前后倒置的工作次序顯然是“逆向”的。呼喚“正向”，恰恰表達(dá)了想讓BIM工作回歸到其科學(xué)、有效的工作邏輯的強(qiáng)烈愿望。如果不能讓BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)推進(jìn)過程中回歸“正向”，那么BIM發(fā)展的進(jìn)程就不能算真的開始了?！罢颉保顷P(guān)乎BIM在項(xiàng)目應(yīng)用中是否真實(shí)成立的重要課題。

那么，“正向設(shè)計(jì)”中的“設(shè)計(jì)”是指什么呢？其實(shí)是指用BIM技術(shù)取代傳統(tǒng)手段（如CAD）來直接執(zhí)行設(shè)計(jì)——這是一種更高階和理想的狀態(tài)。在BIM發(fā)展的初期階段，這是可遇而不可求的境界，目前在國際上也以鼓勵“節(jié)奏上同步”為主，并不苛求直接用BIM來執(zhí)行設(shè)計(jì)。中國著力追求“設(shè)計(jì)”的態(tài)度，在步驟上是超前的，但這并不來自更完善的發(fā)展現(xiàn)狀，而是受迫于前文提到的過于緊促的項(xiàng)目周期——在“中國速度”之下，即便BIM模型創(chuàng)建能與設(shè)計(jì)推進(jìn)同步，但基于BIM反饋的協(xié)調(diào)工作仍然耗時(shí)；只有直接用BIM技術(shù)來執(zhí)行設(shè)計(jì)，才有可能在設(shè)計(jì)過程中直接參考BIM反饋的信息并完成協(xié)調(diào)?！罢蛟O(shè)計(jì)”真正的超前之處在于“設(shè)計(jì)”，這也正是它推行的難點(diǎn)所在。

因此“正向設(shè)計(jì)”的含義和背景是：“正向”的訴求來自BIM現(xiàn)階段的普遍規(guī)律，而對“設(shè)計(jì)”的執(zhí)念則根源自中國獨(dú)特的國情。所以才有了這個(gè)看起來充滿悖論的奇異的中國式概念。不管怎樣，如果“正向設(shè)計(jì)”真的能被實(shí)現(xiàn)并得到普及，必然意味著建筑信息化的進(jìn)程取得了劃時(shí)代的進(jìn)展。然而，在目前的BIM發(fā)展階段和普遍的設(shè)計(jì)方法下，過于超前的“正向設(shè)計(jì)”要求，導(dǎo)致其含義常被曲解，更重要的是在許多違背科學(xué)規(guī)律的強(qiáng)推之下，“正向設(shè)計(jì)”不僅難以有效、有序地展開，項(xiàng)目中的各方也常常因操之過急而付出代價(jià)。

3 BIM執(zhí)行設(shè)計(jì)

盡管艱難，但直接應(yīng)用BIM執(zhí)行設(shè)計(jì)一定是未來發(fā)展的趨勢。現(xiàn)階段，在一些特殊的團(tuán)隊(duì)和一些適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目中，“正向設(shè)計(jì)”已經(jīng)成功展開。

下面，結(jié)合筆者近年來直接應(yīng)用BIM技術(shù)（以Revit平臺為例）執(zhí)行設(shè)計(jì)的實(shí)踐體會，分類談一談所謂“正向設(shè)計(jì)”在設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用思路及意義。需要提前說明的是：在下文中所涉及到的設(shè)計(jì)案例里，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從主持建筑師到助理建筑師都精通Revit、Navisworks、Dynamo、Civil3D等BIM及相關(guān)技術(shù)，并不是專門的BIM從業(yè)者；他們在項(xiàng)目中的角色就是傳統(tǒng)項(xiàng)目模式中典型的主創(chuàng)建筑師的角色；其中主要的負(fù)責(zé)人都有3年以上直接用BIM執(zhí)行設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。

3.1 出圖

BIM直接出圖是“正向設(shè)計(jì)”中的必然要求，甚至成了BIM工作能否被定義為“正向設(shè)計(jì)”的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)這里是存在誤區(qū)的：BIM在設(shè)計(jì)過程中的核心作用是實(shí)時(shí)反饋并處理建筑信息，而出圖則僅僅是設(shè)計(jì)二維成果的制作，本不應(yīng)該構(gòu)成BIM應(yīng)用的決定性環(huán)節(jié)。之所以如此也不難理解，原因有兩個(gè)：1）用BIM出圖，意味著在圖紙成果提交之前，BIM模型工作就已經(jīng)完成——這是“正向”的標(biāo)志；2）對于各專業(yè)圖紙成果的內(nèi)容和規(guī)則，需要具備完整專業(yè)技能的設(shè)計(jì)師才能掌握，出圖建立了難以跨越的專業(yè)壁壘，因此能用BIM出圖，意味著操作BIM的人并不止是BIM技術(shù)的專項(xiàng)人員，一定是各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員——這是“設(shè)計(jì)”的保障。

不管怎樣，BIM直接出圖還是存在一些傳統(tǒng)二維出圖無法取代的優(yōu)勢。

（1）圖紙準(zhǔn)確性高?；谀Ｐ偷某鰣D，二維圖紙直接以模型投影為基礎(chǔ)，避免了依靠空間想象來繪制二維圖形的過程中可能出現(xiàn)的思維錯誤和幾何誤區(qū)，尤其對于空間形式比較復(fù)雜的形體，直接剖切模型所獲得的截面在精準(zhǔn)度上的表現(xiàn)就更加突出。同時(shí)，基于同一建筑分別繪制的平、立、剖和大樣圖，都有可能存在不對應(yīng)處，俗稱“不交圈”；而BIM出圖的不同投影圖都是基于對同一模型的剖切，得以避免不交圈的情形。

1 基于BIM 技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)屋面三維軸測圖

（2）三維示意圖快捷。BIM模型可以較為快捷地導(dǎo)出三維示意圖——三維構(gòu)件圖、剖透視圖、剖軸測圖等。盡管這類三維示意圖并不是傳統(tǒng)出圖標(biāo)準(zhǔn)中的必需內(nèi)容，但是由于各類傳統(tǒng)圖紙都屬于剖切投影圖，表達(dá)相對抽象，即便圖紙本身準(zhǔn)確，在讀圖過程中也很容易出現(xiàn)誤解以及難以通過想象還原三維關(guān)系的情況，而三維示意圖是避免上述問題的最有效手段?；诙S繪制技術(shù)（如CAD）繪制三維線稿的工作量非常大，而基于BIM模型的圖紙輸出則可高效地導(dǎo)出各類三維示意圖，從而大幅改善讀圖質(zhì)量（圖1）。

（3）系統(tǒng)化的圖則控制。在國標(biāo)出圖規(guī)則的基礎(chǔ)上，多數(shù)企業(yè)都有企業(yè)級的圖則，在傳統(tǒng)方法里，特殊的圖則多以范圖形式進(jìn)行記錄和演示，通過繪圖人的經(jīng)驗(yàn)和執(zhí)行來完成圖則控制。BIM出圖有更為系統(tǒng)的圖則設(shè)置，以Revit為例：Revit可以在項(xiàng)目樣板中根據(jù)圖則要求統(tǒng)一設(shè)置線寬、線型、字體字號以及視圖樣板等，還可以通過管理樣板庫和族庫，實(shí)現(xiàn)智能化的企業(yè)級圖則管理。這樣的系統(tǒng)化圖則樣板，不僅可以更快捷和準(zhǔn)確地在圖紙中貫徹圖則，還可以從圖紙形式中解放制圖者的精力，讓設(shè)計(jì)師更專注于圖紙內(nèi)容以及設(shè)置表達(dá)。

總之，BIM出圖的門檻并不在BIM軟件的操作技巧，而在于操作者是否有出圖能力以及是否能系統(tǒng)化地理解建筑圖紙的原理。盡管通過直接剖切模型獲得基礎(chǔ)二維圖元總體而言是準(zhǔn)確、快捷的，但是規(guī)范化的圖紙規(guī)則與簡單的模型投影之間仍存在較大差異，必要的二維修圖的工作量是無法規(guī)避的；同時(shí)，BIM出圖的高準(zhǔn)確率也意味著設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中要把問題解決得更詳盡和徹底，需要處理的設(shè)計(jì)表達(dá)內(nèi)容也更多、更全面。

基于上述種種并根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)綜合評估：BIM直接出圖的圖紙質(zhì)量很大程度上高于傳統(tǒng)的二維出圖，其主要優(yōu)勢是出圖的“綜合效率”，但是在絕對速度上并沒有明顯優(yōu)勢，在很多情況下甚至需要更多的圖紙?zhí)幚頃r(shí)間，在成本上也一定更加高昂。因此，BIM直接出圖更適合對圖紙質(zhì)量有更高要求的項(xiàng)目，而不適宜草率出圖的快速、低標(biāo)項(xiàng)目。

3.2 設(shè)計(jì)界面

相較于出圖，BIM平臺在工作界面上對設(shè)計(jì)過程的影響更大。

其實(shí)，現(xiàn)在的建筑師早已習(xí)慣了二維圖紙繪制與三維模型檢視并行的工作模式，只是在多數(shù)非BIM工具里，圖紙工作與模型工作通常要基于不同的軟件，只是在進(jìn)度上平行展開，并在設(shè)計(jì)的不同階段扮演不同的角色，二維圖形與三維模型之間并無關(guān)聯(lián)。這樣做盡管兼顧了三維空間推敲與二維圖紙深化兩個(gè)工作界面，但是由于這兩部分工作各自展開，一方面無法保證兩者的精確同步；另一方面，兩種成果無法相互支持，因此無形中導(dǎo)致了雙倍的工作量，極大地消耗了精力和時(shí)間。

BIM平臺的工作界面則支持建筑師同時(shí)在二維和三維兩種相關(guān)聯(lián)的界面下推進(jìn)和深化同一設(shè)計(jì)對象。如在Revit平臺中，二維和三維界面只是針對相同圖元對象的不同類型的視圖，無論在哪個(gè)界面上工作，都將作用于模型空間中所創(chuàng)建的對象。在這樣的模式下，絕不會出現(xiàn)二維圖形與三維模型不對應(yīng)的狀況，成果精確度不可同日而語；同時(shí)，三維模型與二維圖形的內(nèi)容都隨著創(chuàng)建工作的展開不斷深化，這又極大消減了分別展開繪圖和建模工作所產(chǎn)生的重復(fù)工作量。

2 三維視圖與平面視圖實(shí)時(shí)聯(lián)動

最為重要的一點(diǎn)是：對于建筑師而言，不再需要在抽象的二維想象與具象的三維檢視之間切換思維方式。二維繪制的過程同時(shí)也是在畫法幾何規(guī)則下創(chuàng)建三維模型的過程，而三維模型的深化也同時(shí)完成了二維圖形的深化——建筑師得以更專注于對設(shè)計(jì)對象的推敲。畢竟，設(shè)計(jì)思維的解放，才是真正關(guān)乎設(shè)計(jì)方法演進(jìn)的關(guān)鍵。

一個(gè)比較特殊又有趣的例子，是筆者直接用BIM執(zhí)行的一個(gè)小型文創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)。在建筑的四個(gè)立面上設(shè)置了一連串月洞，作為入口、櫥窗、售賣口、外廊等，每個(gè)月洞里的景象都隨著內(nèi)部格局的改變而改變。在設(shè)計(jì)過程中，筆者為每個(gè)月洞設(shè)置了一個(gè)專門的局部立面視圖，用以在設(shè)計(jì)推敲過程中實(shí)時(shí)檢視每個(gè)月洞內(nèi)的景致布置。這樣就可以在平面視圖、剖面視圖和三維視圖中動態(tài)調(diào)整模型對月洞外觀的影響，調(diào)整月洞內(nèi)的物體也會直接反映在空間布局中。如此一來，建立了一種多界面動態(tài)聯(lián)動的工作方法，整個(gè)設(shè)計(jì)的過程都是這樣完成的（圖2）。

需要特別指出的是：盡管直接在BIM界面中執(zhí)行設(shè)計(jì)具備諸多優(yōu)勢，但是多數(shù)建筑師并不熟悉這樣的模式，許多建筑師甚至無法適應(yīng)這樣的精度——畢竟二維與三維的關(guān)聯(lián)同時(shí)也意味著設(shè)計(jì)決策要同時(shí)對二維和三維負(fù)責(zé)，這是在傳統(tǒng)方法中并不苛求的。設(shè)計(jì)習(xí)慣和方法上的轉(zhuǎn)變是最難攻克的，這也是BIM技術(shù)難以取代傳統(tǒng)二維技術(shù)的重要原因之一。

3.3 精細(xì)度

當(dāng)今的BIM技術(shù)體系，在模型的精細(xì)度上有著非常大的彈性，在精細(xì)度組合上也存在著極多的可能性，模型精細(xì)度的管控在維度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是傳統(tǒng)的“圖紙深度”能比擬的。因此，關(guān)于BIM模型精細(xì)度的指標(biāo)——LOD1成了一門復(fù)雜的學(xué)問，要想有效地應(yīng)用BIM技術(shù)來執(zhí)行設(shè)計(jì)，就必須要熟悉LOD的精細(xì)度管控系統(tǒng)。

BIM技術(shù)體系支持設(shè)計(jì)從概念、規(guī)劃經(jīng)由方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)，最終到竣工模型之間，根據(jù)項(xiàng)目需要和BIM應(yīng)用的需求來創(chuàng)建不同的模型內(nèi)容、建立不同的圖元分類并達(dá)成不同的模型精細(xì)度。準(zhǔn)確、有針對性的LOD標(biāo)準(zhǔn)的建立，可以讓設(shè)計(jì)工作同時(shí)兼顧質(zhì)量和效率。

精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)的選擇和設(shè)計(jì)，針對不同的模型使命。比如要配合造價(jià)算量的BIM模型，其分類要與造價(jià)清單的分類相吻合，而從模型精細(xì)度上也至少要滿足算量的需求；前期策劃階段的概念模型，甚至不需要為模型賦予材料和精準(zhǔn)的定位信息；而在標(biāo)準(zhǔn)的竣工模型（Record Model）中，模型的精細(xì)度則趨近于真實(shí)狀況，圖元的分類要為之后的運(yùn)維負(fù)責(zé)。

這種分級、分類管理精細(xì)度的體系，不僅能在質(zhì)與量之間達(dá)成某種高效的平衡，更重要的是，有針對性的模型管理可以在思維路徑上引導(dǎo)建筑師更專注地面對專項(xiàng)設(shè)計(jì)問題。與其他關(guān)于設(shè)計(jì)方法和思維模式的變革一樣，BIM精細(xì)度體系的優(yōu)勢也同時(shí)構(gòu)成了技術(shù)壁壘——應(yīng)用BIM執(zhí)行設(shè)計(jì)，不僅在技術(shù)上需要學(xué)習(xí)新的操作，更大的考驗(yàn)是面對更復(fù)雜和高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)管理要求。

當(dāng)前，由于BIM發(fā)展的時(shí)間尚短，在標(biāo)準(zhǔn)管控以及技術(shù)管理上的普及程度遠(yuǎn)不及在軟件操作方面，要想高效地基于BIM技術(shù)完成設(shè)計(jì)，建筑師在掌握建模技術(shù)之余，尚需要花大功夫?qū)W習(xí)和研究國際上更為先進(jìn)的LOD管控技術(shù)及BIM實(shí)施規(guī)程，并熟悉我國相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)，而這是非常大的挑戰(zhàn)。

3.4 參數(shù)化驅(qū)動模塊化

不同的BIM平臺都有強(qiáng)大的模塊化或類型化設(shè)置功能。如在Revit中，所有類型化元素都以“族”（Family）的形式被調(diào)用，除了程序默認(rèn)提供的系統(tǒng)族外，還支持根據(jù)用戶的設(shè)計(jì)需要自定義族。

這種類型化定義模型的方式，與傳統(tǒng)方法中通過復(fù)制和修改來實(shí)現(xiàn)某些通用圖元或模型構(gòu)件在不同項(xiàng)目中的共用有著本質(zhì)的區(qū)別。Revit中創(chuàng)建的族可以為不同的對象匹配專用的參數(shù)類型，除了直接鍵入?yún)?shù)外，如鋼板厚度可以是在一系列確定規(guī)格下的選單（鋼板的規(guī)格通常是限定的），而桿件長度則可以在有限區(qū)間內(nèi)通過滑塊來確定（桿件受限于產(chǎn)品最大長度，而在范圍內(nèi)的具體下料長度通常可以自定義）。此外，許多相關(guān)的參數(shù)可以根據(jù)其專業(yè)邏輯以變量或公式的方式寫入模型，從而實(shí)現(xiàn)精確聯(lián)動甚至智能聯(lián)動，如筆者在一個(gè)項(xiàng)目中用Dynamo（可視化編程插件）編寫的一個(gè)設(shè)計(jì)功能——可以自動識別模型中超過某個(gè)跨度限值的洞口，并自動添加過梁。這些都是參數(shù)化建模在設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢。

參數(shù)化機(jī)制除了能讓模型創(chuàng)建更加智能和準(zhǔn)確外，在一些模塊化的設(shè)計(jì)類型中還能取得奇高的效率。在當(dāng)下越來越熱門的裝配式建筑中，通過參數(shù)化模塊直接完成設(shè)計(jì)，不僅消減了大量重復(fù)繪制和重復(fù)建模的工作量，更重要的是在這種模式下，建模邏輯與生產(chǎn)、建造、安裝邏輯取得了一致，建筑師有機(jī)會更直觀地在設(shè)計(jì)界面中推敲技術(shù)問題。除了構(gòu)件的模塊化之外，空間的模塊化設(shè)計(jì)有著更強(qiáng)的普適性。例如在筆者此前的一個(gè)改造設(shè)計(jì)中，用Revit族創(chuàng)建了一系列可以獨(dú)立加工和安裝的空間模塊，再將這些模塊置入待改造的舊建筑空間中，在建造過程中，作為模塊的設(shè)計(jì)單元被直接提交給異地的廠家加工，之后再運(yùn)抵工地照圖安裝。在這里，設(shè)計(jì)過程不僅是案頭解決建筑問題的過程，同時(shí)也是生產(chǎn)和建造工序的演練（圖3）。

但是，在行業(yè)普及“數(shù)字化”繪圖和建模的近幾十年中，作為數(shù)字化經(jīng)典形式的“參數(shù)化”卻沒有得到足夠發(fā)展和普及，尤其是在以建筑學(xué)為核心的設(shè)計(jì)創(chuàng)作過程中，數(shù)字化幾乎只是提供了一種更容易復(fù)制和保存的成果形式，并沒有從根本上改變建筑師思考和推衍設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的方法。相比于模糊的、憑感覺的“美院方法”，參數(shù)化方法需要更扎實(shí)的數(shù)學(xué)基本功和更嚴(yán)密的系統(tǒng)化思維習(xí)慣，而在這兩者基礎(chǔ)上，要想同時(shí)在設(shè)計(jì)推敲過程中維持形式的開放性就更是難上加難。

思維方法的壁壘，是實(shí)現(xiàn)“正向設(shè)計(jì)”最艱難的瓶頸，這不是簡單的學(xué)習(xí)軟件能夠改善的，甚至不是轉(zhuǎn)變思路和變革工作方法所能改善的——它需要一個(gè)漫長的潛移默化的演化過程，或許要從教育開始，從設(shè)計(jì)課的教案開始。

3.5 實(shí)時(shí)信息

比起參數(shù)化，信息化是更為新興的事物，但信息化恰恰是建筑信息模型技術(shù)的核心——“BIM”中的“I”即“Information”。BIM系統(tǒng)不止是一個(gè)建模和出圖的系統(tǒng)，其本質(zhì)是一個(gè)專門用于存儲和處理建筑信息的數(shù)據(jù)庫，除了大量可寫入的數(shù)據(jù)信息之外，包括模型圖元本身都是以信息的方式被存儲的。因此，BIM模型的應(yīng)用不僅在于與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相重疊的領(lǐng)域，其所支持的信息訪問和運(yùn)算功能才是它在信息化時(shí)代最可貴的特質(zhì)。

在設(shè)計(jì)過程中，一些粗淺的信息化功能就已經(jīng)能提供很大的幫助了。例如Revit中的明細(xì)表功能（圖4）。最常用的是面積明細(xì)表，因其關(guān)乎指標(biāo)，原本是設(shè)計(jì)推敲過程中需要實(shí)時(shí)檢視的信息，但是由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，所以總是要在某些階段成果完成后才能統(tǒng)計(jì)。一方面，導(dǎo)致信息反饋滯后，容易造成多輪次的返工；另一方面，從經(jīng)驗(yàn)上總要為指標(biāo)的變動留出足夠的余地，也導(dǎo)致設(shè)計(jì)無法更精確和極限地匹配指標(biāo)。而Revit中的面積明細(xì)表則可以在空間修改過程中實(shí)時(shí)更新指標(biāo)，是非常實(shí)用的信息化支持。在一些需要嚴(yán)格控制成本和工藝的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，實(shí)時(shí)檢視門窗明細(xì)表，可以有效控制規(guī)格種類。此外，許多與綠建、裝配率相關(guān)的指標(biāo)，能在方案推演過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息的變化，也都是建筑師夢寐以求的。

除了上述統(tǒng)計(jì)類的常規(guī)信息功能外，Revit依附其“類別—族—類型—實(shí)例”的邏輯層級，建立了非常明晰的信息寫入機(jī)制。不同邏輯層級的信息可以被寫入不同級別的信息欄中，并依其層級被訪問、分類、提取和運(yùn)算。諸如成本單價(jià)、熱工性能、材料標(biāo)號、設(shè)計(jì)要點(diǎn)甚至產(chǎn)品供應(yīng)商電話等……各種不同類型的信息都可以被寫入模型系統(tǒng)。例如在筆者完成的一個(gè)造價(jià)非常嚴(yán)苛的民宿設(shè)計(jì)中，需要在設(shè)計(jì)推敲過程中隨時(shí)監(jiān)控實(shí)時(shí)修正的設(shè)計(jì)決定對造價(jià)的影響，因此在創(chuàng)建模型時(shí)，用造價(jià)清單的分類來為模型圖元分類，并將清單單價(jià)錄入不同的模型，盡管工作量極大，但是非常有效地保障了設(shè)計(jì)過程中對成本的控制——這樣的操作，在信息化以外的手段是難以想象的（圖5）。

3 標(biāo)準(zhǔn)化空間模塊

4 Revit 的明細(xì)表功能

5 利用BIM 平臺為模型寫入清單單價(jià)

如本例中將成本信息寫入模型的過程，其本質(zhì)是建立了一個(gè)“項(xiàng)目級”的數(shù)據(jù)庫，之后的運(yùn)算與信息交換，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)信息所涉及的范疇。其實(shí)，巨大的工作量是可以通過系統(tǒng)化的方法規(guī)避的——在筆者正在展開的一項(xiàng)研究中，嘗試建立寫入成本信息的“帶價(jià)族庫”，這其實(shí)是建立一個(gè)“企業(yè)級”的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)下，帶價(jià)族在具體項(xiàng)目中的調(diào)用直接附帶了成本信息，而不必像上述案例中那樣通過海量的手工輸入來完成。因此，信息化功能在設(shè)計(jì)中可以發(fā)揮的潛力有著非常廣闊的前景，它將不斷刷新我們的想象，并且創(chuàng)造更多的設(shè)計(jì)需求。

比起參數(shù)化，建筑師離信息化的精進(jìn)其實(shí)更近也更可實(shí)現(xiàn)。其實(shí)，建筑設(shè)計(jì)的過程就是一個(gè)信息處理的過程，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙并不是建筑師設(shè)計(jì)的成果，它只是一個(gè)符號系統(tǒng)，用以記錄大量的信息——只是多數(shù)建筑師也許還沒有意識到這一點(diǎn)。BIM系統(tǒng)不僅可以承載信息，在建模過程中也可以作為建筑師的信息化向?qū)В龑?dǎo)建筑師更清晰和系統(tǒng)化地梳理設(shè)計(jì)信息。在這個(gè)信息化時(shí)代，將設(shè)計(jì)思維轉(zhuǎn)向信息化，也許是最重要、也是最有效的用BIM技術(shù)執(zhí)行設(shè)計(jì)的前提準(zhǔn)備。

3.6 實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)

最后，談一點(diǎn)關(guān)于碰撞協(xié)調(diào)的事情——這也是當(dāng)前BIM技術(shù)最普及和熱門的應(yīng)用。當(dāng)我們直接用BIM技術(shù)執(zhí)行設(shè)計(jì)時(shí)，如前文所述：原則上，并不需要專門的碰撞協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)過程同時(shí)也就是模型創(chuàng)建的過程，而建筑師可以在第一時(shí)間掌握設(shè)計(jì)中發(fā)生的各種碰撞，并在設(shè)計(jì)推進(jìn)和深化的過程中直接完成協(xié)調(diào)。這樣不僅完成了設(shè)計(jì)與BIM周期合一的高效，而且可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前設(shè)計(jì)與BIM分離的模式下不可能獲得的高質(zhì)。當(dāng)建筑師可以在設(shè)計(jì)全過程不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題時(shí)，被發(fā)現(xiàn)的問題的量和細(xì)度，以及解決問題的程度都是不可同日而語的。

因此，盡管碰撞協(xié)調(diào)是BIM技術(shù)體系中最粗淺的應(yīng)用，但是在現(xiàn)階段，由實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)所提升的設(shè)計(jì)質(zhì)量，或許是“正向設(shè)計(jì)”對行業(yè)而言最淺近的收益。

4 結(jié)語

以上林林總總談了許多，有關(guān)于概念認(rèn)知的，也有涉及具體應(yīng)用的，因?yàn)椤罢蛟O(shè)計(jì)”是一個(gè)過于新、過于大、也過于特殊的話題，它涉及到建筑學(xué)的基本方法，也關(guān)乎行業(yè)發(fā)展方向和中國特殊的國情，這個(gè)話題似乎可以無限展開，又有點(diǎn)一言難盡。

最后，總結(jié)本文的觀點(diǎn)如下。

（1）“正向設(shè)計(jì)”概念本身存在悖論，但是生動反映了中國在當(dāng)前BIM發(fā)展階段的獨(dú)特現(xiàn)實(shí)和迫切的需求。

（2）從BIM技術(shù)在國際和國內(nèi)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，“正向”是可以比“設(shè)計(jì)”更早實(shí)現(xiàn)和普及的，應(yīng)遵從技術(shù)發(fā)展的客觀規(guī)律，追求“設(shè)計(jì)”不宜操之過急。

（3）直接應(yīng)用BIM技術(shù)執(zhí)行設(shè)計(jì)是可行的，相較傳統(tǒng)方法，在很多方面有不可替代的優(yōu)勢。

（4）BIM執(zhí)行設(shè)計(jì)的效率優(yōu)勢體現(xiàn)為以高質(zhì)量為前提的綜合效率，而更高的質(zhì)量必然需要投入更多的工作，它也許更耗時(shí)，且一定會花費(fèi)更高的人力成本，片面追求快速是不可取也不可行的。

（5）BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)中的直接應(yīng)用，并不是通過簡單的“學(xué)習(xí)軟件”可以達(dá)成的，而是需要建筑師在思維模式和工作方法上有所轉(zhuǎn)變，同時(shí)也需要行業(yè)和學(xué)科的宏觀轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變必然是一個(gè)漫長和漸進(jìn)的過程。

（6）從當(dāng)前的階段來看，建筑師盡可能在設(shè)計(jì)中多關(guān)注信息管理，是最直接也是最值得做的嘗試，BIM的核心在于信息，具備了信息化的思維，一切才能真的開始。

也許，當(dāng)我們有一天不再提及“正向設(shè)計(jì)”之類的概念，不再把BIM的推廣普及作為一項(xiàng)任務(wù)，不再為了應(yīng)用BIM而在項(xiàng)目中削足適履……而是自然而然地在信息需求下自主選擇BIM技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容和方法，為項(xiàng)目提供切實(shí)的幫助，才是“正向設(shè)計(jì)”真正到來了。

注釋

1 美國國家BIM 標(biāo)準(zhǔn)中的“Level Of Development”、英國國家BIM 標(biāo)準(zhǔn)中的“Level of Detail”以及中國國家BIM 標(biāo)準(zhǔn)中的“Level of Model Definition”，其簡稱都是“LOD”，表達(dá)的技術(shù)內(nèi)容也幾乎相同，即“精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)”。