電腦輔助建築設計於Autodesk Revit Building
參與ATC亞太區Revit原廠國際認證講師研習會後感
【2006/06/09撰稿提供原廠ATC部門全球經理的報告】
【CADesginer雜誌08首刊】【2006/10/24精簡版】
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前言
『台灣真的高科技嗎？』
　　處於IT日新月異的年代，產值增量與工作效能多重的提升之下，綜觀可能只有建築業，善用科技的設計並不廣泛。建築是注重人類人文精神（生活、藝術、歷史、社會、文化、哲學等），建築業會間接反應整體社會的經濟與人文架構。換言之，台灣若是號稱高科技島的話，為何卻少有數位輔助建築的設計存在檯面上，而數位建築是現今建築要面對的演變課題之一，但是現今台灣的數位建築一詞，依然仍處在一波波的辨證討論中。
回顧整個設計流程中，在建築結構面臨日漸複雜化，對設計者、營造單位與業主之間的設計溝通，於設計檢核共識很難協調的情況，已經顯出傳統的電腦輔助繪圖，在純二維空間不足能讓設計溝通過程的更明確。因此，三度空間的資訊化建築模型概念設計思維因應誕生，現在就讓Autodesk的Revit Building來嘗試看看。
　　第一次正式接觸Revit Building是在2005年年底，參加了亞太區Autodesk在諮安科技在台北舉辦原廠ATC的AutoCAD 2006講師國際認證。同時透過諮安科技的李志銘經理，瞭解Autodesk公司對 Revit Building的推行。當時設法跟李經理取得試用的示範版Revit 8來體驗未來的建築設計軟體模式。透過軟體快速的練習說明檔後，套用在友人所規劃的美國的建築設計案，先前使用AutoCAD 2006繪製需要將近數天的工作時間，在改變使用Revit後，短短的不到七十分鐘內完成平面、立面、剖面及透視表達相關圖面。雖然只是初試基本的功能，但卻已超過期待想像的成果呈現。
　　其實，在傳統建築設計製圖過程中，雖已經透過CAAD（Computer-Aided Architectural Design）工具的輔助，但最令設計者與繪圖員厭煩的，不外乎剖面圖的繪製，常需要花一段時間思維縱橫剖面的空間架構感，再將空間切割後的空間投影成平面，轉繪圖成平面投影圖面；如今卻由Revit在數分鐘內，可以精確的由Revit完成剖面圖。除此，設計協調過程中，設計圖的變更與修改檢核也是繪圖員永遠的惡夢，但是透過Revit，一切不再是令人厭煩的工作。今年再度參與了Autodesk在諮安科技所辦的Revit Building建築軟體研習，幾天研習下來，身為建築人，似乎開始思維到數位建築設計的衝擊。資訊建築透過Building Information Model（BIM）而演變，也許在建築設計的未來，也無法明確勾勒資訊化建築模型的設計發展極限。

電腦輔助製圖與建築設計
　　談到建築設計，回憶當初大學年代從土木工程毅然轉換到建築設計時，開始有第一次的建築設計接觸。當時設計依然是脫不了工程筆（鉛筆）、丁字尺（平行尺）、三角板與曲線條等等基本製圖工具。如今，除了學校建築教育中可能還保留著標準的手繪起草與電腦繪圖外；在今日高科技之下，業界早已經用電腦輔助繪圖。特別是用電腦繪製透視圖與動畫，尤其是動畫（Computer Animation）的製作，對於建築師的業務爭取有絕對性的優勢。在台灣似乎逐漸形成一種趨勢，誰用的電腦繪圖員多，似乎就可以掌控拿到較多的業務。但反問一句話：『試問在建築的創造設計流程中，到底有沒有善用到電腦軟體的真正功能於設計過程上？』這就是值得所有建築人去深入思考的問題了。
　　隨著電腦輔助設計被引入實務界的初步設計階段，透過創新的電腦模型與視覺化的工具，用以複雜的數學方程式來描述建築空間與建築發展造型。對於先前無法思考的建築概念、非直角的幾何、或是無預期複合造型設計，或是自非線性系統中所浮現出來的虛擬環境，電腦計算程序的演算法則可以透過繪圖設計軟體的幫助，將這些複雜的組織視覺化。因此電腦繪圖軟體不應該只被設定為輔助性製圖而已，而是一個進化的加速器與具有生產性的力量存在，用來應用於實際及虛擬環境相關的複雜性質上。因此電腦軟體在建築的空間設計上運用，可以算是『推翻與顛覆許多傳統與靜態建築設計假設，從建築組織結構的類型，到建築計劃結構的層級，最終到建築的細部設計。』的作法。因此，不能對資訊科技的導入建築設計層級裡情形，再視若無睹了。

數位建築雛形與BIM運用建築設計
　　在國內交通大學從事數位建築論述與教學多年的劉育東教授為數位建築觀點提過概念：『凡是將各類電腦數位媒材，關鍵性的引用在建築設計的過程中：自設計概念、早期設計、設計發展、細部設計、施工計劃、營造過程等任何一個階段或幾個階段甚至全部的過程，並因而在機能、形式、量體、空間、或建築理念上有關鍵性的成果的建築，都可廣義的視為數位建築。』
　　在第一次接觸BIM這類CAAD產品，是在大學建築系時代系裡的ArchiCAD，讓自己沉迷於BIM的魅力中。說到自身感受到的建築設計，以往物件在虛擬空間徒佔有空間形式，但是BIM則是為這些佔有空間的物件元素，加入了實體環境的物件資訊，成為真正的虛擬建築。建築物件除了尺寸等本身空間資訊，還加入材料樣式、數量等資訊後，完成後模型可以協助機電、結構等介面方面做資料整合，甚至提供業主作物業管理的參考，進而掌握工程管理品質與進度，節省成本而達到預期利潤。BIM就不僅只呈現三維空間的功能，未來還可延續作為法規檢討、節能統計、結構模擬、造價預估、成本分析的參考模型，在建築設計各個階段可以提出量化的評估數據，用來作為設計檢討的依據。在建築設計階段一向無法提出精確估算數據，以供業主評估參考的情形下，BIM的軟體是讓建築設計從純粹美學藝術提升為專業設計的重要工具之一。
　　BIM數據資料一旦開放給不同領域的設計軟體做資料交換，其數據模型的功能將大為提高，這些數據必須要訂定通用（Universal）的格式，而現在個人曾接觸過的BIM軟體，像ArchiCAD、MicroStation、Revit Building軟體等等，都已加入數據格式，使得圖面資料交換流通將更為便利。從另一個觀點來看建築，其實它算是一種高單價的產品定位，業主都希望能了解造價、運轉（營運）費用、維修成本等資訊作為購買之前的參考。在目前環保意識抬頭，能源及維修成本將日漸為人所重視，BIM可以精確且迅速的估算造價、並透過相關3rd Party評估耗能成本，以及提供業主做物業管理的依據，預計將會成為未來不可抵擋的趨勢。
　　在社會變遷且產業e化的數位科技時代，電腦輔助繪圖已經成為建築產業中不可分離的工具，電腦大量增進圖面的繪製效率，而3D彩現（Rendering）成為空間成果檢視，及設計師與非專業人士溝通的最重要工具，而在設計過程中如何能藉著電腦強大的運算能力來強化設計的過程？那可以期待Building Information Model（BIM）的概念，除了是數位建築雛形中一種主題，也將是未來建築設計的另一個方向流程。

Revit Building設計思維協調與遠景
　　先前，CAD類軟體初期的用途僅只限制於『完稿』過程，用來加強設計的最後階段表現法，包括後來帶來整個建築產業變革的3D建築模型彩現（Rendering），還是無法脫出這一階段的範疇。
　　但是隨著個人電腦大量普及化及網際網路的迅速發展。所有的建築人開始意識到這趨勢所帶來的全面性衝擊，電腦本身的強大形體運算能力，是以往傳統的平行尺、三角板等繪圖工具無法比擬的，在建築造形設計的多變性上，CAAD（Computer-Aided Architectural Design）類軟體，創造出更多建築設計的可能性，建築物外型雕塑化、類比電腦資訊科技所發展的新建築理論。但是最終的重點，在於電腦輔助設計對建築物皮層的操作性，當從事設計的人遇到有史以來最強大的軟體工具時，如何能自我發揮建築設計概念而非被軟體工具所影響，又即將是一門新的主題。
　　Autodesk配合BIM的浪潮，推出了Revit Building的新式解決方案，論其主要的功能，在於將電腦軟體的技術層級置入在建築設計流程中。將建築構件設計為數位化資訊元件，或可說將建築構件數位模型加以智慧化，讓建築資訊元件內嵌入了電腦數位模型。可以在建築設計流程中，依照設計者需求載入資訊元件來應用。藉由在Autodesk提供，透過此次在諮安科技舉辦ATC講師的研習會的機會，參與Revit Building這套BIM軟體研習。身為建築人當然義不容辭的加入研習這一套BIM的建築類軟體，在數日的研習中，再將原本較不能熟悉的地方，再次更熟悉演練指令、資訊造型設計及明白設計建構過程。
　　但在研習中，發現可以嘗試將Revit Building應用於建築設計一開始的概念設計，藉由概念設計慢慢演變成基本設計階段後，進而進入整體較為成熟的細部設計階段。對於建築人而言，這是一套可以解決在設計階段的較完整軟體，並且擁有延續性的圖面資訊提供給下一個施工階段或是生產階段，同時可以在下階段中，再回饋修正變更該階段設計的內容，提供設計者變更審核需求。
　　相對於整個圖面於設計階段，修改圖面的工作總是讓繪圖員耗費將近數倍的時間與心思整理檢核圖面。然而在Revit Building中，任意的變更設計於圖面，Revit皆會同時自動修整其他相關圖面，來反應設計的及時變更修正性。在設計過程中，往往業主總是喜歡因為自身的喜好，來變更建築師當初對建築的規劃想法，但Revit可以扮演一個設計協調的溝通腳色，以即時設計變更來表達變更結果，並讓建築師與業主能達到某程度上的設計溝通共識，減少設計協調時，建築師與業主對於設計與營造思維的出入，進而對於設計時間成本增加耗損。
　　近年來感受到，數位科技在建築中的運用，大都僅侷限於使用AutoCAD之類軟體的二維功能，來提高工作效率、生產力，以及搭配其他軟體（3ds Max、PhotoShop等）營造出作品視覺衝擊的美感效果。然而用於模仿傳統的設計生產方式，取代手繪圖，模仿透視並提供穿梭在建築物中的經驗；通常在設計大致完成之後，才會生產電腦模擬方式，並且只會有小部份的修正。大部份電腦輔助設計系統應用所強調的，是對於細部的描述；單一設計概念模型的呈現，更勝於多樣選擇的探索。假如我們在設計的過程中，以缺乏想像力的方式來使用電腦，是無法完全開發出任何可用程式的潛力，也失去對建築設計思維想像。
　　軟體虛擬的介入，以電腦變數值取代了所有現存建築的常數。電腦繪圖輔助設計工具軟體使用，可說對建築空間形式造成了不同程度的認知突變，並讓建築設計克服自身的觀點限制，提供了傳統建築語彙所不知的規則與模式操作。但是機器與現有的教條並互不干涉太多。但是電腦不能對於多樣的變異，來從事批判性的思考，也不能表達出建築的階級架構，因為對電腦而言，所有的資料皆是平等的。表示未來在這部份的電腦技術層級，未來還是有進步的空間。
　　在個人用過的ArchiCAD、MicroStation（TriForma）、Revit Building的相關BIM軟體類別中，比較之後仍首推Autodesk Revit Building軟體，不管在創意性建築實務上所使用的最新技術，帶來最新的BIM概念，同時對於數位建築設計『虛擬使用』的可能性，嘗試去壓縮演化出的空間與時間，讓互連結的建築空間得以發展均超過前二者。作為靈感源頭的Revit Building這軟體，可真是具有力量與速度的設計手法，似乎可將設計帶領凌駕於自身的感知之外。

//參考圖片與資料文獻//
1. http://www.cheers.com.tw/content/044/044108.asp
2004，CHEERS雜誌『用數位建築寫明日歷史』 石振弘
2. http://www.npf.org.tw/PUBLICATION/EC/091/EC-C-091-002.htm
2002，國家政策研究基金會『什麼是數位建築？』 漢寶德
3. http://www.ylib.com/art/artist/200211/artist01-11.html
藝術家這麼說『劉育東：實體空間的偶發與實驗』 賴素鈴
4. http://forgemind.net/xoops/modules/news/
準建築人手札（新聞區相關建築文章）。
5.【天生的電腦輔助建築設計好手：新一代的美國建築師】
克里斯汀•彭格拉次(Christian Pongratz)，瑪莉雅•雷塔•波布里尼(Maria Rita Perbellini)合著，顏文豪，宋偉祥 翻譯，陳珍誠 校訂，2003，旭營文化。
6.【數位蓋瑞：探索材料極限的數位化建構】
布魯斯.林德西(Bruce Lindsey)著，宋偉祥 譯，2003，旭營文化。
7.【數位建築的浮現】
劉育東 等著，2001，胡氏圖書出版社。
8.【The logic of architecture：design, computation, and cognition】
William J. Mitchell 著，劉育東 譯，胡氏圖書出版社。
（中譯：建築的設計思考－設計、運算與認知）
9. 圖片來源於Autodesk原廠ATC亞太區Revit國際講師認證座談會教材
10.建築物透視圖片【薩伏瓦（Villa Savoy）】柯比意
以Revit Building與AutoCAD勾勒量體模型，並切割表達空間。