建筑数字底层模式的革新——小库科技ABC智能云模助力新型建筑工业化

何宛余，杨良崧，陈晓宇

1 底层模式语言

常规的建筑作业模式呈现出清晰的瀑布流：建筑师与委托人先确定项目任务，通过建筑几何图形和数理关系的推敲，以图纸的形式呈现出具象的设计成果；根据具体的设计考虑成本、利润等指标，再流回委托方进行确认。在此过程中往往伴随着多次沟通调整，调整的重点在于数理与空间关系。最终确定的设计方案将运用到采购、施工、销售、运维等环节。

这种作业模式最大的问题在于建筑空间相关的几何图形和建筑经济数据脱节，往往到项目中后期才能明确造价成本和工期。如麦克利米曲线（The Macleamy Curve）[1]所示（图1），越到项目后期影响项目结果的能力越弱，而设计变更所需的成本则越高。

1 麦克利米曲线（The Macleamy Curve），引自参考文献[1]

目前建筑产业大规模使用的底层语言模式仍然是计算机辅助设计（CAD）模式，各类重要的建筑信息无法通过单一的图形数据格式承载，总体产业协同效率低下。

2 新时代的变化

在建筑业工业化早期就已经有学者认识到这个问题。1970 年代，查尔斯·伊斯曼（Charles M. Eastman）提出一种建筑信息的概念雏形——建筑描绘系统[2]，而后诞生的建筑信息模型应用（Building Information Modeling, BIM）被认为是继CAD 之后建筑行业的第二次革命[3]，它旨在提供一种贯穿规划、设计、施工及运维等建筑全生命周期的数据信息[4]，将难以被全链条完整理解的二维图纸升级为直观的多维模型，增加了几何以外的建筑语义信息，以求更好地协同项目的计划与实施。

在中国推行BIM 依然面临诸多挑战。理想中基于BIM 的数字化设计流程是“正向设计”的逻辑，从项目开始即采用BIM 进行建模。在实际操作中，这种工作模式却增加了早期的设计工作量，建筑师需要建模并设置所需的非几何信息，同时需要各专业的工程师参与建模。此外，BIM 的应用目前集中于碰撞检测和施工4D 模拟，以及后期运维管理，对前期的设计支撑较弱。当设计遇到修改的要求时，需要建筑师与所有工程师对模型进行手动修改，容易造成设计周期拉长、潜在成本增加、不合规性等问题，难以高效地运用于产业链的各个环节中。

对建筑行业进行升级迭代，实现智能建造与新型工业化，提升的本质不是针对某个独立环节，而在于行业各环节的接口、语言的统一。为实现建筑业的工业化发展，建筑从设计到建造全流程的数字化和信息化是一种可行之路。

3 第三代建筑数字模式

基于多年的研究实践，笔者所在的小库科技于2016 年提出新一代建筑数字语言模式：智能云模（AI-driven BIM on Cloud，简称ABC，图2），其中AI 指由人工智能辅助建筑设计，它是一系列集合了多模型、多模态的AI 系统；BIM 指的是一种通过AI 辅助的BIM 建模过程；Cloud 指将智能建模的设计过程所需的算力安置在云端，降低本地算力并实现多终端的高效协同。CAD 和BIM 的设计实现方式基于几何逻辑，而小库智能云模不同于传统模式下的图形驱动逻辑，可以实现“数—模—规”（规律、规则、规范）一体联动（图3）。

2 小库科技ABC（AI-driven BIM on Cloud）智能云模

3 小库科技ABC智能云模作业过程模式

4 工作流：简化重塑、化零为整

小库以ABC 底层架构为基础，向建筑工业化的设计、算量、制造及建造的数字化辅助延伸。将传统的20 多个设计工序化零为整并归纳为“调、做、改、核、协、出”六大步骤应用于规划、单体以及装配式建造的细部尺度，从前期规划、中期设计到后期施工装配，构建起覆盖产业链上中下游的智能建筑数字业务体系，助力新型建筑工业化。

在宏观地块尺度设计阶段，小库智能设计引擎基于“数—模—规”联动的特性，用户输入相关参数后，智能算法可以在短时间内生成多个符合设计师需求和建筑规范的方案。在单体设计尺度方面，用户可以通过调改建筑单体的层高层数、空间单元和机电布局，完成楼栋的立面、结构、机电的设计。小库智能设计引擎不仅提供3D 模型的调整，同时会实时统计当前建筑面积、得房率等信息并进行规范监测，一旦不合规便会及时提示。

在装配式建造场景中，小库提出AI+DfMA（Design for Manufacture & Assembly）模式，该模式以标准构件为基本元素，以AI 连接制造与装配精益设计，减少制造和装配环节的出错率，实现高效的正向装配式建造BIM 设计（图4）。依托LOD400 深度的小库BIM 模型格式，实时统计构件清单及算量报价，平台生成的模型里的每一个构件（如螺栓、螺帽等）都可以与工厂信息联通，打通设计与生产制造端口，强化装配式建造优势。

4 小库科技的装配式建筑设计云平台界面

5 结论

在建筑业数字化转型的浪潮中，新型建筑工业化具备了更多发展的可能性。小库科技通过对整个建筑产业链模式及底层数字模式的创新，尝试将智能决策、智能设计与下游的智能装配建造连接，为建筑业的智能化进行了先期探索与实践。目前新型建筑工业化仍处于发展阶段，建筑设计、制造环节与智能算法的融合，相信在未来智能设计与建造一体化将得到广泛的实践和应用。□