建筑室內設計專業學生畢業設計能力提升研究

黃成華

(蘭州職業技術學院 設計與傳媒系， 甘肅 蘭州 730070)

室內建筑設計專業的畢業設計，是師生教學活動綜合能力的整體反映。在畢業設計過程中，既檢驗了畢業生三年的學業水平和實踐成果、專業知識及實踐能力，又是教師教學水平的檢驗和反饋，是教師教學團隊與市場密切聯系的試金石。

一、畢業設計流程

畢業設計要求學生以個人或小組的形式在限定時間內完成一整套建筑室內設計項目，選題形式多樣，例如居住空間、辦公空間、娛樂空間、餐飲休閑空間、酒店空間、商業空間、建筑漫游等。但是一整套室內項目的設計要求非常高，標準非常嚴，需要學生在三到六個月的時間內加班加點才有可能完成。從下面學生畢業設計工作流程圖中可以看到，每位同學或每個小組需要完成畢業設計選題、開題—設計施工圖繪制—SketchUp(草圖大師)模型建模—3DS MAX模型建模效果圖、出圖—實體模型搭建—畢業設計展板設計制作—畢業設計PPT設計制作—答辯—查看教師評定成績等八項主要工作才算完成(圖1)。

圖1 學生畢業設計流程圖

二、畢業設計開題問題分析

在畢業設計的整個過程中，開題以及施工圖設計是其中難度最大的部分。因為開題論證是決定畢業設計能否順利完成的第一個階段，如果題目選擇不當，學生對該項目了解不夠深入和透徹，就會出現越做越難的情況。而指導教師劃定的題目大多都是較為空泛的約定，比如甲教師發布的畢業設計題目為餐飲空間設計項目，乙教師發布的是展廳空間設計項目，丙教師發布的是居住空間(別墅)設計項目。基于以上種種因素，有可能使學生前期開題出現三大問題：

(一)項目選題不當

大部分學生沒有從自身的綜合能力出發，而是在現有命題中選擇了一個不太切合自己實際的題目。這樣的命題往往不夠完整，缺少人文環境和具體信息，增加了學生向下推進的難度。相對而言，畢業生缺乏實際工作經驗，所選項目往往并不像他認為的那樣簡單，在后續階段遇到困難后，就有可能草草借鑒一套圖紙應付，甚至有個別別學生套用網絡設計圖紙，這嚴重偏離了畢業設計的目的和意義。

(二)項目缺乏真實感和操作性

由于部分學生的專業素養和設計感知能力沒有達到專業水平，查找資料、素材來源單一，主題感缺失，真實性縮水，在畢業設計選題應用素材階段，綜合運用專業知識的能力不足。指導教師可以通過多種方法提高學生畢業設計的真實性、實踐性，來實現設計者一開始的意圖目標[1]。

(三)時間因素

高職院校建筑室內設計專業學生畢業設計的時間安排，客觀上沒有本科生那么充裕，主觀上也沒有學生想象的那么自由。由于高職院校學制一般為2+1或25+0.5，學生在校學習兩年或兩年半時間，畢業設計大多穿插于大二下學期或者大三上學期的多門課程學習之中。一般有三至六個月的畢業設計過程，對學生是個很大的考驗，教師在指導過程中也深感時間不足，這也成為畢業設計的一個痛點。

三、項目素材庫建設

為解決上述問題，根據專業實際，建立本院系建筑室內設計項目素材庫是一個有力抓手。這個項目素材庫包括立項庫和素材庫兩個部分(圖2)。

圖2 項目素材庫體系結構

(一)建設立項庫

立項庫由教師收集的項目庫和企業合作項目的資源庫兩個部分組成。

一是建立由專業教師收集的項目庫。這些項目庫可以是教師平時教學中積累和收集的實踐類項目，亦或是從其他專業機構收集的真實性案例及相關素材。這樣的案例項目庫，提供給學生作為畢業選題、資料素材，讓學生利用項目庫快速的確定畢業設計選題，方便其設計素材的選取。這樣做的好處，一方面提高了畢業設計的真實性，另一方面也縮短了學生查找素材的時間。基于此，指導教師也會有較為充裕的時間對學生進行每周一到兩次的畢業指導。

二是建立企業合作項目資源庫。對企業項目進行篩選，根據難易程度、風格種類進行劃分歸納，收集起來創建項目資料庫并不斷更新。

(二)建設素材庫

素材庫收集有各種設計風格、設計色彩、軟裝、SU模型、3D模型，以及各種家具配件廠商和配件等系列素材。這些素材在項目素材庫中都具備關鍵字搜索的功能。用建立項目素材庫的方式來緩解學生知識能力等方面的不足，以此引導和促進學生在設計畢業中多見、多識、能用、會變等多方面能力的提高。

基于面向對象的項目素材庫，應該具有存儲和管理以及搜索之功能。它的建設難度在于數據采集以及對象視圖的建立。

四、審圖專家系統

畢業設計項目中的建筑施工圖是其中最重要的模塊，它支撐著畢業設計后續模型的建立。每位畢業生必須完成包括平面圖、立面圖、剖面圖、大樣節點圖等20-50張不等的施工圖，來支撐自己的畢業設計項目。

指導教師對學生的施工圖進行審圖和修訂，實施過程中主要存在以下難點。

(一)指導學生人數多

根據慣例，每位指導教師要指導十名左右的學生，而對每個學生施工圖的審核指導都需要經過十多次到幾十次不等才能基本達到施工圖的標準。由于學生畢業設計時間緊任務重，指導教師還要承擔其他班級正常的教學任務，學生也會有其他課程的學習，師生之間經常會出現顧此而失彼的尷尬狀況。但如果教師每周只對三至四名同學的施工圖進行審核并給予指導修改，就很可能會耽誤另一部分學生的任務完成。

(二)讀圖識圖困難

施工圖的信息是依靠人的大腦對設計圖紙信息進行解讀，利用技術標準和以往經驗對圖紙完成審查，并不能及時準確地將每個點、線、面具體代表的是墻、柱，還是管線，進行標準化規范，往往需要測量或者計算才能實現。從圖紙上不能直觀的看出空間性約束、距離性約束、方向性約束和拓撲性約束，需要建立一套完整的數據結構分析，這樣在后續的建立模型階段就不會產生系列問題，而導致學生返工修改施工圖的情況。

(三)建立和完善審圖專家系統

通過建立以施工圖繪制規則為基準的專家系統為研究目標，集成室內設計專業信息的數據庫模型，使所有的標準規則轉化為計算機可讀取、識別和編譯的邏輯字符，依靠計算機程序讀取模型數據信息，并融入建筑設計規則和專家經驗，實現人工智能審圖，就可以解決在施工圖審圖時遇到的問題(圖3)。

圖3 審圖專家系統總體框架

使用人工智能的專家系統，審核學生畢業設計中，施工圖內容是否有邏輯錯誤、圖層錯誤、標注錯誤等約束項，可以過濾錯誤，讓學生先行對施工圖紙中的錯誤進行修改后再交由指導教師審核，協助教師審核較為低級的設計錯誤，讓教師把指導重點放在設計思路、設計程序等主要問題的修改上，使審圖工作更加高效準確，這將極大的縮短學生畢業設計時一審、二審、三審的時間，提高施工圖繪制效率。

利用人工智能輔助建筑室內設計專業的畢業設計，重點研究基于BIM系統的專家系統的創建。因在BIM系統中，可以結合三維模型信息對施工圖的規范條件進行系統分類，對圖形中距離性約束范式、方向性約束范式和拓撲性約束范式等空間約束范式進行分析整理，并建立相應的專家系統知識庫。這個專家系統知識庫應具備良好的性質，比如無冗余、信息完整、能夠分類整理等。研究建立由計算機自動審查建筑施工圖是否符合國家規范、行業條例和實際工程條件等約束條件的審圖軟件[2]。

(四)審圖專家系統框架構建

對建筑工程結構施工圖輔助審查人工智能中的基礎部分，進行數字化設計研究，主要從以下四個方面進行(圖4)。

圖4 正向推理法和反向推理法流程圖

一是知識庫分類規則的創建。滿足畢業設計施工圖審核中的基本項目，使其能夠符合國家規范、行業條例；審核制圖中是否存在明顯的邏輯錯誤、圖層錯誤、標注錯誤，以及水電暖的管線錯誤等，逐步完善知識庫，就能部分解決上述審驗問題。

二是基于BIM的生成器的建立。包括施工圖范式的整理修訂，以及對范式進行分析和歸納。

三是對專家系統的審圖規則進行整理并規定。主要采用正向推理法和反向推理法，其區別和推理與要達到的目標有關。

四是模型信息的獲取。包括對象高效過濾技術，對象的幾何信息獲取技術。

五、結語

到目前為止，本系統已經完成了開題立項項目庫的建立，并用于學生的畢業設計項目開題。下一步，將加快基于 BIM的施工圖合規性自動審查原型系統開發，為施工圖審查信息交付成果的驗證提供支撐，提高信息交付成果的正確性、協調性和一致性。

建筑室內設計專業的畢業設計，是對每位畢業生三年學業水平和實踐成果、專業知識和創新能力的綜合檢驗。希望通過參與此項任務的指導教師的共同努力，建立相關軟硬件設施，完善相關制度，使建筑室內設計專業的學生畢業設計思路更加清晰，設計方向更加集中，同時，能進一步擴大系部的辦學影響和聲譽，服務企業，為學院創建國家級“雙高”院校做出應有的努力。