建筑數字底層模式的革新
——小庫科技ABC智能云模助力新型建筑工業化

何宛余，楊良崧，陳曉宇

1 底層模式語言

常規的建筑作業模式呈現出清晰的瀑布流：建筑師與委托人先確定項目任務，通過建筑幾何圖形和數理關系的推敲，以圖紙的形式呈現出具象的設計成果；根據具體的設計考慮成本、利潤等指標，再流回委托方進行確認。在此過程中往往伴隨著多次溝通調整，調整的重點在于數理與空間關系。最終確定的設計方案將運用到采購、施工、銷售、運維等環節。

這種作業模式最大的問題在于建筑空間相關的幾何圖形和建筑經濟數據脫節，往往到項目中后期才能明確造價成本和工期。如麥克利米曲線（The Macleamy Curve）[1]所示（圖1），越到項目后期影響項目結果的能力越弱，而設計變更所需的成本則越高。

1 麥克利米曲線（The Macleamy Curve），引自參考文獻[1]

目前建筑產業大規模使用的底層語言模式仍然是計算機輔助設計（CAD）模式，各類重要的建筑信息無法通過單一的圖形數據格式承載，總體產業協同效率低下。

2 新時代的變化

在建筑業工業化早期就已經有學者認識到這個問題。1970 年代，查爾斯·伊斯曼（Charles M. Eastman）提出一種建筑信息的概念雛形——建筑描繪系統[2]，而后誕生的建筑信息模型應用（Building Information Modeling, BIM）被認為是繼CAD 之后建筑行業的第二次革命[3]，它旨在提供一種貫穿規劃、設計、施工及運維等建筑全生命周期的數據信息[4]，將難以被全鏈條完整理解的二維圖紙升級為直觀的多維模型，增加了幾何以外的建筑語義信息，以求更好地協同項目的計劃與實施。

在中國推行BIM 依然面臨諸多挑戰。理想中基于BIM 的數字化設計流程是“正向設計”的邏輯，從項目開始即采用BIM 進行建模。在實際操作中，這種工作模式卻增加了早期的設計工作量，建筑師需要建模并設置所需的非幾何信息，同時需要各專業的工程師參與建模。此外，BIM 的應用目前集中于碰撞檢測和施工4D 模擬，以及后期運維管理，對前期的設計支撐較弱。當設計遇到修改的要求時，需要建筑師與所有工程師對模型進行手動修改，容易造成設計周期拉長、潛在成本增加、不合規性等問題，難以高效地運用于產業鏈的各個環節中。

對建筑行業進行升級迭代，實現智能建造與新型工業化，提升的本質不是針對某個獨立環節，而在于行業各環節的接口、語言的統一。為實現建筑業的工業化發展，建筑從設計到建造全流程的數字化和信息化是一種可行之路。

3 第三代建筑數字模式

基于多年的研究實踐，筆者所在的小庫科技于2016 年提出新一代建筑數字語言模式：智能云模（AI-driven BIM on Cloud，簡稱ABC，圖2），其中AI 指由人工智能輔助建筑設計，它是一系列集合了多模型、多模態的AI 系統；BIM 指的是一種通過AI 輔助的BIM 建模過程；Cloud 指將智能建模的設計過程所需的算力安置在云端，降低本地算力并實現多終端的高效協同。CAD 和BIM 的設計實現方式基于幾何邏輯，而小庫智能云模不同于傳統模式下的圖形驅動邏輯，可以實現“數—模—規”（規律、規則、規范）一體聯動（圖3）。

2 小庫科技ABC（AI-driven BIM on Cloud）智能云模

3 小庫科技ABC智能云模作業過程模式

4 工作流：簡化重塑、化零為整

小庫以ABC 底層架構為基礎，向建筑工業化的設計、算量、制造及建造的數字化輔助延伸。將傳統的20 多個設計工序化零為整并歸納為“調、做、改、核、協、出”六大步驟應用于規劃、單體以及裝配式建造的細部尺度，從前期規劃、中期設計到后期施工裝配，構建起覆蓋產業鏈上中下游的智能建筑數字業務體系，助力新型建筑工業化。

在宏觀地塊尺度設計階段，小庫智能設計引擎基于“數—模—規”聯動的特性，用戶輸入相關參數后，智能算法可以在短時間內生成多個符合設計師需求和建筑規范的方案。在單體設計尺度方面，用戶可以通過調改建筑單體的層高層數、空間單元和機電布局，完成樓棟的立面、結構、機電的設計。小庫智能設計引擎不僅提供3D 模型的調整，同時會實時統計當前建筑面積、得房率等信息并進行規范監測，一旦不合規便會及時提示。

在裝配式建造場景中，小庫提出AI+DfMA（Design for Manufacture & Assembly）模式，該模式以標準構件為基本元素，以AI 連接制造與裝配精益設計，減少制造和裝配環節的出錯率，實現高效的正向裝配式建造BIM 設計（圖4）。依托LOD400 深度的小庫BIM 模型格式，實時統計構件清單及算量報價，平臺生成的模型里的每一個構件（如螺栓、螺帽等）都可以與工廠信息聯通，打通設計與生產制造端口，強化裝配式建造優勢。

4 小庫科技的裝配式建筑設計云平臺界面

5 結論

在建筑業數字化轉型的浪潮中，新型建筑工業化具備了更多發展的可能性。小庫科技通過對整個建筑產業鏈模式及底層數字模式的創新，嘗試將智能決策、智能設計與下游的智能裝配建造連接，為建筑業的智能化進行了先期探索與實踐。目前新型建筑工業化仍處于發展階段，建筑設計、制造環節與智能算法的融合，相信在未來智能設計與建造一體化將得到廣泛的實踐和應用?！?/p>