從CAD、BIM到BIM+AI：建築設計的變革之路
從CAD、BIM到BIM+AI：建築設計的變革之路
随着数字化时代的到来和全球挑战的加剧，建筑行业正经历着前所未有的技术变革。从CAD到BIM，再到如今BIM与AI的深度融合，这些技术革新不仅改变了建筑设计的方式，更为整个建筑生命周期的效率和可持续性带来了革命性的提升。本文将探讨这一技术演变历程，并分享BIM+AI在实际项目中的应用案例。
（图片来源：若水编辑团队以DALL-E3生成制作）
因应数位时代的来临和日益严峻的全球挑战，如气候变化、物料和人力短缺，想在激烈的市场竞争力立于不败之地，或不被时代淘汰，数位转型 DX（Digital Transformation）成为业界必然的课题。从1982年Autodesk推出AutoCAD，到2002年推BIM，期间相隔二十年。而如今，《时代杂志》指出，AI运算能力每6至10个月翻倍，相信BIM结合AI应用（如自动生成建模、冲突检讨、成本估算等）将迅速发展。
本文将根据CAD和BIM的发展脉络，探讨它们如何改变建筑设计方式，并透过三个BIM+AI应用案例与价值，分享若水团队在这条技术迅速演变之路的心得。
当建筑跃出平面展现立体价值
CAD和BIM解放了建筑设计师，让他们能够协作、模拟和优化，从而投注更多的精力去发挥创造力。随后如雨后春笋般出现的工具，如CAD Sketching、Scan-to-BIM软件、Dynamo等，进一步提升了工作效率和设计方案的丰富性。
建筑设计从手绘到电绘示意（图片来*源：若水编辑团队以DALL-E3生成制作）
尽管技术迭代让人措手不及，然而数位技术的核心改变，在于让创造历程变得愈加轻省，而非取代或立即产出新设计概念或设计解方。在即将到来的数位转型（DX）浪潮中，若水团队认为BIM建筑资讯模型将是关键。原因在于，作为创造性工具，BIM贯穿了整个建筑的生命周期，犹如一个数据的统筹中心，为接下来人工智能AI的蓬勃发展和建筑领域下一阶段的DX发展，奠定了良好的基础。
BIM+AI：从整合既有数据，到建筑设计的智慧革命
20世纪90年代至今，随着大数据时代的到来，人工智能AI、机器学习和深度学习技术开始受到关注。这些技术使得机器可以透过分析数据来自动学习和改进，从而实现更高的性能、效率和精准度。BIM所奠基的数据基础，让AI技术得以开始发挥重大影响。综观全球国际案例，可以看到BIM+AI主要有以下三种应用价值：
让 Concept Design 概念设计更轻松可视化
世界上一些著名的建筑，它们最初只是餐巾纸上的涂鸦。全球大型建设公司大林组开发的AiCorb工具，透过让AI学习各种设计，在建筑设计的初始阶段，即可根据环境条件、客户要求、建筑法规，甚至是手绘建筑轮廓或文字，一次完成立面设计、建筑的体积和平面图。在对Autodesk的分享中，大林组的建筑师辻芳人表示：「我们训练AI从详细草图和粗略草图中读取设计意图」
AiCorb从手绘草图到产生建筑渲染图（图片来源：AiCorb powered by Obayashi/SRI/Hypar）
Graphisoft开发专业BIM软件Archicad，引进AI的Stable Diffusion技术推出AI Visualizer，即便是在早期的设计阶段，「您只需要一个专案项目简单的3D概念，和一些描述性的文字或铅笔素描，即可开始（透过这款工具）评估潜在的设计方案，」Graphisoft的资深产品经理Illés Papp表示「不用担心，您不必成为即时工程师，想想你想看到什么并输入它即可。」
回应 ESG 趋势，让节能减碳成为新设计标准
从许多报导可知，领先全球的建筑公司Foster + Partners早已使用AI产生能源效率最佳化的设计解决方案。著名项目是位于伦敦的彭博欧洲总部。它最为人所知的设计，是由250万个抛光铝制花瓣所组成的天花板。建筑师们在经过一系列模拟后，决定以花瓣的形状改变室内声音效果，同时反射LED发出的光，让光线更均匀地扩散到整个内部。此外，天花板也整合了冷水管，因此它可以迅速冷却来自通风系统的空气，提供低能耗的温度调节。
伦敦彭博欧洲总部（图片来*源：Nigel Young）
被凡尔赛奖评选为全球最美机场之一的北京大兴国际机场，也运用了AI进行优化。根据相关报导，我们了解到它不仅模拟人流和飞机起降，还透过建筑结构与自然光的模拟，将日光导入室内，最大程度降低人工照明的需求。此外，机场利用浅层地源的热能回收系统，满足至少15%的能源需求，并通过雨水收集和水资*源管理系统的温度调节，以应对气候变化，实现节能减碳的永续目标。
善用BIM数据，全面提升工作的品质与效率
今年四月，日经新闻报导，日本最大的空调设备施工公司高砂热学工业，正全面使用PLANETS平台。该平台以BIM为基础，结合9个SaaS系统，涵括设计自动化，估算、成本管理、资讯查询、施工图创建及资产管理等功能，全面整合建筑领域从设计、施工到营运管理的一系列业务流程。
品质管理系统自动撷取检验点并自动建立检验文件，简化检验操作。（图片来*源：高砂热学工业）
这个运用AI去最大化利用BIM的发展，源自于看见建筑行业工人的短缺，以及日本将于2024年4月开始实施的加班上限等问题。在对外的新闻稿中，高砂热学工业总裁兼代表董事小岛和人表示：「透过利用该系统，我们希望提高业务人员的工作效率，从而大幅降低成本并进一步实现业务人员的工作与生活平衡。」
总结来说，AI技术如同超級加速器，利用BIM数据，设计师能在几分钟或几小时内完成以往需数月的設計工作，快速与客户核对需求并建立共识。BIM+AI不仅革新建築設計，還將變革業界的全生命週期業務流程及永續目標，實現智慧化和自動化的深度應用。
迎接数位技术变化的关键：敏捷学习与跨域合作
数位技术带来的「更轻松、更高效、更多可能性」正在改变工作方式和思维模式。若水团队在技术飞速发展中总结出两个关键心得。
首先，敏捷学习是应对快速变化技术环境的关键。只有快速且持续地将新技术应用到专案中，才能从实践中掌握新技术，并将不同的实践经验内化，提升专业度。这也就是若水BIM团队拥有程式研发社团的原因。若水鼓励BIMer对新技术保持敏锐、积极尝试新工具，并培训他们编写专案所需的外挂程式，以确保专案的高效与高品质。
若水团队成立程式研发社团，开发自动化工具（图片来*源：若水国际）
此外，团队亦启动了多个不同趋势、资通讯工具的研发专案。若水关注并研究全球营建产业对于碳排估算、可及性设计、BIM+AI，甚至VR结合Ominiverse等技术的发展动态，大大地扩增团队的工具和技能，让团队在变化中保持竞争力，抓住每一次技术变革带来的机遇。
再来，跨域合作是创新的基础。若水团队从过往200多个专案中，累积跨专业合作的能力与经验，提升了专案品质与效率。这不仅拓宽若水团队的视野，也得以从不同观点的碰撞中寻找创新、突破性的解方，同时灵活地应对市场需求，调整策略方向。
面对技术变化愈加快速，敏捷学习与跨域合作，这不仅是个体和团队的成长之道，也是推动产业进步的必经之路。