為什麼需要用參數的方法學習BIM軟體Revit？

01-15

不知道，為什麼邀請我。不是做這一塊的啊。

建築業是製造業的近親。曾經參加過BIM的交流演示。結合製造業就班門弄斧談點我的理解。建築業我想因為各種客觀現實問題，比如沒有任何一個相同的產品標準化難做，所以信息化相對走在製造業的後面，大方向也是套製造業信息化的思路與方法。

比如就題主關注的參數化來說，這個方法已經在80年代後期被提出來並迅速在製造業信息化中得到應用。88年，第一個參數化設計系統pro/e面世，在當時引起了業界轟動。90年代業界的大部分CAD系統廠商都在追趕PTC的創新技術優勢，到2000年主流的CAD廠商都對自己軟體動了大手術，有些甚至重寫了軟體，最著名的就是如I-deas，CATIA的重寫，以全面擁抱參數化。

那麼參數化到底怎麼回事呢？

不管設計汽車還是設計房屋，本質上設計活動是通過提取產品需求的有效約束來建立其約束模型並進行約束求解。

首先我們有各種物理約束或硬性約束，這種約束是我們在設計使必須遵守的。最簡單的和相對容易實現的就是幾何約束規則，比如兩條線是平行且相等的；等六邊形，六邊相等，任意兩邊夾角120度。我不是學也不是從事建築設計的，但我相信建築或結構設計一樣有這種類似的規則，是不是有住宅每層層高是一樣的？還有我看一些教堂和清真寺，承重牆隨著層高厚度遞減，總層高越高承重牆底層越厚，這裡是否有某種數量關係（非專業人士，知友們意會，千萬別拍磚呀）？這些約束規則即是我們設計需要考慮和遵守的，把這些約束規則納入設計中就非常有必要。以前是手工設計繪圖，這些規則存在於設計師的腦袋，設計完成後，需要人工去審校，這種硬性的規則必定是不得違反的。但是現在有了軟體幫我們自動化的處理這些規則，所以我們設計完成的圖樣和參數已經自動滿足了這些約束規則。

其二，有些規則並非物理規則或者硬性規定，而是我們處於某種目的而需要指定的規則。既然是建築業的，舉個不專業的例子（見笑了），我想使得每層房屋的飄窗左右交叉開窗，第一層左邊開，第二層右邊開，依此類推。這些就可以寫成約束規則讓程序自動運算出設計結果。我在想，像你們建築行業那些類似阿基米德螺線形狀的建築形體就是這樣實現的吧。真要人手工去繪製，不說做不出來，那效率和工作量可大了哦。

以前工程師設計一張桌子，四個腳長在四個角落與四邊相匹配，四個腳用螺栓與桌面連接，這時要修改桌面尺寸，那麼四個腳也要去調整尺寸，螺栓要調整位置，如果是很複雜的一個模型呢，有一百個一萬個腳呢，如果桌子不是四方的是複雜形狀的呢，呀這工作量不小呀。可是有了參數化我只修改桌面尺寸，其他的我要不動就全交給約束求解器吧。

其三，有了約束規則，我們叫設計意圖，把它固話在設計中，方便我們的自動化的修改和快速出方案且滿足約束規則的遵守。就拿前面的左右交叉開窗來舉例，我如果把規則寫進去了，不管我怎麼修改這個設計，比如我把層高減小，窗戶變小，還是窗戶改個形狀，亦或是左右窗戶水平和豎直間距修改了，我只要regenerate，必定還是左右交叉開窗的。其實這是參數化設計系統的最具代表和典型意義的體現方式。有很多的所謂的參數化設計包，其實是偽參數化，你第一次輸入邊長參數，程序按照規則生成了等六邊形，但是接下來你發現邊長不夠需要加長，你修改了邊長。你發現結果不再是六邊形，修改了那條邊被手尾點已和其他邊脫開了。這就是偽參數化，約束規則只是用來生成了結果，但是卻沒有得到維護，用了一次就不存在了。

我們再來看看，參數化很有價值的一塊：優化設計。優化設計是從多種方案中選擇最佳方案的設計方法。有了參數化設計，優化設計如虎添翼。我們可以將設計參數作為變數代入優化分析模型，通過參數化設計系統的約束求解器，求解結果（約束模型得是收斂的啊）即我們想要的設計結果，而且可以得出敏感度曲線。比如飲料瓶的設計，形狀形式固定（迴轉體，瓶頸圓錐體，瓶身母線為圓），以瓶子最大直徑為變數，容積為多少毫升，（瓶子厚度一樣，表面積最少說明瓶子製造的原材料最少），這就可以通過參數化優化設計來求解實現。而參數化的強大之處，你不僅可以將最大直徑作為變數，還可以把瓶高作為變數，或者多個參數作為變數來取得最優化的設計結果。參數化與優化設計方法的結合，在CAE有限元分析中大有用武之地，材質一定，在滿足一定長度的情況下得到截面慣性矩最大的設計結果（抵抗破壞能力越強）。

引申開來談，參數化的設計是一種方法論。它和關係資料庫具有相似的哲學。我們當今廣泛應用的關係資料庫即是各個表，各個數據實例之間的數據的相互依賴和影響關係。套用在建築工程中，窗體長度可能是一個系統對象的屬性欄位，是不是在設計業務下的窗體長度，與施工業務下的窗體長度是一樣的；然後外購或加工的窗體長度是不是要一樣？是不是更延展的加工方窗體要使用的型材要初加工成一樣長。還有比如你們的造價，理論上來說，建築上一扇簡單的木門，厚度、長寬就是屬性參數，給定廢品率、邊角料消耗，可以由此得到木材用量；給定木材供應商就有對應該木材的單價，然後就得出木材采供價格，你看只要設計端的參數確定，再經過施工製造的統計得到消耗率這些參數，我就直接反應到采供端是吧？採購人員可以不去對照著輸入他並不熟悉的設計業務的參數，這既簡化的人力操作，也極大的減少了錯誤的出現。

其實這與參數化設計的思路不謀而合，即處處關聯，處處映射，牽一髮而動全身。我不知道是不是關係資料庫的哲學影響了參數化設計（關係資料庫比參數化更早嘛），「巧合」的是，參數化設計與關係資料庫的思想在製造業得到了廣泛應用，製造業中設計作業廣泛應用了處處參數關聯約束的參數化設計方法，而同時在製造業管理作業中一直在追求各個業務階段的數據關聯。前者各種CAD/CAE/CAM系統日臻成熟廣泛應用，後者正是各大ERP、PLM、CRM管理軟體的理想。同時我也相信參數化設計系統與基於關係資料庫的建築業管理信息系統也將成為今後的熱門。和製造業不同，參數化設計系統已經定型，而製造業各板塊管理信息系統已經相對瓜分勢力範圍，強如Oracle這樣的巨頭都難以在非優勢板塊深入滲透。建築業信息化應該是一片廣闊的藍海。

其實我們還可以看看現在鋪天蓋地熱炒的物聯網、萬物互聯，其實也即是這個哲學，處處聯繫處處關聯，只有關聯的數據才是有價值的。

我認為首先需要認清的是BIM的模型其本質就是一個資料庫，建築設計雖然是一門藝術，但是BIM信息的最終輸出是要落地的，需要轉變為水泥和鋼筋，需要建築工人將其搭建為實實在在的建築，而這一過程就需要精細的數據和完備的結構。

參數化是讓建築經驗變為建築信息大數據的方法。