中国信息大学：室内设计行走在大数据时代 (汇报人：高扬)---拟2014.8.12汇报

第一篇：中国信息大学：室内设计行走在大数据时代 (汇报人：高扬)---拟2014.8.12汇报

中国信息大学：室内设计行走在大数据时代(汇报人：高扬)---拟2014.8.12汇报

1.大数据时代的设计

近几年，中国设计界最热门的词汇之一，要算是“大数据(big data)”了。然而，正如《纽约时报》2012年2月的一篇专栏中所称，大数据时代已经降临，在商业、经济及其他领域中，决策将日益基于数据和分析而作出，而并非基于经验和直觉。面对科学技术日新月异的时代，作为真正关心设计未来的从业者和设计教育工作者，我们应该思考些什么？

设计在大数据时代发生着怎样的变化？正如哈佛大学社会学教授加里.金所说：“这是一场革命，庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程，无论学术界商界还是政府，所有领域都将开始这种进程。”设计领域也不例外。

随着信息技术的不断发展，各种产品的智能化程度不断提高，生活中的许多产品都具有了处理复杂数据的能力，例如冰箱可以实时监控食物的数量和保质期，可以精确地提供食物的营养成分、热量，此外还可以提供超市的商品信息，可以网络购物，可以提供食品烹制教程，指导健康饮食等等，它由单一的食品冷藏柜华丽转身成为家庭饮食起居的重要的信息终端。而网络技术的发展，使得同一空间中原本孤立的产品（如冰箱、洗衣机、洗碗机、吸尘器、饮水机等）相互联接，形成了一个综合的智能化的系统，这个系统能够为使用者提供全面的服务。

大数据时代，一件成功的产品，不是设计师拍脑袋随便想出来的，而是经过详细、科学的分析论证才得以诞生的，其中，各种与人相关的数据成为影响产品设计定位的重要因素。例如PRADA品牌的每一件服装都有RFID码，这件衣服在全球哪个城市的店中，何时被消费者拿进试衣间，停留了多长时间等等，都被及时地传输到PRADA的总部，从而使设计师对消费者的审美倾向等有更为准确地把握，同时销售管理人员也可以根据全球市场的变化及时做出反应，而这些数据的采集都是在消费者毫不知情的情况下悄然完成的，它客观地反映出该服装在市场上受欢迎的程度，对设计师的设计方向具有重要的参考和引领作用。

理解数据是未来设计师的基本能力。奥迪概念研发设计师费俊曾说“数据可视化是未来的设计师必须具备的一种基本能力，尤其对数码媒体的学生而言，必须要懂得如何为数据而设计。”数据可视化强调的不是客观性，不只是把数据表达出来，而是用数据能表达什么。当前，智慧家居、智慧城市的概念不断颠覆着许多传统领域，同时，通过整合，许多传统领域凭借云计算等信息化、网络化技术也在发生着质的转变，焕发出新活力。

正如舍恩伯格在《大数据时代：生活、工作与思维的大变革》书中所说“大数据是人们获得新的认知，创造新的价值的源泉，大数据还是改变市场、组织机构，以及政府与公民关系的方法。”数据要发挥效应，它一定是要靠智能化，不是买一堆电脑，建一个数据库可以了。智能是来自于对数据的分析、提取，以及基于数据分析提取的反馈。智能化城市也是建构在数据的基础之上，它基于对你个人数据的分析、对公共数据的分析，并形成匹配，这样才能形成智能化。

另外，数据要发挥效应，它还要跟各行业、产业对接，跟消费者对接，对接以后数据的应用才有意义，“不然光有大数据又怎么着？”对于绝大多数消费者的需求而言，它可能就是冗余的，没有意义的。如何在合适的时间、合适的地点，提供合适的数据，这个事情才有价值。

2.基于BIM技术的室内绿色设计趋势

大数据时代，设计已经由“生存意识”进展到“环境意识”，正如加拿大建筑阿瑟·埃利克森所说的：“环境意识就是一种现代意识”。以云计算、移动应用为代表，快速发展的IT技术，对建筑行业的发展产生了深远的影响，智慧建筑、绿色建筑、节能降耗已经成为大势所趋。BIM是绿色建筑设计的必经之路。而室内设计作为建设工程中的一环，必然将顺应建筑发展的浪潮，顺应BIM应用的趋势。

2.1关于BIM

BIM是Building Information Modeling的缩写，是一个由计算机三维模型所形成的数据库，包括建筑结构、水、暖、电等三维模型。区别于3dmax模型，它是有信息的，包括物理、集合信息和参数信息。贯穿于设计、施工和运营管理等项目全生命周期的各个阶段，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。可以简称之信息模型库。

2006年美国建筑师协会曾经发出一个警告：不懂建筑信息模型BIM的建筑师，不久的将来将失去获得offer的机会。更确切地说，06在美国正在推行BIM，随着BIM的推广，所有的建筑业务，包括设计，施工，设计审核，预算，工程管理等等，将会整合到一起。

BIM常用设计工具：Revit系列、ArchiCAD、MS、犀牛、Bentley、Grasshopper、Cartia、DP、magiCAD、TEKLA、广联达、鲁班、清华斯维尔、Ecotect、Navisworks（动画）等。需要强调的是，BIM不是软件的问题，是用软件来解决工程的问题，它主要是一个人工作方法和理念的变革，是跨行业的。它的价值可以体现在建筑全生命周期中。

2.2 BIM在建筑全生命周期的应用及价值

BIM应用按照建设项目从规划、设计、施工到运营的发展阶段按时间组织，有些应用跨越一个到多个阶段，有些应用则局限在某一个阶段内。大量的项目实践表明，BIM大大促进了建筑工程全生命周期的信息共享，建筑企业之间多年存在的信息隔阂被逐渐打破。这大大提高了业主对整个建筑工程项目全生命周期的管理能力，提高了所有利益相关者的工作效率。

世博会国家电网馆是CCDI近年来在建筑全生命周期中应用BIM比较成功的一个案例，这个项目很好地诠释了bsa总结的大部分BIM应用价值，因此也获得了2010年“创新杯”建筑信息模型（BIM）设计大赛的“最佳BIM建筑设计”一等奖和“最佳BIM工程设计”一等奖。下面将结合这个项目案例，介绍BIM在建筑全生命周期中的价值。

世博会国家电网馆占地4000㎡，地上总建筑面积6000㎡，建筑高度20m。项目作为世博之心的国家电网馆，同时也是一个大型的变电站，为整个世博浦西园区输送电力。按照面积规模看，国家电网馆或许算不上这届世博会里最引人注目的建筑，但却是为数不多将BIM结合到工程全生命周期的建筑。

2.2.1规划阶段

在项目规划阶段，一个重要的挑战就是帮助业主把握好产品和市场之间的关系。BIM能够帮助业主在项目策划阶段做出市场收益最大化的工作，特别是帮助业主实现高租售价格建筑面积的最大化，例如朝向好、景观好、客户容易到达的商业空间面积最大等。此外BIM还能帮助业主了解建筑的造型以及真实环境下的视线可见性等关键信息，而且利用BIM对不同的设计方案进行整个建筑物的能源消耗模拟计算，在保证建筑物功能和性能的同时，帮助业主从建筑物的全生命周期来考虑建造成本和能耗成本。

为了更好地做到节能减排并为观众带来更好的体验，国家电网馆在项目开始初期就重点考虑了遮阳和自然通风。通过BIM模型来模拟上海5-10月世博展出期间夏、秋季风环风频，参考风频图表中得出的数据，设计团队为整个建筑留出了一条西北、东南的风通道，同时也作为人员通道和主入口，在避免阳光直射的同时为等候区的人员引来夏季的凉风，提高人员等候区域的舒适度。

2.2.2 设计阶段

在项目设计阶段，BIM让建筑设计从二维走向了三维，这是建筑设计方法的一次重大转型。BIM使建筑师们不再受限于如何用传统的二维图纸来表达一个空间的三维复杂形态，从而极大地拓展了三维复杂形态的可实施性。

国家电网馆方案初期经历了长达数月的方案比选、奇形怪状的方案构思、无数的草图手绘。前期的构思多是天马行空，设计师大量使用数字化参数设计软件来推敲和调整那些稍纵即逝的想法，并且通过建立BIM模型，来研讨这些形体的可行性。

经过反复筛选，设计方案逐步明确。设计团队在BIM模型的帮助下，高效综合了造价、施工周期、企业形象等各方面的因素，最终采用了两个方盒子的体块咬合的方式来体现国家电网对“电立方”的定位。体量是简单了，但立面设计丝毫没有简化，越是简单的形体越需要建筑立面的精致。设计师结合输电网络电压由高到低的变化，在立面中考虑了大小分割的渐变，并通过BIM模型进行立面造型推敲，从而直观表达了立面分割大小变化的尺度和规律。

BIM的出现使设计修改更容易。只要对项目做出更改，由此产生的所有结果都会在整个项目中自动协调，各个视图中的

平、立、剖面图自动修改。建筑信息模型提供的自动协调更改功能可以消除协调错误，提高工作整体质量，使得设计团队创建关键项目交付文件（例如可视化文档和管理机构审批文档）更加省时省力，不会出现平、立、剖面不一致的错误。

BIM使建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。在二维图纸时代，各个设备专业的管道综合是一个繁琐费时的工作，做的不好甚至经常引起施工中的反复变更。而BIM将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，且能准确查看可能存在问题的地方，并及时调整自己的设计，从而极大地避免了施工中的浪费。

BIM的三维模型也把设计中经常碰到的错漏碰缺问题控制在最少的范围。由于是世博项目，所以各方关注度都很高，经常会在设计过程中甚至施工过程中接到新的指令，调整在所难免，BIM的模型将传统的二维图纸放到了三维模型里，使这些调整带来的变化能非常直观地体现出来，大大提高了工作效率。

可持续设计和绿色节能环保是当今社会的主题。建筑信息模型可以集成各专业设计，能够进行复杂的设计评价和分析，在关键问题上支持可持续设计的发展。此外，由于BIM提供了完整的设计信息，达到了必要的详细度和可信度，能在设计阶段的前期完成能源分析，使常规分析成为可能。建筑师可以直接在设计的早期对多种设计能源的效率进行比较，及时得到建筑能源效能的结果。

世博会期间正是上海最酷热的时候，整个园区7000万加上国家电网馆自身数百万的人流量，如何满足各个区域每个人员的舒适度，同时最大限度地节能减碳是关键问题。BIM的出现帮助设计师最好地解决了这个问题。不同于以往的凭经验靠感觉设计，BIM提供了相当准确的计算模型及量化结果。在空调设计方面，考虑场馆内部人员密集，因此新风比例较高，设计师根据场馆内实际情况设计了针对企业馆的气流组织方式。按照常规做法，建筑需要设排风系统将室内的空气排出以保证新风进入，而本设计中考虑采用入口门厅敞开方式代替传统的排风系统，敞开门厅所流出的空气冷量与排风系统带走的空气冷量一致，不会造成多余的能量流失，还能将排风系统自身消耗掉的能量节省下来。起初业主方对此方式效果提出质疑，通过BIM模型的计算演示及最终的量化数据打消了业主的顾虑。这样一来不仅满足了新风排风功能上的需要，也满足了入口内凹门厅处人员舒适度的需要。

而另一个人员密集场所——场馆的室外排队等候区更是设计师重点考虑并用BIM反复计算的部位。通过BIM建模及计算，设计师最终采用了四重手段来保证。

（1）建筑自遮阳 利用魔盒及建筑的架空，形成建筑下自有总面积达1100㎡的遮阳区。

（2）顺应主导风向的人员通道 参观人员排队等候的通道方向顺应夏季主导风向，在避免阳光直射的同时为等候区的人员引来夏季的凉风，提高人员等候区域的舒适度。考虑到上海世博会周期在5-10月，因此通过将Revit模型导出GBXML格式导入到Ecotect软件内，并录入上海地区的气象数据，对上海进行6~10月夏、秋季风环境风频模拟分析。从风频图表的数据中得出夏秋季节西北、东南方向的风频最高。这也为人员通道方向的选择提供了更加科学、客观的数据参考。

（3）增强型通风系统 考虑到无风期等候区的通风问题，设计师们采用了在国外曾采用过的增强型通风系统，也就是太阳能集热器加热天井内空气，利用热压形成自然的太阳烟囱拔风效果。通过将BIM模型导入到Fluent软件内进行CFD模拟，以分析无风和不同风速下半室外空间气流运动和温度分布情况，为半室外空间人员舒适度评价提供基础的参考依据。

（4）细水雾降温系统 国家电网馆还采用了细水雾降温系统降温，使人员等候区空间的温度能够进一步下降。经过BIM计算比较，虽然综合这些方式65万元的初投资高出达到相同效果的常规空调方式7%，但年运行费用只有356元，远低于常规空调方式达到相同效果需要的用电189000度、共计运行费用15.1万元；从低碳减排角度考虑，本项目设备每年运行耗电所引起的CO2当量排放为0.413t，仅为常规空调方式CO2当量排放量178吨的0.2%，从而大大节约了能源、减少了碳排放。这种以数据说话，不再是传统的“大概”、“差不多”的方式，使业主对绿色节能环保有了更深的认知，达到了非常好的效果。

在国家电网馆设计过程里还利用Revit模型将GBXML格式传给Ecotect软件，进行日照分析、可视度分析、光环境分析及热环境分析等，通过客观的数据来辅助设计师进行方案调整与优化。在结构专业进行应力计算分析过程中，将Revit模型导出到结构分析软件SAP2000里进行应力分析，在多种振型下验算建筑结构的安全性。

通过BIM模型将所有关联的工程信息有序地组织、存储起来，并对其进行各种分析计算，使工程信息成为一个有机的整体，进而为项目各利益相关者提供其所需的各类报表，如门窗明细表、材料表、工程量清单、管线、弯头以及机械设备清单等，从而确保项目信息的准确性和实时性。

在整个施工图设计过程中，BIM的优势在三维管线综合上体现得淋漓尽致。传统的二维CAD图纸都是在平面上考虑管线布置，虽然会对标高有所控制，但在这样一个狭小的空间里管线碰撞会非常严重。通过BIM技术，在虚拟的三维环境下由计算机自行完成管线与结构构件之间的碰撞检查，大大提高了设计师管线综合设计的技术解决能力。

国家电网馆最大可容纳1 200名参观者同时参观，加上工作人员接近1 400人，设计按世博会疏散要求布置了楼梯，但场馆运营方还是有所担心。因此设计师将BIM模型导入到IES中，通过数字仿真技术，根据展馆各层的容纳人数进行了人流疏散的模拟，得到了较为真实的疏散过程中可能出现的各种情况，并自动生成包含疏散过程的详细数据，辅助项目组分析，调整疏散路径，优化疏散方案，取得了各方的认可。

2.2.3 施工阶段

在施工阶段，施工单位可以将BIM模型和计划进度进行数据集成，以实现BIM基于时间维度的4D应用。通过BIM的4D应用，除了可以按天、周、月看到项目的施工进度并根据现场情况进行实时调整，分析不同施工方案的优劣，从而得到最佳施工方案；也可以按秒、分、时对项目的重点或难点部分进行可建性模拟，进行诸如建筑机械的行进路线和操作空间、土建工程的施工顺序、设备管线的安装顺序、材料的运输堆放安排等施工安装方案的优化。由于可以同步提供有关建筑质量、进度以及成本的信息，BIM可以方便地提供工程量清单、概预算、各阶段材料准备等施工过程中需要的信息，甚至可以帮助实现建筑构件的直接无纸化加工建造。通过建筑业和制造业的数据共享，BIM将大大推动和加快建筑业的工业化和自动化进程。由于建设项目的投入不是一次性到位的，而是根据项目建设的计划和进度逐步到位的，因此，BIM结合施工计划和工程量造价，可以实现5D应用，实现建筑业的“零库存”施工，最大程度发挥业主的资金效益。以B IM模型和3D施工图代替传统二维图纸指导现场施工，可以避免现场人员由于图纸误读引起施工出错。此外，通过激光扫描、GPS、移动通讯、RFID和互联网等技术与项目的BIM模型进行整合，指导、记录、跟踪、分析作业现场的各类活动，不仅能保证施工期间不产生重大失误，也为项目运营维护准备了准确、直观的BIM数据库。国家电网馆项目施工周期紧，施工难度大，因此如何有效地调配现场施工资源及如何制定合适的施工进度成

为关键。特别是钢结构部分，由于建筑的结构和立面表皮肌理充分结合，形成斜交叉的结构体系，大大增加了施工难度，因此在钢结构安装环节，设计师与钢结构施工方一起合作，通过BIM模型与施工组织进度计划相链接，利用Navisworks对钢结构的安装施工进行了4D施工模拟，从而对原有安装方案进行了优化和改善，大大提高了各方对施工进度的把控能力。

项目的钢结构有大量连接节点，设计师将Revit模型导入Xsteel内进行深化，分析每个节点的构造及连接方式，形成最佳方案，并通过三维模型指导现场安装施工。

2.2.4 运营阶段

在建筑生命周期的运营管理阶段，BIM可同步提供有关建筑使用情况或性能、入住人员与容量、建筑已用时间以及建筑财务方面的信息。BIM可提供数字更新记录，并改善搬迁规划与管理。它还促进了标准建筑模型对商业场地条件（例如零售业场地，这些场地需要在许多不同地点建造相似的建筑）的适应。有关建筑的物理信息（例如完工情况、承租人或部门分配、家具和设备库存）和关于可出租面积、租赁收入或部门成本分配的重要财务数据都更加易于管理和使用。稳定访问这些类型的信息可以提高建筑运营过程中的收益与成本管理水平。

2010年5月1日上海世博会正式拉开帷幕，国家电网馆也进入正式运营阶段，经过了难忘的730天，BIM顺利完成了从设计到施工的使命。但这并不意味着BIM全部使命的结束，CCDI的BIM团队正与业主方密切沟通配合，继续通过BIM模型并结合传统的设施管理系统，为场馆的日常运营提供直观的可视化服务。

考虑到国家电网馆对于世博浦西园区的输配电功能及重要意义，通过BIM模型，运营方可以在不触及建筑及其设备的情况下，“更换和调整”整栋建筑中所使用的系统、设备及其参数，来模拟出性能更好或更差的状态，以便确定和修改系统的操作，提高整个建筑物的性能，同时也为运营方在进行场馆运营维护过程中提供必要的数据参考。

世博会国家电网馆项目向我们揭示了，应用建筑信息模型带来的益处已经超越了设计阶段，惠及施工以及将来的建筑物的运作、维护和设施管理。我们相信BIM在项目规划、设计、建造和运营过程的协同应用将成为未来建筑工程行业的趋势。

BIM建筑信息模型的发展不仅仅是现有技术的进步和更新换代，它也将间接表现在生产组织模式和管理方式的转型，并更长远地影响人们思维模式的转变。BIM这场信息革命，将不受个人好恶和思维习惯的束缚而向前推进，它对于工程建设从设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节，对于整个建筑行业，都必将产生深远的影响。

2.3 BIM在室内设计精装修上的应用

居住建筑规划与设计中BIM同样具有优势：1)规划阶段以含有信息的建筑体块推敲总图布置，从模型提取数据计算经济技术指标并调整方案；从风压、日照、视野、噪音等多方面模拟小区环境，进行规划的多方案比选。2)将室内设计、设备电气的设计信息与建筑模型整合，深化住宅厨卫精装修设计，并用BIM平台将审核过的信息固定下来，成为未来住宅设计中黑盒子。3)住宅精装化是未来中国的一个必然趋势，也是最直接降低建筑业能耗的方式，BIM与室内装修的结合可以更精确地控制效果和投资。4)针对不同风格项目制作模型族库，为同类型住宅大量的复制提供可能性。5)建立工程量统计的流程，为建筑经济专业提供指定的数据，作为概预算工程师的参考，可与传统方式进行比对。6)3D 打印、虚拟漫游等技术可以让我们与业主更好地沟通。

在金隅地产唐山某住宅项目中，BIM完成的住宅施工图在细节处理、准确性、设计周期等方面完胜传统方式。坡屋面的交接、墙身的细节都处理得非常到位，并且同时为甲方提供了工程材料用量的参考数据。在项目结束后，各类特殊构件迅速归入族数据库，作为今后的类似项目的积累，未来的住宅设计将以此为基础，在保证效率的同时，不断提高设计精细化。

3.BIM应用价值

3.1设计院的BIM

建筑师在拥有核心建模的能力后，对BIM 的应用逐渐向不同方向、不同阶段、不同软件延伸，让BIM发挥更大的价值。第1 阶段核心模型搭建：最初是以三维建模的方式绘制施工图；第2 阶段设备专业加入：从为大型项目做三维空间的管线碰撞检查，到直接应用MEP软件进行施工图设计；第3阶段绿色建筑分析：以BIM 模型为基础进行绿色建筑和性能化分析；第4阶段向前、后阶段扩展：向前—规划阶段延伸，甚至和GIS(地理信息系统)结合；向后延伸至室内装修设计，完成精细化设计的目标。

3.2业主的BIM

实际上，业主是BIM 变革最大的受益者。BIM 带来的效益贯穿建筑的全生命周期，而参与整个过程的只有业主。在不同阶段，业主需要不同的信息，也享受BIM 带来的高效和便捷。同时，也只有业主可以控制协调相关各单位执行BIM 标准的情况，业主应成为BIM的主要推动者。

3.3 制造业的参与

根据一组美国建造业研究学会(Construction Industry Institute)的数据：建筑业和制造业两者的非增值部分相差巨大，建筑业存在着57% 的浪费，在同样的时间里，制造业的浪费为26%，两者相差高达31%(图8)。美国政府积极推动BIM 的目的就在于提高工程建设行业的生产效率，其中核心的标准就是由国际协同工作联盟IAI制定的工业基础类标准IFC(Industry Foundation Classes)，用以统一信息在不同软件平台间转化的语言，避免信息的流失，也加强了建筑业与制造业的联系，提高建筑行业的工业化水平。遗憾的是目前中国的BIM 还没有制造业的参与，这仍是不完整的BIM。

4.大数据时代的小思考

设计发展到今天，我们已经将设计作为新经挤的引擎来认识。大数据时代到来之时，未来设计又将进一步影响人们的价值观，引领世界。它让我想到了设计的未来。我理解的设计前沿，应该包含四个方面的内容：其一，能够反映设计发展的新观念与新实践。其二，反映重大人文社会科学发展过程中与设计相关的先锋理论。其三，科学技术进步带来的设计发展。其四，先锋设计表达出的先锋设计观念。但我们的设计教育工作者和设计学生做好设计准备了吗？

在瞬息万变的信息时代，我们需要转变固有的设计思维模式，从传统的二维设计走向三维信息化设计，让计算机成为真正的设计工具，把计算机辅助设计阶段提到新阶段、新水平。这是提高建筑师和室内设计行业从业者素质、转变设计方式的实践。