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解鎖建築未來新趨勢!一窺 BIM 整合 XR 設備實現即時空間預覽、Autodesk Forma 打造低碳綠建築兩大應用,如何重塑建築設計流程
隨著永續發展與科技的日新月異,建築領域正在經歷智能建築、BIM 等新技術所帶來的重大變革。為了掌握最前沿的建築設計趨勢,「數位化設計、延展實境,引領建築未來新趨勢實體研討會」邀請到中國科技大學建築系的紀昊昀教授,以及邦承建築科技的建築設計師傅邦鈞,分享如何以 BIM 為基礎,搭配 XR、數位孿生等技術延伸出更多元、實際的應用,並探討 Autodesk Forma 和 Autodesk Insight 在協助打造低碳綠建築過程中所扮演的角色。
反轉傳統!一探以 BIM 為基礎的 XR 建築設計流程
紀昊昀以其在XR技術與建築領域的專長,深入剖析BIM整合流程,帶來許多精彩的內容分享。他首先詳細對比了傳統建築設計流程與基於 BIM 的 XR 設計流程之間的顯著差異。
傳統設計流程經常因反覆修改及資訊傳遞不及時,導致進度延宕。設計變更在專案團隊間不僅需要多次確認,甚至因為信息落差導致施工方無法即時調整,增加溝通成本。而基於 BIM 的 XR 工作模式,在設計初期即與業主、團隊成員同步,減少修改次數,確保所有設計環節能夠高度協同運作。這種新興數位工作模式不僅提升了工作效率,也解決了傳統流程中資訊缺乏、傳遞不準確性及規劃施工困難等問題,進而縮短設計週期,提高專案完成的準確性。
針對不同規模(小、中、大型規模)的建築案例,深入解析了 BIM 整合設計流程的應用。以小型規模之集合住宅室內設計與裝修與辦公大樓室內整建應用為例,傳統室內設計通常使用測距儀、尺、紙筆等進行丈量,並透過施工圖、3D模型與渲染圖與業主溝通。然而,Digital Twin 與 XR 技術則能讓業主以沉浸式方式預覽設計方案,並即時比對真實空間的尺度,並協助施工團隊直觀了解整體設計與施工方案,顯著提升施工效率與準確性。
在中型規模,集合住宅預售、新建辦公大樓設計規劃應用中,團隊使用 720雲 或 Enscape 等平台建立VR系統,將BIM模型匯入並與施工圖於VR系統進行比對,然後透過科技接受模型 TAM 技術進行模型驗證,確認整體 XR 工作流程的可行性與精確性。最後,針對大型複合式體育場館的案例,他以中國中牟體育中心的為例,首先透過 XR 深入理解運動員對室內空間的需求,使用 Autodesk Revit、Rhino、SketchUp 等 3D 軟體創建建築模型與室內空間,並透過 XR 技術進行沉浸式模擬。在過程中,建築模型主要會在 Revit 中進行建置,與 Rhino、SketchUp 之間進行轉換,並分為 A、B 兩種設計方案,以便與業主及施工團隊討論,最終確定最佳方案。
紀教授提及,將BIM、XR及數位孿生 (Digital Twin)技術有效融合,不僅大幅提升了設計效率,也拓展了建築產業的實際應用範疇,為建築行業未來的發展提供了新的思路與啟示。
善用數位孿生助益弱勢族群,合併 AI 技術實現新教育方針
延續 BIM 技術,紀教授還分享了整合數位孿生 (Digital Twin)的延伸應用,以他在 UCLA 的 HiLab 研究開發案為例,展示了如何透過數位孿生與 XR 技術為身障人士帶來助益。該專案先透過掃描完整的工作場域,並重建 3D 模型,讓身障人士佩戴VR頭盔,進行沉浸式的虛擬導覽與空間體驗。使用者無需親臨現場,即可遠距評估空間的無障礙性,如物體難以拿取,或行進路線是否存在問題。用戶在體驗過程中可以直接進行標記,屋主則能依照用戶的資訊進行及時調整空間,這項技術大幅提升了弱勢群體在無障礙空間規劃中的參與感和便捷性,是對包容性設計的一大助力。
此外,近年來生成式 AI 的崛起,紀教授也探討了生成式 AI 技術在教育中的應用。他表示,已經將 AI 技術導入建築教學,比如建置簡易 3D 模型後,使用AI生成概念方案,或是將手繪圖轉換設計風格等等,顯著提高了設計效率,達到事半功倍的效果。
BIM 整合減碳建築設計應用,打造淨零綠建築
活動下半場則是由傅邦鈞講師所帶來的 Autodesk Forma x BIM 介紹,他近年致力於推廣節能減碳以及建築物碳排的結合應用,因此開場首先帶到了台灣的「2050 淨零」計畫。他表示國家發展委員會正藉由建築、運輸、工業、電力、負碳技術等五大層面來實現此目標,包括不興建燃煤電廠、提高電動公車普及率、使用再生能源發電等等。其中,建築方面除了需提高建築能效之外,更要降低「OC」與「EC」,並搭配國際綠建築 LEED v4 評估認證與 BIM 來設計建物,例如位置、永續性、材料、用水效率等等,以達到更佳的減碳效果。
使用時機大不同!針對不同流程搭配合適的設計工具
為了打造低碳建築,選擇正確的設計軟體與工具便是其中的關鍵。雲端軟體 Autodesk Forma 用於前期設計階段,它大量採用開源及快速分析的模式,並導入 AI 和機器學習,藉此提高預測準確性。此外,它還能針對建築物進行性能分析,讓使用者獲得更詳細的數據與可行性,包括面積、噪音、太陽能、蘊含碳、日照時數、日光潛力、風流、微氣候等 8 種分析模式。以面積分析來說,Forma 會快速計算與基地及設計相關的面積使用規範,使最終成果符合法規與期望值;而日光潛力能衡量從天空到立面的光量,並藉由「量值」來查看光線在不同位置上,可透過窗戶進行多少照射;微氣候則是將太陽、日光和風流分析的結果與當地氣候條件相結合,除了用來計算基地與設計的感知溫度外,還能了解當地氣候對建築物的陰影和風況反應。
邁入設計中後期階段,此時已透過 Revit 生成 BIM 與空間模型,我們便能透過 Autodesk Insight 來進行驗證。「它也是一款性能分析工具,但相比 Forma 更注重於能源效率、環境影響、OC/QC 評估和可持續性等方面,從而優化建築後期設計與性能。」,邦鈞說道。他表示,儘管大多建築團隊皆遵循初期用 Forma 做概念設計、中期用 Revit 建立 BIM ,後期用 Insight 驗證的方式進行,但偶爾也有一些特例專案,在前期就會用 Insight 來構思概念設計。活動尾聲,他呼籲即便 Forma 可在前期生成許多分析參考資料,但仍需經過整理及轉化,才能為相關的指標申請書所用;且在 Revit 裡建置完 BIM 後也需注意建築物的座標與地理位置等資訊是否正確,才能在細節與效率上取得平衡。