图片由Modumate提供

Modumate为建筑师的CAD/BIM流程注入实时3D新元素

David Weir-McCall |
2021年5月17日
Richman Neumann对建筑行业有着深刻的理解。他曾为七家建筑公司设计建筑,并在另外十五家公司担任可持续发展顾问。Neumann注意到,各个工作场所中都存在一些值得关注的事。

他看到,自己作为建筑师时所面对的问题同样出现在了各家公司的工作流程中——在设计上花的时间太少,在制图上花的时间太多。因此在设计中,他无暇采纳关于低能耗、低碳足迹和声学舒适度的优化方案,也无法考虑其他有意义的设计改进。

他得出的结论很简单:“制图正在妨碍我们设计更高性能的建筑。”
 

面对日益严重的气候危机,这一事实将产生深远的影响。建筑占人类碳足迹的42%。如果我们有时间在设计过程中模拟建筑性能,其碳足迹最多将能减少50%。

这个问题以及建筑师所面对的许多其他问题都可以归结到一个简单的事实:3D建筑设计工具已经过时。即使是最新的工具,在图形质量、建模效率、用户体验、协作和自动化方面也落后于其他行业的工具。

Neumann认为,若要一次性解决所有这些问题,唯一方法是从头构建一款全新的3D设计平台。
 
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最大程度减少繁重的制图工作

设计和制图是建筑设计师工作流程中的阴阳两极。在Neumann的职业生涯中,他热爱设计建筑,但讨厌绘制施工文档。

设计工作包含建筑部件的选择和组合,其影响可谓深远。而且设计过程很有趣。它为建筑师提供了展现美学专业知识,以及发挥技能解决问题的舞台。建筑师可以在这个过程中改善建造成果。但它最多只占项目时间的45%,通常更少。

制图涉及到创建工程图纸并添加尺寸、标签、关键注释、图例、说明和交叉引用,这是一个痛苦的过程。其中充满了重复的工作。绘制这些文档本身并不能改善建造成果——它只是向阅读者(如负责批复的官员或建筑商)描述你之前的设计决定。制图使人感觉陷入乏味的死循环。但建筑师将花费超过55%的项目时间来完成这项任务。

如果你喜欢设计,绘制所有这些尺寸和标签将成为一件非常繁琐的工作。不幸的是,对于设计师来说,没有工具能够捕获足够的信息来自动完成这项任务。但现在出现了转机。
 
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Modumate是一个独立的3D建模平台,可以自动生成施工文档。当用户构建Modumate模型时,软件可立即为他们导出施工等级图纸、工料估算和渲染图。

在未来的两到三年内,公司的愿景是提供一个算法库,可自动添加尺寸、标签、说明、标题、图例和其他绘图注解。他们第一批关于楼层平面图集、框架和通路尺寸的算法将于2021年5月发布。这些算法将帮助设计师专注于更有意义、更有趣味的工作:设计。

Modumate本质上就像是SketchUp、Revit和《模拟人生》的结合体。它将SketchUp等CAD工具的平面建模功能、Revit等BIM工具的参数化组件功能,以及虚幻引擎的视觉质量融合在了一起。

市面上有许多成熟的CAD和BIM工具,建筑设计师通常会倾向于坚持使用他们熟悉的工具。Modumate作为AutoCAD等2D制图平台的3D配套工具,提供了高质量的工程草图和日益丰富的自动化制图功能集。
 
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该软件项目由三名来自不同领域的专家发起:具有建筑行业背景的Neumann,同时也是公司的CEO;担任CTO的Jason Shankel曾在Maxis/EA工作15年,其中有11年时间参与了《模拟城市》和《模拟人生》的制作;工程副总裁Duncan Boehle是Neumann在卡耐基梅隆大学的室友,曾参与过Oculus Home VR的开发。“在办公室中,我们半开玩笑地将Modumate称为《模拟人生》专业版。”Neumann说。

除了目前围绕自动化制图任务展开的工作,团队还解决了大量多年以来困扰着建筑行业3D设计工具的其他问题:视觉质量糟糕、建模工具缓慢、用户体验使人晕头转向、协作流程薄弱或不存在。

更高效地模拟完整建筑

建筑设计师希望设计出居住感良好的空间,如果图像质量逼真,设计质量的判断(连同后期销售)将会变得更容易。目前,大多设计师只能在图像质量失真的应用中创建3D模型,然后导出到下游渲染工具中生成更漂亮的图像。

借助虚幻引擎提供的逼真图像化功能,在Modumate中设计出的场景可更精准地呈现最终产品。这使得建筑师在设计过程中,对空间的外观和居住感充满信心。

当涉及到建模时,大多数主流CAD工具会鼓励用户逐个顶点地雕刻出形状。但建筑并不是雕塑品——它们是各种部件的集合,由墙骨、砖块、木板、嵌板和把手等组件组合而成。建筑设计师有着组装这些部件的方法,我们将这些方法的产物称为墙、地板、屋顶和门。

Modumate包括一组BIM工具,每次点击即可对部件和组件逐个进行建模。使用这些BIM对象,建筑师可以更高效地为他们的建筑生成一个简洁直观的模型,而Modumate则会通过实时工料估算、工程预算和物料清单来跟踪所有部件。

实时协作中的建模

多人协作是另一个源自电子游戏领域的概念,但目前尚未在建筑设计师群体中广泛应用。主流3D设计工具通常只允许一个用户一次处理一个文件,这意味着其他团队成员无法有效地做出贡献。或者它们也可能以“先推送,再拉取”的方式将每个用户同步到一个中心模型来实现版本控制,这意味着大多数用户使用的模型与团队成员的最新工作成果相比,要落后几小时、几天甚至几周。
 
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相比之下,虚幻引擎所提供的工具可让任何开发者在其应用中添加多人协作功能。Modumate依托于其类游戏平台的基础架构,为建筑师提供了与团队成员即时协作的功能,使他们能够并行创建3D对象,并使用文本或语音聊天功能共同推进设计。

此功能目前处于内测阶段,预计在2021年晚些时候公开发布,将营造一种融合了多人游戏和3D生产平台的最终使用体验。除了降低沟通方面的滞后性外,建筑设计师还可以让更多的团队成员参与到设计过程中,从而提升设计质量。
 
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通过访问源代码实现定制化

Modumate自诞生之日起,就一直将虚幻引擎作为其核心。Neumann说:“虚幻引擎所创造的价值远超过它的使用成本。它相当于一支由计算机科学家、游戏玩法和图像程序员等专家组成的团队。最重要的是,与其他引擎相比,Epic Games拥有大量狂热爱好者的社区正以更快的速度发展壮大。我们很自豪能成为这个社区的一员。”

Duncan和Richman在卡内基梅隆大学互为室友的时候,就一直在非正式地讨论Modumate的核心概念。Neumann说:“我们从一开始就知道,虚幻引擎就是我们想要的。我们的团队喜欢C++,也不害怕在需要时修改引擎的源代码——这是其他引擎无法提供的。与其他引擎开发商相比,Epic Games正不断加快步伐,拓展着产品的极限。”

通过自由访问源代码,团队可以自行定制,同时,引擎强大的原生功能为开发加足了马力,使Modumate团队能够更快地进入市场。Neumann说:“虚幻引擎可能将我们的开发进度缩短了18个月。因为他们已经解决了所有一般性问题,为制作漂亮的3D应用铺平了道路。我们得以将精力集中于Modumate所追求的特定目标上:创造可自动制图的全新BIM模型。”
 
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一个大胆的建筑设计愿景

Neumann说:“科技界有句经典的话:‘重量级产品是从玩具做起的’。”

Modumate的目标是成为施工领域的多人操作系统。施工项目有许多利益相关方,诸如业主/开发商、设计方及其顾问、建筑商及其分包商、保险公司、运营商和居住者、负责授权的官员、买方和贷方等。 

他们都有话要说,也都有问题要问。Neumann表示:“通过虚幻引擎的图形化功能和Modumate的BIM语义模型,他们将能够站在同一平台上共同交流,没有哪个可信单一数据源或记录系统比这更简洁明了。”

其结果是:设计师们在以更高的效率设计和构建更出色的建筑时,能够花时间在一个明亮愉快的虚拟3D协作环境中交流,而让自动化进程处理绘制文档等繁琐的工作。

这是对未来建筑设计方式的大胆设想,也有可能让建筑设计师的生活变得更加轻松。
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