[分享]：四个摒除2D计算机辅助设计的争论点

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Randall S. Newton撰

全球的A/E/C产业在2000年间赚进了3兆9千亿美金，一如往常地，大约占了全球国民生产总值的十个百分比，也一如往常在信息工业(IT)的员工花费上，排名几近垫底。渔业界与农业界在2000年间所投资于信息工业的金额已超过A/E/C产业。除了在过去18个月中崛起又没落的网络公司(dotcom)，大致上的共识仍是：在信息工业(IT) 中投资得愈多，愈能改善企业所触及之营运过程。然而，为什么A/E/C产业的排名会几近垫底呢？

其原因可自历史观点和结构观点来分析。A/E/C产业具有高度的市场区隔性、价格敏感性、以及相对风险性，不但利润少，在A/E/C产业中的最大玩家与其它产业的领导者相较之下，只能说是九牛一毛。每一件作品都具有原创性，然而却很少有机会能将其设计与创意应用到下一个工作内容。在全球自工业年代转变为信息年代的同时，也迫使A/E/C产业仔细去思考新科技与新方法。只维持现状似乎是不够的。

对许多人来说，老方法还是很好用的。仔细想想我和两位人士最近的谈话，其中一位是结构设计师，另一位则是建筑师。Sean Forward就是那位结构工程师，当时他在澳洲达尔文的KOMAE解决方案工程(KOMAE Solutions Engineering)公司上班，现在则已经找到其它工作机会了。KOMAE算是一家小公司，它却了解运用最新科技来获取利润的方法。Forward在我们最近一次联络的Email中告诉我：「最近有一个项目是完全使用3D做成的，在设计的阶段中完全没有草图，而是直接用3D模型来产生细节部分，然后再建造。我们独力花了三个月的时间在工作室内完成细部图」。与Sean Forward和他的同事们相较之下，我所遇到的另一位匿名人士，在一家德州的小建筑公司担任要职，当我告诉他像KOMAE这类的公司，他不相信地摇摇头说：「用3D设计根本没有设计感嘛」！他还坚持：「对一般公司而言，用3D设计絶对没有好处，除非你是Frank Gehry再世」。这位建筑师并不是科技恐惧者，当个人计算机普及之时，他便开始使用计算机辅助设计。那么，为什么这建筑师和那位结构设计师会持完全相反的意见呢？

这个问题不只让一些革新的公司发现新科技运用在A/E/C产业的力量，更带领他们大步跃入了信息时代。同时，也带领他们了向传统方法挑战以及拋弃过时的方法。A/E/C 产业必须开始仔细地检视设计与工程的中心科技，也就是2D计算机辅助设计。在信息时代，2D计算机辅助设计是代表过去，正犹如在新闻业界里，打字机是代表过去。我们所得到的答案并不是要将2D计算机辅助设计带入信息时代，而是要摒除它。以下即为四个摒除2D计算机辅助设计的争论点。

争论一：2D计算机辅助设计是创新过程中的障碍物
即使创作的过程繁琐而单调，创意仍然是建筑与工程设计的重心。以下是关于创作过程中一个有趣的想法：既然建筑物是3D立体的，我们怎么却用2D平面来设计绘图呢！

位于加州的一位建筑顾问Jerry Bragstad说：「当我们在为某个项目设计并架构时，我所想到的是3D。但是我在与其它人沟通这个项目的概念时，却是用文字叙述，或是用像画2D平面图这一类的方式来沟通，以呈现出我脑中的3D概念」。

Bragstad是一为独立执业者，已经资深得足以退休了。对于跃入3D设计，他并不感到有压力，反而看出了3D设计的需求性。他说：「2D的设计过程在我的脑海中过于根深蒂固，以致于很难区分出2D和3D的差别」。Bragstad继续说道：「我总是用2D来绘图以及与他人沟通，然而我脑中总是想到3D。希望新一代能够多使用3D作图，不要过于拘泥于2D作图。我们这一代的确已经成为平面作图的奴隶了」。

建筑师Michael McDonough是2000年电子屋(e-House2000)的设计者。2000年电子屋(e-House2000)是纽约一个创新的项目作品，其结合了充满活力的情感与信息年代的科技(请参见www.msmonline .com/jun01/ehouse.htm网页)。他是积极的3D设计拥护者，认为3D设计是创意的最佳环境。McDonough解释道：「当你实际建造出一个结构体，你就可印证我一位大学教授所说的话，简述如下：「当你建构了它，它只会变得更好」。也就是说，当你从概念转为实际的设计建构时，整个过程即为训练自我－包括考量成本、成本利益、时间架构、可用人力、材料、以及现场状况等问题。当一位优秀的建筑师、客户与建造商的手边握有这些要素后，即可强化这个设计项目，这有点像『使用者付费』一样。写一首歌是一件事，到五十个城市去演奏这首歌又是另一件事，因为你会感受到观众们的反应，所以你将其反映到你的设计作品上，也会去改善你的作品－对建筑师而言，这就是所谓建构的过程」。

「当你在计算机上使用3D建构你的作品时，你已经领先他人一大步了。由于你是构图者，你必须仔细研究两件材质每一次所结合的状况，某个东西是否每一次角度弯曲都正确，某个东西是否每一次都能连结。接着你可以计算上彩、研究色彩、对比以及材质等，直到你认为研究的深度已经足够了」。

工程自动化顾问John N. Orr博士最近结束了一趟关于项目外部网络计画(project extranets)的巡回研讨会，足迹踏遍了五个国家共计六十多个城市。他最近写道：「我告诉大家，在我的外部网络(extranets)研讨会中，已经脱离平面图了，为什么呢」？因为平面图在过去已经达到其目的：让我们得以在不同的地方，传达复杂的工程信息。

Orr继续说道：「在过去，我们在平面图上付出了极大的代价，也摒除了z轴。我们将我们的理念、构想、以及说明平面化，相信了这种复杂且通常不明确的习惯，也相信当我们有需求时，专家们有能力让2D平面图重新充气膨胀起来」。

Orr 还解释说，计算机是一种新的媒体，很容易能够用3D设计来呈现如同2D的效果。他说：「3D模型一点也不含糊，再也不需使用检视与投射法。想要看到模型的另一边吗？只需转动整个模型，或是转变你的观测点，还可任意将模型拉近与拉远，只要你喜欢，无论多大或多小的细节皆可显示出来，让探测系统、用电系统以及空调管线系统开始作用或停止使用。把自己变得渺小，在墙壁的夹缝中找出方法，如此一来，整个设计项目即掌握在你的手中了」。

拥有了3D模型，就如同拥有所有创意的泉源，即使这个3D模型大如容纳八万人的体育场。就像澳大利亚体育场(Stadium Australia)的领导建筑师J Parrish，同样地仰赖3D模型来设计2000年雪梨奥运的中央体育场。他在2000年的宾特利国际使用者会议中告诉所有与会者，澳大利亚体育场是完全在计算机上构思的，都没有用到草图或平面图。「这个项目设计全都是用计算机塑造3D模型。不但如此，所有建筑师和工程师都是用电话、传真以及电子邮件的方式沟通，从来没有召开过面对面的会议」。

就像在雪梨奥运开幕典礼中表演的小女孩一样，Parrish说：「我也同样拥有我的奥运梦想。首先，所有的团队成员皆从单一的信息来源检视设计图。其次，我们拥有专业的工具以及可提升工作效率的精简团队」。

Parrish已经经历过他的梦想，也不想再使用老旧的方法设计了。然而，对整个A/E/C产业而言，当2D计算机辅助设计持续当道时，他的梦想是无法实现的。

争论二：2D计算机辅助设计无法在协作设计与同步设计流程中提供稳固的根基

在美国呈现快速成长的设计/建筑公司Jacobs设备公司(Jacobs Facilities)内，Gary Kaoh担任信息工业的国家理事，他是使用3D协作设计的忠实信奉者。Gary Kaoh在最近的2001年七月份MSM杂志专访中 (请参见 “Deploying the future, one step at a time,” 网址为 www.msmonline.com/jul01/interview.htm) 告诉我说：「3D设计所提供给我们的固有协调性，正是让我们设计出单一建筑模型的原动力。3D设计创造了强大的动力。我们期待3D设计的功能变得更强大，但是我们无法预知它未来会变得多强大」。

Kaoh继续说道：「现在我们同时让两位设计师使用单一建筑模型来作业。他们工作时的协调性是与生俱来的，没有多余的动作发生，元素也无需复制，因为这两位设计师使用的是单一元素。两位以上的人员使用单一建筑模型来作业也是一样的，在决策的过程中以及两位工程师在单一模型内所激出的动力，跟过去的方法比较起来的确具有其革命性」。

2000年电子屋(E-house 2000)的建筑师McDonough也看好3D设计是较优越的协作工具。他说：「具有驾驭3D设计的能力，简直是让自我要求达到了完美的境界，到最后即可创造出优良的作品，因为在数字的虚拟实境中，可以容许我犯错，也可以让我做实验。再说，如果我想问我的设计伙伴：『这可行吗』，然后他们反问：『什么东西可行吗』之时，我只需输出一个我曾设计的3D的档案、彩现后的图档、或是2D的工作图档，他们即可做出评论，并且把评论送回给我」。

McDonough描述了一个可以用各种形式来分享信息的过程，包括用2D的形式。在许多时候，一个简单的2D图就能够帮助厘清设计的概念，真的一点也不假。现今的3D模型设计领导产品可以在任何时机创造出2D图，提供给完整的协作设计很大的弹性。但是2D图却始终无法创造出3D图。

James Peet目前担任澳洲建筑公司Bligh Voller Nield的国家信息工业经理，最近他告诉我在布里斯本附近的阳光海岸大学创新中心的3D协作设计项目：「我们从1998年就开始从事这个单一建筑模型，但这只是我们在请教另一家公司后，第二次使用3D 模型。我们用MicroStation TriForma设计，然后把模型交给结构工程公司，让他们用Structural for MicroStation TriForma塑造出结构钢筋的模型，然后他们再把参考档案送回给我们」。

Peet很赞赏这整个设计过程：「所有的建筑文件都是使用MicroStation TriForma所建立，MicroStation TriForma证明了其应用于复杂的钢筋几何的益处。屋顶是一种环形的切面，如果没有使用3D来设计细节，几乎不可能做出来，只会犯错连连」。

在我们以多元化形式在全球各地沟通，却仍需仰赖桌上型计算机的年代，协作设计不应该只是局限于传真、FedEx联邦快递以及用电子邮件附加2D图档。Fluor Daniel公司的自动化主管Randall Fix说：「百分之八十的设备安装成本总额是在设计阶段中决定。任何能够改善项目效率的产品或服务，不能只重视建筑协作，而是应该着重于设计」。

争论三：2D计算机辅助设计是较次等的设计沟通工具

如果想要成功，必须让参与同一项目的所有公司同时能够使用3D设计与单一建筑模型。很多结构工程公司已经创造出智能型3D钢筋设计，并且增强了混凝土模型，以取代以往简单粗糙的3D表面绘图。然而，仍有许多公司使用3D只为了展示给客户欣赏，一些建筑服务专家甚至完全不使用模型设计。

RIBA公司的Paul Fletcher声称：「虽然如此，还是有值得报导的好消息。如果你是个实际的人，只要你用最近新推出的设计软件，就可以马上建造出一个很实用的单一建筑模型」。

Fletcher是Teamwork2001的成员之一。Teamwork2001是英国一个非关营利的研究计画，目的是为了替建筑项目团队找寻协同合作的最佳方法，以提升工作效率。Fletcher不但是Teamwork2001的董事会成员，更是狂热的3D设计提倡者。他说：「建筑经营者通常不了解使用单一建筑模型设计的可能性与优点，不过单一建筑模型设计将来对它们会影响深远」。

Fletcher在去年十月份的MSM杂志中写道：「转而使用单一建筑模型的优点很多，当设计项目愈来愈先进时，使用2D设计只会使花费更加昂贵。当你在2D项目的设计图中稍做改变，你会发现你必须更新上百张的设计图。如果你是用3D模型设计，所有事情皆可加速完成，费用也更便宜。只要你把时间投资在发展整个3D模型，一但你修改完部分的设计，模型中其它的相关2D图立即就可更新完成。就如同用电子表格准备预算一样，单一建筑模型在处理问题时，几乎可以瞬间执行『what if』指令，以便找出不同解决方案所产生的影响。把设计的构想先仿真出来，就可以避免现场建造时所可能产生的突发状况。运用单一建筑模型，在你实际建造建筑物之前，其实已经开始建造一栋虚拟的建筑物」。

High Performance系统公司(请参见www.hps-inc.com网页)的Barry Richmond写道：「结构即为命运」。这个暗示对于A/E/C产业来说再也明显不过了。假使你用来沟通设计理念的结构有限制，其限制将为整个设计过程带来变动。伦敦的首要建筑公司KPF公司，当前大量启用3D设计其作品，而且在每个项目设计中，增加3D设计的使用率。这家公司非常了解3D设计的价值所在，它不但是良好的沟通工具，同时也是优秀的设计工具。John Bushell是KPF公司的资深同仁，根据他的说法，最近伦敦有一个知名的设计项目因为广泛地使用3D模型设计，而受益良多。他说：「现场到处都是计算机图文件，它们是具有强烈激发性与视觉性的工具。使用相当一致性的3D计算机图文件，在全盘计画中将所有的东西结合在一起时，果然不失为一个好方法。对建筑团队而言，3D图档可以在设计意念上以及项目状况上达到完善的沟通」。

争论四：2D计算机辅助设计限制了从新信息加值服务中获利的能力
传统的建筑模型是这样的：建筑公司或工程公司负责设计部份，承包商负责建筑工作，业主则负责营运，这种作业模式只会把某些事情发展得更加复杂。现今的公司或个人不只在设计和建构时合作联营，也将资产的生命周期增加到最大的极限，也因此营运的利润很高。Daratech研究公司这种模式称为E/C/O(工程/建造/营运)经济。

Daratech的报告中指出：「E/C/O经济模式是因实际需求所形成的，两家或更多的竞争公司为了争取到某些设计项目，可能在接下来的工作中采取合伙的方式，并且建立起错综交织的网络系统」。

在信息年代里，假使他们运用网络科技，建筑网络就可以格外兴盛。但是使用2D计算机辅助设计所制作的平面图，对于复杂的网络作业而言，无法提供稳固的基础，这是因为平面图的架构都是以纸上谈兵为其工作流程。当工作成本分析与材料采购需要设计的数据为辅助时，就必须从所有2D的工程文件中手动摘录出来，这种数据使用的方式，就如同把州际公路的工程数据用在牛只通行的小径上使用般。我们可以从一种叫做直接穿透处理(straight through processing，简称STP) 的概念找出解决方法。首先由财务分析软件厂商负责处理，直接穿透处理(STP)意指一旦数据输入到计算机里，即使被很多台计算机多次经手使用过，这些数据仍然是计算机可处理的电子资料。如果应用到A/E/C产业，直接穿透处理(STP)则是指建筑师与结构工程师所建立的电子数据，同样能以这种电子方式提供给一般的承包商以及采购经理。

在直接穿透处理(STP)背后所代表的意义，是在思考工业年代与信息年代时的某些基本转变。工程顾问Peter Marks解释：「工业年代的公司买进软件是为了让生产自动化，他们购买主流的产品，也排除在供应链中造成的浪费。但是最终的焦点却只在于制造商品，而不是关心下列这两项主要的回馈：知识回馈(Return on Knowledge，简称ROK)以及学习回馈(Return on Learning，简称ROL)。相对地，知识年代的公司买进软件是为了创造，赢取知识以及分享知识。因此他们的知识回馈(ROK)与学习回馈(ROL)也就高出了很多倍(如果您想了解更多信息，欢迎参观www.caenet.com/edesign/网页)」。

根据Marks的说法，公司应该购买软件，以提升知识与学习这一类无形资产的管理，以现今市场来看，无形资产的价值远远高过有形资产。这里有个让A/E/C产业谨记的要点，使用3D模型以及其它像是项目外部网络的发明，皆是创意的催化剂，让设计变得更有效率。由于扩充了创意的过程，也提倡了协同合作，让知识回馈(Return on Knowledge，简称ROK)以及学习回馈(Return on Learning，简称ROL)的价值变得更高。

在之前所提到的KPF项目中，使用3D模型对于价格底限有着直接的影响。KPF的Bushell宣称：「我们对这栋建筑物所计算出来的价格是每平方英尺的基础建设只需98英镑，比起当时大多数建筑的价格实在便宜太多了。有些部分要归功于发展顾问Stanhope以及Bovis Lend Lease建筑管理公司的高效率与紧密的合作关系。在现场建筑的阶段，他们的控制也做得很出色。他们建立了一个称为『A3D』的组织，也就是一项用来发展3D线条图的计画。A3D每天会为该项目创造一个3D图档，藉由图档来告知所有的监督工头今天需要做些什么工程，到了隔天早上，计算机工程师就可以把已经完成的部分以及应该要做完的部分对照显示出来」。

由于A/E/C产业具有天生的市场区隔性，许多公司都是从狭隘的观点来看待自动化，或者只关心如何获利，而不是注重在执行整个项目时所能获得的益处。在哈佛设计学院(Harvard Design School)完成的一份研究中显示，即使已经领先其它竞争者，每一项专业任务的改进，都能让参与设计的人员短暂的受益，惟独业主的受益是长期的。A/E/C产业公司愈早把这些益处传达给业主并与业主沟通，就愈早能够让业主增进信心、加倍佣金以及增加利润，以建立良好的互动循环。

衡量计算机辅助设计年代的发展
在本文中所提出从A/E/C市场摒除2D计算机辅助设计的证明非常有趣。怀疑者可能会争论这些证明仅代表某些人的努力，目的只是为了推动一条特别的行销路线罢了。我曾不只一次听过下面这句话：「即使3D设计已有二十年的历史，再经过五到十年，3D设计就会消失了」。这是个不错的笑话，但事实却截然不同。对许多公司而言，3D的设计方法俨然已经成为标准的商业惯例，这是否代表这些公司已经领先其它竞争者五到十年？并且在接下来的二十年间也会成为领导者呢？