Generativní design v architektuře a stavebnictví jako cesta k vyšší produktivitě
Generativní návrh umožňuje architektům a stavitelům využívat data k vytváření nových a inovativních řešení běžných překážek.
V nové éře generativního designu budou architekti a stavitelé používat počítače nejen k popisu budov, ale také k jejich společnému vytváření. Pomohou jim orientovat se v procesu navrhování a výstavby, aby se mohli plně soustředit na vytváření úspěšných projektů a ve výsledku skvělých staveb.
GPS pro architekty a stavitele
Pokud jste se před vývojem GPS při řízení ztratili, museli jste spolknout svou hrdost, zastavit a někoho se zeptat na cestu. Dnes s pomocí vrozené inteligence Google Maps nebo Waze můžete nechat stroj vypočítat nejlepší trasu, abyste se mohli soustředit na to, co je opravdu důležité – na řízení.
V případě architektů, inženýrů a stavitelů je takovou „džípíeskou“ generativní návrh. Jde o proces zadávání cílů, materiálů, omezení a dalších datových bodů do softwaru, který vyhodnotí všechna možná řešení. Generativní návrh umožňuje architektům a dalším partnerům v procesu výstavby identifikovat nejlepší návrh stavby na základě reálných dat.
(zdroj obrázku Pixabay)
Digitální, nebo výpočetní procesy?
Co všechno může tato spolupráce člověka a stroje obnášet? Začíná to rozlišením mezi digitálním a výpočetním procesem. Mnoho věcí je v dnešní době digitálních. Pokud ve svém domě zapnete nebo vypnete inteligentní osvětlení, jde o digitální proces. Ale naprogramovat světlo, aby se rozsvítilo, když zjistí, že jste doma (identifikací vašeho telefonu), nebo ho vypnout, když jste tisíce kilometrů daleko, to je výpočetní proces.
Stan Allen, architekt a bývalý děkan Princeton University School of Architecture, vysvětlil rozdíl mezi digitálním a výpočetním procesem takto: „Když je něco digitální, jde o stav bytí. Je to podmínka. Když mluvíte o (vy)počítání, mluvíte o aktivních procesech.“
Odvětví architektury, designu a stavebnictví se nyní aktivně transformuje z digitálního na výpočetní, protože vytváření dat (pomocí nástrojů jako CAD nebo digitální fotografie) ustupuje používání dat, tedy využívání počítačů ke generování, manipulaci a aplikaci dat pro zlepšení výsledků.
Lidé pracují s digitálními dokumenty po celá desetiletí, od tabulek až po výkresy CAD. Ale když začali na CAD software aplikovat skripty a na tabulky makra, bylo možné s informacemi o architektuře, strojírenství a stavebnictví (AEC) manipulovat, a dokonce je vytvářet zcela novými způsoby. To je Allenův výpočetní, aktivní proces.
Skriptování jako základ
Téměř před 20 lety začali architekti používat techniku zvanou skriptování a zrodila se nová generace návrhu a konstrukce budov. Počítače přemohly tyranii pravého úhlu a nové tvary a křivky bylo možné nejen kreslit, ale také stavět.
Tyto původní skripty poháněly programy dostupné v té době, hlavně Autodesk AutoCAD a Rhino, ale i jiné komplexní a ambiciózní návrhy. Dnešní skripty jsou sofistikované algoritmy, které řídí mnohem širší pole digitálních nástrojů, což přináší novou strategii: generativní návrh a konstrukci.
Ale důležitější než skriptovací technologie, která zlepšuje schopnosti architektů a stavitelů, je spojení mezi návrhovými a konstrukčními procesy, které generativní nástroje umožňují.
Jedinečný akustický strop vytvořený generativní metodou
Například LMN Architects v Seattlu navrhovali strop nového koncertního sálu na Voxman School of Music na University of Iowa, který potřeboval bezproblémově fungovat jako:
- akustický reflektor,
- distributor světla a vzduchu,
- architektonický prvek.
Pomocí řady skriptů generativního návrhu designéři nejprve prototypovali a poté vytvořili jedinečný architektonický element, který vše výše zmíněné umožnil. Stejné skripty použili také k popisu přesné geometrie a konstrukční sekvence potřebné k výrobě a instalaci stropu.
Digitální informace vypočítané generativními algoritmy se přenesly přímo do výrobní haly, čímž se zajistila absolutní věrnost návrhu, který architekti vytvořili, a výroba proběhla s přesností řízenou počítačem. Generativní přístup pomohl vytvořit design a vybudovat fyzickou strukturu. Vznikl velkolepý akustický strop, který by nikdy nemohl být vymyšlen a postaven tradičními metodami.
Generativní metody a stavebnictví
Generativní metody nejsou užitečné jen v designovém studiu. Ve výzkumném projektu Crane Position Optimization, využívajícím Autodesk Project Refinery (dříve nazývaný Project Fractal), si stavitel může vybrat nejlepší modelovanou strategii pro sestavení budovy z prefabrikovaných panelů.
Algoritmus experimentuje s různými polohami kamionu, který panely dováží, a jeřábem, který je sestavuje, a hledá nejefektivnější proces vzhledem k:
- návrhu budovy,
- hmotnosti panelů,
- kapacitě zařízení,
- přístupu (silnice apod.).
Je to složitá choreografie, ale taneční kroky lze určit výpočtem dlouho před zahájením skutečné stavby.
Dějí se zde dvě důležité věci:
- Stavitel vytvořením generativního scénáře montáže poskytnul své odborné znalosti o tom, jak nejlépe sestavit betonovou budovu, a tyto informace jsou nyní v opakovaně použitelné podobě dostupné komukoli z projektového týmu.
- Místo aby se při důležitých rozhodnutích o tom, jak použít jeřáb k umístění panelů a kamion k jejich dodání, spoléhal pouze na odborné znalosti a úsudek, může konstrukční tým experimentovat se scénáři k optimalizaci stavebního procesu. Tento tým může vyzkoušet doslova stovky možností. Výpočetní simulace opustila designová studia a nyní je k dispozici i ve stavebním oboru.
Efektivita na druhou
Stejně důležité však je, že konstrukční znalosti zabudované do tohoto skriptu se mohou vrátit do designérského studia před dokončením samotného návrhu. Volba, v tomto případě prefabrikované betonové konstrukce, má důležité důsledky pro náklady, harmonogram a logistiku výstavby, které by jinak mohly být pro architekty při koncipování budovy neviditelné. Představte si tu efektivitu, kdyby původní návrh odrážel nejen volbu prefabrikátu, ale také nejlepší způsob, jak jej postavit.
Těšte se na hladké procesy v AEC
V budoucnu předají stavitelé spolupracujícím architektům knihovny stavebních skriptů, které lze aplikovat na řadu náročných konstrukčních problémů, což těmto návrhářům umožní otestovat, zda lze něco postavit, dokud je to stále v digitální podobě.
Digitální objekty (jako prefabrikovaný panel) se mohou dodávat s výpočetními instrukcemi, které vysvětlují nejen jejich rozměry, hmotnost a spojovací body, ale také to, jak interagují během instalace (s jeřáby, nákladními automobily a pracovníky). Konstrukční znalosti tak lze:
- vytvářet,
- ukládat,
- zpřístupňovat
- a zlepšovat v průběhu času.
Díky tomu může být celý proces AEC plynulejší, integrovanější a efektivnější.
Využijte možnost ke zlepšení
Stavebnictví je dlouho plné problémů s produktivitou, hádek mezi projektanty a stavebníky a nešťastných klientů, kteří podávají žaloby. Generativní techniky těmto problémům předcházejí tím, že umožňují používat výpočty ke sdílení odborných znalostí, hledání odpovědí a zlepšování výsledků. Zatímco většina dnešních projektů je digitálních, výpočetní technika nabízí skutečnou příležitost postavit lepší budovy. Chopte se příležitosti s Autodesk řešeními.
