En kort historie om designmetoder
Mennesker har opført bygninger i tusindvis af år, og i det meste af denne tid har de designet med håndtegnede planer og diagrammer.
Med opfindelsen af den moderne computer i slutningen af det 20. århundrede ændrede alt sig. Med introduktionen af computere og hurtige forbedringer i, hvordan computerne opererede, blev der åbnet op for et hav af muligheder for designere, udviklere og entreprenører.
Først kom computerstøttet design (CAD), der blev designet ved MIT i USA i begyndelsen af 1960’erne, og som gav arkitektbranchen et kæmpe boost. Et lille årti senere kom de første udgaver af bygningsinformationsmodellering (BIM), som senere udviklede sig til det, vi kender i dag. BIM blev et anerkendt begreb i begyndelsen af 2000’erne og udviklede sig i sidste ende til en række standarder, der hjælper arkitekter og entreprenører med at skabe computerrepræsentationer af de bygninger, de vil levere.
For nylig har vi set, hvordan maskinlæring og kunstig intelligens (AI) kan understøtte byggeprocessen.
Igennem hele denne udvikling er der sket fremskridt inden for computational design, der flytter grænserne for, hvad der kan opnås i den kreative del af byggeprocessen.
Hvad er computational design?
Enkelt sagt er det et computational design, hvor designet udføres af en computer. Computere har naturligvis bidraget til designprocessen i mange år, men den øgede kapacitet fører en helt ny virkelighed med sig for alle, der arbejder i det byggede miljøe.
Designere har brugt deres kreative flair og viden til at finde på et koncept og derefter anvendt teknologi – f.eks. modelleringssoftware – til at føre konceptet frem i livet.
Med computational design udvikles denne proces yderligere. En arkitekt fortæller en maskine, at den via en række input skal udvikle et bestemt output. Da computere er mere kraftfulde og har større kapacitet end mennesker, kan forskellige designprocesser forkortes.
Ideen er, at computational design hjælper alle, der er involveret i design og levering af byggede aktiver, med at udnytte deres tid bedre i den kreative proces. Når der opstår problemer, kan de bedre løse dem via brugen af computerbaserede designmetoder fra starten.
Hvordan fungerer computational design i praksis?
Peter Debney fra Arup bemærker, at i traditionelt bygningsdesign “træffes mange beslutninger tidligt i processen som f.eks. konstruktionstype, søjlemellemrum og etagehøjder, enten af erfaring eller med tabeller i designvejledninger. Det detaljerede design får derefter layoutet til at fungere ved at bestemme sektionsstørrelser, betonstøbning og detaljer, selvom designudvikling på tværs af teamet kan føre til dyre ændringer i projektet.”
Debney hævder, at computational design tager parametrisk design – “hvor designet er drevet af algoritmer, der styres af designerne, så teamet kan udforske værdier som søjlemellemrum” – og beregner kvaliteten af designet automatisk.
“Denne kvalitetsvurdering føres tilbage til algoritmen, der automatisk justerer inputværdierne, indtil kvaliteten er maksimeret,” tilføjer han.
Debney fremhævede eksemplet med Londons offentlige transportmyndighed, Transport for London, som havde brug for at få en stor del af sin jordbank – 2.200 grunde på i alt mere end 16 millioner m2 – vurderet for potentiel udvikling.
“Rambøll brugte et internt værktøj til at undersøge grundens geometri, adgangsforhold, stedsspecifikke begrænsninger og præferencer for automatisk at generere potentielle byggegrunde og dermed estimere de sandsynlige omkostninger, værdi og afkast for hver grund.”
“Denne tilgang gjorde det muligt at opnå en højere kvalitet af information tidligt i projektet og at vurdere planlægningen af designet i en skala, der er umulig uden automatisering.”
Hvad er de vigtigste undergrupper af computational design?
Computational design har en række forgreninger eller undergrupper. Vi har allerede været inde på parametrisk design. Andre er algoritmisk design og generativt design.
Algoritmisk design bruger algoritmer – procedurer, der har til formål at løse et problem – og anvender dem via en designmetode, der er baseret på det problem, man forsøger at løse.
Generativt design er, når en designer først indtaster, hvad de leder efter i form af et slutprodukt, og computeren skaber et 3D-design af det produkt. Inputs skal være klart definerede, og det skal overvejes, hvad slutproduktet skal bruges til.
Ifølge Aurelie de Boissieu fra universitetet i Liege giver generativt design “designere mulighed for at definere problemområder via sæt af velorganiserede regler og instruktioner og områder af mulige input, der er klart defineret i domæner. Ud fra disse forskellige definitioner skaber generative systemer forskellige outputs.”
Fordele ved computational design
Der er mange fordele ved computational design. Tegnesoftware på computer hjælper med at gøre processen til udkast hurtigere. Lagringen af komplekse dokumenter kan udvides, og det giver bedre og hurtigere adgang.
Og så har vi 3D-scanning, opmåling og dataindsamling, som kan bruges til at skabe 3D-printede modeller, som dermed fremskynder designplanerne.
Computational design kan resultere i bedre simuleringer, bedre projektstyringssystemer og forbedret risikoanalyse.
I mellemtiden er robotteknologi og AI – styret af computerprogrammer – blevet de nyeste tilføjelser til designerens computerbaserede værktøjer.
Når man installerer smart-teknologi i en bygning, som f.eks. responsive klimaanlæg, der går i gang – eller slukker – alt efter, om der er mennesker i rummet, er en anden facet af computational designs mange muligheder.
Fremtiden for computational design i byggebranchen
Mens byggebranchen bliver mere effektiv og afspejler ønsket fra kunder og andre interessenter om at være mere bæredygtige, efterhånden som vi ser en stigende trussel fra klimaforandringer, er det klart, at bygninger med bedre design, hvor design- og leveringsfejl holdes på et minimum, er vejen frem.
Brugen af computere i byggedesign er praktisk talt uundgåelig, og det er gået fra at være et værktøj, der er “rart at have”, eller som gav en konkurrencemæssig fordel, til at være et musthave. Det er nu en integreret del af enhver virksomheds designproces.
En ny type af arkitekter – bekymrede for miljøet og fuldt ud bevidste om moderne teknologi og kraften bag computational design – kan udnytte disse computerprogrammeringsmetoder og føre branchen ind i en ny æra med effektivitet, produktivitet og bedre bygninger.
På computersprog siger man “garbage in, garbage out” (GIGO). Med andre ord er computere og det arbejde, de udfører, naturligvis kun så godt som den information, de fodres med fra mennesker.
Men det stopper stadig ikke udviklingen af computerdesign. I stedet vil det nok bare highlighte behovet for årvågenhed og opmuntre de næste generationer, der har godt kendskab til nye IT-, programmerings- og designfærdigheder, til at føre byggebranchen hen til helt nye steder.
