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漫談系列40 建筑設計的歷史V.2)

發布于：2023-01-30 09:08:12

首頁/技術分享/Revit

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本文來源：微信公眾號crefm001 更多文章請關注公眾號!

本文最初寫于2010年，今次改編為版本2.0（2013.12）。其語境乃是由討論BIM的諸方面而伸展至對于整個建筑的設計領域的探討，由此需要重新梳理一遍關于建筑設計的歷史，因此本文是關于建筑的所有設計（design of building）的歷史，而不僅僅是建筑設計（architecture）這一專業領域。

建筑設計的歷史可謂是從人類第一次搭筑茅屋就開始了，但是她沒有一個誕生的日期。在她漫長的歷史中，絕大部分的發展都是逐漸進行的，越到近代才越有標志性的節點，比如CAD的誕生。

【如果你熟悉建筑史，那么BIM就不是什么新鮮事】

古代社會，建筑設計和施工是混合在一起的，總工匠大概是她的最佳頭銜，在architecture（建筑學，建筑設計）這個詞的分析中，arch代表總的，tecture是技術。這個詞在西方基本上沒有變過，但譯為建筑學就問題大了，譯為建筑系統架構（相應的建筑師就是架構師，英文很統一。我們將會使用建筑系統架構師這個譯法）是比較符合原意的。在中國，她的名字一直是匠；時至今日，國內建筑師也不過是建筑各種工種之一，許多工程專業都是與建筑學并列的，而不似西方建筑師是作為總架構師的角色，所有其他角色都是居于其下。

由于是同一個人統管設計施工，另外繪圖技術還沒有發展起來，所以，即便是復雜工程，他基本上都是一個人搞定，他的大腦就是當時時代最厲害的三維空間模型計算機。后世所產生的此類計算機思想都源自于此：對于人類思維的仿生學。最經典的乃是BIM思想的祖師爺Eastman在1950-1970年代所作的建筑設計自動化的研究，此時西方社會尤其是美國業已進入信息時代，古老的夢想至此時才得以接近實現。

【圖紙誕生于設計與施工的分離】

建筑設計的第一個專業分離是施工從建筑設計中分工出來：西方大概在文藝復興時期。這次分離導致了設計需要向施工交付設計文件，交付文件的誕生具有重大意義，這是建筑專業化分工的第一步，文檔（圖紙）成為其必然的載體。這次變革的驅動，沒有任何技術的原因，因此應該是來自于管理（經濟分析也屬于管理）。當然，此時的繪圖技術還非常原始，這一直要等到工業革命時期誕生的各類繪圖工具，以及專門的繪圖員職業。

【BIM誕生于第一張圖紙中】

最初的建筑意圖表達肯定還是文字形式為主，但是使用文字來表達圖形的能力非常差，肯定不如圖形。我們今天在上海的歷史檔案館可以調閱到文字和圖紙兩者并舉的奇觀，在清末的上海租界時代，由西方已經熟通了建筑繪圖技術的業主在將工程發包給中國的施工隊之后，施工隊用毛筆簽約不說，仍然用豎排的文言文來描述工程內容，以符合原設計圖紙的要求。這一次的競爭中圖形戰勝了文字，凡能夠以圖形表達的皆置于圖紙之中。

最初的圖形一定是三維的（軸測圖），因為這最直觀，后來才有了三視圖（平面立面剖面）。繪圖法的逐漸發展，催生了相應的繪圖工具、紙張的發展，后者也反作用于繪圖方法。繪圖法讓三視圖變得容易操作（標準化程度高），在與軸測圖的競爭中獲勝而普及。這個過程在工業革命時代也是緩慢的演變的。

見：

繪圖工具的發展歷史http://en.wikipedia.org/wiki/Technical_drawing_tools

這是人類社會第一次選擇2D還是3D。2D戰勝3D。并且從此以后，有空間思維障礙的人不能從建筑專業（無法繪制和理解三視圖）。紅樓夢里面有惜春手繪大觀園，那大概是軸測圖版本的竣工圖。

制圖法是一項管理和技術混合在一起的創新。技術是其中的標準部分，管理則是驅動這些標準制定的需求、方法論。并且，將新技術納入到行業中的驅動力一定是管理決策的。

【各工程專業相繼分離，BIM消失在專業分工之中】

工業革命期間，結構工程、水暖電工程相繼誕生，并且分離獨立。但此時，建筑系統架構師仍然是設計的總管，他自古以來就是總管，設計管理的任務一直都是他的，而各專業工程師各司其職，只專注于自己專業的計算分析及制圖。

結構工程是18世紀誕生的。最初是相對于軍事工程而起的一個并沒有建筑意味的專有名詞：civil engineering，意即民用工程，國內一般譯為土木工程。19世紀初美國西點軍校的主要專業就是土木工程，這是美國最早的土木工程專業。

維基百科之土木工程歷史http://en.wikipedia.org/wiki/Civil_engineering

建筑大師賴特就是結構專業畢業，先做繪圖員，進而成為建筑系統架構師，當建筑系統架構師之后，他就把結構設計交給專業工程師去做，但是，他仍然在結構方面有所創新，流水別墅（1936）那個大挑臺，超出了當時混凝土結構的最大挑出長度，承包商不敢拆模，還是賴特親自砍掉繩索，這挑臺結構存在到2002年才重新改造。此建筑被評為20世紀最偉大的設計之唯一建筑作品，內中就包含了對這一結構創新的肯定。

其他工種的專業也在這個期間誕生，但是在美國的專業劃分中，它們都是與建筑設計相對的，并稱為A-E（architecture-engineering，建筑學-專業工程），也即除了建筑設計之外，都屬于工程，不管是結構、還是暖通、水電等等。再加上C（construction，施工），就是美國業界常說的建筑業（A/E/C）。這種劃分方法與國內非常不同，各自歷史淵源所致。

在機電工程一塊，國外工業革命歷史上是由機械而電氣，所以有ME（機械+電氣）這樣的專業劃分，最終有MEP（機械+電氣+管道）這樣的軟件。而國內的專業劃分習慣則與此不同，以至于有些地方因襲傳統甚或因陋就簡而導致無法理解，比如在電氣時代之前產生的空氣調節系統，在信息時代之前就產生的信息系統。

【專業分工的巔峰，管理開始凸現，及空間管理的誕生】

管理一直是混合在技術里面的，自古以來。但是，在二戰之后，又解決了房荒問題，發達國家開始進入建筑業的大轉型時期，新建建筑急劇減少，AEC行業面臨行業創新的問題。建筑設計此時仍然是總管，從未動搖過，只有在蘇聯指導下的中國，結構師成為一般項目的負責人，這是中國獨特的歷史背景下產生的特例，也是一貫的中國特色。

在1965年前后，以Gensler為代表的全程建筑空間設計專業問世，代表著一種業務拓展的創新：建筑設計從建造階段向后延伸，稱為“后設計”post-design，到建筑空間優化、改造、管理。也同時向前延伸到“前設計”，pre-design，這部分是和房地產開發、企業不動產管理以及專業建筑工藝設計密切相關的。中國的建筑設計階段有一個“初步設計”，和這個有點像，但不是（有些行業很像，比如工業建筑中的工藝設計，卻并不屬于建筑的設計范疇，而是那一種工業領域的，各制造業都不同）。這是空間專業的誕生——全生命周期角度的建筑空間規劃與設計，即architectural programming；及其相應甲方機構的空間管理專業，即space management。

最值得提出的一點是：在這個時期，由于管理逐漸占據一定地位，導致了一些新專業（職業）的誕生，而不像歷史上每次專業誕生都是技術驅動的。空間管理就是一個最典型的專業。

在這兩個延伸中，技術手段變得不那么重要了，因為最密集的技術使用還是在傳統設計環節中，是什么讓這兩個延伸獲得了市場回報呢？答案是：管理。或由最新的設計技術支持下的管理。

不僅是建筑設計，水暖電專業也在向前向后拓展，尤其是向后拓展，與建筑物運營維護管理結合在一起。所有這些專業的向后延伸，導致了設施管理專業的誕生——最初，這個專業關注的只是設備維修，漸漸綜合成為整個建筑物績效表現的管理。績效表現performance，我建議譯為效能，其本身就是一個帶有強烈的管理意味的術語，非常不同于性能capacity這種技術術語。

設施管理專業（大寫的FM代表著涵蓋了空間管理在內的整合設施管理專業，不同于小寫的facility management，這很多時候是僅限于運行維護，即O和M）的誕生，讓建筑師第一次失去了最崇高的專業地位。當然，又誕生了另外一個頭銜：室內建筑系統架構師，IA，interior architect。（由于同期發達國家已經進入了運營時代，蓋樓遠遠少于改造裝修，絕大部分工程項目發生在室內領域，這也是未來幾十年中國建筑行業必然發生的巨變，所以這個IA是室內的。此時室內設計行業也發生了巨大變化，從過去的裝修裝潢decoration變成了interior architecture）

空間顧問首先進入甲方的團隊，她就像甲方的成員，來幫助甲方考慮企業不動產（CRE，一個與FM競爭又交融的術語，首次誕生于1910年代杜邦公司，管理企業自用的房地產物業資產）的全生命周期問題，這是一個混合了企業管理和建筑學的復雜難題。然后，帶有更多專業內容的設施管理團隊作為甲方的直接代表，來向（傳統的）建筑師發出設計任務書，即由FM批準付諸實施的program。

在（乙方的）建筑系統架構師的管轄范圍內，連空間規劃都被分離成獨立專業，并且隨著室內設計、裝飾設計、景觀設計、室外燈光設計、樓宇自控系統等等專業、以及效果圖、模型等繪圖員職業的發展，建筑師已經看似無事可做了，但是，他留下了最初就具備的功能：管理或架構。

后來建筑師還分化為兩個專業：只做方案設計的建筑師，和只做設計管理的項目經理（他可以完全不懂設計）。當然，在很多項目中，兩者都會具備，在技術上有建筑系統架構師主導，管理上由項目經理主導。

這個項目管理的背景則是上世紀中葉項目管理（PM）專業的普及，又一次由古老的建筑行業誕生的概念至計算機時代被計算機行業發揚光大而成為標準專業之后，又回饋到了建筑行業來了，這一次普及不僅僅是建筑設計的項目管理，還是所有的建筑項目管理，無論甲方的還是乙方的，建筑業總是一個“項目型”的行業，是天然的以項目為主業的行業，只不過是管理上極為落后的行業——這一次PM的普及居然要到建筑業大繁榮之后的衰落之際才普及過來，我們可以由此悲觀的看待中國建筑業的未來。

這一階段的專業分離，基本上該有的專業都有了，專業分工已達極致，BIM在專業分工之中消失的無影無蹤，可能只在效果圖和沙盤模型中才能依稀看到。其實，在工程計算中，BIM已經開始施展身手了，這就是我所說的”基于專業的BIM“。因為結構計算是天然的BIM作業方式，即使沒有電腦，工程師也會在紙上繪制計算模型，結構計算的模型天生就是帶有力學數據的空間立體結構，因為力的傳遞是空間多維的。同樣，水暖電的系統計算，也是空間多維的。在核試驗的大型機仿真計算里面，就有城市、建筑和設施的建模。這說明BIM不是消失了，而是被寫入了混凝土無法揚名：歷來只有建筑師的名字才被鐫刻在石頭紀念碑上，其他專業都埋進混凝土和管子里面了。

一個小猜測：建筑師歷來重視技術，而輕管理，是否是導致建筑師在建筑業中的地位降低的原因？因為甲方顧問的第一把交椅以前都是建筑師，現在卻逐漸變成了空間顧問，進而又是FM經理，其中的管理含量明顯上位。另外在中國，建筑學領域的參數化設計放到結構專業領域簡直就是笑話，哪有不參數化設計的結構設計？可能只有在建筑學設計里面才會有那么隨心所欲的創作建筑物形體，以形式創作代替功能研究，那才是非參數化設計，因此后日才會這么有參數化設計這一術語產生，我懷疑在參數化設計之前建筑師都沒有在使用任何參數，可能只有在繪圖員手里才進行一些規范參數校核。當然這有待考證。

【現代設施管理FM的誕生，BIM重現江湖】

在1980年前后，空間管理融入到傳統的設備設施管理領域。這個標志性的事件是：1980年IFMA國際設施管理協會的成立，首次正式的將空間管理作為設施管理的基礎專業，并且跟其他所有專業融合在一起，為建立企業內的工作空間環境提供整合的服務。

此后的FM逐漸成為建筑業的主導性力量，以致于建筑業的劃分變成了：AEC/FM。這也是一場競爭，FM由于是甲方的代表，自然獲勝（隨著業務外包的流行，甲方的FM也逐漸外包給乙方做，但是這個乙方是入駐到甲方內部的，這種外包不是簡單的服務外包，而屬于”流程外包“）。此時，FM基本上成了建筑設施行業的管理的代名詞，而AEC則是技術那一邊（當然里面還是有項目管理）。

這次的融合，徹底奠定了FM的地位。而且，這次歷史性的飛躍，不是技術帶來的，而是管理的變革驅動的，于是，這次變革實際上是一場管理變革，她讓建筑業的面貌完全不同了。她已經滲入到甲乙方、每個企業的角角落落和日常操作中，而從外表上，似乎完全看不到她——我們的很多訪問團仍然是去美國看工地說看不到FM，這都是閱讀國外資料時產生的誤解。

這次變革，在很多方面帶來的飛躍，BIM也因此重新進入建筑業。但是，這一次的進入，不是三維模型和制圖法，而是管理信息結構化之后進入數據庫，這是實際管理的需求產生的，特別是FM管理。當然，這是BIM的廣義定義，我稱之為“基于管理的BIM”（即CaFM+CaBIM），遺憾的是，這個BIM和前面隱藏在混凝土里面的“基于專業的BIM”還無法對接，這是因為當時的BIM技術尚未發展到位，尤其是計算機技術。

順帶提及一點：BIM的思想就誕生于這個時期，但是并無實際的產品對應，所以它還是一個理論模型。而實際應用中的兩個BIM，卻不被認為是BIM。我猜測：這一時期，在管理上已經對BIM產生了需求，但它是否促進了BIM思想的發展？有待考證。

這一次變革對BIM的驅動，導致不到十年就誕生了軟件產品——第一款建筑設計BIM軟件ArchiCAD（1987）。這一事件在建筑史上的影響力巨大，雖然她只是最后的BIM（我稱之為基于繪圖的BIM，哦，ArchiCAD應該是集成了基于繪圖的和建筑設計的綜合BIM）。人們第一次形象地看到了參數化建模的技術威力。此時，2D的制圖軟件Autocad才推出沒幾年（1983）。

這是2D和3D的又一次交鋒，又是2D獲勝，原因還是一樣——簡單實用。

【手工繪圖時代飛躍到電子繪圖，BIM閃亮登場，1983-1997】

隨著繪圖軟件和計算機的普及，而飛躍進入電子繪圖時代（相比于漫長的歷史，這十幾年如同煙云；即使是按照繪圖法的手工時代也好幾百年了），中國的建筑業是制造業中最落后的產業，也在2000年前后完全甩掉了圖板。這次工具技術的變革的確產生了巨大的價值：繪圖速度加快，改圖成為家常便飯（在手工時代則是不可逾越的障礙）。

特別提出的一點：圖層的應用使得各專業可以基于同一套建筑設計進行本專業設計，我稱之為”基于繪圖的BIM“，即便是2D的。并且基于CAD也大大加快了各專業計算工具的發展，這些專業工具，都是不折不扣的BIM，包括結構分析（那些構件都被系統識別為構件，而不僅僅是線條），水暖電系統分析。即使是天正建筑這種基于cad二次開發的軟件，也是BIM。這個時期，建筑師所作的建筑設計圖，成為各專業設計的基礎，讓建筑師仍然穩固的成為設計組的核心——這個時期，也是中國的結構師領銜轉為建筑師領銜的時期。

在這期間，cad的普及之前，1990年代，中國還發生了一件有意思的事情：平法的普及（混凝土結構施工圖平面整體表示方法，1995年陳青來）。這種結構專業里面的制圖法，在國外早已流行，這是能夠參數化的cad軟件之前的產物，然而在國內囿于傳統管理體制僵化，到了90年代因為”能夠提高繪圖效率70%“才被大力推廣，可見之前國內的效率有多么低下，生產率永遠是最重要的事。這是僅以制圖方法改變就能大幅提高效率的典型案例，跟技術完全無關，只是改變方法。

這個事件讓我們清楚的知道：中國的建筑業體系，與國外的完全不同，結構師花8成的時間畫圖，即便是到了現在，內地的設計院還只有兩個工種：畫圖的，還是搞經營的。我們剛才談了那么多專業分工，都是發達國家的，國內的情況和國外差別很大。90年代之后，很多新舊專業是一起進入中國的，尤以物業管理（PM）和設施管理（FM）為最，甚至被當作是一家。

在這個時期，技術的驅動力所起作用非常明顯，特別像結構工程等專業，其有限元計算方法早在50年代就誕生了，直到這時，才有足夠便利的建模和計算工具，讓結構設計的專業面貌煥然一新，分析一套結構方案的時間縮短了千百倍，從此，結構師多方案選項就成為主要工作內容，結構創新的可能性大大提高，建筑設計方面所稱的”高技派“也流行世界各地。（當然，在中國，主要工作仍然是畫圖，而且還要靠平法提高效率；國外一般由施工單位畫的施工圖，都是建筑師和結構師畫。于是，在中國很多項目中并無嚴格意義上的設計師，其實都是繪圖員，按照國家規范進行校核的高級繪圖員。）

PC時代幾個重要的商業軟件的時間點：

【基于繪圖的BIM】1982年，Autodesk推出第一套autocad軟件；1997年，推出有鼠標的cad14；1998年，推出cad14中文版，放縱盜版，并且電腦價格劇降，讓中國的甩掉圖板計劃終于實現。

【基于管理的BIM】1982年，空間管理軟件Archibus問世，與autocad集成。

【基于專業的BIM】1987年，首款BIM建筑設計軟件ArchiCad問世。

【中國BIM】1980-1997，中國建科院開發了基于結構設計的PKPM系列軟件，并且擁有自主研發的圖形引擎TCAD，這是世界上產品線最全的BIM系統，在中國市場上的占用率第一。1994年，天正建筑、暖通、電氣問世，是中國最普及的基于cad平臺二次開發的BIM軟件。

至1997年，BIM領域所有的重要軟件基本上都產生了，而且隨著IT技術的發展而獲得長足進步。AEC雖然在專業技術方面，并沒有太大的提升；但是FM方面獲得了非常大的提升，由于技術的進步帶來了更多的管理半徑和管理深度。AEC和FM之間的連接問題還沒有解決。

【BIM時代】

進入21世紀之后的十年來，是IT技術長足進步的十年，BIM所需要的IT能力以及完全具備，而市場需求早已在等待：連接繪圖和管理的中間件亟待問世，Revit應運而生。

嚴格來說，中國BIM時代始于2002年歐特克（Autodesk）收購基于繪圖的BIM軟件Revit，此后擅長市場推廣的歐特克就將BIM大旗推到世人面前。這力度之大，導致在這之前誕生的BIM軟件普遍沒有被當作是BIM，在中國，計算機制圖就是cad（國外也是這樣，產品名字成為通用詞），而BIM就是Revit（國外最初則是以ArchiCad、Microstation等為主，Revit進入Autodesk之后又經數年開發，到了很后來才在市場占有率上翻盤為王）。

歐特克通過大量并購，得到了建筑業的若干基于專業的BIM軟件，包括建筑設計、結構設計、機電水電MEP、日照分析、能耗分析等等。這讓歐特克得以站在CaBIM老大的位置去推廣BIM理念，其聲勢之大，讓人感到：無BIM，就滅亡。

但是反觀國內軟件，還渾然不覺——這背后隱藏的深層次的原因則是管理之缺乏。在技術這一邊，繪圖和各主要專業設計、及算量造價，都已很發達；但是在管理那一邊，也找不出能代表行業的軟件，而且只有工程管理這一項還算過得去。加在一起，AEC行業算是信息化挺深入的了，但是FM還完全沒有，人們對于BIM的管理需求仍然沒有感覺。

國外的BIM時代則要從1987年第一款真正的建筑設計BIM軟件ArchiCad推出算起，這么多年的發展，除了技術的進步之外，還被管理需求推動著。這個管理，是以FM為代表的設施管理體系。

【BIM給建筑設計帶來什么飛躍】

建筑設計和各專業設計真正放在一個平臺上來了，比之CAD平臺的確產生了巨大的飛躍：

1，建筑中，空間設計成為一個核心的設計——這個空間，是為使用者提供一個作業環境而設計的，于是，空間設計，也等同于室內設計，或者室內環境設計；水電暖通設施是為了空間的需要而”反算“整個系統的參數；各專業之間的碰撞檢測成為家常便飯。建筑設計師更加名副其實的成為建筑系統架構師。

2，建筑設計和施工，在分離了這么久之后，現在又融合到一起了——他們是基于一個模型在操作。由于中國的專業分割的體制問題，導致我們還沒有感受到這一點的威力。設計的模型，可以直接用于施工，也可以用于預算造價和工程管理。僅在項目實施范圍內進行基于BIM的作業，就能產生相當高的價值。不僅建筑師本人，整個項目的人都可以成為建筑系統架構師。

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