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前言：為何我們需要次世代的設計流程？
目前的建築資訊應用主要集中於後期的施工和營運管理階段（如 BIM360、Revit），但在設計早期的發想與評估階段，卻缺乏系統性的單一參數化工具。設計師往往需要人工在多個軟體間切換，導致效率低落。
本項目的核心動機，在於展示**「設計早期到後期」的自動化工作流程可能性**。透過可視化編程環境（Grasshopper）整合開源工具，讓建築設計從法規檢討、量體生成到細部設計，都能透過演算法輔助，最終透過 Rhino.Inside.Revit 無縫轉移至 BIM 平台。
我們將這個流程定義為一個函數 ，其中包含三大要素：
- 生成系統元件 (Model)
- 評估系統 (Score)
- 最佳化演算法 (Genetic Algorithm)
Phase 1：環境資料庫建立 (Automated Database Creation)
在設計的初始階段，收集基地資訊往往是最繁瑣的機械式工作。本階段的目標是實現工作流程自動化與資料格式標準化。
我們透過自動化腳本，從不同來源（JPG, TXT, CSV, DWG, OSM）導入資料：
- 地形與路網：結合水準點與等高線生成 3D 地形，並自動檢測道路中心線與街廓。
- 建築與物件：自動匹配周圍建築量體高度，甚至透過圖塊識別自動生成植栽、路燈等物件。
- 環境數據：整合氣象資料（EPW）與噪音、車流數據。
這讓設計師只需要喝杯茶的時間，就能完成過去需要大量人力建立的基地環境模型。
Phase 2：開發限制性分析 (Development Constraints Analysis)
為了提升後續演算法的效率，我們必須先「減少分析對象」。
透過輸入法規條件（如航高限制、路心高距比、日照陰影範圍等），系統會自動將基地分割為 的網格，並計算出最大可建築區域 (Maximum Buildable Volume)。這能幫助我們快速匡列出真正需要進行運算的空間範圍，避免在不可建區域浪費計算資源。
Phase 3：外部干涉評估 (External Interference Evaluation)
在量體生成之前，我們先評估基地對外部環境的潛在影響，這是一種「利他」的設計策略，旨在實現低環境衝擊設計。
- 日照權 (Solar Rights)：確保量體不會對鄰房造成過度的日照遮擋（冬季保留暖陽，夏季提供遮蔭）。
- 視野評估 (View Potential)：分析各高度的視野廣度，並針對特定景觀（如河岸、綠地）進行加權。
- 地面層策略：利用冬夏季太陽仰角差異，切削量體以增加地面層在冬季的日照，打造適合植栽生長的無障礙地景。
Phase 4：量體配置生成 (Massing Generation)
這是人機交互式設計 (Human-Computer Interaction) 的核心階段。系統不僅僅是依據環境數據（日照、視野、風場）自動生成量體，更加入了設計師的「人為意圖」。
設計師可以透過拉伸調整量體的大致外型與位置（人為因素），系統則實時進行環境影響評估（環境因素）。透過加權計分，我們能在「數據最佳化」與「設計師直覺」之間找到最佳平衡點。
Phase 5：平面與家具配置 (Layout & Interior Design)
當量體確定後，系統進入細部空間規劃。
- 自動平面生成：依據空間計畫（Program）自動生成隔間。
- 自適應家具配置：系統能根據房間的長寬比與面積，自動調整床位方向與家具尺寸。
- 停車配置：給定基地邊界與開挖率，系統自動運算最高效率的車位排布與車道坡度，大幅提升停車空間的坪效。
Phase 6：開口皮層 (Facade & Parking Optimization)
最後階段處理建築的皮層
- 皮層設計最佳化：透過遺傳演算法控制立面開口率與遮陽板深度。目標是在「降低熱負荷」與「最大化視野」之間取得平衡，自動生成兼具機能與美學的立面設計。
獲獎資訊
- 獎項：金獎
- 日期：2021年12月
- 主辦單位：全國建築師公會
作者：楊承泰 | 日期：2021-12-01 | 標籤：#GenerativeDesign #BIM #Grasshopper #Architecture #Automation