小公司大能量：依托技术性平台，优化设计过程和成果
全球住房需求上升，环境挑战加大等现实因素把建筑工程行业推上了风口浪尖。而日益加大的技术性劳动力缺口又不断推动各行业积极创新。是挑战，也是机遇，建筑工程行业转型的时机已成熟。
价值10万亿美元的建筑市场转型时机已经成熟。与建筑相关的支出占世界 GDP的6%。然而，在过去50年里，建筑业的生产率鲜有提高。据世界经济论坛估计，通过全面数字化可以创造1.2万亿美元的额外价值。
目前，这种转型仍然难以捉摸。实际上建筑业的生产率仍然停滞不前。颠覆性的设计技术主要体现在多变的建筑外形上而建筑环境的宏观形式变得越来越严峻。如何应对市场压力？基于供应链、转换问题和自身利益的考虑，更灵活的建筑交付方式是一种选择。
即将到来的转型将取决于应用变革性工具来解决建筑工程行业目前面临的困难和低效。通过采用与设计飞机或汽车类似的方法设计建筑，确保设计师与制造商之间的紧密合作是设计过程的一部分，这么做可以在进行具体投资之前保证产品设计从各方面都避免了错误和低效的可能。
在这一过程的各个层面上，业主和少数创新者正开始挑战极限、延伸关联、打破传统的界限。一些公司正通过垂直整合供应链，将这种合作推向一个新的方向。WeWork （提供物理和虛拟共用工作空间的设计、施工和管理）和Katerra （其使命是优化建筑设计、材料供应和施工的各个方面）等公司正在利用规模经济为客户提供完整的交钥匙体验。近年来，这些公司注意到大量风险资本投资涌入，并正以惊人的速度增长。
但是，大多数建筑物仍由小企业设计和开发。我们认为，创新实质上是由小型从业者和企业推动的。就像在时尚、食品和消费品行业一样，建筑可能日益成为手工艺品。对于较小的设计师、工匠和建造者来说，总是有机会的。但在垂直整合企业主导地位日益稳固的情况下，小企业要想参与竞争，就必须解决供应链脱节的问题。
转换问题是导致大多数建筑工程行业效率低下的核心问题。在传统的过程中，建筑师负责绘制建筑平面图，然后将其转换成一套二维平面剖视图提交给业主。然后，业主和总承包商为建筑物的各部分和系统招标——又一次转换——这么做旨在让一家公司负责设计和交付结构，另一家公司则负责设计和交付外立面，另外一家公司则负责设计和交付暖通系统，以此类推。有些情况下，参与其中一部分竞标的承包商可能再将该部分的组成部分分包给又一批企业，如此又形成另一次的转换。
这一连串的转换会导致各种信息一直切分到最小部分为止，然后通过合同交换来传递信息，接着再为施工而“重建”信息。值得注意的是，几乎所有的立面都是部分或完全预制的。一旦完成建筑外墙的工程授标，制造商就会进入再造工程阶段，并在设计上增加他们自己的需求，这么做难免又一次带来变更。转换总会导致不少的返工，更别提出错的可能性了。
总效率的经济原则（有用的能源和潜在的能源）适用于建筑物的生命周期。在转换的每一个步 骤中，都会损失大量的能量。目前我们的工业系统的总体经济生产率占总效率的20%不到。2我们可以尝试加快或将转换过程自动化，但是转换本身会限制生产力的上限。我们需要-种全新的方法来突破这个限制，同时还能保持价值，因为从概念、设计、预制、组装到运营的建筑物的形式都在不断变化中。如果各方都能汇聚在单一平台上，这种转换问题必可避免。
使问题更加复杂的是，参与传统建筑供应链的每家公司都非常清楚自己的责任。如果建筑师在施工过程中发现的隐藏机会或效率，他们通常不愿意分享，因为一旦分享，他们需要对这些信息负责。实际上，建筑师通常试图交付满足合同范围的最少数量的信息。
每个分包商也同样担心他们自己在这个更大的难题中所扮演的角色。所有各方都在以免除公司和自身责任为首要目标开展工作，这最终限制了合作意愿，扼杀了创新。
加强协作的基础
在将建筑工程行业与汽车或航空航天制造业进行比较时，这些影响建筑交付过程的关键因素表现得最为明显，因为这些产品是由垂直整合的企业创建的。像波音这样的公司能够标准化和自动化交换和转换。这能尽量避免通常在移交一套文档并进行转换时所产生的信息丢失、错误、调度问题。
我们行业面临的独特挑战是：建筑物由临时团队建造。每个项目都有不同的工程师、业主、总承包商，并且每一方都有不同的项目交付方法和技术。想象一下，如果一个外墙制造商不需要按图纸重新设计外墙细节。参数化三维模型是设计的起点。向供应链下游的制造商开放模型可以避免很多转换问题。调整可扩展平台上的模型以满足制造需求，并自动产生文档。设计人员甚至可以沿着供应链更进一步支持并优化现场组装流程。通过这种方式，建筑工程行业项目的参建方不仅使用技术来定义建筑的外观，还使用技术来定义建筑的建造方式。
从根本上说，统一的数据模型为整个建筑生命周期中供应链协作提供了工具。事实上，部署建筑三维模型的正确方法是使用它来推动制造和施工。当一个由设计师、工程师和供应商组成的网络以这种新方式共同运作，且又能使用像3DEXPERIENCE平台这么强大的环境，他们便可以交付无法通过其它方式完成的项目。
3DEXPERIENCE平台可以大大减少转换中的问题、避免调度问题、降低成本、提高质量，并推动创新。
分布式协同设计和制造平台允许各个参与工作的人直接与流程、系统互相联通，从而绕过大型的垂直整合企业，这些大企业试图垄断建筑工程行业的增长，而非使其民主化。
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实现协作的成果：哈德逊广场15号
哈德逊城市广场是美国最大的房地产项目。哈德逊城市广场位于曼哈顿西侧，占地14英亩，拥有超过1800万平方英尺的住宅和商业用地，创造了2.3万个建筑就业岗位。这个“城中之城”拥有史无前例的项目规模和范围。The Shed是个博物馆兼表演空间，设计以轮子为基础来实现伸缩特色，可为举办活动和音乐会而伸展，同时也可收缩以提供更多的室外空间。大部分开发项目建在一个使用中的铁路广场上。
更引人注目的是各建筑物的复杂性。如今，许多挑战极限的外墙设计都是为公用项目而开发的。商业和住宅楼通常因为价值因素而舍弃几何复杂性。但是通过使用CATIA中的3D建模来完成这个项目的大部分设计，建筑工程行业团队有更多设计独特结构的自由发挥空间。
例如，由Diller Scofidio + Renfro和Rockwell Group设计的哈德逊城市广场15 号， 是一个有着引人注目的弧形玻璃幕墙和石头底座的住宅楼，其建造需要独特的工程技术。我的公司Thelen DesignGroup （TDG）参与建筑外立面和公共空间领域等的工作。
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楼的底部有1.4 万平方英尺的定制石灰石覆层。协同数字化模拟是实现这种复杂建筑结构设计的唯一途径。
TDG使用模拟来确定要使用的块、板和各类石头，建筑节点应该落在哪个位置以及外形是什么样的。最终，该项目需要1800块独特的石头，每一块都有独特的形状，并通过各种排列的锚来固定在钢框架上。
我们使用智能参数化组合体在CATIA中创建模板。这些组合体创建了规则驱动的锚固布置，与二级备用钢结构(也由TDG设计)精确协调。从这里，我们可以做-张有链接的预制图纸，该图纸会根据我们的制造商所需的信息自动更新。
石灰石在法国南部开采，并以大块运往意大利。使用3D模型和由模型生成的二维图纸将石灰石切割成板坯，作为5轴数控加工的指导。用于石材支护的钢支撑也是基于云计算的主模型设计和开发的。有链接的组装和预制图纸自动更新并直接发送给制造商。
钢加工商采用这些图纸使这些复杂钢筋笼的交付符合现场公差范围的要求。现场点云调查作为对3D模型的现场检查，以确保支撑物都安装在必要的公差范围内。
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这座楼还有8000 平方英尺的弧形装饰性不锈钢覆层。经过调查发现，很少有公司拥有雕刻这些建筑所必需的技能。该团队最终与荷兰的船舶制造商合作，后者拥有生产双曲面精密不锈钢的设备、工艺和专项技术。
设计和预制团队使用CATIA和SOL JDWORKS的流体混合来实现这些形式。当制造商发现由于材料原因或某些焊接细节不符合要求而需进行调整时，设计团队能够对参数模型进行细微的修改，并以高度协同的方式重新发布文档。
楼的外层玻璃外壳有40万平方英尺的“冷弯”单元式幕墙。有一种技术允许设计师利用安装在建筑物上时被压弯的平板玻璃单元来打造具有弯曲几何形状的玻璃建筑。幕墙系统由位于宾夕法尼亚州的Linwood New Hudson Fa ades设计和制造。
理解平面玻璃形状所涉及的计算和几何是实现最终曲面几何形状的必要条件，这个问题只有靠参数模拟才能解决。早期使用参数模型来分析设计需要的弧度弯，并保持每个单元的曲率在制造商保证的约束范围内。
在传统的建筑过程中，这些建筑表皮规范将移交给外墙承包商，他们将开发自己的模型、参数和填充材料。然后，将绘制数千个独立单元，一次一个，并按顺序进行开发。在这种情况下，我们的团队提供了一个数据库，其中包含了分包商采购和工程团队所需的特定参数，以大大加快其内部流程。该模型和数据库都可以进一步发展，旨在推动幕墙在车间的排序、物流、机加工、组装、运送和现场安装。
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哈德逊城市广场带来的启示
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