AI建筑设计——画法库 | 建筑设计数智化转型的解决方案

以下为品览设计总监秦承祚直播实录：
本文将从5个部分来对画法库进行介绍，第一个部分是建筑行业的背景与趋势，第二个部分是建筑设计行业的痛点，第三个部分是画法库解决方案，第四个部分是画法库的具体介绍，最后是画法库的展望。
1.建筑行业的背景与趋势
现在各行各业其实都在进行信息化的转型，互联网行业、金融行业及媒体行业基本上是达到了100%的一个信息化程度，但是建筑行业其实在我们的各行各业里面，这个信息化程度可以算是垫底的，除了农业和畜牧业比建筑业更低一点之外，建筑行业基本上是属于倒数第一名，在国外建筑行业的信息化程度可以达到1%，在我们国内其实只达到了0.08%，当然建筑行业确实它的信息化程度比较低，是有一定的难度。

一方面这个行业作为最传统的行业之一，有了大量的原始数据的积累。第二方面建筑行业它的体量大，比如说在我国房地产加建筑行业总共的GDP产值可以占到16%。第三个原因就是建筑工程本身它的复杂性高，包括10多个专业，上百个工种的协同，大量的专项工程，工程量又大，工程周期又长，所以这几方面都导致了建筑信息化它的推进进展是很低的。
当然我们也有一定的一些进展，比如说从1980年开始，我们开始了甩图板运动，实现了从手绘变成二维的CAD的一个状态。
从1996年到2008年，我们也有两个方面的一个变化，这段时期我们有了一些三维的建模软件，比如说是CAD更高阶的版本，另外一方面就是关于工程造价以及项目管理这方面的信息化，当然从不管是CAD也好，还是三维建模软件也好，还是说工程造价的这些信息化的软件处理也好，其实我们这样来看，其实它都是只是实现了一个最低程度的一个建筑行业的信息化，以CAD为代表的这种二维以及三维建模软件，其实就是计算机图形学的一个应用，只是实现了建筑图源的一个二维和三维的实现。
工程造价和项目管理其实是对于Excel表格的一个更高阶的实现。在2008年的时候，我们开始提出 Bim概念， BIM概念其实是对于建筑行业信息化转型的一个共识，但是推行起来确实很困难，原因也就是刚才所说的有三点，但是它自身的复杂程度也很高，而建筑设计行业它自身也有着一定的一个特点，需要从方案到概念方案，到方案设计到初步设计，再到施工图设计，去循序渐循序渐进地深化建筑图纸。
但是BIM建筑信息模型，它其实是要求我们在从一开始的时候就要把所有的信息全部落到位，一开始的时候可能只是需要两个体块模型，但是如果是我们使用BIM去做，我们就要一开始去就需要从垒砖开始把建筑做出来，所以它对于设计师来说其实并不是那么友好的，但是建筑行业又必须去进行信息化的转型。

现在可以分成三个红利阶段，三个阶段的红利其实是万科现在老大郁亮提出来的。02年之前，地产商可以通过很低的土地成本获得土地，然后这个时期地产的利率可以达到40%左右，但是02年的时候，国家出台了土地招拍挂的政策，土地红利期就相当于已经结束，之后虽然没有了土地红利，但是地产商可以通过高杠杆融资，以较低的金融成本获取融资。但是在2020年的时候，出了金融的三条红线，金融红利也被斩断了。
所以我们现在有了一个叫管理红利的词汇，因为我们现在地产行业它的利润率从土地红利时期的40%已经降到了今天的3%~10%，这个利润率其实非常接近于制造业的利润率，制造业的利润率可以说是30%~15%之间，这个转变其实是要求建筑行业必须去向制造业学习。制造行业它的管理颗粒度非常细，而且随着工业4.0的提出，以及中国制造2025的提出，制造业每个行业，每个专项或者说每个维度上，它都是运用信息化技术进行产业的升级和变化。

而建筑行业要回归制造业的话，其实就要求建筑行业管理的颗粒度越来越精细，建筑行业的信息化程度越来越高，越来越往精益制造的方向去转型去做改变。而且刚刚好就是近几年我们的基础信息技术实现了突破，为我们实现建筑的信息化提供了可能性。云计算和云存储技术为我们实现了大规模数据以及大规模复杂计算可能性。5g技术的发展为我们实现了一个快速的信息通道的实现，人工智能为我们提供了深度学习的算法，能够利用机器学习去帮我们解决一些优化上的问题。也正是由于这些基础技术，云存储、云计算，人工智能5g才为这种复杂的建筑工程的信息化提供了可能性。
2.建筑设计行业的痛点
首先建筑设计在整个建筑行业产业链中的位置，可以参考制造业里面的微笑曲线，制造业里面其实有两个比较著名的曲线，一个是微笑曲线，一个是五脏曲线。我们建筑行业其实更接近于微笑曲线。对于微笑曲线，它其实我们可以分成前端中端和后端，前端是研发策划和设计，后端是品牌渠道销售，然后中端是加工和组装，它的附加值最高的部分其实是在前端和后端，就是研发设计以及品牌和渠道。

按理说建筑设计整个行业在产业链中的位置是属于前端的，但是事实上并没有像我们想象的这么乐观，我们可以把建筑设计分成两个方向，一类是住宅设计，一类是公共建筑的设计。对于住宅设计来讲，我们建筑设计其实仅仅拿到了设计的整个研发策划设计最后的部分，而且这一部分其实更偏向于加工和组装，核心价值最高的部分研发和策划以及定位，其实是被开发商地产商拿走的。
对于公共建筑的设计来讲，建筑设计行业所占的位置是可以覆盖到研发策划和设计的，但是就像图上所展示的这三条微笑曲线一样，开发商或者说住宅类的建筑，它的微笑曲线更接近于工业4.0，因为它更规范更标准化，但是公共建筑的设计以及公共建筑行业，它的微笑曲线其实是更接近于更平缓的曲线，所以在这样的一条曲线上，设计的价值并没有最大化的体现出来。
我们可以看到从三条微笑曲线上可以看出来，工业化实现的程度越高，或者说越接近于工业4.0，前端的研发策划和设计的价值就会越高，这也给我们建筑设计行业提出了一个方向，那就是进行信息化的转型，去往精益制造、精益设计去靠拢发展，这个是我们设计行业在产业链中位置的一个痛点。

第二个痛点就是我们现在每个实实在在的在设计行业里面能够体会到的一个痛点，那也就是我们现在的设计院里是以项目导向型的一种生产模式，很难实现提质增效。对于互联网公司也好，还是制造业也好，他们其实是做产品，而不是做项目，因为产品的复用率高，成本低，他们利润率就高。
但是对于我们建筑设计行业来讲，我们更多的是去完成一个项目，但是每一个项目的复用率就很低，人力成本很高，我们每一个项目都需要重新地投入一个团队去做这样一个项目，完全从头从0%~100%这样去做下来。这种生产模式其实会带来以下5个问题：

第一个问题就是经验积累慢，而且难以延续。我们必须通过一个项目一个项目去做下来，才能把实际的经验积累到个人身上，而且个人依赖性极强。如果一位经验很充足的工作了10年的建筑设计师或者是其他专业的设计师离职的话，他的这份经验就很难向企业里面的其他人继续传递下去；
第二个是企业的项目成果以及项目的品质，非常依赖于个人能力，或者说个人所带的团队的能力。因为不同的团队以及不同的个人，他的经验是不同的，他产出的成果肯定是质量不均，价值比较足，他可能的产出的成果对于规范的理解就会很高，如果是刚入职一年的设计师，他产出的成果或者说画出来的图，可能会违反很多个强条。
第三个，这种项目为导向型的生产模式，注定了设计院要靠项目数量来堆积产值，项目数量多的情况下，每一个项目周期被压缩到一个很极限的状态。设计人员在这种状态下就会在每个项目之间疲于奔命。基于第三条，因为项目周期受到压缩，每一个项目的品质和质量就难以保证，设计人员也难以去追求更好的创造与创新，企业也就更难形成持久的产品力与品牌力，这就导致了第5点，设计企业在整个市场中的议价能力偏低。
3.画法库解决方案
那么针对于建筑设计行业的痛点，我们给出了画法库的解决方案。画法库是什么？它是一个经验沉淀的知识库，可以帮助设计行业或者说设计院实现建筑设计数字化的转型，甚至可以帮助传统的设计院实现由原来传统的项目导向型的生产模式，往产品导向型的生产模式去转变转型，提高产品的复用率，降低生产成本。我们相当于是把原来做的每一个项目的经力，去投入研发每一个企业或者是每一个个人自己独有的画法库，把画法库当做产品去打磨。当画法库在市场上去接一个项目的时候，我们只需要基于我们的画法库叠加一个项目的补丁包，我们就可以得到我们针对于这一个项目的方案，我们来针对于之前的每5个痛点来逐项解释一下，或者说逐项阐释一下画法库的一个优势。
首先我们通过画法库经验沉淀，可以把设计院里每位设计师的经验沉淀到我们的知识库体系里面去，而且利用这个知识体系，可以形成可复用的直接生产力，可以直接用于产生方案。第二点，有了画法库之后，我们可以输出统一质量的统一的高质量的一个成果。第三点，我们画法库平台借助云计算平台，可以实现设计成果的高速产出，这样就避免了每一个项目周期被压缩的一个状态。
然后第4点，设计行业针对于画法库这一个产品进行不断的打磨，不断的迭代更新，持续提升画法库这一个产品的产品品质，把创造力和创新力解放出来，花更多的时间去在项目的创新上，更有利于设计企业去打造自己的设计品牌，做到以上5点，那么就可以更好的提升设计企业在市场上的一个议价能力。

画法库其实是品览建筑设计平台产品矩阵中的产品之一，品览产品矩阵中一共有三个，产品画法库、产品施工图的AI绘图产品、数字化的图纸管理平台。在这一套系列的产品当中，画法库是属于产品的，是其他产品的一个内在驱动力。基于画法库，我们将设计院的绘图的逻辑以及绘图的方式经验积累下来，转移成算法与代码之后，作为施工图AI绘图的一个后端，去支持施工图AI绘图产品的机器绘图。同时我们在做数字化图纸管理平台，又可以帮助设计单位去管理自己的图纸资产，反哺给我们的画法库，进行更高质量的、更多数据的一个画法库的经验积累。

画法库的核心内容其实就是将设计院里面我们现在人所做的工作：绘图以及绘图的逻辑和绘图的规则，把它沉淀下来，变成一条一条的需求文档。这套规则文档是需要覆盖到全专业、全业态、全产品网格的。目前我们品览这边也在打造品览自己的一个画法库，现在已经实现了建筑、结构、给排水、暖通、电气5个专业的画法库覆盖，未来还将覆盖到室内以及总图专业。在业态方面，我们目前是覆盖到了住宅的产品，然后未来会考虑像酒店、办公公寓、学校、厂房、商场、酒店等多业态。
画法库的特点就是允许客户定制，甚至高阶的客户可以进行画法库的自主开发，因为不同的设计院它的绘图习惯不一致，包括字形、线型、字体、字号、图例以及绘图的规则，绘图的逻辑都会有不一样的情况。那么每一个设计单位或者说是每一个人都需要有一套自己的一个定制版的画法库，而且不同的地区也会采用不同的规范，不同的标准，包括地标或者是公司标准，以及每个设计单位它的业务类型也不一样，有些是针对于住宅，有些是针对于酒店，有些是针对于医院学校以及不同的设计单位，它针对的目标客户群体也不一样，比如说中端客户、高端客户、低端客户，他们所采用的设计标准或者是设计内容也是有不同的。

4.画法库的具体介绍

画法库最核心的两个功能，第一个是实现画法文档的编写积累与迭代，第二部分就是实现画法文档的信息结构化。重点来介绍一下第二个部分，画好文档的信息结构化功能。这部分包括三个，一个相互迭代的关系，第一部分画法库可以帮助设计师更好的实现画法文档，也就是画法逻辑，绘图规则的语序和语速的标准化和规范化。
第二部分是当我们实现了画法逻辑和画法规则的标准化和规范化之后，我们可以进行画法文档的一个自动翻译，通过机器语言可以将画法文档和画法逻辑自动的翻译成算法代码，实现一个高效的转移。
第三点就是在我们实现了机器自动转移之后，我们就可以为客户提供更高质量更高效率的画法库定制，这样每个客户可以高速的定制自己的画法库，甚至是高阶用户，通过自己按照我们定好的这样语速语句的一个规范化标准化的方式，自己来书写属于自己的画法库。

画法文档里面的信息结构化最核心的内容就是画法文档的语速，语序的标准化和规范化。在我们自然语言当中，语速我们可以拆解成这些类型的词语，名动行复数，代连介冠叹。当然我们在做画法逻辑的归纳以及表述的时候，其实它更像是一个描述性的文字或者是描述性的语句，更多的用到的是名词、动词、数词、代词、连词、介词以及冠词。
在语序上我们常用的语序方式或者说语法结构是主谓宾定状补。而在我们在进行画法逻辑的描述的时候，其实更多的是用到前面的三个：主谓宾。我们可以来简单的看一下就是画法文档信息结构化之前和之后的一个对比。之前是我们用无序的自然语言书写的这种画法文档或者说画法逻辑，而右侧是我们结构化之后描写出来的一套画法逻辑。我们可以看到结构化之后，可以非常清晰地从从自然语言当中提取出它的动词名词属性等等这些信息。

当我们做到这种画法文档或者说画法逻辑的结信息结构化之后，我们就非常有可能实现机器对于我们这段文字的一个自动转移，变成我们的算法和代码，然后我们将这段算法和代码输入到我们机器绘图的后端，当我们去输入图纸的时候，我们的平台就可以基于我们刚才写的这段算法和代码去自动的生成我们想要画的内容。

从信息结构化的角度来讲，我们画法库有以下的4个阶段，第一个阶段就是无序自然语言的阶段，第二个阶段对于名词标准化和规范化，现在我们平台已经实现了对于名词其实就是对于设计对象，包括空间以及构件，对于他们的一些名称及属性的一个统一定义。其实这一块有点类似于rabbit里面的足的概念，然后接下来就是实现动词、介词、连词等等一些其他类型的词汇以及最关键的语序或者说语法的一个标准化和规范化。然后第4个阶段就是由自然语言向代码的一个自动转移，然后这部分工作我们预计在明年的时候去实现出来，然后这4步都实现出来之后，其实就相当于我们每一个人就可以按照我们规范化的语速和语序，通过自然语言的方式进行一个编程。从画法积累的角度来讲，目前我们品览也已经完成了一定的工作内容。
在今年上半年的时候，我们实现了住宅机电三个专业的高层板楼单单元的以及国标的二维图纸的绘制，绘制逻辑和绘制画法的积累。在过去的q3季度，我们实现了高层、多层、首层架空、板楼、塔楼以及单个子项多单元的二维化法的积累。在接下来的q4季度，我们将会实现住宅方向的：包括全楼型全项目级别，全专业，包括建筑和结构以及能够覆盖到多个地域，多个地标的，而且是三维的画法库的积累。同时也会考虑从住宅类型里面去进行一个拓展，到酒店和办公这两个领域。到2022年也就是明年的时候，我们会考虑把我们的设计类型拓展到进行一个更多的状态，包括住宅、酒店、办公学校、商场、公寓、医院等等。

5.画法库的展望

画法库产品可以有更多的一个想象空间，向前向后拓展。比如说如果说我们考虑拓展画法库设计对象库里面的内容，把细化颗粒度进到零件级，当我们实现机器绘图，完成这个方案设计以及施工图设计的时候，我们可以同步产出零构件清单、材料清单以及设备清单。如果说我们有跟供应商签订一个很好的供应关系，我们可以直接向供应商下订单，直接接入到工业互联网大环境。
第二部分就是借助画法库和AI绘图平台，我们可以尝试从设计侧拉通构件的规格和标准，因为我们现在做装配式设计和装配式建筑的话，其实它是受限于这个项目的，对于每一个项目来讲，它的规范化或者说标准化程度很低，但是对于多个项目来讲，它可能就非常有可能是他们共用一套体系，共用一套比如说楼梯间的梯段，t段的尺寸，以及墙体的尺寸和大小，可以实现项目间的相同构件的一个复用，从设计侧实现装配率的一个提升。
然后第三点就是拓展画法库，由二维状态向三维状态，甚至从三维状态向六维状态的一个升级，实现从二维画法库到BIM画法库的一个升级。当然4d其实就是一个时间线的管理，对于施工的次序可以形成一个演示，五维的话可以实现成本的一个管理，六维是实现建筑全生命周期运营管理的一个状态。
通过扩展我们的画法库，从二维状态向六维升级，我们可以将画法向施工方向进行拓展，接入智慧工地，帮助我们实现设计效果的一个强管控，更有利于推进我们的希望实现的一个建筑师负责制。