Параметрическое проектирование
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Параметрическое проектирование — это метод проектирования, при котором такие элементы, как элементы здания и инженерные компоненты, формируются на основе алгоритмических процессов, а не прямого манипулирования. В этом подходе параметры и правила устанавливают взаимосвязь между замыслом проекта и реакцией проекта. [1] [2] [3] Термин параметрический относится к входным параметрам, которые вводятся в алгоритмы. [1]
Хотя сейчас этот термин обычно относится к использованию компьютерных алгоритмов в дизайне, ранние прецеденты можно найти в работах таких архитекторов, как Антонио Гауди . Гауди использовал механическую модель для архитектурного проектирования (см. аналогичную модель ), прикрепляя веса к системе струн, чтобы определить формы строительных элементов, таких как арки. [3]
Параметрическое моделирование можно разделить на две основные категории:
Системы, основанные на распространении, в которых алгоритмы генерируют окончательные формы, которые не определены заранее на основе исходных параметрических входных данных.Системы ограничений, в которых устанавливаются окончательные ограничения и используются алгоритмы для определения фундаментальных аспектов (таких как конструкции или использование материалов), которые удовлетворяют этим ограничениям. [4] Процессы поиска формы часто реализуются с помощью систем, основанных на распространении. Эти процессы оптимизируют определенные цели проектирования с учетом набора ограничений проектирования, позволяя «найти» окончательную форму проектируемого объекта на основе этих ограничений. [4]
Параметрические инструменты позволяют отражать как ассоциативную логику, так и геометрию формы, созданной параметрическим программным обеспечением. Интерфейс проектирования предоставляет визуальный экран для поддержки визуализации алгоритмической структуры параметрической схемы для поддержки параметрической модификации. [5]
Принцип параметрического проектирования можно определить как математическое проектирование, при котором взаимосвязи между элементами дизайна показаны как параметры, которые можно переформулировать для создания сложной геометрии; эти геометрии основаны на параметрах элементов путем изменения этих параметров; новые формы создаются одновременно. [6]
В программном обеспечении параметрического проектирования дизайнеры и инженеры могут свободно добавлять и корректировать параметры, влияющие на результаты проектирования. Например, материалы, размеры, требования пользователя и данные о теле пользователя. В процессе параметрического проектирования дизайнер может раскрыть версии проекта и конечного продукта, не возвращаясь к началу, установив параметры и установив связи между переменными после создания первой модели. [7]
В процессе параметрического проектирования любое изменение параметров, например редактирование или разработка, будет автоматически и немедленно обновляться в модели, что представляет собой «короткий путь» к окончательной модели. [8]
Параметр [ изменить ]
Слово параметр происходит от греческого слова para (кроме того, перед или вместо) + метрон (мера). Если мы посмотрим на греческое происхождение этого слова, то станет ясно, что это слово означает термин, который заменяет или определяет другую меру. [9]
В параметрическом программном обеспечении САПР термин «параметр» обычно означает переменный член в уравнениях, которые определяют другие значения. Параметр, в отличие от константы, характеризуется наличием диапазона возможных значений. Одна из наиболее привлекательных возможностей параметрической системы — это возможность исследовать множество вариантов конструкции, изменяя значения нескольких управляющих параметров. [10]
История (ранние примеры) [ править ]
дизайн параметрический Аналоговый
Одним из первых примеров параметрического дизайна была перевернутая модель церквей Антонио Гауди . В своем проекте церкви Колония Гуэль он создал модель струн, утяжеленных птичьей дробью, для создания сложных сводчатых потолков и арок. Регулируя положение гирь или длину струн, он мог изменять форму каждой арки и наблюдать за воздействием на соединенные арки. Он поместил зеркало внизу модели, чтобы увидеть, как она будет выглядеть, если ее построить в перевернутом положении.
Особенности метода Гауди [ править ]
Аналоговый метод Гауди вобрал в себя основные особенности вычислительной параметрической модели (входные параметры, уравнение, выходные данные):
Длина строки, вес птичьего выстрела и расположение точки привязки действуют как независимые входные параметры.
Положения вершин точек на строках служат результатами модели.Результаты получаются с использованием явных функций, в данном случае гравитации или закона движения Ньютона.Изменяя отдельные параметры этих моделей, Гауди мог создавать различные версии своей модели, гарантируя, что полученная структура будет находиться в чистом сжатии. Вместо того, чтобы вручную рассчитывать результаты параметрических уравнений, он мог автоматически определять форму цепных кривых с помощью силы тяжести, действующей на струны. [11]
Немецкий архитектор Фрей Отто также экспериментировал с нецифровыми параметрическими процессами, используя мыльные пузыри, чтобы найти оптимальные формы структур тенсегрити, таких как Мюнхенский олимпийский стадион , спроектированный для летних Олимпийских игр 1972 года в Мюнхене . [12]
Архитектура [ править ]
Природа часто служила источником вдохновения для архитекторов и дизайнеров. [12] Компьютерные технологии предоставили дизайнерам и архитекторам инструменты для анализа и моделирования сложности, наблюдаемой в природе, и применения ее к структурным формам зданий и моделям городской организации. В 1980-х годах архитекторы и дизайнеры начали использовать компьютеры с программным обеспечением, разработанным для аэрокосмической и киноиндустрии, для «анимирования формы». [13]
Одним из первых архитекторов и теоретиков, использовавших компьютеры для создания архитектуры, был Грег Линн . Его «блобов и архитектура складок» является ранним примером компьютерной архитектуры. Новый Терминал 3 международного аэропорта Шэньчжэнь Баоань , построенный в 2013 году, был спроектирован итальянским архитектором Массимилиано Фуксасом при поддержке параметрического проектирования инжиниринговой фирмы Knippers Helbig . Он служит примером использования параметрического проектирования и технологий производства в масштабном здании. [14]
В общем архитектурном проекте все аспекты дизайна и их размеры можно рассматривать как параметры, такие как местоположение, ориентация, форма, солнечное излучение и так далее. [15]
Итеративный процесс — это подход к постоянному совершенствованию концепции, дизайна или продукта. Создатели создают прототип, тестируют его, настраивают и повторяют цикл, чтобы приблизиться к решению. [16]
В случае параметрической архитектуры итерация в принципе может создавать вариации при каждом проходе одного и того же набора инструкций. Примеры могут включать изменение размера и формы плиты пола при строительстве небоскреба или изменение угла модульной системы облицовки при укладке плитки на волнистую поверхность. Помимо создания вариаций, итерация может быть мощным инструментом как для оптимизации, так и для минимизации времени, необходимого для достижения этой оптимизации. Используя гибкую параметрическую систему, которая может дать немедленную обратную связь, проектировщик может генерировать решения и быстро их тестировать, перебирая множество возможностей, каждая из которых создается с различным набором параметров. [17]
дизайн Городской
Параметрический урбанизм фокусируется на изучении и прогнозировании моделей расселения. Архитектор Фрей Отто определяет оккупацию и соединение как два фундаментальных процесса, участвующих в любой урбанизации. [18] Параметрические процессы могут помочь оптимизировать движение пешеходов или транспортных средств, ориентацию кварталов и фасадов, а также мгновенно сравнить различные характеристики нескольких вариантов городского дизайна. [19]
Методы параметрического проектирования позволяют архитекторам и городским дизайнерам лучше решать и реагировать на разнообразные городские контексты, экологические проблемы и социальные проблемы. Интегрируя данные и анализ в процесс проектирования, параметрический урбанизм позволяет находить более обоснованные и адаптивные решения проблем городского проектирования, что в конечном итоге приводит к созданию более устойчивой и устойчивой городской среды.
Промышленный дизайн [ править ]
С развитием технологий и улучшением качества жизни людей появляется все больше факторов, влияющих на конечный результат дизайна интерьера и мебели. Пространство, форма, цвет, линия, свет, цвет, узор и текстура — все это влияющие элементы. [20]
Метод параметрического проектирования предоставляет промышленным дизайнерам больше возможностей проектирования. Метод параметрического проектирования дает дизайнерам мебели возможность бросать вызов более сложным конструкциям мебели и создавать более сложные формы. При решении эргономических проблем методы параметрического проектирования могут помочь дизайнерам создавать цифровые сценарии реального использования и предлагать более удобные концепции дизайна.
Использование расчетных таблиц в мебельной промышленности для реализации параметрического проектирования полезно, когда необходимо выполнить крупный заказ с разными размерами одной и той же модели мебели, поскольку сокращает время работы и вероятность ошибки. [21]
Программное обеспечение [ править ]
| Программное обеспечение | Описание | Изображение |
|---|---|---|
| Автодеск 3DS Макс | Программное обеспечение для 3D-моделирования игр, фильмов и анимационной графики. Он использует модификаторы, проводные параметры и Max Creation Graph для управления своей геометрией и функциональностью. | |
| Аутодеск Динамо | Среда графического программирования с открытым исходным кодом для проектирования. Он расширяет информационное моделирование зданий с помощью данных и логической среды графического редактора алгоритмов. | |
| Аутодеск Майя | Программное обеспечение для компьютерной 3D-графики для интерактивных 3D-приложений, включая видеоигры, анимационные фильмы, телесериалы или визуальные эффекты. Он имеет архитектуру графа узлов, язык сценариев Maya Embedded Language (MEL) и поддерживает Python . | |
| Автодеск Ревит | Программное обеспечение для информационного моделирования зданий (BIM), используемое архитекторами и другими специалистами в области строительства. Он создает трехмерные параметрические модели, которые включают как геометрическую, так и негеометрическую информацию о проектировании и строительстве. Он автоматически обновляет все компоненты, виды и аннотации при внесении изменений. | |
| КАТИЯ | Программное обеспечение для 3D-моделирования, которое архитектор Фрэнк Гери использовал для своих криволинейных зданий, таких как Музей Гуггенхайма в Бильбао. [22] Это основа Digital Project, программного обеспечения для параметрического проектирования от Gehry Technologies. | |
| ГенеративныеКомпоненты | Параметрическое программное обеспечение САПР, разработанное Bentley Systems. [23] который позволяет пользователям моделировать геометрию и манипулировать ею, применять правила и отношения или определять сложные формы и системы с помощью алгоритмов. Он поддерживает множество стандартных форматов файлов и может интегрироваться с системами информационного моделирования зданий. | |
| Кузнечик 3D | Плагин для Rhinoceros 3D , предоставляющий интерфейс языка визуального программирования для создания и редактирования геометрии. Он основан на графах, которые отображают поток отношений от параметров через определяемые пользователем функции (узлы). Grasshopper — это среда визуального программирования, созданная на базе Rhino. Он позволяет создавать визуальные сценарии или определения , описывающие конструкцию посредством ряда связей между операциями, геометрией и другими данными. Как и любая среда программирования, Grasshopper позволяет создавать алгоритмы или наборы инструкций, сообщающих компьютеру, что делать. В традиционном текстовом программировании эти инструкции записываются с использованием текста, который следует строгим правилам форматирования и имеет специальный словарь для описания компьютерных операций. При визуальном программировании инструкции описываются в визуальном интерфейсе с использованием набора узлов или компонентов, описывающих операции, и набора линий или проводов, которые создают связи между ними. [24] |  |
| Марионетка | Инструмент графических сценариев с открытым исходным кодом (или среда визуального программирования) для отраслей дизайна, встроенный в версии программного обеспечения Vectorworks для Mac и Windows. Он позволяет дизайнерам создавать собственные алгоритмы приложений, позволяющие создавать интерактивные параметрические объекты и оптимизировать сложные рабочие процессы в программном обеспечении Vectorworks . Он построен на языке программирования Python и состоит из узлов, связанных друг с другом в виде блок-схемы. | |
| Моделирование | Плагин для параметрического городского проектирования для Trimble SketchUp , разработанный компанией Agilicity doo (ООО). Его основная цель — помочь пользователям создавать концептуальные городские массивы. Он позволяет пользователям проектировать здания с ключевыми городскими параметрами, такими как этажность и общая площадь, а также на лету рассчитывать ключевые параметры городского управления (например, соотношение площади или необходимое количество парковочных мест). | |
| Силовая поверхность | Приложение SolidWorks для промышленного дизайна, органической поверхности произвольной формы и моделирования твердых тел. Он может реконструировать отсканированные сетки. |
См. также [ править ]
- Дизайн-вычисления - Вычисления применительно к дизайну
- Генеративный дизайн - итеративный процесс проектирования.
- Параметризм – Современный архитектурный стиль
- Параметризация
- Отзывчивый компьютерный дизайн - подход к компьютерному проектированию.
- Типографика – искусство аранжировки шрифта.
- Язык визуального программирования - язык программирования, написанный пользователем графически.
- IJP The Book of Surfaces - Книга о геометрии и философии архитектурных поверхностей.
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Джаби, Вассим (2013). Параметрическое проектирование в архитектуре . Лондон: Лоуренс Кинг. ISBN 9781780673141 .
- ^ Вудбери, Роберт (2010). Элементы параметрического дизайна . Рутледж. ISBN 978-0415779876 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Фрейзер, Джон (2016). «Параметрические вычисления: история и будущее». Архитектурный дизайн . 86 (март/апрель): 18–23. дои : 10.1002/ad.2019 . S2CID 63435340 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Вудбери, Роберт; Уильямсон, Шейн; Бисли, Филип (2006). «Параметрическое моделирование как представление проекта в архитектуре: описание процесса». Совокупный индекс компьютерного архитектурного проектирования .
- ^ Оксман, Ривка (01 сентября 2017 г.). «Разница в мышлении: теории и модели параметрического дизайн-мышления» . Дизайнерские исследования . Параметрическое дизайнерское мышление. 52 : 4–39. дои : 10.1016/j.destud.2017.06.001 . ISSN 0142-694X .
- ^ Эльтавил, Ахмад; Су, Юэхун (01.06.2017). «Параметрический дизайн и дневное освещение: обзор литературы» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 73 : 1086–1103. дои : 10.1016/j.rser.2017.02.011 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Фелек, Севал Озгель (07.06.2022). «Параметрическое моделирование в дизайне мебели. Пример: двухдверный шкаф» . Европейский журнал исследований и разработок . 2 (2): 62–74. дои : 10.56038/ejrnd.v2i2.29 . ISSN 2822-2296 .
- ^ Эльтавил, Ахмад; Су, Юэхун (01.06.2017). «Параметрический дизайн и дневное освещение: обзор литературы» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 73 : 1086–1103. дои : 10.1016/j.rser.2017.02.011 . ISSN 1364-0321 .
- ^ «Введение. Параметрическое проектирование в архитектуре [Книга]» . www.oreilly.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «Введение. Параметрическое проектирование в архитектуре [Книга]» . www.oreilly.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Дэвис, Дэниел. «История параметрики» . Проверено 5 апреля 2014 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Круз, Ренато Годой да; протоиерей Клавдия Мария; Пиньейру, Рафаэль Лемешек; Рибас, Ровадавиа Алин де Хесус (2 августа 2021 г.). «Генеративное проектирование: поток информации между генетическим алгоритмом и параметрическим проектированием при строительстве стальных конструкций» . Искусственная среда . 21 (4): 271–289. дои : 10.1590/s1678-86212021000400569 . ISSN 1415-8876 .
- ^ «Параметрический дизайн: краткая история» . АМАИК. Архивировано из оригинала 14 июня 2019 года . Проверено 5 апреля 2014 г.
- ^ Джаби, Вассим (2013). Параметрическое проектирование в архитектуре . Лондон: Лоуренс Кинг. ISBN 9781780673141 .
- ^ Эльтавил, Ахмад; Су, Юэхун (01.06.2017). «Параметрический дизайн и дневное освещение: обзор литературы» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 73 : 1086–1103. дои : 10.1016/j.rser.2017.02.011 . ISSN 1364-0321 .
- ^ «Все об итеративном процессе проектирования | Smartsheet» . www.smartsheet.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ «Введение. Параметрическое проектирование в архитектуре [Книга]» . www.oreilly.com . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Шумахер, Патрик (2009). «Параметризм — новый глобальный стиль архитектуры и городского дизайна» . AD Архитектурное проектирование . 79 (4).
- ^ Стейно, Николай; Вейрум, Нильс Эйнар (2005). «Параметрический подход к городскому дизайну». Материалы 23-й Международной конференции по образованию и исследованиям в области компьютерного архитектурного проектирования в Европе (ECAADe) . КУМИНКАД. стр. 679–686. дои : 10.52842/conf.ecaade.2005.679 . ISBN 0-9541183-3-2 . S2CID 113462702 .
- ^ «7 элементов дизайна интерьера – Уголок вдохновения» . Проверено 10 апреля 2024 г.
- ^ Буна, Жолт; Бадиу, Ионуц; Элес, Арнольд (29 июня 2015 г.). «ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕБЕЛИ» . ACTA TECHNICA NAPOCENSIS - Серия: ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА, МЕХАНИКА и ТЕХНИКА . 58 (2).
- ^ «Строительство – Музей Гуггенхайма в Бильбао» . Музей Гуггенхайма в Бильбао . Проверено 20 мая 2017 г.
- ^ «Программное обеспечение для вычислительного проектирования» . Проверено 25 февраля 2016 г.
- ^ Надь, Данил (29 мая 2020 г.). «Начало работы с Grasshopper» . Знакомство с Кузнечиком . Проверено 10 апреля 2024 г.