開放建築資訊管理系統

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

開放建築資訊管理系統

Information Management System for Open Building 執行期限：88 年 8 月 1 日至 89 年 7 月 31 日

主持人：國立台灣科技大學建築系施宣光

計畫參與人員：國立台灣科技大學建築系楊德祥、許勝凱

一、中文摘要

開放建築的目的在提供以使用者為導向的 永續性居住環境。對其基本理念的實現乃 是建立在非專業使用者的參與、具可變性 與多適性的設計體系，以及省時省能的高 效率作業程序。而其主要的方法則是建立 在對人造環境中「層級」現象的認知，提 出以層級性之「結構」與「填充」為基本 操作媒介的系統化設計理念與方法。

在開放建築的計畫、設計、生產及管理的 整個生命週期作業流程中牽涉到多專業人 員的參與，以及複雜的物料活動。資訊管 理的可靠性與效率是作業成敗的重要關 鍵。本計畫的研究目的乃是針對開放建築 的需求與作業方式，提出一套可以解決其 資訊管理需求的基本資料模型與基本運作 模式，以提供作為發展完整的資訊管理系 統之核心。

主要的研究內容將針對開放建築之結 構與填充的基本架構，提供使用者參與決 策的溝通與操作工具，整合電腦輔助繪圖 系統與資料庫管理系統，作為設計資料的 建立、查詢以及分析評估的工具，以滿足 開放建築生命週期各階段流程中的作業與 決策需求。

關鍵詞：開放建築、電腦輔助設計 Abstract

The philosophy of open building is based on two seemly conflict requirements, namely, efficiency and individuality. On one hand, it requires that the process being highly efficient, and on the other hand, it requires that the production being highly specialized

for the needs of users individually. The conflict highlights the necessity of systemization and automation. Further more, all phases in the life cycle of open building may require intensive participation of non- experts, and consequently, efficient tools for the manipulation of design abstraction and the encapsulation of design knowledge are fundamentally important. Finally, for open building, designers and users have to foresee not only the quality of just one single building before it is built and used, but also the overall quality of a great variety of building designs. Therefore, computers’

support for automatic generation and evaluation of design alternatives are indispensable.

The methodology of open building is particularly apt to computer applications.

First the design process of open building can be decomposed into some levels of abstraction, where sub problems are almost isolated from other parts and other levels of the design. Each stage of the process inherits from a previous stage a system of invariant, on which a system of variables is to be defined. Second, an open building can be designed basically in a discrete world, including discrete spaces and discrete elements. These two characteristics of open building provide a computational basis for the definition and manipulation of design representation.

Keywords: Open building, Computer aided

design

二、緣由與目的

開放建築的基本理念乃是建立在兩個相互 衝突的需求上。就成品而言，開放建築必 需提供多樣化的可能性以滿足個別的使用 者，而就執行程序上而言，如何提升開放 建築從計畫、設計、生產乃至於管理等生 命週期不同階段的作業效率，是其可行性 的關鍵。除了高效率與多樣化的基本需求 之外，開放建築需要非專業的使用者在建 築生命週期的各個階段積極的參與作業，

因此有效的溝通媒介、簡易的設計操作工 具以及專業知識的包裹乃是必要的手段。

建築設計 資料的 內容大約 可分為 兩 類，其一是與空間相關的幾何性資料，其 二為與空間無關的非幾何屬性資料。目前 的建築設計資訊處理系統多將這兩類的資 料分別處理，例如處理幾何性資料的輔助 繪圖系統以及處理非幾何屬性資料的資料 庫系統、專案管理系統等等。電腦輔助繪 圖系統可以提供各種幾何物件的製作、編 修以及基本設計資訊的處理能力。建築專 業性的輔助繪圖系統則進一步提供了建築 參數化構件與相關編修功能，以及與資料 庫處理系統整合的可能性，以做為建築設 計資訊處理的基本工具。然而建築物是由 具有高度組織性的大量建築構件組合而 成，構件與構件間有高度的關連性。針對 建築物局部的修改往往引發大量與之關連 的建築構件之編修工作以維持整體的完整 性。目前的系統僅照顧到單一或少量構件 的編修，在操作上顯然無法滿足開放式建 築高效率與多樣化的需求。由於開放式建 築主要是以高度規格化與系統化為基本設 計原則，在本質上與自動化資訊處理的技 術需求完全相符。再者目前的系統可以說 是針對描述建築物三度空間完成品的目的 而規劃，而開放式建築則著眼於整體設 計、生產與維護生命週期期間建築物之適 應性與變化可能性，必須處理建築物之四 向度時空變化資訊。在此前提之下，針對 開放建築形式的組織特性與時空變化的可 能性開發書圖整合的資訊處理系統，是開 放建築整體作業流程可行且必要的工作。

三、結果與討論

本計畫所提出的開放建築之資訊管理系統

架構與主要以開放住宅系統模型資料庫為 中心，再針對不同的需求設計適當的操作 介面作為資訊管理資用。圖 1 為開放建築 資訊管理系統的架構，本計畫完成的部分 包括系統模型資料庫以及使用者設計參與 操作介面以作為測試與評估之用。

設計師

技術顧問

3D 模型 設計資料庫

使用需求 單元設計 填充單元 使用管理 系統設計

整體設計 支架體 營造廠商 營建管理

使用者 A

室內設計 師 使用者 B

圖 1 開放建築資料管理系統架構 一、開放住宅系統模型資料庫

系統模型資料庫內容隨著系統開發業 者的需求內容而有所不同，本計畫以林慶 元教授所開發之開放建築系統（林慶元 1997）作為測試之用。支架體構件資料庫 內含柱系統、梁系統以及樓版子系統。填 充系統構件資料庫的內容，包含高架式地 板系統、隔間牆系統、外牆系統、門窗系 統、天花系統、整體衛浴系統、室內樓梯 系統與植栽覆土系統等八個子系統，每一 個子系統含有一或多個構件，而每一個構 件又包含一或多個構材。在構件定義資料 中紀錄構件的預設尺寸、各構材的幾何相 關位置以及構材的估算方式。在構材定義 資料中則記錄構材的單位、密度以及單位 價格等資料供數量計算之用。

開放住宅設計模型目的在建立完整的 空間資訊，透過系統構件資料庫描述的組 合規則，規劃出結構系統與空間系統。結 構系統透過結構承重、管道間管線架設、

次系統配合等因素，規劃合理的結構系統

模型（支架體模型）。空間系統在配合主

系統、空間關係、使用方式等因素下，分

析所有空間使用上的可行性及開放性，分

別建立出不同類型的空間單元（填充體模

型），經由繪圖系統 Reference 的規劃方

式，將不同的空間類型加以紀錄。圖 2 描

述開放住宅系統模型資料庫在單一類型的

結構系統（支架體系統）之下，所容納所

有不同的空間類型（填充體系統）。

S u p p o r t & I n fill M o d e l 空 間 系 統 R efer e n ce

填 充 體 系 統

空 間 一

空 間 二

類 型 一 類 型 二

類 型 三 類 型 一

類 型 二 類 型 三

結 構 系 統

支 架 體 系 統

結 構 體 管 道 間

圖 2 開放住宅設計模型建立方式 二、設計參與系統

設計參與系統包含設計資訊與設計參 與操作介面。設計資訊屬於幾何資訊，有 關描述設計案所規劃出的所有空間資料，

主要內容包括空間位置、空間尺寸、造價 及空間開放性等資訊。而有關描述設計參 與過程中使用者所建立及修改的資料，主 要的內容包括使用者資料、空間規劃資 料、裝修材料資料、施工造價資料等。圖 3 為設計資訊資料庫的內容與連結關係。

使用者資訊 名稱 空間編號 填充體類型 支架體類型 工程造價 加減帳

開放性 使用面積改變 組織型態改變 使用性質改變 空間資訊

空間編號 位置 面積 開放性 造價 景觀

填充體類型 隔間系統 裝修系統 工程造價

支架體類型 編號 位置 面積

隔間系統 編號 空間內容 空間面積

裝修系統 編號 空間名稱 牆面裝修 天花裝修 地板裝修

工程造價 編號 裝修系統 隔間系統

圖 3：設計資訊資料庫的內容與連結關係 設計參與系統資訊，主要針對不同的 空間單元所應用到的空間內容，包括平面 圖、透視圖、VR 等資訊加以紀錄與管理。

圖 3 為填充體輔助規劃模組所應用到的相 關內容與操作系統的對應。

參與系統資訊

空間編號 空間名稱 空間類型 空間圖形 材質圖形 裝修資訊 工程造價

圖 3 設計資訊資料庫的內容與連結關係

四、計畫成果自評

本計畫經由國內住宅生產條件與實質 環境發展回顧，分析出開放建築的進行程 序與需求，進一步針對實際住宅開發個案 進行系統發展與測試，對於現階段落實本 土化開放住宅的資訊管理系統提供一個可 行方式，經檢討後其實質影響包括下列三 點：

1. 應用資訊處理技術提升非建築專業之 使用者在建築生命週期的介入強度與 層次：

l 利用視覺模擬之設計表現技術以 及圖像化的操作與評估工具讓看 不懂建築圖面的非專業者可以進 行有效的設計討論、操作與評估。

(Davis van Bakergem 1993) l 進行設計知識之包裹以及與操作

系統之整合，讓不具專業知識的使 用者也能作有效的設計操作。其關 鍵在於整合所謂的「含有豐富語意 的建築表示法」（Semantically rich building representation）

(Khemlani 1997)於輔助繪圖系統

中，提供自動化的程序，讓部分的

設計知識包裹於設計操作上。

2. 利用開放建築所採用之支架體與填充 物架構的組織特性，發揮自動化資訊處 理技術的應用強度，提升作業流程的效 率：

l 提供系統化建築填充構件與支架 體物件庫與編修工具，降低設計操 作的工作負荷。藉由層級性的支架 與填充系統，將設計問題分解為獨 立的局部問題，以簡化設計操作的 複雜度。(Shih 1998)

l 提供對於建築支架體與填充構件 之關連行為的自動化編修功能，讓 設計者可以作快速的整體設計編 修。(簡仕明 1997)

l 提供輔助設計評估功能，讓設計者 可以快速過濾掉部分之無發展潛 力的設計方案。

3. 紀錄開放建築生命週期設計與生產流 程，滿足團隊作業的資訊處理需求

l 整合建築物生命週期之時空四向 度資訊，對於建築物之計畫、設 計、生產與維護作一完整的動態資 訊紀錄與處理，除了最終方案的內 容之外，並包含其決策與生產過 程。(Kalay 1997)

五、參考文獻

1. 王明蘅,(1998),CIB 開放建築工作小 組 TG26WWW 網頁http://open- building.airoc.org.tw

2. 王明蘅，（1998）『1998 開放建築國 際研討會論文集』。

3. 林草英、施乃中（1999），『開放建 築整體生產流程自動化』，內政部建 築研究所專題研究成果報告。

4. 林慶元，（1997），『共生生態環境 再生建築理念與技術之研究』，祐生 研究基金會。

5. 施宣光、簡聖芬，（2000）『開放住 宅整體規劃發展之研究』，內政部建

築研究所期中報告。

6. 賈倍思，（1995），『長效住宅：現 代建宅新思維』，地景股份有限公司。

7. 許真豪，（1999），『開放式住宅營 建系統之設計開發研究』，台灣科大 建築研究所碩士論文。

8. 簡仕明，施宣光，李漢銘，(1997)，

『建築立體模型建構與編修系統』，

第十屆建築研究成果發表會論文集，

中華民國建築學會

9. Bhat, R.R., J. Gauchel, S. Van Wyk, 1993, “Communication in Cooperative Building Design” Proceedings of CAAD Futures 93

10. Davis van Bakergem, W., G. Obata, 1993, “Making the Problem Visible:

Project Specific Information in

Collaborative Design”, Proceedings of CAAD Futures 93

11. Habraken, N.J., 1998, The structure of the ordinary, The MIT Press

12. Habraken, N.J., 1998 "Open Building and the internationalization of The Building Industry ", Proceedings of CIB conference on open building

implementation, 1998.

13. Khemlani, L., A. Timerman, B. Benne, Y.E. Kalay, 1997, “Semantically rich building representation”, Representation

& Design, Proceedings of ACADIA 97 14. Shih, S.G., 1998, "Notes on the

computer aided design system for open building", Proceedings of CIB

conference on open building

implementation, 1998.

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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計畫類別：þ個別型計畫　　□整合型計畫 計畫編號：NSC－89－2211－E－011－021

執行期間：　88 年　8 月　1 日至　89 年　7 月　31 日

計畫主持人：施宣光

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

執行單位：國立台灣科技大學建築系

中　華　民　國　89 年　10 月　31 日