软件定制开发 从1到∞

当我们第一次从绘图板转向运行CAD软件的台式电脑时，没过多久，线条、圆圈和弧线的创造就无法再为我们带来额外的生产力效益。

通过计算机实现数字化的美妙之处在于，自动化和更高层次的行业知识可以被获取，并应用于垂直行业。

软件开发人员增加了对编程语言的支持(例如使用LISP的Autodesk)，并为专业开发人员创建了应用程序编程接口(APIs)，以便在他们的绘图工具基础上构建更为专业的系统。这最终导致了某些服务于特定行业的软件公司，它们创建专门的应用程序，为特定的领域，例如建筑、结构、土木、CAFM等提供专业设计指导。高级用户们可以利用程序接口进行二次开发，帮助他们自动完成重复的工作任务，并与外部程序(如电子表格)集成联动。而其他一些公司则根据自己的使用情况完全定制专属的CAD系统。

设计工具的核心，一直是以提高软件的适应性和增强设计能力为目的。在过去的20年里，随着3D建模、BIM工具的发展，进一步使设计过程数字化，超越了纯粹的符号学和简单的图纸。同时，也获得了三维几何图形和详细的建筑信息。这些系统，即ArchiCAD、Revit、BricsCAD BIM等，仍然包含可用于终端用户扩展的编程语言以及接口，催生出一系列现代第三方开发者，如Enscape、Testfit、Strucsoft等，这些开发者热衷于往程序中添加额外的功能。对于终端用户，设计计算工具，如Bentley系统组件、McNeel Rhino Grasshopper和Autodesk Dynamo提供了更深层次的自动化，可以处理更为复杂的几何属性定义。最终的结果是，这一代设计师获得了脚本和编程知识，并意识到在设计过程中需要通过多个软件包实现数据流动。

AEC行业正在走向定制化

随着AEC (Architecture，Engineering & Construction)行业设计工具的扩展和用户技能的提高，情况正在发生变化。在过去的几年里，我注意到越来越多的AEC公司正在雄心勃勃地开发内部应用程序、工作流连接器、人工智能、仿真模拟工具等。

虽然投资创建内部工具并不是什么新鲜事，但许多公司将其内部代码作为一种潜在的差异化进行品牌宣传和营销，这也间接表明，工程师们的编程能力正在提高。

2020年夏天，Gensler建筑设计公司发布了一款基于算法的设计可视化和计算工具——Blox。

这款建筑设计软件有自己的logo、品牌和流畅的界面。它看起来像是你可以从销售商那里买到的东西，也可能是许多建筑师会喜欢的设计工具。然而，这是一项服务于内部团队的专有设计工具，作为公司的inFORM工具组件的一部分，以提高内部人员的设计能力。

对于Gensler公司来说，这是一个工作流程产品化的新水平。然而，这显然也是在向市场发表声明：AEC公司不只是设计和建造的公司，也可以编写程序代码，开发定制的BIM软件。

从概念设计到建设完工，为了将整个过程数字化，Gensler公司在技术上进行了大量的投资。该公司除了拥有自己的内部编程资源，还对小型应用程序的开发人员进行战略投资，以扩大自身产品的数据结构。

AEC公司开发软件的趋势现在变得越来越普遍。除了Gensler公司的Blox、Bryden Wood公司推出的模块化程序PRiSM，Lendlease公司还开发了Podium，一个用于建筑规划、财务和绩效管理的“全生命周期资产管理平台”。类似地，Space Architects开发了用于数字孪生管理的TwinView，而Ramboll开发了SiteSolve，这是一种计算设计工具，用于在决策过程的早期阶段进行建设分析，以及迭代处理。

除此之外，Gensler公司也为客户开发解决特定问题的工具，并由经销商来销售。

定制软件的兴起

当然，内部开发并不是什么新鲜事。一些大型公司正在找专家技术团队，把不可能的架构变成现实。

拿建筑师弗兰克·格里（Frank Gehry）来说，在使用CAD之前，格里的项目报价极高，承包商无法从图纸上完全理解他的建筑理念，因此他也很难中标项目。

之后，他开始在公司内部推行达索系统的Catia，这是一个先进的CAD设计工具，之前一直在汽车和航空航天公司中使用。格里先建立了一个专家团队，然后将设计的所有二维图纸数字化，发送给承包商3D模型，报价得以降低，他的设计方案中标概率增加，最终赢得了项目，创立了自己的品牌。

在20世纪80年代的英国，YRM和理查德?罗杰斯(Richard Rogers)很早就进入了3D建模领域。他们使用像Sonata和RUCAPS(真正通用的计算机辅助生产系统)这样的产品，并通过编写代码来完成设计。类似地，奥雅纳公司也成立了办公自动化系统（Oasys）部门，专门为内部和外部市场开发应用程序。

1998年，福斯特事务所（Foster + Partners）在休·怀特海德（Hugh Whitehead）的领导下成立了一个特殊建模小组(SMG)，该小组为设计师创造了定制的工具来实验和处理复杂的几何图形。

福斯特事务所成立了应用研究发展小组(ARD)，由Francis Aish领导。虽然这一专门的技术团队所创造的大多数开发内容仍然是内部秘密，但也有一些内容偶尔会被公开，如Sandbox I/O，这是一款基于Unity编写的实时概念设计评估工具。

用拼搭的方式建模

与大多数设计公司常用的工作流程和软件工具相比，福斯特事务所和建筑师格里的例子，可以视为一种特例。因为由航空航天工程师设计的计算工具，是为了满足某些著名的建筑公司，严苛又复杂的几何形式表达的需求。

然而，这并不是故事的结束，因为这两家公司都与数字化建造有关的承包商合作，将他们的设计与制造机器连接起来。这是我们AEC世界的未来，数字化建造将把我们从复杂的风险中解放出来。

如今的BIM软件主要基于组件，用拼搭的方法建模和用传统的方法建造。这类软件也侧重于传统的二维绘图工作方法。

尽管这类软件在某些情况下很有用，并且以文档为目标，但它们并不适合方案设计，特别是概念设计。这可能会是一个关键领域，我们看到许多AEC公司正在努力填补他们在数字化领域的空白。

BIM软件的另一个问题是，随着设计水平的发展，模型的尺寸会增加，系统的性能也会受到影响。虽然软件供应商通常希望客户在整个工作流程中都使用BIM应用程序，但这并不是运行大体量设计评估工具的理想环境，比如分析计算或BIM协同，因为这需要整理和共享大量数据才能解决问题。

游戏引擎工具的助力

应用开发领域最大的变化便是游戏引擎工具Unreal和Unity的出现。这些成熟的、可扩展的引擎针对3D性能进行了优化，并为公司提供了强大的开发平台。

在过去几年里，BIM工具和这些游戏引擎之间的数据流动得到了极大的改善，并且在基于几何图形的设计开发中非常受欢迎。

例如，Unreal能够实时显示整个城市，引擎开发商Epic Games拥有HOK、KPF、福斯特事务所和ZHD等客户，这些客户都在开发设计协作工具。有传言说，ZHD正在为模块化建筑开发一个配置工具。

Paul Jeffries是丹麦安博（Ramboll）公司的计算设计部门领导，负责SiteSolve（一个算法工具，可以用来动态建模，操作和探索开发站点）的开发工作。

我问他，安博公司是如何开发出自己的概念设计工具的。他回答道：几年前，安博公司围绕这个过程建立了一个名为“创新加速器”的项目，让安博的不同团队来争取资金，建立一个商业案例来获得资金。由此产生了三个不同的项目，其中一个是SiteSolve。我们有自己开发应用程序的预算，这为我们提供了足够的资源来组建专职技术团队。我们主要使用SiteSolve作为内部工具，但我们也向外部销售它。我们正在研究适合每个客户的方案。有些客户的专业知识丰富，可以直接操作软件，而有些客户则希望我们为他们操作使用软件。其实，我们一直在使用Unity来呈现出一种游戏般的视觉效果。核心则是我们自己的定制c#引擎，它负责所有的计算。而且，我们与Grasshopper和Rhino这两款软件都有数据接口进行链接。

一般来说，内部开发的工具缺乏美观的界面和使用说明文件。但这对于公司内部人员使用时并无大碍，因为开发人员可以随时待命帮助那些遇到麻烦的同事。然而，商业软件则需要一个友好的界面、稳定运行的程序。

对于SiteSolve， Jeffries解释道：在界面方面，如果不出售它的话，我们已经做得很好了。然而，我认为，制作用户界面和文档是非常重要的。如果你一开始就建立了一个更好的界面，你就可以节省培训时间。

软件开发按工时收费

在我与AEC公司的IT主管讨论编程时，有一个术语经常出现，那就是软件开发按“工时计费”。

只有少数公司有专门的编程资源，或者有专门开发软件的架构师或工程师。关键的问题在于管理者的思维方式，他们严格遵循将项目按工时计费，并分配给员工的理念。

当涉及雇佣程序员开发公司内部的工具时，许多公司无法看穿这种传统的资源分配方法。

事实上，那些无法摆脱旧思维方式的公司并没有真正意识到数字工作流程的重要性，也没有意识到新的商业模式和资金流是如何与数据管理及使用相关联的。

在与Proving Ground公司首席执行官Nate Miller的谈话中，他评论道：一个建筑公司，试图拿出预算和时间来开发他们自己的解决方案是很有趣的。当在构建的平台或任何稳定运行的程序上投入重大资金时，遵循“工时计费”是很重要的。建筑业的商业模式，在某些方面，与运营软件公司的商业模式是不兼容的。但如果一个建筑公司想要进入这个领域，它需要改变自己的经营方式吗？当你进入到项目工作的周期时，你就会谈论计费工时，以及转入到下一个工作的必要性。但当你开发一款软件时，它完全取决于如何重新对该产品进行再投资。你只做了一次，然后想办法赚钱，出售许可证，或者如果是内部开发，还可以把钱转回到项目中。

来自Space Group的Rob Charlton，是一个能够看到机会并且愿意改变商业模式的人。

Space Group作为一家主要的建筑公司，Charlton清楚地认识到BIM和软件开发的潜力，将公司的建筑项目扩展到BIM组件开发(bimstore)、BIM技术咨询。

对于那些想要为客户提供数字孪生服务的架构师来说，后者是一个非常明智的选择。作为一家建筑公司，Charlton认识到BIM数据对客户的价值，以及工程全生命周期的可持续性和下游产业链带来的收入。

探索产品化的开发模式

毫无疑问，成熟的AEC公司内部正在对数字化工具进行重新评估。那些想要完全的工程数字化，并且在无法找到现成的解决方案的公司，在开发定制BIM软件方面毫不气馁。

随着低成本、功能丰富的平台出现，AEC行业软件开发的准入门槛已经大大降低。如SketchUp、Unreal、Unity、Blender、Forge、Rhino等，所有这些都是为了速度和轻量化显示数据而设计的。

开发软件可以使用内部资源、外聘专家顾问，或者对有能力的软件开发人员进行战略投资。虽然开发的软件主要用于内部使用，但一些公司正在探索产品化模式。甚至还有可能与企业投资基金或风险资本合作，从一开始就带着商业思维进行开发。

值得注意的是，在概念设计领域，已经涌现出很多同类型的软件，如Blox、SiteSolve和Spacemaker。

大多数公司也都面临着类似的挑战。那些有能力开发内部解决方案的公司可能没有意识到其他公司也在这么做。如果将内部开发纳入品牌化、营销和产品化的趋势继续下去，那么谁开发了什么可能会更加清晰。交换和共享工具，从而节省大量的重复工作。

本文刊载 / 《BIM视界》杂志

2021年 第2期 总第17期

作者 / Martyn Day

资料来源 / AEC杂志

编译 / 裴小吟

美编 / 赵雯

责编 / 周洋

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

来源：桥梁杂志