กรณีศึกษา Algorithmic Design ด้วย ArchiCAD BIM ของรัสเซีย

สถาปัตยกรรมแห่งกรุงมอสโคว์ : บริษัท CPU Pride นำเสนอกระบวนการออกแบบที่นำไปสู่ศูนย์กีฬาแห่งใหม่ ซึ่งชนะรางวัล BIM 2016 จากงาน Russian national BIM technology competition

The Center for Rhythmic Gymnastics | Rendered image | Image courtesy of CPU Pride

Façade rendered from the ARCHICAD model | Image courtesy of CPU Pride

ARCHICAD is BIM

บริษัท Pride ก่อตั้งขึ้นในปี 2013 โดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ และมีประสบการณ์สูงในงานสร้างอาคารที่ใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อน ปัจจุบันนี้มีทีมงานผู้เชี่ยวชาญกว่า 60 คน เป็นสถาปนิกถึง 30 คน บริษัท Pride ไม่ได้ออกแบบงานสถาปัตยกรรมเพียงอย่างเดียว แต่ยังดูแลการบริหารงานโครงการ งานโครงสร้าง และโซลูชันด้านวิศวกรรม โดยบริษัทเป็นผู้ให้บริการแบบครบวงจร ตั้งแต่งานคอนเซ็ปต์จนถึงการพัฒนาศักยภาพพื้นที่เมือง ซึ่งก็คือการสร้าง Design Development (DD) และ Construction Documentation (CD) ของอาคาร และการควบคุมขั้นตอนการก่อสร้าง

หนึ่งในสิ่งสำคัญของบริษัท คือ การขยายการใช้เทคโนโลยี Building Information Modeling (BIM) ให้เพิ่มมากขึ้น การทำงานที่ซับซ้อนต้องอาศัย BIM Solution ที่ครอบคลุมงานด้านต่างๆ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการทำงานร่วมกันระหว่างสถาปนิก นักออกแบบ และวิศวกรด้านงานเฉพาะทางทั้งหมด เทคโนโลยี BIM จะช่วยให้สามารถเข้าถึงงานออกแบบแต่ละขั้นตอนใน Building Life Cycle ได้ทั้งหมด

ความต้องการที่จะมอบโซลูชันด้านงานสถาปัตย์ที่ไม่เหมือนใคร และความสามารถในการทำงานที่ซับซ้อนได้รับการสนับสนุนด้วยกระบวนการบริหารงานของบริษัท และผลของการพัฒนาโปรแกรม ARCHICAD ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ไม่ต้องใช้เวลามากในการเริ่มต้น

Rendered ARCHICAD model | Image courtesy of CPU Pride

รายละเอียดคือสิ่งสำคัญ

หนึ่งในโครงการที่ถูกพัฒนาโดยบริษัท Pride คือ The Center of Rhythmic Gymnastics (CRG) ซึ่งกำลังก่อสร้างใน Luzhniki Olympic Complex ในกรุงมอสโคว์ มีความจุ 4,000 ที่นั่ง ซึ่งใกล้พร้อมรับการแข่งขันและการฝึกซ้อมในเร็วๆ นี้ ส่วนประกอบของอาคารจะรวมถึงส่วนที่สามารถปรับไปเป็นเวทีกลางและห้อง VIP ได้ โดยลักษณะเด่นของอาคารจะถ่ายทอดผ่านรูปทรง Gymnastic Ribbon ของหลังคาที่ไม่เหมือนใคร คาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2018

“ในขั้นตอนการเริ่มต้น เราสร้างคอนเซ็ปต์แบบคร่าวๆ โดยมีหลากหลายแนวทางที่แตกต่างกัน เช่น รูปแบบที่หลุดกรอบแนวเดิมๆ หรือ Facade แนวเรขาคณิตที่มีความสม่ำเสมอ โดยลูกค้าเลือกรูปแบบของ Ribbon ที่พริ้วไหวอยู่เหนือพื้น ซึ่งเราสามารถพัฒนาเป็นโมเดล 3 มิติ ได้ในเวลาไม่ถึง 1 เดือน” Elena Myznikova หัวหน้าทีมสถาปนิกบริษัท Pride

Initial sketches of the CRG’s roof | Image courtesy of CPU Pride

Concept สู่ Documentation จากโมเดลชิ้นเดียว

โครงการ CRG ชนะรางวัลในกลุ่ม “BIM project: sport facilities” จากงาน “BIM 2016” ที่รัสเซีย และโครงการนี้ได้นำเสนอความสำเร็จของการใช้ OPEN BIM ในกระบวนการออกแบบ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่าง Software Platform ต่างๆ ที่ถูกทำให้สมบูรณ์โดยใช้มาตรฐานเปิดอย่าง IFC ที่พัฒนาโดย buildingSMART (International Alliance for Interoperability, IAI)

งานในส่วนสถาปัตยกรรมของโครงการนี้ดูแลโดยบริษัท Pride เครื่องมือหลักสำหรับงานออกแบบ และเอกสารงานก่อสร้างคือ ARCHICAD และ Rhinoceros/Grasshopper โมเดลสุดท้ายที่ใช้ในการนำเสนอก็เสร็จสมบูรณ์ใน ARCHICAD ประกอบไปด้วย Xref files, Structural elements และอื่นๆ ซึ่งการออกแบบหลังคาที่ซับซ้อนถูกสร้างขึ้นด้วย Rhinoceros/Grasshopper ส่วนงานโครงสร้างและวิศวกรรมถูกพัฒนาโดยบริษัท Metropolis ซึ่งใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะด้านงานวิศวกรรม

BIMx Hyper-model of the CRG project

“ที่ไซต์งานก่อสร้าง เรามักจะนำ Tablet ที่มีโมเดล ArchiCAD ไปด้วย เมื่อคุยกันเรื่องแนวทาง และไอเดียต่างๆ กับลูกค้า เราจะใช้แอพพลิเคชั่นบนมือถือที่ชื่อว่า BIMx ซึ่งเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อเราต้องการโฟกัสในส่วนใดส่วนหนึ่งของโครงการเพื่อคอยตรวจสอบความคืบหน้าของงานก่อสร้าง เมื่อใช้ BIMx เราสามารถเข้าถึงส่วนประกอบที่จำเป็นใน BIM Model ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย” Vitaliy Krestianchik หัวหน้าทีมสถาปนิกบริษัท Pride

The hand sketches were recreated as the ARCHICAD 3D model, while the render was created using 3ds Max | Image courtesy of CPU Pride

Scheme of the architectural project issue | Image courtesy of CPU Pride

Scheme of stakeholder interactions during the design development phase | Image courtesy of CPU Pride

แต่ละโครงการจะเริ่มด้วยคอนเซ็ปต์และการระดมสมองออกมาเป็นงาน Sketch แล้วนำมาสร้าง เป็น 3D Model ใน ARCHICAD สร้างเป็นภาพเสมือนจริงด้วย 3ds Max ซึ่งกระบวนการของ BIM Design จะเริ่มจากขั้นตอนนี้ ใน BIM โมเดลจะมีข้อมูลที่จำเป็นต่างๆ ที่เป็นพื้นฐานสำหรับการคุยกับลูกค้า

ในขั้นตอนคอนเซ็ปต์ของการพัฒนาพื้นที่แต่ละชั้น เพดาน และการเก็บรายละเอียด การระบุปริมาณและค่าพื้นฐานต่างๆ จะถูกกำหนดขึ้น สำหรับการสื่อสารร่วมกันในกลุ่มนักออกแบบ หัวหน้ากลุ่มวิศวกร และลูกค้า เราใช้ BIMx ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับเปิดไฟล์โมเดล BIM บนอุปกรณ์พกพา ไฟล์งานและเอกสาร Drawing ในโครงการทั้งหมดจะรวมไว้ใน Hyper-model และแสดงผลโดยใช้ BIMx ดังนั้นบริษัท Pride จะสามารถดูมุมมองต่างๆ ของโครงการแบบ 3 มิติ เพื่อพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมได้

หลังจากอนุมัติคอนเซ็ปต์งานออกแบบแล้ว โมเดลงานสถาปัยกรรมจะถูกส่งต่อไปยังบริษัทที่ปรึกษาที่เกี่ยวข้องเป็นไฟล์ในฟอร์แมต IFC สำหรับผู้รับเหมาแต่ละรายจะได้รับไฟล์ที่ถูกแยกเตรียมไว้ในโปรแกรม ARCHICAD เพราะผู้รับเหมาบางรายอาจไม่จำเป็นต้องดูหลังคา ขณะที่บางรายอาจไม่ต้องดูเรื่องโครงสร้างคอนกรีต เป็นต้น ส่วนการตรวจสอบจุดบกพร่อง เราจะใช้ Solibri Model Checker เป็นโปรแกรมในการตรวจสอบวิเคราะห์การชนกันในไฟล์แบบ

ในเวลาเดียวกัน เราสร้าง Parametric Model ของหลังคาด้วย Rhinoceros และเชื่อมกับ ARCHICAD ด้วย Grasshopper-ARCHICAD Live Connection ซึ่งเป็นตัวกำหนดแนวทางที่เหมาะสมของโครงเหล็ก ด้วยข้อมูลเหล่านี้ผู้ผลิตจุดเชื่อมต่อหลังคาสามารถนำเสนอตัวอย่างรูปแบบการจัดวางที่เป็นไปได้ บนพื้นฐานการรับแรงของแผ่น Metal sheet ด้วยการคำนวณตัวแปรต่างๆ จะช่วยระบุรูปแบบที่เหมาะสมของหลังคาได้

Grasshopper script of the roof | Image courtesy of CPU Pride

And the result of the script in Rhino | Image courtesy of CPU Pride

Checking collisins in Solibri Model Viewer | Image courtesy of CPU Pride

Design variations in ARCHICAD | Image courtesy of CPU Pride

คู่หูเรื่องงาน BIM : สถาปนิก และวิศวกร

ในขั้นตอนถัดไป (DD) สถาปนิกยังคงทำงานด้วย Metropolis ซึ่งเป็นเครื่องมือเฉพาะสำหรับการพัฒนางานโครงสร้าง และโซลูชันด้านวิศวกรรม และเครื่องมืออื่นๆ โมเดลโครงสร้างคอนกรีตเสริมแรงถูกสร้างขึ้นด้วย AllPlan และส่งต่อไปที่ SAPPHIRE โดยไฟล์งานจะถูกส่งไปยังโปรแกรมด้านงานวิเคราะห์ที่ชื่อ LIRA-SAPR โมเดลงานโครงสร้างเหล็กจะใช้โปรแกรม Tekla Structure และจะถูกส่งไปยังโปรแกรมด้านงานวิเคราะห์เช่นเดียวกัน “BIM ช่วยป้องกันความผิดพลาดที่เกิดขึ้นโดยมนุษย์ โมเดล HVAC ชิ้นแรกเราได้มาจากวิศวกรในช่วงกระบวนการ Design Development (DD) ตรวจสอบแล้วพบการชน 1,800 จุด ซึ่งการเขียนแบบ 2D แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจสอบพบทั้งหมด” Vitaliy Krestianchik หัวหน้าทีมสถาปนิกบริษัท Pride

ระบบวิศวกรรมอาคารพัฒนาด้วย Revit และ MagiCAD ใช้ IFC Translators เพื่อ Save และ Import ไฟล์ต้นฉบับที่ได้จากวิศวกร ใช้เวลา 2-3 วัน ในการจัดทำ สำคัญมากสำหรับวิศวกรที่จะสามารถ Save ไฟล์ และ Import ข้อมูลของสถาปนิกได้อย่างถูกต้อง หลังจากปรับไฟล์โมเดล ตรวจสอบการเช็คชน และแก้ไขข้อผิดพลาดที่เหลือแล้ว งานด้านเอกสารก็จะเริ่มต้นขึ้น

“Building Information Modeling ไม่ได้หมายความว่าคุณจะต้องขึ้นโมเดลทุกรายละเอียด การที่จะคำนวณปริมาณของวัสดุที่จำเป็นต้องใช้ในโครงการ ซอฟต์แวร์ ARCHICAD สามารถ Import ข้อมูลจากบริษัทผู้ผลิตเข้ามาได้ (เช่น พื้น ประตู หน้าต่าง เป็นต้น) และการระบุรายการต่างๆ จะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ” Vitaliy Krestianchik หัวหน้าทีมสถาปนิกบริษํท Pride

The complete BIM model together with the MEP and structural sections | Image courtesy of CPU Pride

Structural elements shown in ARCHICAD – The structural model was created in and imported from Tekla | Image courtesy of CPU Pride

Documentation in ARCHICAD | Image courtesy of CPU Pride

3D cuts of the architectural model | Image courtesy of CPU Pride

Teamwork workflow ใน ARCHICAD

ถึงแม้ว่าจะมีความซับซ้อนของงานด้าน Facility ในอาคาร แต่ต้องขอบคุณ ARCHICAD ที่ทำให้บริษัทสามารถบริหารจัดการโครงการให้สำเร็จลุล่วงไปได้โดยไม่ต้องจ้างบุคลากรเพิ่มเติม หรือแม้กระทั่งผู้เชี่ยวชาญด้าน BIM การประสานงานทั่วไปด้านงาน BIM ตามข้อกำหนดและ Workflow สามารถดูแลได้ด้วยสถาปนิกเพียงคนเดียว โดยงานที่ต้องดูแลจะประกอบไปด้วยการบริหารการทำงานร่วมกันด้วย Teamwork ในไฟล์งาน กระบวนการทั้งหมดตั้งอยู่บนพื้นฐานของฟีเจอร์ที่มีใน ARCHICAD Teamwork

“ส่วนงานสถาปัตย์ในโครงการถูกออกแบบจนเสร็จใน ARCHICAD โดยใช้ Teamwork ซึ่งเป็นฟีเจอร์ที่อนุญาติให้สถาปนิกเข้ามามีส่วนร่วมและตรวจสอบโครงการทั้งหมด ตรวจสอบในทุกการเปลี่ยนแปลง และปรับข้อบกพร่อง ไม่ว่าทีมงานจะอยู่ที่เมืองใหน หรือประเทศไหน ก็ไม่มีปัญหาสำหรับ Teamwork” Vitaliy Krestianchik หัวหน้าทีมสถาปนิกบริษัท Pride

ARCHICAD’s Graphic Override feature allows you to apply preset parameters for different display versions | Image courtesy of CPU Pride

ระดับความปลอดภัยของข้อมูล และสิทธิการเข้าถึงโมเดล ถูกกำหนดโดย BIM Coordinator และขึ้นอยู่กับทักษะ และประสบการณ์ของเจ้าหน้าที่เทคนิค โดย BIM Coordinator จะวางข้อกำหนดการสร้างและปรับเปลี่ยนแก้ไขรายละเอียดในแต่ละส่วนของโครงการ จำนวนสถาปนิกที่ทำงานในหนึ่งโครงการจะไม่เกิน 15 คน การหารือเรื่องงานออกแบบจะใช้ Teamwork messaging เป็นตัวช่วยในการสื่อสาร ซึ่งการใช้ Teamwork จะช่วยทำให้กระบวนการออกแบบร่วมกันเป็นเรื่องที่ง่ายขึ้น ลดเวลาในกระบวนการ และเพิ่มประสิทธิภาพในทีมอย่างมีนัยสำคัญ

The Luzhniki Olympic Complex | Image courtesy of CPU Pride

ความสามารถในการจัดการของ OPEN BIM

ปัจจุบันโครงการ CRG กำลังอยู่ในขั้นตอน Construction Develpment และถูกจัดเก็บไว้ในไฟล์ BIM เพียงไฟล์เดียว มี OPEN BIM เป็นตัวจัดการ โดย OPEN BIM ใช้มาตรฐานไฟล์แบบ IFC ซึ่งเป็นภาษากลางในการทำงานร่วมกันไม่ว่าจะเป็นซอฟต์แวร์ใดก็ตาม เพื่อให้มั่นใจว่าข้อมูลที่ส่งถึงกันจะมีความถูกต้อง โดยทั่วไปบริษัทออกแบบต่างๆ จะยึดตามมาตรฐานของรัสเซีย และมาตรฐานกลางด้านงาน BIM อยู่แล้ว

“ต้องขอบคุณกระบวนการทำงานบน OPEN BIM ที่ทำให้ผู้ร่วมงานสามารถใช้ซอฟต์แวร์ที่หลากหลาย และสอดคล้องตามความถนัดของแต่ละคนได้ การใช้ IFC จะช่วยยกระดับการการทำงานอย่างมืออาชีพไปอีกขั้น การป้องกันข้อผิดพลาดทั้งหมด และคุณภาพของงานเอกสารก็จะดียิ่งขึ้น BIM ช่วยให้เราออกแบบได้จริงอย่างที่จินตนาการไว้ และออกมาเป็นเอกสารได้โดยสถาปนิก” Nikolai Gordyushin, หัวหน้าทีมสถาปนิกและหุ้นส่วนของ CPU Pride