基于“数字链”系统的建筑设计与数控建造

"Digital chain" system (DCS) searches typical indicators from properties of design systems, defines rules from prototypes of Architecture during program execution, and with the help of program algorithm and definition of coding, it harmonizes architectural factors and establishes final achievements. Giving consideration to both essential features of datum input, data processing and datum output, it employs mathematical operation, building application, digital chain optimizes all factors of materials and fabrication from angle of economy. It infills the gaps between design and fabrication, and accordingly high integrates both efficiency and cost. Digital chain needs designer survey traditional concept from a unique angle, and redefines the relative restrictions, moreover, set a new connotation of design science. This project powers traditional architectural design principles with programming technologies, and searches for algorithmic optimization methods based on digital chain. Digital chain provides a new method for both research and practice. It will enrich the applications of digital technology in architecture and improve the efficiency of fabrication, by filling the gaps between contemporary architectural design and digital fabrication process. From a new perspective on the prototypes of architectural design, this project builds a systematic digital chain connecting functions, forms, system models, programming, data management, and digital fabrication.

"数字链"系统根据建筑学原型制定程序运行规则，从设计系统属性中寻找典型性指标，借助程序算法及编码定义、协调、构建建筑设计产品。系统兼顾数据输入、数据处理及输出数据的基本特征，通过数理运算、程序构架，从经济角度全局优化材料及制造过程的各种因素，从而有效填补设计与建造之间的既有间隙，最大程度的实现效率与成本的高度统一。"数字链"方法需要设计人员用独特的视角来审视传统观念，对相关限定进行二次定义，并赋予各类设计学科崭新的内涵。本项目基于"数字链"系统方法，立足建筑学传统设计原理，以计算机编程为技术手段，并据此制定计算机程序优化规则。"数字链"方法克服现有建筑设计方法及数控建造过程的不连续性，大幅度升级建筑数字技术的设计潜能和建造效率，提供探索与实践的新思路。研究从另一个角度审视建筑设计原型因素，构建从建筑功能到建筑形态、系统模型到程序编码、数据生成到数控加工的一体化"数字链"系统方法。

建筑设计过程类似于“黑箱”操作问题，其操作过程及成果与设计师的创造灵感及外部工具息息相关。当设计与加工之间存在缝隙，便很容易产生专业分歧。本项目以生成设计程序编写和其数控建造代码生成为主线，通过“数字链”系统方法制定程序运行算法规则生成设计结果，其系统方法旨在集成数字程序控制下填补建筑设计、加工工艺及建筑建造之间的专业缝隙，从时间、材料、生产及管理各层面优化资源，实现成本与效益的最优组合。.在基金的赞助下，项目组于2017年协助中国建筑学会完成本学科发展战略研究（建筑数字技术专题）的撰写与编制；主持举办国际展览一次（The International Conference & Exhibition on Architectural Algorithms & Applications），主持 “建筑·运算·应用”国际会议（教育部国际合作与交流司批复:[2016]1760号）一次，参加机器人木构作品国际机器人展览会一次。出版著作（或译著）两部，在国内外期刊与杂志发表文章近三十篇。指导并完成硕士学位论文4人，其中一人获奖江苏省优秀硕士论文奖。进一步加强与瑞士联邦理工大学Ludger Hovestadt教授组及其它国际一流高校的学术交流，签署协议互派人员教学与学术交流，提升针对该项目的科研实力和知名度、实现人才培养和学术研究的跨越式发展提供必要的外部支撑。.针对相关建筑问题寻求系统化的解决方案，进而建立具有概括性的数学模型。通过算法探索与程序编写构筑动态演化程序框架，在学科、原型与程序之间构成多重复合映射关系，进而拓展建筑设计潜能。项目组不断完善各类Java生成设计程序包，逐步将建筑设计与数控建造融合在 “数字链”程序系统中，实现 “数字链”系统对设计过程和加工建造的全局优化，并将研究成果转化到实际建筑项目的设计与建造中，完成“印象太湖石”等十多项实际项目的建造。.现代设计与制造也已从产品形式的标准化转化为设计方法及数控制造模式化的探索方向，并祈求生产效率与成果多样化、个性化兼顾。随着相关学科研究的不断深入，“数字链”系统方法将紧跟它们的技术步伐，引导行业向生态可持续方向发展升级。