Wat is parametrisch ontwerpen?
Parametrisch ontwerpen is een ontwerpproces waarbij op basis van data en relaties tussen onderdelen een ontwerp wordt gegenereerd. Het gaat om het leggen van relaties. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als ik de beukmaat van mijn pand verander? Bij een parametrisch model rekent het systeem de gevolgen voor je door. Wat verandert er dan nog meer? Alle kennis die we hebben is intelligent verwerkt in een datamodel. Het is dus een dynamisch systeem.
Menselijke hersenen kunnen maar een paar variabelen tegelijk aan. Stel je verandert die beukmaat dan ben je vervolgens veel tijd kwijt om de consequenties door te rekenen. Wat betekent dat voor de bouwkosten? Wat betekent het voor de verkaveling? Wat betekent het voor de hoeveelheid materiaal en CO2 uitstoot? Vragen die nu veel tijd kosten kun je met één druk op de knop beantwoorden. Eigenlijk bouw je een gebouw miljoenen keren in software en lost problemen op, voordat je het gaat bouwen. Bovendien kun je (met artificial intelligence) het systeem ook pro-actief om slimme suggesties vragen.
‘Een computer kan veel sneller meer scenario’s de revue laat passeren en de gevolgen en keuzes voorleggen.’
Bij parametrisch ontwerpen (ook wel geïnformeerd ontwerpen of associatief ontwerpen genoemd) kunnen dankzij de inzet van algoritmes ontwerpen worden gegenereerd in plaats van zelf gemaakt: Men noemt het daarom ook wel generatief ontwerp of generative design.
Wat is het voordeel?
Naast het ontwerpen van complexe geometrie en constructies biedt parametrisch ontwerp ook mogelijkheden om tot in een laat stadium van het ontwerpproces wijzigingen in een responsief model door te voeren. Je kunt verschillende aanpassingen en scenario’s testen en prestaties inzichtelijk maken. Je kunt zo het maximale uit iedere opgave halen, in plaats van handmatig slechts een beperkt aantal mogelijkheden te onderzoeken.
‘Het leuke van parametrische ontwerpen is dat dat vervelende aanpaswerk geautomatiseerd wordt uitgevoerd.’
Omdat bij het ontwerpen ook parameters voor geometrische beperkingen, constructieve eisen, materiaal eigenschappen etc. kunnen worden toegevoegd, is ook de productie beter onder controle. Zeker als je industrieel wilt produceren. De (on)mogelijkheden van de industriële productie maakt dan onderdeel uit van de parameters en je kunt direct file to factory produceren. Met andere woorden, niemand hoeft vanuit het model nog aanpassingen te doen voor de productie in de fabriek. Dat gebeurt automatisch met één enkel datamodel.
Samenvattend zie ik de volgende voordelen om een parametrisch model te gebruiken:
1. Meer klantwaarde door het eenvoudig testen van heel veel verschillende alternatieven. Je kunt verschillende opties doorrekenen en de relatieve prestatie ten opzichte van alternatieven kwantificeren. Het ontwerpproces wordt hierdoor inzichtelijk voor de opdrachtgever. De toegevoegde waarde van het ontwerp is zelfs meetbaar.
2. Kosten verlagen en snelheid verhogen doordat berekeningen die vaak herhaald worden, onderdeel uitmaken van het model. Je hoeft dus niet iedere keer bijvoorbeeld hoeveelheden uit te rekenen. Denk aan materiaalgebruik, constructies, CO2 uitstoot etc. en je kunt ook automatisch toetsten of het voldoet aan het Bouwbesluit als de eisen van het Bouwbesluit onderdeel van het model uitmaken.
3. Spannendere vormgeving doordat je makkelijker ontwerpt met complexe vormen.
4. Efficiency en kwaliteit verhogen. In combinatie met artificial intelligence kan het systeem zelf met suggesties komen zoals de ideale verkaveling.
5. Iedere wijziging gaat relatief eenvoudig – je bent daardoor tot laat in het proces flexibel.
6. Minder fouten doordat de geautomatiseerde handelingen consistent zijn en coherent en reproduceerbaar. Hiermee verlagen faalkosten, zowel in het ontwerpproces zelf alsook in de productie en uitvoering.
7. Eenvoudige geautomatiseerde koppeling met industriële productie wat ook weer kosten verlaagd en het risico op fouten verkleint.
Kortom, een parametrisch proces levert constante kwaliteit zonder menselijke fouten. Verschillende ontwerpoplossingen kunnen worden verkend en inzichtelijk gemaakt, onder meer door simulatie. Je behoudt de ontwerpvrijheid maar hebt toch een efficiënter proces waar minder uren in hoeven te zitten en je sneller tot resultaten komt. Door al deze voordelen is het de verwachting dat het parametrisch ontwerpen met de tijd het handmatige ontwerpen overneemt.
Is het bouwen van een parametrisch model niet heel duur en complex?
Wat noodzakelijk is, is dat er relaties (bewerkingslogica) tussen de parameters bestaan. Dat betekent dat de ontwerper niet alleen de parameters maar ook deze bewerkingslogica expliciet moet definiëren (modelleren). De software doet dus wat de ontwerper heeft gedefinieerd en de ontwerper is ook in staat om het model bij te sturen. Vaak wordt zo’n model door architecten in samenwerking met programmeurs gemaakt. Modelleren is best complex, maar je begint niet ieder project op nul. Parametrisch ontwerpen leidt wel tot een verschuiving van werkzaamheden. Van herhaaldelijk repetitief werk naar projectoverstijgend investeren in goede modellen en tijdens de projecten is er dan meer tijd voor integrale afstemming en het creëren van echte meerwaarde (planverbetering, kostenverlaging etc.). Ontwikkeling van de slimme software vraagt een grotere investering dan traditioneel ontwerpen in de beginfase, maar daar pluk je in de toekomst de vruchten van. De modellen kunnen namelijk prima worden hergebruikt in andere projecten. Het is dan ook een misvatting dat parametrisch ontwerp alleen inzetbaar is voor grote constructieve opgaves. Belangrijk is dat je goed nadenkt over de parameters die belangrijk voor het project zijn.
Als voorbeeld een voetbalstadion: Daarbij zijn bijvoorbeeld de richtlijnen van de FIFA de basis. Wat voor minimum zichtlijn wordt geëist? De computer maakt dan de configuratie waarbij het de tribune-elementen op de juiste hoogte legt. Dat kun je natuurlijk wijzigen. De computer laat dan direct zien wat de gevolgen zijn. Hij maakt de stoeltjes in het stadion groen of rood die wel en niet voldoen. Wat we op dit moment nog veel zien is dat partijen parametrische modellen voor eigen gebruik maken. Dat heeft er onder meer mee te maken dat het idiot proof maken van de software complex en duur is. Je kunt zelf immers wel snappen hoe het door jou bedachte model werkt maar het ook een interface geven zodat anderen het snappen is hele andere koek. En de vraag is ook wat voor verdienmodellen daaraan zitten. Je ziet dan ook dat de meeste partijen vooralsnog parametrische modellen voor eigen gebruik hebben. En dat soms ook voor eenvoudige (deel)opgaven.
Zo’n voorbeeld voor een eenvoudiger bouwwerk is het tiny house van the ArchiTech Company. Een architectenbureau waarin al jarenlang alleen nog gewerkt wordt met parametrische modellen. De opdrachtgever van het tiny house wilde alleen bouwmaterialen van de bouwmarkt gebruiken en ook zo efficiënt mogelijk. Dat betekent dat je eerst alle bouwmaterialen invoert (of systemen koppelt met die van de bouwmarkt) met als extra parameter bouwen zonder materiaalverlies. Het gewicht van het geheel en circulaire materiaalpaspoort zijn onderdeel van het model. Daarnaast worden dankzij het model de consequenties van ontwerpbeslissingen duidelijk.
