コンピュータ支援建築設計

コンピュータ支援建築設計（CAAD）ソフトウェアプログラムは、建物の正確かつ包括的な記録のリポジトリであり、建築家や建築会社が建築設計や建築エンジニアリングに使用しています。^{[ 1 ]}後者は多くの場合、平面図の設計を伴うため、CAADソフトウェアはこの作業を大幅に簡素化します。^{[ 2 ]}

建築設計をコンピュータ化する最初の試みは1960年代に遡ります。^{[ 3 ]}

• CRAFT（1963）^{[ 4 ]}は、建築設計タスク（製造工場のレイアウトの最適化）を自動化した最初のシステムの1つでした。
• Sketchpad (1963) ^{[ 5 ]}はコンピュータ支援設計プログラムの先駆けであり、図面をコンピュータ化し、グラフィカルユーザーインターフェースを介してオブジェクト間のパラメトリック関係を設定することを可能にした。
• DAC-1 （1963年～1964年）は、ゼネラルモーターズが開発したCADのようなプログラムだった。

CAAD を一般的な CAD から分離しようとする最初の試みは 1970 年代に行われた。^{[ 6 ]}建築設計とビルディング インフォメーション モデリング のための実用的な商用ツールは、その 10 年後の 1980 年代に登場した。^{[ 7 ]}ツールが利用可能になったことにより、建築におけるコンピュータ化された設計は、建築の中で独立した分野となった。^{[ 6 ]}その間の年月は、研究の急速な成長によって特徴づけられた。デザイン メソッド会議 (1962 年) は設計研究を世に知らしめ、第 1 回国際パフォーマンス会議 (1972 年) は建物のパフォーマンスシミュレーションをコンピュータ化する初期のアプローチについて議論した。^{[ 7 ]}

1990年代と2000年代には、このテーマに焦点を当てた新しい研究誌が登場しました。Automation in Construction (1992)、International Journal of Architectural Computing (2003)、Journal of Building Performance Simulation (2008)などです。1979年に創刊されたArchitectural DesignとDesign Studiesは、徐々にCAADへと移行していきました。^{[ 7 ]}

CADとしても知られるコンピュータ支援設計は、元々は建築家が使用するタイプのプログラムでしたが、CADでは建築家がプロジェクトを完了するために必要なすべてのツールを提供できなかったため、CAADは別の種類のソフトウェアとして開発されました。^{[ 8 ]}

コンピュータ設計の分野における用語の使用法は一貫していない。Caetanoら^{[ 3 ]は}建築研究論文の言語を分析し、以下の傾向を指摘した。

• 一部の著者は「計算設計」（CD）という用語をCADツールを含むあらゆる活動として用いており、デジタル設計の同義語としている。他の研究者は製図の自動化をCDの定義から除外している。^{[ 9 ]}
• パラメトリック設計（PD）、ジェネレーティブ設計（GD）、アルゴリズム設計（AD）という用語は、CAADツールの製図以外の用途で非常に人気があり（CAAD設計定義用語の上位4つのうち3つ）、頻繁に一緒に使用され、互いに混同されています。^{[ 10 ]}
• パフォーマンスベース設計は、PD、GD、ADとは無関係に、3番目に人気のある用語です。^{[ 11 ]}

すべてのCADおよびCAADシステムは、オブジェクトの幾何学的特性やその他の特性を含むデータベースを使用します。また、データベースではなく視覚的な表現を操作するための何らかのグラフィカルユーザーインターフェースを備えており、標準部品と非標準部品から設計を組み立てることに多かれ少なかれ関心を持っています。現在、CADではなくCAADと呼ぶ主な理由は、システムに組み込まれたドメイン知識（建築固有のオブジェクト、技術、データ、およびプロセスサポート）にあります。CAADシステムは、他のCADシステムと次の2つの点で異なります。

• 建築部品と建設に関する知識を網羅した、明示的なオブジェクトデータベースを備えている。
• それは建築物の制作を明確にサポートする。

より広義には、CAADは建築設計分野において、建築専用ソフトウェア以外のあらゆる計算技術の使用も指します。例えば、コンピュータアニメーション業界向けに開発されたソフトウェア（Mayaや3DStudio Maxなど）も建築設計で使用されています。これらのプログラムは、フォトリアルな3Dレンダリングやアニメーションを作成できます。近年では、グラフィックカードの発展により、リアルタイムレンダリングが普及しています。CAADに適切に属するものの正確な区別は必ずしも明確ではありません。例えば、有限要素法を用いて構造を計算するための専用ソフトウェアは建築設計で使用されており、その意味ではCAADに含まれる可能性があります。一方で、このようなソフトウェアは新しい設計を作成するために使用されることはほとんどありません。

1974年、CAADは一般的な用語となり、商業の近代化に関する一般的な話題となった。

CAADのプログラムには2種類の構造があります。1つ目は表面構造で、3次元オブジェクトを2次元表現で表すためのグラフィック媒体を提供します。また、パターン生成とプログラムされた基準を用いた分析を可能にするアルゴリズム、および対象となる問題とそれに適用される規格や規制に関する情報を格納するデータバンクも備えています。2つ目は深層構造で、コンピュータが実行する演算には自然な制約があります。コンピュータハードウェアと、それらがサポートする機械語により、算術演算を迅速かつ正確に実行できます。また、表面構造で実現される機能を可能にするために、ほぼ非論理的な数の記号処理レイヤーを構築することも可能です。

CAADのもう1つの利点は、活動と機能の双方向マッピングです。マッピングの2つのインスタンスは、表面構造と深層構造の間にあるとされています。これらのマッピングは、CAADシステムの設計と展開のプロセスについて議論するために導入された抽象化です。システムの設計において、システム開発者は通常、表面構造を考慮します。1対1のマッピングは典型的な記述であり、対応する手動設計活動にできるだけ近いコンピュータベースの機能を開発することです。たとえば、階段の製図、建物システム間の空間的競合のチェック、直交ビューからのパースの生成などです。建築設計プロセスは、これまで分離されていたモデルを統合する傾向があります。さまざまな種類の専門知識、ツール、視覚化技術、およびメディアを組み合わせる必要があります。設計プロセスは、建物のライフサイクル全体をカバーします。カバーされる領域は、建設、運用、再編成、および破壊です。デジタル設計ツールの共有使用と、設計者間および異なるプロジェクト間での情報と知識の交換を考慮すると、設計の連続性について話すことができます。

建築家の仕事は、主に視覚的に表現されたデータに基づいています。問題はしばしば図解的なアプローチで概説され、対処されます。この表現形式のみが、作業と議論の基礎となります。したがって、設計者は設計プロセス全体において、最大限の視覚的制御権を持つべきです。さらに、非常に大規模なデータセットにおけるナビゲーション、関連情報へのアクセス、プログラミング、およびコミュニケーションに関する問題も生じます。

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• カエターノ、イネス。サントス、ルイス。レイトン、アントニオ (2020)。「建築におけるコンピュテーショナル デザイン: パラメトリック デザイン、ジェネレーティブ デザイン、アルゴリズム デザインの定義」。建築研究の最前線。9 (2): 287–300。土井: 10.1016/j.foar.2019.12.008。
• Kalay, Y. (2005). 建築の新しいメディア。MIT Press、マサチューセッツ州ケンブリッジ。
• Mark, E.、Martens, B.、Oxman, R. (2003). CAAD教育の予備段階。Automation in Construction、12(6)、661–670。
• Maver, T. (1993). コンピュータ支援建築設計の未来 [書評]. 情報とソフトウェア技術, 35, 700–701.
• McGraw-Hill Inc. (1989年7月27日). 建築はコンピュータ化できるか? Engineering News Record、第223巻、第4号、 23ページ。
• Ryan, RL(1983). Computer Aided Architectural Graphics. Marcel Dekker, Inc.
• Szalapaj, P. (2001). CADによる建築設計の原則. Architectural Press, Oxford.

CAADの教育と研究に積極的に取り組んでいる組織はいくつかあります。

• ホームページACADIA: 建築におけるコンピュータ支援設計協会。
• ASCAADホームページ：アラブ建築設計支援協会
• ホームページCAAD Futures: コンピュータ支援建築設計の未来財団。
• CAADRIAホームページ：アジアにおけるコンピュータ支援建築設計研究協会
• eCAADeホームページ：ヨーロッパにおけるコンピュータ支援建築設計の教育研究協会
• ホームページSIGraDi: Sociedad Iberoamericana de Gráfica Digital。
• ホームページ CumInCADコンピュータ支援建築設計に関する出版物の累積索引。