パラメトリックデザイン

パラメトリック設計は、建物の要素やエンジニアリングコンポーネントなどの特徴が、直接的な操作ではなくアルゴリズムのプロセスに基づいて形成される設計方法です。このアプローチでは、パラメータとルールによって設計意図と設計応答の関係が確立されます。 ^{[1] [2] [3]}パラメトリックという用語は、アルゴリズムに入力される入力パラメータを指します。^[1]

この用語は現在では設計におけるコンピュータアルゴリズムの使用を指すことが多いが、初期の先例はアントニ・ガウディなどの建築家の作品に見ることができる。ガウディは建築設計に機械モデル（類推モデルを参照）を使用し、弦のシステムに重りを付けてアーチなどの建物の形状を決定した。^[3]

パラメトリック モデリングは、主に 2 つのカテゴリに分類できます。

伝播ベースのシステムでは、アルゴリズムが初期のパラメトリック入力に基づいて事前に決定されていない最終形状を生成します。制約システムでは、最終的な制約が設定され、アルゴリズムを使用してこれらの制約を満たす基本的な側面（構造や材料の使用など）を定義します。^[4] 形状検出プロセスは、伝播ベースのシステムを通じて実装されることがよくあります。これらのプロセスは、一連の設計制約に対して特定の設計目標を最適化し、これらの制約に基づいて設計されたオブジェクトの最終形状を「見つける」ことを可能にします。^[4]

パラメトリックツールは、パラメトリックソフトウェアによって生成されたフォームの連想ロジックとジオメトリの両方を反映することを可能にします。設計インターフェースは、パラメトリックスキーマのアルゴリズム構造の視覚化をサポートするビジュアルスクリーンを提供し、パラメトリックの変更をサポートします。^[5]

パラメトリックデザインの原理は数学的デザインとして定義することができ、デザイン要素間の関係はパラメータとして示され、パラメータを再定式化することで複雑な形状を生成することができます。これらの形状は要素のパラメータに基づいており、これらのパラメータを変更することで新しい形状が同時に作成されます。^[6]

パラメトリック設計ソフトウェアでは、設計者やエンジニアは、設計結果に影響を与えるパラメータを自由に追加したり調整したりできます。たとえば、材料、寸法、ユーザー要件、ユーザーの身体データなどです。パラメトリック設計プロセスでは、設計者は最初のモデルを作成した後、パラメータを設定し、変数間の関係を確立することで、最初に戻らずにプロジェクトのバージョンと最終製品を明らかにすることができます。^[7]

パラメトリック設計プロセスでは、編集や開発などのパラメータの変更はモデル内で自動的に即座に更新され、最終モデルへの「近道」のようなものです。^[8]

パラメータという言葉は、ギリシャ語の「para（加えて、前、または代わりに）」+「metron（測定）」に由来しています。この言葉のギリシャ語の語源を見ると、この言葉が別の測定の代わりとなる、または別の測定を決定する用語を意味することが明らかになります。^[9]

パラメトリックCADソフトウェアでは、パラメータという用語は通常、他の値を決定する方程式の変数項を意味します。定数とは対照的に、パラメータは可能な値の範囲を持つことが特徴です。パラメトリックシステムの最も魅力的な機能の1つは、いくつかの制御パラメータの値を変更することで、多くの設計バリエーションを探索できることです^[10]

パラメトリック デザインの最も初期の例の 1 つは、アントニオ ガウディによる教会の逆さまの模型です。コロニア グエル教会の設計では、複雑なアーチ型の天井とアーチを作成するために、散弾銃で重りをつけた紐の模型を作成しました。重りの位置や紐の長さを調整することで、各アーチの形状を変更し、接続されたアーチへの影響を観察することができました。ガウディは、模型の下部に鏡を配置して、正面を上にして建てた場合にどのように見えるかを確認しました。

ガウディのアナログ方式には、計算パラメトリック モデル (入力パラメータ、方程式、出力) の主な機能が組み込まれています。

弦の長さ、散弾の重さ、アンカー ポイントの位置は、独立した入力パラメータとして機能します。

弦上の点の頂点の位置がモデルの結果となる。結果は明示的な関数、この場合は重力またはニュートンの運動法則を使用して導き出される。これらのモデルの個々のパラメータを変更することで、ガウディは結果の構造が純粋な圧縮に耐えられるようにしながら、モデルのさまざまなバージョンを生成することができた。パラメトリック方程式の結果を手動で計算する代わりに、弦に作用する重力の力を通じて懸垂曲線の形状を自動的に導き出すことができた。^[11]

ドイツの建築家フライ・オットーも、 1972年のミュンヘン夏季オリンピックのために設計されたミュンヘンオリンピックスタジアムのようなテンセグリティ構造の最適な形状を見つけるためにシャボン玉を使用するなど、非デジタルのパラメトリックプロセスの実験を行った。^[12]

自然は、建築家やデザイナーにとってインスピレーションの源となることが多い。^[12]コンピュータ技術は、デザイナーや建築家に、自然界で観察される複雑さを分析およびシミュレートし、それを構造的な建物の形状や都市の組織パターンに適用するためのツールを提供した。1980年代には、建築家やデザイナーは、航空宇宙産業や映画産業向けに開発されたソフトウェアを実行するコンピュータを使用して、「形状をアニメーション化」し始めた。^[13]

グレッグ・リンは、コンピュータを使って建築物を生成した最初の建築家および理論家の一人である。彼のブロブとフォールドの建築は、コンピュータ生成建築の初期の例である。 2013年に完成した深セン宝安国際空港の新しい第3ターミナルは、エンジニアリング会社Knippers Helbigのパラメトリック設計サポートを受けて、イタリアの建築家マッシミリアーノ・フクサスによって設計された。これは、大規模な建物でパラメトリック設計と製造技術を使用した例となっている。^[14]

一般的な建築設計では、位置、向き、形状、日射量など、あらゆる設計要素とその寸法をパラメータとして考慮することができます。^[15]

反復プロセスは、コンセプト、デザイン、または製品を継続的に改善するためのアプローチです。クリエイターはプロトタイプを作成し、テストし、微調整し、解決策に近づくことを目標にサイクルを繰り返します。^[16]

パラメトリック建築の場合、反復は原理的には、同じ一連の指示を繰り返すたびにバリエーションを生み出すことができます。例としては、高層ビルを建てるときに床板のサイズや形状を変えたり、起伏のある表面にタイルを敷くときにモジュール式外装システムの角度を変えたりすることが挙げられます。反復はバリエーションを生み出すだけでなく、最適化とその最適化に必要な時間を最小限に抑えるための強力なツールにもなります。即時のフィードバックが得られる流動的なパラメトリックシステムを使用すると、設計者はさまざまな可能性を反復することでソリューションを生成し、迅速にテストすることができます。それぞれの可能性は異なるパラメータセットで作成されます。^[17]

パラメトリック都市計画は居住パターンの研究と予測に焦点を当てています。建築家フライ・オットーは、占有と接続をすべての都市化に関わる2つの基本的なプロセスとしています。^[18]パラメトリックプロセスは、歩行者や車両の循環、ブロックとファサードの向きを最適化し、複数の都市設計オプションのさまざまなパフォーマンスを即座に比較するのに役立ちます。^[19]

パラメトリック設計技術により、建築家や都市設計者は、多様な都市環境、環境問題、社会問題に適切に対処し、対応できるようになります。データと分析を設計プロセスに統合することで、パラメトリック都市計画は、都市設計の課題に対してより情報に基づいた適応性の高いソリューションを可能にし、最終的にはより回復力があり持続可能な都市環境を実現します。

技術の発展と人々の生活の質の向上に伴い、インテリアや家具デザインの最終結果に影響を与える要素はますます増えています。空間、形、色、線、光、色、パターン、質感はすべて影響を与える要素です。^[20]

パラメトリック設計法は、工業デザイナーにさらなる設計の可能性をもたらします。パラメトリック設計法は、家具デザイナーに、より複雑な家具構造に挑戦し、より複雑な形状を作成する機会を提供します。人間工学の問題に対処する場合、パラメトリック設計法は、デザイナーが実際に使用できるデジタル シナリオを作成し、より快適な設計コンセプトを提供するのに役立ちます。

家具業界では、パラメトリック設計を実装するために設計テーブルを使用すると、同じモデルの家具の異なるサイズで大量注文を満たす必要がある場合に作業時間が短縮され、エラーの可能性が軽減されるため便利です。^[21]

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