二十世纪的设计研究在设计是一门学科或是一门科学的观点之间摇摆（Cross，2001）。前者认为，设计合成是由文件和分析技术辅助的内部以人为核心的过程。对于后者，技术是合成及分析二者的中心——设计是最佳设计出现的技术过程。这两种情况下，设计被广泛看作是设计人员和计算机工具为寻找最佳设计，建立目标、各选项、影响和价值等相互关联的设计空间的过程（Clevenger和Haymaker，2011a）。

上个世纪，人们对可持续性的认识有了极大提高——所设计系统长期维护时不会威胁到它所依赖的其他系统的稳定性的能力（Zhai和Pearce，2011）。近年来，科学和实践意见主动寻求设计方法，以达到在多尺度和尺寸范围内社会、环境和经济体系的一体化可持续性。于是，可持续性设计方法取得了重大的进步和成就。新的组织和合约安排以及现实和虚拟合作空间为组成大型、跨专业的团队提供了可行性。新的评级系统、指导方针和行为规范帮助设立了目标，建筑信息模型和参量建模帮助生成了多种选项，自动分析工具能够分析能量、结构、进度、成本及其他许多性能目标。对于建设设计空间和理解并最大化多方价值，设计人员有着丰富的和不断进步的人力和技术。

这些发展有望及时到来。在未来几十年内，项目团队会以前所未有的数量，设计出许许多多的新型和翻新建筑及基础设施。随着资源逐渐稀少、建筑技术的增加、对建成环境的影响更为明显，建筑、工程和施工（AEC）等专业人士需要深入做出复杂而困难的决定。为了实现最佳设计，他们需要建造和表达非常大型的设计空间，这样可以帮助他们充分理解其目标，全面搜索其他选项，系统进行分析，并清晰表达其项目价值。即便政府、产业和学术界领导提倡专业人士采用这些新方法，然而，成功采用新方法很困难。在现有的和新兴的方法与设计团队在实践中能够可靠、顺利、并连贯地采用这些方法的可能之间仍然存在着巨大的鸿沟。当今仍在教授和使用的基于优先级的传统设计流程建造和表达着小型设计空间，使更佳设计无法被发现。项目团队缺乏社会技术平台和方法，这些平台和方法能够使他们高效地将这些新方法和信息用于建造和开发更大型、更优越的设计空间。

多个研究领域都与开发这种新平台相关，包括组织理论和社会网络、设计理论和方法论、建筑信息和流程建模、基于模型的分析、跨专业设计优化、决策科学、人机互动、经济学和人工智能。涉及到人种学、理论建设、工具建立、数据分析以及行为研究的大量研究方法与了解现有方法的失败之处及如何适应并改善这个平台息息相关。本报告探讨了目前在开发这个平台中所做的努力，这一平台能够使大家合作，共同建设可持续建筑和基础设施设计空间。

下一部分总结了各种方法说明设计空间的质量和清晰度，以及建造它们所采用流程的效率和效果，然后采用这些定义来说明设计空间在当今是如何被建造和说明的。随后，本文总结了为建造各种工具一体化平台所做的工作。实验室测试和实践说明了该平台各元素能够极大地利用当前方法独立及合作改善设计空间质量和清晰度的方式。尽管如此，改善这一平台的性能仍存在极大的空间。这一报告以对未来工作的探讨作为总结。

为了改进设计流程，有必要对它们建模并进行衡量。设计理论和方法论、流程建模、精益建造和决策分析为说明和衡量设计流程的方法和规格体系打下了基础。

设计融合了大量流程、组织和产品，为了帮助设计人员和研究人员建模并理解这一复杂性，我们开发了绘图程序交流方法来帮助团队正式说明并将这些元素关联起来（Haymaker，2006）。

设计要求流程之间的交流，但也有必要了解如何高效交流。Charette仿真模拟设计测量并比较了流程交流方法的效率和效果（Senescu和Haymaker，2011）。

设计涉及到设计空间的开发。设计开发评估方法论（Clevner等人，2010）提供了在解决挑战、实施战略和实现开发等方面衡量和比较设计流程的规格体系和流程。

设计就是做出并交流各种决策，逻辑说明框架（Chachere和Haymaker，2011）帮助团队衡量他们交流决策逻辑依据的清晰度。

这些实现和衡量AEC设计流程、空间和决策的效率、质量和清晰度的方法实现了对当前实践的评估，并提供了关于如何改进这些流程的关键见解。

我的研究团队采用了人类行为研究（Hartmann等人，2009）及实验室设计专家研讨会来了解项目性能，我们建立了详细的流程模型，帮助我们理解各个团队肩负的设计和分析任务，发现仅有设计人员的隐形知识不足以指导他们解决当今所面临的挑战，而且他们仍在对狭小的设计空间进行狭窄的搜索（Clevenger和Haymaker，2011b）。我们还发现设计团队努力交流流程（Senescu等人，2011a）及设计逻辑（Haymaker等人，2011）。

我们利用调查来测试我们的观察结果，例如，我们发现主要由建筑师组成的高端设计公司，花费大量时间提供少数选项，并主要从建筑和经济标准的角度来分析它们（Gane和Haymaker，2010）。对顶级跨行业工程公司的调查证明这些观察和发现，即，设计团队花了50%以上的时间在非增值信息管理任务上（Flager和Haymaker，2007）。

总而言之，我们发现如今的情况是，未被代表的团队开发了不充足的目标，潜在的分析且依赖于无效的先例知识，来对未充分定义和交流的设计空间进行有限的、粗浅的研究。

为了说明这些限制条件，我们开发并测试了工具的协作平台，帮助建筑设计团队生成、评估和开发比当前更大更佳的设计空间。

流程集成平台（PIP）提供了具高度可视化和互动的工具，来帮助团队交流设计流程（Senescu和Haymaker，2011）。流程集成平台有助于项目团队内部交流流程，以改进项目团队之间的协作，从而改善跨公司或行业的流程共享，促进理解并推动创新和流程改进。

协作设计生成流程帮助团队创造和管理可供选择的空间，透视法帮助团队集合几何图形变化，生成和管理相互依存的集合设计（Haymaker等人，2004）。多属性互动设计（Multi Attribute Interaction Design）帮助团队将参数概念化，并与发现协同互动相联系，这种互动能够帮助他们解决成本障碍，将跨专业价值最大化（Enrich和Haymaker，2012）。设计方案帮助他们将这些初始系数转变为适合跨专业分析的几何参数设计空间（Gane等人，2011）。

分析流程帮助团队理解他们的设计所带来的影响，我的研究团队成员开发和测试了高级分析和优化流程，并将之工业化。例如，ThermalOpt采用开放数据模型（工业基础分类），将参数建筑信息模型（数字项目）与能源（EnergyPlus）以及自然采光（Radiance）模拟引擎相融合（Welle等人，2011），以提供一体化的热能设计优化环境。Biopt是针对钢架结构形状和部件尺寸优化的一种方法（Flager等人，2011）。

我们还需要管理流程来帮助团队建立和开发设计空间，例如，跨专业优化的属性管理方法使得设计人员能够控制建筑物特性在优化流程内的转化和变化（Welle和Haymaker，2010）。代表并处理如此之多信息的能力要求采用高效的方法来组织和平衡它们以做出复杂的多方决策。在设计空间建立后，重要性分析揭示了建筑的性能，帮助设计团队专注于开发（Clevenger等人，2008）。多属性协作设计分析和决策一体化帮助团队将目标、选项、分析和价值与围绕决策的高效开发意见融合在一起（Haymaker和Chachere，2006）。

将多个参与方及其工具结合在一起，并使其协作和谐的平台已经崭露头角，例如，过滤介导设计调查了多个设计师和代理人围绕一个中央模型合作使用不同互动协议的可行性（Haymaker等人，2000），而流程一体化和设计优化（将商业工具融合安排进了一个工作流程（Flager等人，2009）。协作空间以及平台，如斯坦福的iRoom，和PIP，能够帮助团队配置整个社会技术基础设施，完成针对各项目的挑战。

我们积极测试了教室、实验室和实践中的工具和平台，建造和表达优质设计空间能够有效改善设计。通过这种应用研究，我们调查了如何最佳合成和使用这些工具、培训设计人员使用它们。在一个下午，可以跟许多不同参与方合作，清晰的捕捉和交流项目目标；调查关于能量、结构、日照和其他因素的几百个选项；对这些选项逐个进行定性分析；明确沟通哪个选项最佳，为什么，并提供流程效率和效果的瞬时数据及设计空间清晰度和质量。这与目前设计人员能够开发的大小不足、沟通不畅的设计空间形成了鲜明的对比。

本报告归纳了目前在开发一体化流程平台中所做的努力，这一平台能够有效地建设和交流设计空间。本报告和在我们论文中参考的其他实验室研究，代表了可持续建筑设计新兴的、令人振奋的典范。上个世纪设计研究的两种观点——学科和科学——正在融合，但仍面临着许多文化和技术上的挑战。跨专业工程需要共同语言，以及能够允许设计人员设计和充分交流流程和结果的、充分实现工具的平台。我认为创建这样一个平台有几个步骤：激励结构，能够让学术研究人员和软件业投入开发平台和训练的时间、设计人员使用和完善平台的时间、验证平台需求及进一步将其完善的个案研究。我希望这一平台的力量能够突破目前阻挠我们做出可持续决策的政治、经济和技术屏障。

 

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