電動汽車取代化石能源汽車，將會使我們的交通更具可持續(xù)性。但電動汽車需要充電樁、充電站、電池等基礎(chǔ)設(shè)施的支撐才能運(yùn)行。如何建設(shè)更具可持續(xù)性的充電設(shè)施？全球各地充電站場所面積不同，形狀不同，所處地形不同，作為建築師，能否僅設(shè)計一次電動汽車充電及服務(wù)中心，就可以適應(yīng)各種場景？能否將充電服務(wù)中心像樂高一樣進(jìn)行積木拼接式設(shè)計，使其模組化？

建築中的可持續(xù)設(shè)計比以往任何時候都更加重要。想要構(gòu)建創(chuàng)造性解決方案的建築師、工程師和施工利益相關(guān)者必須在系統(tǒng)解決方案上有效協(xié)作並消除資訊和資料孤島。總部位於多倫多的建築工作室PARTISANS 與建築交付專家James Kotronis及達(dá)梭系統(tǒng)合作，以虛擬方式構(gòu)建了可持續(xù)電動汽車體驗中心的樣貌。

圖1 : 電動汽車體驗中心設(shè)計由可回收材料製成，可促進(jìn)可再生能源的獲取並適應(yīng)環(huán)境。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

這是一個充電亭和交鑰匙活動場所，由可回收材料製成，可促進(jìn)可再生能源的獲取並適應(yīng)環(huán)境。為了建立電動汽車體驗中心，PARTISANS需要一個單一的虛擬環(huán)境，使他們能夠輕鬆地與所有專案利益相關(guān)者協(xié)作，並對所有流程、元件及其跨不同學(xué)科的變體進(jìn)行建模。他們還需要能夠支援產(chǎn)品化和元件標(biāo)準(zhǔn)化的工具，以貫徹其可持續(xù)發(fā)展原則—可再生能源、可回收材料、可重複使用的元件和回應(yīng)式設(shè)計。

建築不僅僅是設(shè)計建築物的行為，它還是一種觀看、思考和製造的方式，它可擴(kuò)展到甚至徹底改變我們對世界體驗的程度。為此，在PARTISANS工作室中，設(shè)計師們專注於研究基於交叉學(xué)科視角提出富有價值的見解，使客戶的願景與價值觀高度一致，以最大限度地提高建築的性能、形式和場所營造。

電動汽車體驗中心在其設(shè)計和使用方面為交通架構(gòu)構(gòu)想了一個靈活的未來。展館可兼作電動汽車充電站和交鑰匙活動場所，它的形式及組成部分可以根據(jù)其位置和需求而變化。展館起伏的屋頂由自清潔玻璃替代品組成，根據(jù)這些參數(shù)可為每個中心生成獨特的輪廓，並實現(xiàn)快速組裝。

圖2 : 電動汽車體驗中心展館起伏的屋頂由自清潔玻璃替代品組成，根據(jù)其參數(shù)可為每個中心生成獨特的輪廓，並實現(xiàn)快速組裝。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

PARTISANS 聯(lián)合創(chuàng)始人Pooya Baktash表示：「當(dāng)我們質(zhì)疑現(xiàn)在的交通方式（例如沿途加油站）並思考未來應(yīng)該怎麼樣時，我們便萌生了建立電動汽車體驗中心的想法。我們很快就考慮了預(yù)製和安裝，而且是在不同的、大多是偏遠(yuǎn)的地方。」

Pooya繼續(xù)說道：「我們設(shè)計的電動汽車體驗中心不是一次性的項目。多年來，我們一直與達(dá)梭合作，瞭解建築如何擺脫定制、實現(xiàn)以專案為中心的系統(tǒng)。這個項目顛覆了傳統(tǒng)的建築方法。我們創(chuàng)建了一個帶參數(shù)的幾何圖形，可以根據(jù)位置輕鬆實現(xiàn)自動化。基於這種可變結(jié)構(gòu)，我們突破了可持續(xù)木材和氟塑膜（Ethylene tetrafluoroethylene；ETFE）的限制，使一系列場景得以靈活呈現(xiàn)。」

從木材到EFTE 屋頂，建築方案的結(jié)構(gòu)均由可回收和可重複使用的材料製成。鋼材僅在絕對必要時才被使用。例如，EFTE的重量僅為玻璃的2%，具有自清潔功能並可透過大量的自然光；它還有助於通過小型安裝團(tuán)隊、機(jī)器和運(yùn)輸工具在市區(qū)外輕鬆完成組裝。這個概念有一個看起來和建構(gòu)相似的框架。

圖3 : 從木材到EFTE 屋頂，建築方案的結(jié)構(gòu)均由可回收和可重複使用的材料製成。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

ETFE是一種氟基塑膠。它是一種聚合物，其來源名稱是聚（乙烯-四氟乙烯共聚物）。ETFE具有較高的熔化溫度和優(yōu)良的耐化學(xué)性、電學(xué)和高能輻射性能。ETFE 是一種輕質(zhì)材料，是玻璃的絕佳替代品。它是需要高光和紫外線傳輸應(yīng)用，例如大跨度屋面、天窗、立面等的熱門選擇。

ETFE 薄膜可自清潔（由於其不粘表面）可回收，由於它很容易被鋒利的邊緣刺破，因此主要用於搭建建築的屋頂。作為屋頂薄膜，它可以拉伸，當(dāng)尺寸發(fā)生變化（例如由熱膨脹引起的變化）時仍會保持繃緊狀態(tài)。一旦撕裂，可採用熱焊方式打補(bǔ)丁或由多張組裝成更大的面板來修復(fù)。基於3DEXPERIENCE平臺，建築師們可以在建築物中以任意視圖進(jìn)行查看，這樣才能保證可以很容易建造建築產(chǎn)品，非常快地完成預(yù)製和安裝。

實際上充電站往往並不靠近城市中心，大部分處於偏僻的道路和地方。因此其後勤始終是一個問題，而實際的電動汽車行駛體驗也的確如此。Partisan的建築師們從第一天開始就扭轉(zhuǎn)了這種做法。他們一直在研究如何改變傳統(tǒng)的設(shè)計方式，積極參與從設(shè)計到施工的整個過程。

電動汽車體驗中心靈活的架構(gòu)是擺脫以項目為基礎(chǔ)、以項目為中心的做法，看看其他行業(yè)正在發(fā)生的事情，Partisan在尋找一種更加以產(chǎn)品為中心的方法，當(dāng)他們擁有這種可持續(xù)性方法時，就會創(chuàng)建一種向後倒推的新方法。這個想法就像嘗試使用回收和再利用材料，他們創(chuàng)建這種特別的幾何曲面形狀屋頂，試圖創(chuàng)建可以輕鬆實現(xiàn)自動化，由結(jié)構(gòu)不同方面而決定的參數(shù)，同時也創(chuàng)造了一系列的場景。

圖4 : 電動汽車體驗中心創(chuàng)建特別的幾何曲面形狀屋頂，試圖由結(jié)構(gòu)不同方面而決定的參數(shù)輕鬆實現(xiàn)自動化。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

可擴(kuò)展的設(shè)計系統(tǒng)

對於電動汽車體驗中心項目，Partisan的設(shè)計師Ivan Vasyliv強(qiáng)調(diào)，「我們建立的真的不是一個單一的模型，而是創(chuàng)建了一套可擴(kuò)展的系統(tǒng)。所以在談?wù)撛O(shè)計時，同時也正在研究製造過程，正在研究物流過程，正在研究安裝過程，並確保所有這些元件、這些幾何形狀、這些裝配關(guān)係都可以相互促進(jìn)。」「我們必須強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。在選擇材料時，要考慮可再生材料、可回收材料，也要考慮這種材料的製造、物流和營運(yùn)品質(zhì)。在我們選擇材料的整個生命週期中存在的多階段因素都需要加以考慮，包括施工環(huán)境的限制，比如能否方便地運(yùn)抵難以到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，你不可能真的有一臺大起重機(jī)，或者有可能沒有合適的道路基礎(chǔ)設(shè)施來為龐大的安裝人員提供便利。」

「所有這些材料都需要被分解成小元件，並且能夠由一個小團(tuán)隊進(jìn)行調(diào)整，以使整個過程更有效率。當(dāng)我們談?wù)撎甲阚E時，我們談?wù)摰氖浅杀竞陀绊懀@也是一種思路。在專案中需要考慮所有的材料特性，包括木材、ETFE，鋼鐵也是如此。我們真的需要優(yōu)化每一種元件及所有材料的使用位置，以簡化整個過程，而不僅僅是單個專案。」「當(dāng)我們談?wù)撓?3DEXPERIENCE 這樣的平臺時，我們談?wù)摰氖钦嬲軌蛱幚砗头纸庹麄€過程的平臺，從設(shè)計到製造再到物流和裝配操作。當(dāng)我們查看設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，我們會在整個過程中獲得回饋迴圈，因此我們可以根據(jù)元件對下游的影響來優(yōu)化元件。」

「如果我們從開展生產(chǎn)的行業(yè)中刪除大量的重複和返工，我們就可以提高生產(chǎn)力，並且可以提高整體效率。我們的目標(biāo)是看我們是否可以開發(fā)一個從一開始就可擴(kuò)展的設(shè)計系統(tǒng)或設(shè)計過程。它必須全面考慮製造過程、物流過程、裝配過程，當(dāng)然還有程式設(shè)計品質(zhì)帶來的限制因素。」「所有利益相關(guān)者都能夠看到整個過程中的回饋迴圈，以便優(yōu)化組件。使用3DEXPERIENCE平臺意味著我們可以及早以整體方式來評估問題。」

圖5 : 3DEXPERIENCE 工具能夠處理分解從設(shè)計到製造，到物流、組裝和營運(yùn)的整個過程。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

「電動汽車體驗中心專案能夠成功的關(guān)鍵是保證擴(kuò)展設(shè)計在多個網(wǎng)站（甚至是遠(yuǎn)端網(wǎng)站）都有效，這就需要在實際擴(kuò)展時高效可靠。可持續(xù)設(shè)計在建築中的重要性眾所周知，但通常交付時困難重重。AEC行業(yè)在實踐過程中難免會出現(xiàn)錯誤和低效率，EV體驗中心不是一次而是多次採用可持續(xù)材料以可持續(xù)方式建造。這就需要參與產(chǎn)品化的所有利益相關(guān)者都在同一個平臺中有效協(xié)作。」

「AEC行業(yè)通常不得不接受相當(dāng)高概率的計畫和預(yù)算失效。PARTISANS與達(dá)梭系統(tǒng)一起正在努力降低整個過程中的低效率。電動汽車體驗中心專案旨在優(yōu)化整個系統(tǒng)，而不是單一專案，3DEXPERIENCE 工具能夠處理從設(shè)計到製造，到物流、組裝和營運(yùn)的整個過程。」

PARTISANS 不希望只是建立電動汽車體驗中心的概念，他們更希望參與從設(shè)計到施工的整個過程。這就需要一個單一的虛擬環(huán)境來實現(xiàn)生成架構(gòu)的框架，同時也需要在利益相關(guān)者之間實現(xiàn)簡單易用、連續(xù)和可追蹤的協(xié)作和溝通。在每個階段的早期都會注意到可能發(fā)生的問題，並且任何更改都會相應(yīng)地修改上下游階段的相關(guān)部分。

與Partisans合作的專家James Kotronis證實，一旦以數(shù)位方式擷取，3DEXPERIENCE平臺就會建立一個反饋回路，可以告知限制條件並幫助改進(jìn)設(shè)計、構(gòu)造和裝配技術(shù)。James表示：「我們相信虛擬概念化。從模擬到測試和虛擬構(gòu)建，再到這些元件的組裝和製造，以可操作和適應(yīng)性強(qiáng)的方式捕捉概念非常重要。這就是數(shù)位連續(xù)性。在傳統(tǒng)的AEC 行業(yè)中，我們構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和建構(gòu)，各個階段都可能出錯；而3DEXPERIENCE平臺允許對概念進(jìn)行更廣泛的測試。」

為了對所有流程、元件和變體進(jìn)行建模，PARTISANS採用雲(yún)端3DEXPERIENCE平臺，利用一系列工具來支援產(chǎn)品化、元件標(biāo)準(zhǔn)化和可靠性。其中包括Imagine 和Shape曲面建模器，用於構(gòu)思設(shè)計及其適應(yīng)性形狀；資料驅(qū)動的xGenerative Design可通過編碼生成新形狀、交互表面，並可根據(jù)輸入測試邏輯；使用3D設(shè)計器，支援從設(shè)計細(xì)節(jié)構(gòu)建到製造的3D建模；最後， 使用ENOVIA進(jìn)行產(chǎn)品生命週期管理。使用達(dá)梭系統(tǒng)的3DEXPERIENCE 平臺、PARTISANS及其合作者已建構(gòu)一個原型，它不僅徹底改變了電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施，更改變了AEC行業(yè)使用的設(shè)計和施工方法。

圖6 : 電動汽車體驗中心是新一代可持續(xù)和強(qiáng)適應(yīng)性交通建築的原型。（source：達(dá)梭系統(tǒng)）

電動汽車體驗中心是一種新的建築方式的原型。它的未來在很大程度上取決於相關(guān)法規(guī)和個人利益。PARTISANS現(xiàn)在有了這種產(chǎn)品，政府和市政當(dāng)局等合作夥伴可以利用它來擴(kuò)展網(wǎng)路，推廣電動汽車和充電埠。

電動汽車體驗中心是新一代可持續(xù)和強(qiáng)適應(yīng)性交通建築的原型，它展示了建築如何用於促進(jìn)可持續(xù)交通，並為電動汽車用戶提供靈活而溫馨的空間。除了電力基礎(chǔ)設(shè)施外，電動汽車體驗中心還支持市中心以外的整體需求，如商店、維修中心、洗手間和過夜住宿。隨著它在未來十年內(nèi)的迅速擴(kuò)展，PARTISANS會努力構(gòu)建更便利的完整電動汽車網(wǎng)路。

（本文作者馮升華為達(dá)梭系統(tǒng)（Dassault Systemes）大中華區(qū)技術(shù)總監(jiān)）

**刊頭圖（source：達(dá)梭系統(tǒng)）