Design Technology Evolution

โดย รศ.วิวัฒน์ อุดมปิติทรัพย์

กว่า 30 ปี ของวิวัฒนาการของเทคโนโลยีด้านการออกแบบในประเทศไทย พอจะสามารถสร้างออกมาเป็น Timeline ของช่วงเวลาต่างๆ ได้ดังนี้

เป็นยุคของการเขียนแบบด้วยการใช้เครื่องมือในการเขียนแบบ โดยอุปกรณ์ที่หลักๆ ที่ใช้ในการทำงานนั้นก็จะประกอบด้วยโต๊ะเขียนแบบ T-Slide และ Adjustable Set Square เป็นต้น เป็นช่วงของการเขียนแบบกันลงบนกระดาษร่าง กระดาษขาว หรือกระดาษไข เพื่อทำต้นฉบับ และนำไปทำสำเนาด้วยระบบพิมพ์เขียว หรือถ่ายเอกสาร ซึ่งก็สามารถทำงานได้อย่างอิสระผ่านการขีดเขียนลงไปกระดาษเพื่อการนำเสนองานหรือเขียนแบบออกมา เพื่อจัดทำแบบอนุญาตหรือแบบก่อสร้าง ซึ่งถือเป็นกระบวนการที่มีต้นทุนในการจัดทำในราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอื่นๆ แต่กระบวนการนี้ก็จะมีข้อผิดพลาดค่อนข้างสูง และไม่เหมาะกับกรณีที่มีการแก้ไขเปลี่ยนแปลงบ่อยๆ ใช้เวลานานในการทำงานและทักษะความปราณีตมาก แต่ในทางกลับกันก็สามารถเขียนงานได้อย่างอิสระ และคล่องตัว

โดยปัจจุบันการทำงานในลักษณะนี้ก็น้อยลงไปทุกทีๆ แต่ที่ยังนิยมและทำกันอยู่ก็คือการ Sketch ในช่วงของการพัฒนาความคิดทางการออกแบบที่ต้องการความคล่องตัวและอิสระทางการคิดและการถ่ายทอดความคิด มากกว่าที่จะมาเขียนแบบด้วยการใช้เครื่องมือที่กล่าวมาข้างต้น

เป็นยุคแรกของการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการทดแทนการเขียนแบบในลักษณะเดิม ซึ่งในขณะนั้นเครื่องคอมพิวเตอร์ยังไม่ได้มีประสิทธิภาพและความสามารถมากนัก เป็นยุคแรกๆ ของ PC และ Macintosh ซอฟต์แวร์ทางด้านเขียนแบบ 2 มิติที่เข้ามาก็คือ AutoCAD ซึ่งก็เริ่มนำเข้ามาใช้ในการทำงานด้านออกแบบสถาปัตยกรรมในประเทศไทยกันก็ AutoCAD Release 9 (for DOS) และก็เป็นที่นิยมและแพร่หลายกันอย่างมากก็ตอน AutoCAD Release 12 (for DOS) ซึ่งในขณะนั้น ซอฟต์แวร์ก็ยังบรรจุอยู่บนแผ่นดิสเกตต์ขนาด 5.25 นิ้ว และ 3.5 นิ้ว โดย AutoCAD (CAD: Computer Aided Drafting) ในยุคแรกนั้น กระบวนการใช้งานซอฟต์แวร์ก็จะเป็นไปในแบบแนวเดียว กล่าวคือการเน้นไปที่การเขียนตัว Geometry เป็นหลัก และมีการแบ่งแยกข้อมูลออกเป็นชั้นๆ ที่เรียกว่า Layer และการนำมาประยุกต์ใช้งานก็จะทดแทนวิธีการของการเขียนแบบด้วยเครื่องมือเขียนแบบเป็นหลัก

ในการใช้งาน AutoCAD ในยุคแรกๆ ของประเทศไทย ก็จะมีการพัฒนาการเขียนงานด้วยการสร้างตัวช่วยในการเขียนจากภาษา AutoLisp ขึ้น เพื่อช่วยให้ผู้ใช้สะดวกต่อการใช้งาน เช่น การพัฒนามาปุ่มคำสั่ง F2, F3 และ F4 เพื่อช่วยในการเลือก Object Snap ของการเขียนงาน จนกระทั่งมีการพัฒนาออกมาเป็นโปรแกรมเสริมที่ติดตั้งลงไปเพิ่มเติมบน AutoCAD ซึ่งก็มีหลายยี่ห้อในช่วงเวลานั้น เช่น AECplus จากบริษัท CAD plus Development หรือการใช้ AutoCAD จาก Tablet ของบริษัท องศา เป็นต้น ปัจจุบันหากจะเขียนภาษาช่วยลงไปใน AutoCAD ก็จะเขียนด้วยภาษา Visual Basic Application (VBA)

ในช่วงแรกของการทำ 3D ในประเทศไทยนั้น จะมีซอฟต์แวร์ที่เข้ามาช่วยในกระบวนการอยู่ 2-3 ตัว ทั้ง AutoCAD ที่มีความสามารถในการเขียน 3D ได้ จากเดิมที่เขียนแต่ 2D แต่ก็จะมีซอฟต์แวร์ที่เริ่มออกมาเพื่อใช้งานเฉพาะทาง ด้านการนำเสนองานในลักษณะ 3 มิติ คือ 3D Studio ซึ่งในขณะนั้นคอมพิวเตอร์ก็เข้าสู่ยุคของ Intel 80486 ซึ่งก็สามารถทำเป็น 3D และ Animation ได้แล้ว ทั้งที่เครื่องคอมพิวเตอร์ยังใช้ระบบปฏิบัติการเป็น DOS อยู่เลย

โดยการสร้าง 3D ในช่วงแรกๆ นั้นก็จะมีลักษณะของการสร้าง 3D จากการ Extrusion จากเส้น 2D เป็นหลัก และเน้นการสร้างโมเดลเพื่อการนำเสนองานเป็นหลัก (Visualization) โดยที่วัตถุ 2D และ 3D นั้นจะทำงานแยกส่วนกัน และซอฟต์แวร์เหล่านี้ก็ได้มีการพัฒนาการกันเรื่อยมา โดยจะถูกพัฒนาให้สัมพันธ์กันกับระบบปฏิบัติการ (OS: Operating System) ก็เริ่มจากบน Windows ในเวอร์ขั่น 3.11, Windows 95, Windows NT ไปจน Windows 98, Windows 2000, Windows ME,  Windows XP เป็นต้น ซึ่ง 3D Studio ก็จะถูกเปลี่ยนชื่อไปเป็น 3ds Max และ 3ds VIZ ที่เรารู้จักกันนั่นเอง และในช่วงหลัง 3ds VIZ ก็ถูกเปลี่ยนชื่อมาใช้เป็น 3ds Max Design นั่นเอง

ในช่วงเวลานี้ซอฟต์แวร์สำหรับการทำ 3D Model ก็ออกมาอีกหลายตัวและเป็นที่นิยมกันไม่น้อยก็ได้แก่ซอฟท์แวร์ที่ชื่อ FormZ จาก AutoDesSys โดยจุดเด่นของ FormZ ก็คือการ Render ด้วย Radiosity Engine ที่ทำให้ผลการ Render ผลงานออกมาได้อย่างสมจริงมากๆ ซึ่งในปัจจุบันโปรแกรม FormZ ยังมีการใช้งานอยู่ เพียงแต่ความนิยมในเมืองไทยนั้นแทบจะไม่ค่อยมีการกล่าวถึงเลย และก็มาถึงจุดเริ่มของ SketchUP ในปี 2000 ที่เน้นกระบวนการขึ้นโมเดลในลักษณะของการ Sketch ที่ง่ายต่อการขึ้นงานและใช้เวลาในการเรียนรู้น้อย และก็เหมาะที่จะทำให้ผู้ใช้งานสามารถทำการคิดและเขียนโมเดลไปพร้อมๆ กันได้อย่างสะดวก

โดยในช่วงเวลาดังกล่าวก็ยังมีอีกเทคโนโลยีหนึ่ง ที่ได้มีการพัฒนาออกมาในปี 1999 นี้และก็เริ่มเป็นที่นิยม นั่นก็คือ เทคโนโลยีเชิงวัตถุ (Object Based) ซึ่งซอฟต์แวร์ก็จะมีคำสั่งที่ถูกพัฒนาขึ้น ตามลักษณะของวัตถุที่จะถูกสร้างในคอมพิวเตอร์ เช่น จะมีคำสั่งผนัง ประตู หน้าต่าง บันได พื้น หลังคา เป็นต้น ทำให้กระบวนการในการขึ้นงานเป็นไปในลักษณะที่สอดประสานกับการทำงานของวิชาชีพด้านนี้มากยิ่งขึ้น อีกทั้งกระบวนการของ 2D และ 3D นั้นมีความสัมพันธ์กันมากขึ้น แต่ก็ยังมีระบบของการจัดเก็บข้อมูลในแบบแยกส่วนกันอยู่ดี การแก้ไขงานส่วนหนึ่งก็ยังจะต้องสั่งให้อีกส่วนหนึ่งนั้นทำการคำนวณให้ปรับตามด้วย แต่ก็นับความสะดวกมากยิ่งขึ้น…

ซอฟท์แวร์ลักษณะนี้ในช่วงนั้นก็ยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก ทั้งนี้ก็อันเนื่องมาจากการติดที่ข้อจำกัดหลายๆ ประการที่ซอฟต์แวร์นั้นยังไม่สามารถตอบสนองการขึ้นรูปทรงได้หลากหลายเงื่อนไขที่นักออกแบบต้องการ ซึ่งซอฟต์แวร์ในลักษณะนี้ก็มีชื่อว่า Autodesk Architectural Desktop (ADT) โดยในปัจจุบันซอฟต์แวร์ตัวนี้ได้เปลี่ยนชื่อมาเป็น AutoCAD Architecture และหากจะย้อนรอยกันไปถึงจุดเริ่มต้นของ Object Based ก็จะต้องย้อนกลับไปดูซอฟต์แวร์ที่มีชื่อว่า Softdesk (for DOS) เป็นจุดเริ่มต้นของการทำงานในลักษณะแบบนี้

ขณะที่ซอฟต์แวร์และกระบวนการทำ 2D และ 3D ได้ถูกพัฒนาต่อเนื่องเรื่อยมา ก็มาถึงเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นโดยบริษัท Charles River Software / Revit Technology Corporation ที่ได้พัฒนา Revit ขึ้นมาตั้งแต่ปี 1997 และในปี 2002 ก็ถูกซื้อกิจการโดย Autodesk และนำออกมาเผยแพร่ในนามของ Autodesk Revit ในเวอร์ชั่น 4.5 ต่อเนื่องเรื่อยมาจนปัจจุบัน

ส่วนอีกค่ายของซอฟต์แวร์ที่มีลักษณะการทำงานในลักษณะเดียวกันคือ ArchiCAD ที่จริงๆ ก็ออกตัวเริ่มมาก่อน Revit เสียอีก คือเริ่มตั้งแต่ปี 1984 กันเลย ซึ่งในปี 2002 ที่กล่าวถึงนี้ เทคโนโลยีนี้ก็ถือเป็นยุคเริ่มที่มีการนำเข้ามาในประเทศไทย โดยในค่าย Autodesk ตัว Revit ก็จะอยู่ที่เวอร์ชั่น 4.5 ส่วนค่าย Graphisoft ตัว  ArchiCAD ก็จะอยู่ที่เวอร์ชั่น 8 ซึ่งเทคโนโลยี Parametric นั้นก็เป็นการเชื่อมโยงการทำงานระหว่าง 2D และ 3D ให้มีความสัมพันธ์กันโดยตรง และมีการปรับเปลี่ยนการแสดงผลแบบเชื่อมโยงกันในทันที เรียกว่า หากมีการแก้ไขชิ้นงานในมุมมอง 3D มุมมอง 2D ก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย และการแก้ไขก็จะใช้ระบบ Parametric เข้ามาช่วยในการปรับเปลี่ยนและแก้ไขชิ้นงาน ด้วยการเอาข้อมูล (Information) ของตัวองค์ประกอบนั้นๆ มาติดต่อกับผู้ใช้ เพื่อให้การปรับเปลี่ยนแก้ไขตัวองค์ประกอบของโมเดลนั้น สามารถทำการแก้ไขได้จากค่าพารามิเตอร์ได้โดยตรง ซึ่งก็จะส่งผลให้โมเดลนั้นปรับเปลี่ยนตามไปด้วย ซึ่งกระบวนการของ BIM นั้นได้ถูกพัฒนาขึ้นโดย Charles M. Eastman ตั้งแต่ปี 1975 และได้ถูกพัฒนาออกมาจนเป็นเครื่องมือหรือซอฟต์แวร์สำหรับใช้งาน ซึ่งกระบวนการของ BIM นั้นก็จะถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่องเรื่อยมา โดยหลังจากปี 2002 นี้ ซอฟต์แวร์ประเภท BIM ก็ได้เริ่มพัฒนาให้สามารถทำการเขียนงานในสายอาชีพอื่นได้เพิ่มขึ้น เช่น วิศวกรรมโครงสร้าง และวิศวกรรมงานระบบ

ปัจจุบัน การใช้งานซอฟท์แวร์ประเภท BIM เป็นที่นิยมเป็นอย่างมากในประเทศไทยและทั่วโลก และก็มีค่ายซอฟต์แวร์หลายๆ ค่ายที่พัฒนาซอฟต์แวร์บนระบบ BIM ไม่ว่าจะเป็นเจ้าตลาดอย่าง Autodesk Revit, Graphicsoft ArchiCAD, Nemetschek Allplan, Gehry Technologies ภายใต้ชื่อซอฟต์แวร์ว่า Digital Project เป็นต้น

ซอฟต์แวร์ประเภท BIM นั้นมีการพัฒนาเรื่อยมาจนถึงจุดที่สามารถรองรับงานได้ครบถ้วนกระบวนความ ทั้งงานสถาปัตยกรรม (Architecture), งานโครงสร้าง (Structure), งานระบบ (MEP) และงานก่อสร้าง (Construction) การพัฒนาโมเดลจึงเริ่มมีการนำโมเดลอาคารในแต่ละสายงานนั้นเข้ามาทำการเชื่อมรวมกันอย่างเป็นระบบ และมีการประสานโมเดลระหว่างกัน เพื่อนำมาซึ่งการตรวจสอบและหาจุดบกพร่อมของผลงานออกแบบจากโมเดล 3 มิติที่พัฒนาขึ้นมาเป็นแบบจำลองสารสนเทศอาคาร ทั้งนี้ก็เพื่อลดปัญหาอันเกิดจากกระบวนการออกแบบที่แบบไม่ตรงกัน หรือไม่ประสานกัน หรือจะเรียกขั้นตอนนี้ว่าเป็นการ Combine Model หรือ Combine แบบก็ได้ โดยจากเดิมกระบวนการนี้ก็จะทำกันในลักษณะของแบบ 2 มิติ แต่พอเข้ามาสู่ระบบ BIM ก็จะเป็นการ Combine แบบกันในลักษณะ 3 มิติ เพื่อนำโมเดลที่พัฒนาขึ้นเข้าไปสู่ขั้นตอนของการหา Clash Detection หรือการชนกันของโมเดลแต่ละส่วนนั่นเอง

เมื่อการพัฒนาด้าน BIM ในแนวทางการสร้างแบบจำลองสามารถตอบสนองกระบวนการทำงานเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพได้แล้ว เรื่องข้อมูล (Information) ที่ถูกบันทึกภายในแบบจำลอง ก็ถูกให้ความสนใจและมีความต้องการมากยิ่งขึ้น ด้วยการนำกระบวนการทำงานในมิติต่างๆ เข้ามาผนวกรวมกับการทำงาน ทั้งในแง่ของมิติที่ 4 (4D) คือ เวลา (Time), มิติที่ 5 (5D) คือ ราคา (Cost) และมิติที่ 6 (6D) คือการบริหารและบำรุงรักษา (Facility Management: FM) ซึ่งก็จะทำให้กระบวนของการนำ BIM ไปใช้ให้เกิดประโยชน์เกิดการต่อยอดจนครบวงจร (Life Cycle) ของ BIM มากยิ่งขึ้น โดยซอฟต์แวร์ที่ถูกนำมาใช้เพื่อการทำกระบวนการดังกล่าว เช่น Autodesk Navisworks, RIB iTwo เป็นต้น

รวมถึงเริ่มมีกระบวนการในการใช้เทคโนโลยีกล้อง Laser Scanner มาใช้สำหรับการสำรวจสภาพปัจจุบัน และทำการแสกนสภาพสถานที่จริง เพื่อนำไฟล์ Point Cloud ที่ได้นั้นมาผนวกเข้ากับแบบจำลองที่สร้างขึ้น เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการก่อสร้างกับแบบจำลองที่สร้างขึ้นในคอมพิวเตอร์ หรือแม้แต่กระทั่งการใช้อากาศยานไร้คนขับ (UAV: Unmanned Aerial Vehical) หรือที่เราเรียกันติดปากว่าโดรน (Drones) ซึ่งการนำโดรนมาใช้ก็ถูกนำมาใช้ในการสร้างภาพ 2 มิติ และ 3 มิติ ทั้งนำมาใช้แทนภาพถ่ายดาวเทียม หรือสร้างพื้นผิว 3 มิติขึ้นมาจากข้อมูลภาพถ่ายจากโดรน หรือการนำมาใช้สำหรับการสร้างไฟล์ Point Cloud เพื่อนำไปใช้ผนวกกับแบบจำลองสารสนเทศอาคารทีสร้างไว้

ถือเป็นช่วงเวลาของยุค Internet of Things (IoT) ที่ได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อให้อุปกรณ์ทุกชนิดสามารถทำการต่อเชื่อม และแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้บนโลกของอินเทอร์เน็ต ดังนั้นกระบวนการทำงานบนระบบ BIM ก็ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาด้วยเช่นกัน โดยจะเป็นการนำระบบ Cloud มาใช้เพื่อทำการประสานงานร่วมกันระหว่างฝ่ายต่างๆ ของการทำงาน ด้วยการนำแบบจำลองสารสนเทศอาคารที่สร้างขึ้น ส่งขึ้นไปบนระบบ Cloud เพื่อทำการแชร์ให้กับทีมงานในการร่วมงานกันในการตรวจสอบ สื่อสาร และนำเสนองานผ่านระบบดังกล่าว โดยระบบ Cloud Base Technology จะเป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้กระบวนทำงานนี้สามารถทำงานร่วมกันได้ในลักษณะของแนวคิด “Work everywhere” ด้วยการนำอุปกรณ์ Mobile Device เข้ามาผนวกร่วมด้วยกับกระบวนการทำงานบนระบบ BIM ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มือถือ หรือแท็ปเล็ต ก็ตาม ทำให้การทำงานในลักษณะของ Collaborate สามารถทำงานได้แบบที่ไหนก็ได้ผ่านระบบอินเทอร์เน็ต

ในยุคของ Internet of Things (IoT) นี้เองทำให้การนำเสนองานได้มีการนำหลักการของ VR (Virtual Reality) มาใช้สำหรับในการจำลองสภาพแวดล้อมเสมือนจริงมากยิ่งขึ้น ซึ่งเอาเข้าจริงๆ แล้ว VR ก็เริ่มมีการใช้งานมาก่อนหน้านี้นานพอสมควรแล้ว แต่ไม่เป็นที่นิยมอันเพราะราคาของอุปกรณ์และความสามารถของคอมพิวเตอร์ที่จะรองรับงานในลักษณะดังกล่าว แต่ปัจจุบันก็ได้มีการพัฒนาแว่น VR ขึ้นมาในรูปแบบต่างๆ เพื่อตอบสนองการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นแว่นในราคาถูกอย่าง VR Box, Google Cardboard ที่เวลาใช้งานก็ให้เอาโทรศัพท์ Smartphone ใส่ลงไปในการดู หรือจะเป็นอุปกรณ์ VR แบบเต็มรูปแบบอย่าง Oculus Rift, HTC Vive เป็นต้น ทำให้การนำเสนองานในแบบที่เสมือนจริงนั้นมีประสิทธิภาพเป็นอย่างยิ่งในปัจจุบัน

AR หรือคำเต็มๆ ว่า Augmented Reality แนวทางนี้ก็เป็นอีกแนวทางที่นิยมมากขึ้นไปเรื่อยๆ แต่อาจจะไม่มากนักในวงการออกแบบสถาปัตยกรรม โดยจะเป็นการนำโมเดล 3 มิตินั้นมาจำลองผ่านกล้องและนำไปซ้อนทับเข้ากับฉากหลังที่นำเสนอผ่านกล้อง ซึ่งก็จะเป็นเทคโนโลยีที่มักจะใช้ผ่าน Smart Phone หรือ AR ก็ได้มีการพัฒนาออกมาในลักษณะของการนำกล้องของ Smartphone ไปส่องยังเอกสารที่ได้จัดทำขึ้น แล้วก็จะมีตัวโมเดล 3 มิตินั้นจำลองขึ้นมาให้เราสามารถเห็นได้

ส่วนอีกเรื่องหนึ่งในยุคนี้ก็คือการใช้ซอฟต์แวร์ประเภท Real Time Rendering ที่เราจะเริ่มเห็นซอฟต์แวร์ประเภทนี้ ได้ถูกพัฒนาให้มาผนวกทำงานร่วมกับระบบ BIM อย่างมีนัยสำคัญที่เดียว ไม่ว่าจะเป็นโปรแกรม Lumion ที่เดิมทำงานในลักษณะ Standalone ปัจจุบันสามารถทำงานแบบ Livesync กับ Autodesk Revit แล้ว หรือโปรแกรมติดตั้งเพิ่มเติมลงไปบน Autodesk Revit ในลักษณะของ Add-in อย่าง Enscape เป็นต้น เรียกได้ว่าโมเดลแก้ Output ก็แก้ตามในทันทีเลย การ Render แบบที่ใช้เวลานานๆ แบบข้ามวันข้ามคืนก็อาจจะไม่ค่อยสะดวกเท่าใดนัก แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น จะเร็วได้ก็ยังต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีศักยภาพในระดับนึงด้วยโดยเฉพาะการ์ดจอคอมพิวเตอร์