全球的A/E/C產業在2000年間賺進了3兆9千億美金，一如往常地，大約佔了全球國民生產總值的十個百分比，也一如往常在資訊工業(IT)的員工花費上，排名幾近墊底。漁業界與農業界在2000年間所投資於資訊工業的金額已超過A/E/C產業。除了在過去崛起又沒落的網路公司(.com)，大致上的共識仍是：在資訊工業中投資得愈多，愈能改善企業所觸及之營運過程。然而，為什麼A/E/C產業的排名會幾近墊底呢？
其原因可自歷史觀點和結構觀點來分析。A/E/C產業具有高度的市場區隔性、價格敏感性、以及相對風險性，不但利潤少，在A/E/C產業中的最大玩家與其他產業的領導者相較之下，只能說是九牛一毛。每一件作品都具有原創性，然而卻很少有機會能將其設計與創意應用到下一個工作內容。在全球自工業年代轉變為資訊年代的同時，也迫使A/E/C產業仔細去思考新科技與新方法。只維持現狀似乎是不夠的。
對許多人來說，老方法還是很好用的。仔細想想我和兩位人士最近的談話，其中一位是結構設計師，另一位則是建築師。Sean Forward就是那位結構工程師，當時他在澳洲達爾文的KOMAE解決方案工程(KOMAE Solutions Engineering)公司上班，現在則已經找到其他工作機會了。KOMAE算是一家小公司，它卻了解運用最新科技來獲取利潤的方法。Forward在我們最近一次聯絡的Email中告訴我：「最近有一個專案是完全使用3D做成的，在設計的階段中完全沒有草圖，而是直接用3D模型來產生細節部分，然後再建造。我們獨力花了三個月的時間在工作室內完成細部圖」。與Sean Forward和他的同事們相較之下，我所遇到的另一位匿名人士，在一家德州的小建築公司擔任要職，當我告訴他像KOMAE這類的公司，他不相信地搖搖頭說：「用3D設計根本沒有設計感嘛」！他還堅持：「對一般公司而言，用3D設計絶對沒有好處，除非你是Frank Gehry再世」。這位建築師並不是科技恐懼者，當個人電腦普及之時，他便開始使用電腦輔助設計。那麼，為什麼這建築師和那位結構設計師會持完全相反的意見呢？
這個問題不只讓一些革新的公司發現新科技運用在A/E/C產業的力量，更帶領他們大步躍入了資訊時代。同時，也帶領他們了向傳統方法挑戰以及拋棄過時的方法。A/E/C 產業必須開始仔細地檢視設計與工程的中心科技，也就是2D電腦輔助設計。在資訊時代，2D電腦輔助設計是代表過去，正猶如在新聞業界裡，打字機是代表過去。我們所得到的答案並不是要將2D電腦輔助設計帶入資訊時代，而是要摒除它。以下即為四個摒除2D電腦輔助設計的爭論點。
 爭論一：2D電腦輔助設計是創新過程中的障礙物
即使創作的過程繁瑣而單調，創意仍然是建築與工程設計的重心。以下是關於創作過程中一個有趣的想法：既然建築物是3D立體的，我們怎麼卻用2D平面來設計繪圖呢！
位於加州的一位建築顧問Jerry Bragstad說：「當我們在為某個專案設計並架構時，我所想到的是3D。但是我在與其他人溝通這個專案的概念時，卻是用文字敘述，或是用像畫2D平面圖這一類的方式來溝通，以呈現出我腦中的3D概念」。
Bragstad是一為獨立執業者，已經資深得足以退休了。對於躍入3D設計，他並不感到有壓力，反而看出了3D設計的需求性。他說：「2D的設計過程在我的腦海中過於根深蒂固，以致於很難區分出2D和3D的差別」。Bragstad繼續說道：「我總是用2D來繪圖以及與他人溝通，然而我腦中總是想到3D。希望新一代能夠多使用3D作圖，不要過於拘泥於2D作圖。我們這一代的確已經成為平面作圖的奴隸了」。
建築師Michael McDonough是2000年電子屋(e-House2000)的設計者。2000年電子屋(e-House2000)是紐約一個創新的專案作品，其結合了充滿活力的情感與資訊年代的科技。他是積極的3D設計擁護者，認為3D設計是創意的最佳環境。McDonough解釋道：「當你實際建造出一個結構體，你就可印證我一位大學教授所說的話，簡述如下：「當你建構了它，它只會變得更好」。也就是說，當你從概念轉為實際的設計建構時，整個過程即為訓練自我－包括考量成本、成本利益、時間架構、可用人力、材料、以及現場狀況等問題。當一位優秀的建築師、客戶與建造商的手邊握有這些要素後，即可強化這個設計專案，這有點像『使用者付費』一樣。寫一首歌是一件事，到五十個城市去演奏這首歌又是另一件事，因為你會感受到觀眾們的反應，所以你將其反映到你的設計作品上，也會去改善你的作品－對建築師而言，這就是所謂建構的過程」。
「當你在電腦上使用3D建構你的作品時，你已經領先他人一大步了。由於你是構圖者，你必須仔細研究兩件材質每一次所結合的狀況，某個東西是否每一次角度彎曲都正確，某個東西是否每一次都能連結。接著你可以計算上彩、研究色彩、對比以及材質等，直到你認為研究的深度已經足夠了」。
工程自動化顧問John N. Orr博士最近結束了一趟關於專案外部網路計畫(project extranets)的巡迴研討會，足跡踏遍了五個國家共計六十多個城市。他最近寫道：「我告訴大家，在我的外部網路(extranets)研討會中，已經脫離平面圖了，為什麼呢」？因為平面圖在過去已經達到其目的：讓我們得以在不同的地方，傳達複雜的工程資訊。
Orr繼續說道：「在過去，我們在平面圖上付出了極大的代價，也摒除了z軸。我們將我們的理念、構想、以及說明平面化，相信了這種複雜且通常不明確的習慣，也相信當我們有需求時，專家們有能力讓2D平面圖重新充氣膨脹起來」。
Orr 還解釋說，電腦是一種新的媒體，很容易能夠用3D設計來呈現如同2D的效果。他說：「3D模型一點也不含糊，再也不需使用檢視與投射法。想要看到模型的另一邊嗎？只需轉動整個模型，或是轉變你的觀測點，還可任意將模型拉近與拉遠，只要你喜歡，無論多大或多小的細節皆可顯示出來，讓探測系統、用電系統以及空調管線系統開始作用或停止使用。把自己變得渺小，在牆壁的夾縫中找出方法，如此一來，整個設計專案即掌握在你的手中了」。
擁有了3D模型，就如同擁有所有創意的泉源，即使這個3D模型大如容納八萬人的體育場。就像澳大利亞體育場(Stadium Australia)的領導建築師J Parrish，同樣地仰賴3D模型來設計2000年雪梨奧運的中央體育場。他在2000年的賓特利國際使用者會議中告訴所有與會者，澳大利亞體育場是完全在電腦上構思的，都沒有用到草圖或平面圖。「這個專案設計全都是用電腦塑造3D模型。不但如此，所有建築師和工程師都是用電話、傳真以及電子郵件的方式溝通，從來沒有召開過面對面的會議」。
就像在雪梨奧運開幕典禮中表演的小女孩一樣，Parrish說：「我也同樣擁有我的奧運夢想。首先，所有的團隊成員皆從單一的資訊來源檢視設計圖。其次，我們擁有專業的工具以及可提昇工作效率的精簡團隊」。
Parrish已經經歷過他的夢想，也不想再使用老舊的方法設計了。然而，對整個A/E/C產業而言，當2D電腦輔助設計持續當道時，他的夢想是無法實現的。
爭論二：2D電腦輔助設計無法在協作設計與同步設計流程中提供穩固的根基
 在美國呈現快速成長的設計/建築公司Jacobs設備公司(Jacobs Facilities)內，Gary Kaoh擔任資訊工業的國家理事，他是使用3D協作設計的忠實信奉者。Gary Kaoh在2001年七月份MSM雜誌專訪中 (請參見 “Deploying the future, one step at a time”) 告訴我說：「3D設計所提供給我們的固有協調性，正是讓我們設計出單一建築模型的原動力。3D設計創造了強大的動力。我們期待3D設計的功能變得更強大，但是我們無法預知它未來會變得多強大」。
Kaoh繼續說道：「現在我們同時讓兩位設計師使用單一建築模型來作業。他們工作時的協調性是與生俱來的，沒有多餘的動作發生，元素也無需複製，因為這兩位設計師使用的是單一元素。兩位以上的人員使用單一建築模型來作業也是一樣的，在決策的過程中以及兩位工程師在單一模型內所激出的動力，跟過去的方法比較起來的確具有其革命性」。
2000年電子屋(E-house 2000)的建築師McDonough也看好3D設計是較優越的協作工具。他說：「具有駕馭3D設計的能力，簡直是讓自我要求達到了完美的境界，到最後即可創造出優良的作品，因為在數位的虛擬實境中，可以容許我犯錯，也可以讓我做實驗。再說，如果我想問我的設計伙伴：『這可行嗎』，然後他們反問：『什麼東西可行嗎』之時，我只需輸出一個我曾設計的3D的檔案、彩現後的圖檔、或是2D的工作圖檔，他們即可做出評論，並且把評論送回給我」。
McDonough描述了一個可以用各種形式來分享資訊的過程，包括用2D的形式。在許多時候，一個簡單的2D圖就能夠幫助釐清設計的概念，真的一點也不假。現今的3D模型設計領導產品可以在任何時機創造出2D圖，提供給完整的協作設計很大的彈性。但是2D圖卻始終無法創造出3D圖。
James Peet目前擔任澳洲建築公司Bligh Voller Nield的國家資訊工業經理，最近他告訴我在布里斯本附近的陽光海岸大學創新中心的3D協作設計專案：「我們從1998年就開始從事這個單一建築模型，但這只是我們在請教另一家公司後，第二次使用3D模型。我們用MicroStation TriForma設計，然後把模型交給結構工程公司，讓他們用Structural for MicroStation TriForma塑造出結構鋼筋的模型，然後他們再把參考檔案送回給我們」。
Peet很讚賞這整個設計過程：「所有的建築文件都是使用MicroStation TriForma所建立，MicroStation TriForma證明了其應用於複雜的鋼筋幾何的益處。屋頂是一種環形的切面，如果沒有使用3D來設計細節，幾乎不可能做出來，只會犯錯連連」。
在我們以多元化形式在全球各地溝通，卻仍需仰賴桌上型電腦的年代，協作設計不應該只是侷限於傳真、FedEx聯邦快遞以及用電子郵件附加2D圖檔。Fluor Daniel公司的自動化主管Randall Fix說：「百分之八十的設備安裝成本總額是在設計階段中決定。任何能夠改善專案效率的產品或服務，不能只重視建築協作，而是應該著重於設計」。
爭論三：2D電腦輔助設計是較次等的設計溝通工具
 如果想要成功，必須讓參與同一專案的所有公司同時能夠使用3D設計與單一建築模型。很多結構工程公司已經創造出智慧型3D鋼筋設計，並且增強了混凝土模型，以取代以往簡單粗糙的3D表面繪圖。然而，仍有許多公司使用3D只為了展示給客戶欣賞，一些建築服務專家甚至完全不使用模型設計。
RIBA公司的Paul Fletcher聲稱：「雖然如此，還是有值得報導的好消息。如果你是個實際的人，只要你用最近新推出的設計軟體，就可以馬上建造出一個很實用的單一建築模型」。
Fletcher是Teamwork2001的成員之一。Teamwork2001是英國一個非關營利的研究計畫，目的是為了替建築專案團隊找尋協同合作的最佳方法，以提昇工作效率。Fletcher不但是Teamwork2001的董事會成員，更是狂熱的3D設計提倡者。他說：「建築經營者通常不了解使用單一建築模型設計的可能性與優點，不過單一建築模型設計將來對它們會影響深遠」。
Fletcher曾在MSM雜誌中寫道：「轉而使用單一建築模型的優點很多，當設計專案愈來愈先進時，使用2D設計只會使花費更加昂貴。當你在2D專案的設計圖中稍做改變，你會發現你必須更新上百張的設計圖。如果你是用3D模型設計，所有事情皆可加速完成，費用也更便宜。只要你把時間投資在發展整個3D模型，一但你修改完部分的設計，模型中其他的相關2D圖立即就可更新完成。就如同用試算表準備預算一樣，單一建築模型在處理問題時，幾乎可以瞬間執行『what if』指令，以便找出不同解決方案所產生的影響。把設計的構想先模擬出來，就可以避免現場建造時所可能產生的突發狀況。運用單一建築模型，在你實際建造建築物之前，其實已經開始建造一棟虛擬的建築物」。
High Performance系統公司(www.hps-inc.com)的Barry Richmond寫道：「結構即為命運」。這個暗示對於A/E/C產業來說再也明顯不過了。假使你用來溝通設計理念的結構有限制，其限制將為整個設計過程帶來變動。倫敦的首要建築公司KPF公司，當前大量啟用3D設計其作品，而且在每個專案設計中，增加3D設計的使用率。這家公司非常了解3D設計的價值所在，它不但是良好的溝通工具，同時也是優秀的設計工具。John Bushell是KPF公司的資深同仁，根據他的說法，最近倫敦有一個知名的設計專案因為廣泛地使用3D模型設計，而受益良多。他說：「現場到處都是電腦圖檔，它們是具有強烈激發性與視覺性的工具。使用相當一致性的3D電腦圖檔，在全盤計畫中將所有的東西結合在一起時，果然不失為一個好方法。對建築團隊而言，3D圖檔可以在設計意念上以及專案狀況上達到完善的溝通」。
 爭論四：2D電腦輔助設計限制了從新資訊加值服務中獲利的能力
傳統的建築模型是這樣的：建築公司或工程公司負責設計部份，承包商負責建築工作，業主則負責營運，這種作業模式只會把某些事情發展得更加複雜。現今的公司或個人不只在設計和建構時合作聯營，也將資產的生命週期增加到最大的極限，也因此營運的利潤很高。Daratech研究公司這種模式稱為E/C/O(工程/建造/營運)經濟。
Daratech的報告中指出：「E/C/O經濟模式是因實際需求所形成的，兩家或更多的競爭公司為了爭取到某些設計專案，可能在接下來的工作中採取合夥的方式，並且建立起錯綜交織的網路系統」。
在資訊年代裡，假使他們運用網路科技，建築網路就可以格外興盛。但是使用2D電腦輔助設計所製作的平面圖，對於複雜的網路作業而言，無法提供穩固的基礎，這是因為平面圖的架構都是以紙上談兵為其工作流程。當工作成本分析與材料採購需要設計的數據為輔助時，就必須從所有2D的工程文件中手動摘錄出來，這種數據使用的方式，就如同把州際公路的工程數據用在牛隻通行的小徑上使用般。我們可以從一種叫做直接穿透處理(straight through processing，簡稱STP) 的概念找出解決方法。首先由財務分析軟體廠商負責處理，直接穿透處理(STP)意指一旦數據輸入到電腦裡，即使被很多台電腦多次經手使用過，這些數據仍然是電腦可處理的電子資料。如果應用到A/E/C產業，直接穿透處理(STP)則是指建築師與結構工程師所建立的電子數據，同樣能以這種電子方式提供給一般的承包商以及採購經理。
在直接穿透處理(STP)背後所代表的意義，是在思考工業年代與資訊年代時的某些基本轉變。工程顧問Peter Marks解釋：「工業年代的公司買進軟體是為了讓生產自動化，他們購買主流的產品，也排除在供應鏈中造成的浪費。但是最終的焦點卻只在於製造商品，而不是關心下列這兩項主要的回饋：知識回饋(Return on Knowledge，簡稱ROK)以及學習回饋(Return on Learning，簡稱ROL)。相對地，知識年代的公司買進軟體是為了創造，贏取知識以及分享知識。因此他們的知識回饋(ROK)與學習回饋(ROL)也就高出了很多倍。
根據Marks的說法，公司應該購買軟體，以提昇知識與學習這一類無形資產的管理，以現今市場來看，無形資產的價值遠遠高過有形資產。這裡有個讓A/E/C產業謹記的要點，使用3D模型以及其他像是專案外部網路的發明，皆是創意的催化劑，讓設計變得更有效率。由於擴充了創意的過程，也提倡了協同合作，讓知識回饋(Return on Knowledge，簡稱ROK)以及學習回饋(Return on Learning，簡稱ROL)的價值變得更高。
在之前所提到的KPF專案中，使用3D模型對於價格底限有著直接的影響。KPF的Bushell宣稱：「我們對這棟建築物所計算出來的價格是每平方英尺的基礎建設只需98英鎊，比起當時大多數建築的價格實在便宜太多了。有些部分要歸功於發展顧問Stanhope以及Bovis Lend Lease建築管理公司的高效率與緊密的合作關係。在現場建築的階段，他們的控制也做得很出色。他們建立了一個稱為『A3D』的組織，也就是一項用來發展3D線條圖的計畫。A3D每天會為該專案創造一個3D圖檔，藉由圖檔來告知所有的監督工頭今天需要做些什麼工程，到了隔天早上，電腦工程師就可以把已經完成的部分以及應該要做完的部分對照顯示出來」。
由於A/E/C產業具有天生的市場區隔性，許多公司都是從狹隘的觀點來看待自動化，或者只關心如何獲利，而不是注重在執行整個專案時所能獲得的益處。在哈佛設計學院(Harvard Design School)完成的一份研究中顯示，即使已經領先其他競爭者，每一項專業任務的改進，都能讓參與設計的人員短暫的受益，惟獨業主的受益是長期的。A/E/C產業公司愈早把這些益處傳達給業主並與業主溝通，就愈早能夠讓業主增進信心、加倍佣金以及增加利潤，以建立良好的互動循環。
衡量電腦輔助設計年代的發展
在本文中所提出從A/E/C市場摒除2D電腦輔助設計的證明非常有趣。懷疑者可能會爭論這些證明僅代表某些人的努力，目的只是為了推動一條特別的行銷路線罷了。我曾不只一次聽過下面這句話：「即使3D設計已有二十年的歷史，再經過五到十年，3D設計就會消失了」。這是個不錯的笑話，但事實卻截然不同。對許多公司而言，3D的設計方法儼然已經成為標準的商業慣例，這是否代表這些公司已經領先其他競爭者五到十年？並且在接下來的二十年間也會成為領導者呢？
作者： Randall S. Newton
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