LA GENERACIÓN DE SOLUCIONES DE DISEÑO ASISTIDO POR INTELIGENCIA

ARTIFICIAL

DESCRIPCION

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se encuadra dentro del campo del diseño asistido por ordenador y más concretamente, dentro del diseño arquitectónico asistido por inteligencia artificial.

Un objeto de la presente invención se refiere a un método para el cálculo de una planificación espacial y la generación de soluciones de diseño, y más específicamente, un método basado en la generación asistida por un algoritmo informático de soluciones de diseño arquitectónico.

Otro objeto de la presente invención se refiere a un sistema de generación de soluciones de diseño que ejecuta el método de generación de soluciones de diseño de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La generación de soluciones arquitectónicas implica la producción de una solución que satisfaga múltiples criterios de diseño dentro de distintos ámbitos como, por ejemplo, criterios de tipo urbanístico, de mercado o producto, constructivos o técnicos, económicos, arquitectónicos o estéticos. Estos criterios, que pueden ser de naturaleza objetiva o subjetiva, son los que definen el resultado final.

Así pues, la fase inicial del diseño arquitectónico de un edificio deberá dar como resultado la planificación espacial (space planning) del edificio. Es en esta fase donde se distribuye el espacio total de un edificio en las distintas unidades y estancias que lo componen y se ordenan definiendo una jerarquía espacial (topología) que responde principalmente a los criterios funcionales y de otra índole a los que el edificio debe responder. Por tanto, en esta etapa del proceso es donde se toman las decisiones más importantes del diseño arquitectónico del edificio que más condicionan el resultado final del proceso de diseño. Este proceso de planificación espacial (space planning) consiste, por tanto, en transformar un programa espacial (programa de necesidades) en la geometría que, por un lado, más se acerca a este programa de necesidades y sus requisitos y que, por otro lado, responde de mejor manera a los distintos criterios de diseño, condición esta última que debe ser valorada por el diseñador en cada versión ponderando la adecuación a los distintos criterios de las soluciones en función del objetivo buscado, dado que todos son dependientes de la misma geometría resultante (por ejemplo, una solución puede ser peor que otra respecto al coste, ser más cara, pero puede tener un mejor comportamiento energético, por lo que puede ser más elegible en función del proyecto).

Con el fin de adaptar las soluciones de diseño a los criterios impuestos, los arquitectos y diseñadores actualmente trabajan de forma manual con herramientas convencionales mediante un proceso basado en prueba y error y confiando en su intuición y experiencia. Incluso cuando se hace uso de métodos de diseño asistido por ordenador, la aplicación adecuada de los criterios de diseño suele realizarse de forma manual, facilitando el ordenador únicamente el proceso de dibujo (programas tipo CAD) y/o el proceso de construcción digital de un edificio (entorno BIM).

De este modo, el proyecto arquitectónico, hoy en día, se plantea como un proceso evolutivo realizado a mano en el que el diseñador teniendo en cuenta los criterios de diseño del proyecto dibuja una primera solución de diseño, basándose únicamente en su propia intuición y la experiencia acumulada, para después evaluar su resultado, de forma manual, respecto a los distintos criterios que condicionan el proyecto. Posteriormente el diseñador volverá a modificar la primera solución generada produciendo, por tanto, distintas versiones y adaptaciones para optimizar el resultado. Este proceso se repetirá tantas veces como sea necesario hasta conseguir un resultado satisfactorio. Por tanto, la generación de una solución de diseño que cumpla con los criterios impuestos se basa en la destreza y experiencia del diseñador y en el acierto que pueda tener en cada caso concreto.

Esto implica que el proceso de generación de diseños actual es lento, ya que el diseño se tiene que redibujar manualmente o mediante un programa de CAD de forma continua cada vez que se optimiza dicho diseño, lo que implica un aumento del coste del proyecto, ya que se hace necesaria una gran implicación de mano de obra especializada lo que a su vez produce soluciones no óptimas y mejorables, al estar basado en el trabajo manual y el tiempo limitado. Además, el tiempo, el coste y el éxito en la generación de una solución adecuada dependen principalmente de la experiencia del diseñador y de su intuición y criterio subjetivo, siendo diferentes los resultados en cada proyecto.

Por otra parte, teniendo en cuenta que el proceso arquitectónico es una parte fundamental de la construcción de un nuevo edificio, los inconvenientes mencionados se proyectan hacia el resto de la cadena de valor de la construcción hasta llegar a los usuarios finales del edificio, quienes pueden encontrarse con largos tiempos de espera y retrasos en los proyectos, encarecimiento de los precios y calidad limitada por la naturaleza manual del proceso.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe un método de planificación espacial (space planning) asistido por inteligencia artificial, con la finalidad de conseguir la solución arquitectónica de un edificio que más se ajusta al programa de necesidades espacial y los criterios técnicos de diseño establecidos por el usuario (especificación de número y tipo de unidades dentro de un edificio, áreas y dimensiones para cada unidad y su distribución dentro de cada unidad).

De este modo, el método permite conseguir la planificación espacial (space planning) óptima de un edificio, esto es, la solución que mejor se ajusta a un programa de necesidades dado (número y tipos de unidades a ordenar y áreas para cada estancia) y que cumple con los criterios técnicos de diseño (distancias interiores mínimas en cada espacio) para una tipología y otras características de diseño elegidas por un usuario. El programa de necesidades respecto a las unidades (viviendas) se refiere a las áreas de cada habitación para cada tipo de vivienda en el edificio y respecto al edificio, son el número de viviendas de cada tipo que hay en el edificio.

Así pues, la invención se plantea como una solución científica al problema técnico de la planificación espacial (space planning) para obtener la solución que menor desviación tiene respecto a un programa de necesidades dado para unas características de diseño seleccionadas previamente por el usuario o recomendadas por el sistema. La invención se refiere a dos métodos complementarios, un primer método de generación de una solución de diseño en base a un conjunto de parámetros de entrada y un segundo método de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño.

El método de generación de soluciones de diseño de la invención posibilita una nueva forma de realizar un diseño arquitectónico, asistido por inteligencia artificial e implementado mediante ordenador.

La invención se basa en la definición de algoritmos de diseño de tipologías arquitectónicas, que pueden ser entrenados mediante métodos de aprendizaje automático y aplicados en el diseño de edificios.

La Invención también se refiere a un sistema de generación de soluciones de diseño que comprende una base de datos, que tiene almacenada un conjunto de soluciones de diseño, un módulo de asistencia para recibir un conjunto de soluciones de diseño de la base de datos, un conjunto de parámetros de entrada y estándares del usuario y generar un conjunto de parámetros de salida que definan completamente soluciones válidas de diseño, un módulo básico de diseño para recibir los parámetros de diseño que definen completamente las soluciones válidas de diseño del módulo de asistencia y generar una representación gráfica y los parámetros de medición de dichas soluciones de diseño, y un módulo de visualización para permitir la interacción con el usuario, de modo que, recibe datos por parte del usuario y muestra al usuario datos del módulo de asistencia y del módulo básico de diseño.

También, la invención se refiere a un sistema de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño que comprende un módulo generador de parámetros de diseño para generar un conjunto de combinaciones de parámetros de diseño que definen completamente distintas soluciones de diseño, un módulo básico de diseño que recibe las combinaciones de parámetros de diseño del módulo generador de parámetros de diseño y genera una representación gráfica, de la que extrae un conjunto de parámetros de medición y una base de datos que recibe los parámetros que definen completamente las distintas soluciones de diseño, las representaciones gráficas de los mismos y los parámetros de medición del módulo básico de diseño y los almacena. Como se ha explicado, ambos métodos hacen uso de un subproceso de representación de una solución de diseño en base a la definición de un conjunto de parámetros de diseño que define completamente la solución de diseño, llamada también la definición paramétrica de una tipología arquitectónica, como por ejemplo la tipología de vivienda plurifamiliar de doble orientación, este subproceso de representación de una solución de diseño es llevado a cabo mediante el módulo básico de diseño.

Alternativamente, el módulo básico de diseño también permite digitalizar y parametrizar tipologías arquitectónicas de forma que no es necesario codificar el diseño de cada solución. Para ello, se provee al módulo básico de diseño de un plano con la distribución de una tipología, el cual se parametriza de forma automática siguiendo las etapas de:

- proveer el plano a parametrizar con la distribución de la tipología (floorplan);

- identificar las líneas de división que delimitan las estancias;

- agrupar las divisiones clasificándolas en base a su orientación y tipo;

- extraer una rejilla con ejes coincidentes con las coordenadas o parámetros de las agrupaciones de líneas (p.ej. valores de las coordenadas x para las líneas verticales y coordenadas y para las horizontales); y

- convertir en variables del sistema estos parámetros.

De esta forma se consigue convertir una planta aportada en un sistema paramétrico definido por un conjunto de variables.

Para generar nuevas plantas desde este sistema paramétrico se llevan a cabo los siguientes pasos:

- introducir un valor para las variables del sistema; y

- generar una nueva distribución manteniendo la topología inicial.

El módulo básico de diseño permite la generación de múltiples soluciones de diseño desde un único plano manteniendo la misma topología o jerarquía espacial original del tipo arquitectónico introducido, pero en el que las dimensiones (interejes) son variables, permitiendo de este modo generar de forma sencilla un amplio conjunto de soluciones de diseño con la misma jerarquía espacial y distinto programa de superficies (diferentes valores de áreas de cada espacio) para cada diseño. Este módulo es aplicable a cualquier tipología espacial definida en 2D (planta), y a distintas escalas, lo cual permite utilizarlo, por ejemplo, tanto a escala de vivienda, en el que las divisiones delimitan las habitaciones o a escala de edificio, donde las divisiones delimitan las viviendas.

Alternativamente, en este subproceso se puede introducir, en el módulo básico de diseño, los parámetros de diseño que definen completamente una solución de diseño, que puede ser viable o inviable, tanto exteriores como interiores, como la anchura y longitud de las estancias, número de estancias, posición de las estancias y tipo de núcleo, entre otros, entonces, se produce mediante un algoritmo de diseño, previamente provisto, ya existente o creado para el proyecto, una representación gráfica de la solución de diseño definida y un conjunto de parámetros de medición.

El módulo básico de diseño tiene la función, por tanto, en este caso, de representar una solución de diseño en función de los parámetros de diseño que definen completamente el diseño, generando soluciones de diseño viables e inviables, y extraer parámetros de medición del diseño representado. Para ello cuenta con un submódulo de geometría, que genera la representación gráfica del diseño, y un submódulo de métricas que genera el conjunto de parámetros de medición.

El método de generación de soluciones de la invención permite la generación de soluciones de diseño viables y optimizadas de forma adaptativa en base a un conjunto de parámetros y estándares conocidos mediante un módulo de asistencia para la generación de soluciones válidas.

En primer lugar, se proporciona una base de datos de soluciones de diseño, que contiene un conjunto de soluciones de diseño ordenado, y se extrae un conjunto de soluciones de diseño de dicha base de datos. Preferentemente, esta base de datos es generada mediante el método de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño por un administrador del sistema.

Posteriormente, se define un conjunto de estándares, o criterios de diseño, que la solución de diseño buscada debe cumplir, en base a una selección realizada por el administrador del sistema, para los que se introduce unos valores, por parte del usuario, de modo que la base de datos es filtrada según los valores dados al conjunto de estándares, ya sean estándares del cliente, producto o mercado, tales como superficies mínimas y máximas por estancia, dimensiones mínimas y máximas por estancia y situaciones de vecindad de cada estancia, obteniendo así un conjunto filtrado de soluciones de diseño, que cumple con el conjunto de estándares introducidos.

A continuación, de todos los parámetros que definen la tipología, se establece un conjunto de parámetros de entrada, llamados también opciones de diseño, en base a una selección realizada por el administrador del sistema que establece dichas opciones de diseño, cuyo valor es definido por el usuario, asistido por el sistema, durante el proceso de diseño. Esta etapa puede realizarse una sola vez, o en la generación de cada solución de diseño.

Con el fin de facilitar la entrada de datos y evitar la introducción de parámetros de entrada que lleven a soluciones de diseño inviables, se obtiene un intervalo de validez de cada uno de los valores del conjunto de parámetros de entrada de modo que el usuario pueda seleccionar el valor concreto de cada parámetro dentro del intervalo de validez provisto. Para cada parámetro de entrada se establece el conjunto de todos los valores que dicho parámetro puede tomar, por ejemplo, el intervalo en el que se encuadran todos los valores que toma dicho parámetro en todas las soluciones contenidas en la base de datos que han sido previamente suministradas a la aplicación, garantizando así la viabilidad de la solución.

Además, cada vez que el usuario introduce un parámetro de entrada, se recalcula el intervalo de validez de los parámetros de entrada que quedan por introducir. La determinación de los intervalos de validez puede llevarse a cabo por cualquier método de clasificación, indexación o gestión de bases de datos, así como de aprendizaje automático que ofrezca patrones de dependencia de cada variable.

De forma preferente, el cálculo de los intervalos de validez se realizará mediante una indexación previa de los datos de la base de datos en un árbol de datos. Para ello se discretizan los valores de cada uno de los parámetros de diseño continuos en la base de datos, por ejemplo, si el ancho de una vivienda es 15,65m y se discretiza este campo cada 1m, su valor discreto será 16m, obteniéndose un valor discreto para todos los parámetros de diseño, tanto los que han sido discretizados como los que ya tenían un valor discreto. A continuación, se clasifica cada solución de diseño por un índice que se corresponde con los valores discretizados de los parámetros de diseño que servirán para realizar una consulta de los datos en un paso posterior.

El resultado es un árbol de datos en el que cada índice agrupa combinaciones de valores de parámetros de diseño que dan lugar a soluciones de diseño viables, que forman una rama del árbol de datos, la cual contiene todas las soluciones de diseño que cumplen con los valores del índice. Así, en el método de generación de soluciones de diseño, el árbol de datos permite conocer los intervalos de validez de cada uno de los parámetros de entrada.

Este proceso de generación de un árbol de datos se realiza para cada tipología arquitectónica existente en el proyecto.

En el caso de un proyecto con varias tipologías (p. ej. Un edificio de viviendas de dos y tres dormitorios) el índice se corresponde con los parámetros comunes de las viviendas. Con el fin de combinar las distintas tipologías arquitectónicas en el mismo proyecto, se intersecan el conjunto de índices de cada tipología, obteniéndose, como resultado de la intersección, los índices que coexisten en todas las tipologías a la vez, es decir el mapa de compatibilidad de las tipologías.

En el método de generación de soluciones de diseño, el mapa de compatibilidad permite conocer los intervalos de validez de cada uno de los parámetros de entrada, de modo que, al introducir un valor de un parámetro de entrada, se lleva a cabo un filtrado, quedando las soluciones de diseño cuyos índices comprenden el valor del parámetro introducido produciendo los intervalos de validez de cada uno de los parámetros de entrada que quedan por introducir, es decir, los valores de dichos parámetros de entrada que producen soluciones que cumplen con los estándares.

Así, una vez introducido por el usuario el valor de un primer parámetro de entrada dentro de un primer intervalo de posibilidades, se filtra la base de datos en base a los índices aplicados y el valor introducido, y se obtiene un segundo intervalo de posibilidades más reducido para el resto de los parámetros de entrada del conjunto de parámetros de entrada, repitiéndose estas etapas con todos los parámetros de entrada hasta llegar al último parámetro de entrada. Alternativamente, el cálculo del nuevo intervalo de validez se puede hacer descartando los valores que pertenecían a soluciones de diseño que quedan descartadas en base a la selección del parámetro de entrada introducido y asegurando que la combinación de los parámetros que el usuario introduce se corresponde con una solución de diseño válida, produciendo un segundo filtrado de las soluciones de diseño, ya filtradas en base al conjunto de estándares, quedando sólo aquellas que cumplen, además de los estándares, los parámetros introducidos por el usuario, sin proceder a la indexación de la base de datos.

Los valores definidos por el usuario para el conjunto de parámetros de entrada, dentro de los intervalos de posibilidades provistos, suponen la definición del diseño por parte del usuario, y su viabilidad, es decir, el cumplimiento de los estándares definidos inicialmente por el usuario, queda garantizada por el cálculo de los intervalos de validez.

Además, tras establecer el conjunto de parámetros de entrada y antes de establecer los intervalos de validez, se puede jerarquizar el conjunto de parámetros de entrada, es decir, establecer una jerarquía de dependencia desde los parámetros de entrada más relevantes hasta los de menor implicación con el objetivo de determinar el orden de introducción de los parámetros que definen el diseño. La definición de los parámetros de entrada necesarios, las opciones de diseño, y la jerarquía de dichos parámetros se realiza en base a una selección realizada por el administrador del sistema, en base al mapa de compatibilidad generado en la indexación de la base de datos si ésta se ha realizado. Esta jerarquizadón permite ordenar los parámetros de entrada del proceso de diseño de mayor a menor relevanda, de forma que se impida la introducdón de parámetros de menor relevanda previamente a otros de mayor relevanda, evitando así la posibilidad de que la selección de los parámetros de entrada de mayor relevanda quede condidonada por la selección de los parámetros de entrada de importanda menor, redudendo así el tiempo de cálculo de los intervalos de validez. Esta etapa no necesita ser llevada a cabo en cada generadón de una soludón de diseño, sino que puede llevarse a cabo una sola vez por parte del administrador.

Finalmente, una vez que todos los parámetros de entrada han sido selecdonados, una solución de diseño que cumple con la selecdón de los parámetros de entrada ¡ntrodudda es generada por la aplicadón, y obtenida en tiempo real. La generación de la solución de diseño consiste en la determinación de un conjunto de parámetros de salida generados a partir de los estándares, el conjunto de parámetros de entrada y la base de datos de soluciones de diseño filtrada por los estándares Introducidos, mediante algoritmos de aprendizaje automático. En particular, se puede obtener el conjunto de parámetros de salida mediante un algoritmo de regresión lineal multivariable.

Alternativamente, el método de la Invención puede hacer uso de una base de datos de edificios de referencia, preferentemente generada mediante el método de entrenamiento descrito en la presente solicitud desde una tabla de datos de viviendas, una tabla de datos de plantas de edificios y una tabla de datos de compatibilidad vertical de las plantas entre sí.

Así pues, con el fin de definir la estructura tridimensional del edificio desde un sistema bldlmenslonal como es el módulo básico de diseño, la base de datos de edificios de referencia se estructura de la misma forma que la estructura espacial de los edificios, resolviendo mediante tablas relacionadas las distintas agrupaciones de unidades de menor escala que forman el edificio ya sean agrupaciones horizontales, verticales o ambas. De este modo, para el caso de una base de datos de edificios de referencia de viviendas unifamiliares, constará por un lado de una tabla de tipos de plantas de vivienda y por otro de una tabla de compatibilidad entre las distintas plantas en vertical, que Indicará qué plantas de vivienda son compatibles entre sí (posición de escalera y elementos verticales coincidentes). En el caso de la tipología de viviendas adosadas, por ejemplo, junto con esta tabla de compatibilidad vertical, una tabla de compatibilidad horizontal definirá las distintas asociaciones de hileras de vivienda de la tipología.

Para el caso de un edificio de viviendas plurlfamlllares (bloque de apartamentos), la tabla de viviendas que recoge las posibilidades de distribución Interior de las viviendas son agrupadas en horizontal mediante la tabla de plantas de edificio, que define las posibilidades de asociación de las viviendas entre sí para construir una planta de edificio, y éstas a su vez se relacionan verticalmente mediante una tabla de compatibilidad vertical que define qué plantas de edificio son compatibles entre sí.

Las distintas combinaciones de las tablas entre sí producirán la base de datos de soluciones posibles de edificio. Para evitar una combinatoria exponencial e inabarcable de soluciones, la base de datos se puede realizar en varias fases. Por ejemplo, para el caso del edificio plurifamiliar, previamente a la interacción del usuario se pueden definir las tablas de vivienda y plantas de edificio y una vez el usuario ha introducido la definición de plantas de edificio a utilizar, se puede realizar la tercera tabla de compatibilidad vertical ya sólo sobre las plantas que cumplen las especificaciones introducidas por el usuario, lo que limita de gran manera el número de combinaciones posibles.

En esta variante del método, el usuario introduce un conjunto de caracteristicas y parámetros de diseño que la estructura espacial de un edificio debe cumplir, como es el tipo de circulación (corredores horizontales o núcleos verticales de escaleras, por ejemplo) el programa de viviendas (número de viviendas por cada tipología según el número de dormitorios y estancias) o las dimensiones del edificio (largo, ancho, número de plantas), por ejemplo. Este conjunto de parámetros de diseño define la tipología de edificio o el conjunto de tipologías viables. Así, se extrae de una base de datos de plantas de edificio, las plantas de edificio que más se aproximen a la tipología buscada para cada tipo de planta del edificio definida y que cumplan con los estándares introducidos por el usuario como las superficies (área de cada vivienda) y dimensiones mínimas objetivo (ancho y/o largo de la vivienda). A continuación, se establece una búsqueda relacional entre las plantas de edificio seleccionadas de la base de datos para explorar su compatibilidad vertical. De modo que, partir de cada planta de edificio seleccionada, se obtienen las agrupaciones verticales viables de plantas de vivienda que conforman los edificios (aquellas agrupaciones cuya estructura vertical es coincidente, escaleras, instalaciones o/y estructura), cada uno comprendiendo un conjunto de viviendas compatibles. A partir del conjunto de edificios de referencia obtenidos, se seleccionan aquellos cuyo programa de viviendas y criterios de diseño más se aproximan al conjunto de parámetros fijado por el usuario. Para el caso de corresponder estos edificios de referencia a distintas tipologías de edificio o vivienda, estas soluciones pertenecerán a distintos datasets, por lo que el sistema seleccionará por defecto el dataset con mejores resultados mediante la fijación de los parámetros que lo seleccionan, lo cual es la base del sistema de recomendación de las características no numéricas. Finalmente, como en el caso anterior, tanto las divisiones entre viviendas en las distintas plantas como las divisiones entre estancias en las distintas viviendas se ajustan a los objetivos y dimensiones (área de cada tipología de vivienda y de cada una de sus estancias y longitudes mínimas de cada estancia para cada vivienda) establecidos por el usuario, mediante un algoritmo de regresión lineal multivariable anidado para cada distinta fase (para fijar los parámetros de las plantas de edfitio para conseguir la distribución de las viviendas y los de los interiores de viviendas para conseguir la distribución interior de éstas) o mediante cualquier otro algoritmo estadístico o del campo del machine leaming aplicable como son los árboles de decisión / regresión y las redes neuronales.

La utilización de estos algoritmos de aprendizaje automático (machine leaming) permiten construir de manera eficiente el sistema de diseño asistido, ya que posibilitan que la base de datos de posibilidades se genere desde parámetros discretizados y sin embargo puedan ofrecer resultados para cualquier input que se introduzca dentro del rango de viabilidad de forma continua resolviéndose de manera automática la dependencia de parámetros entre sí para valores no existentes en la base de datos.

De otra forma, intentar cubrir todas las posibilidades sólo con base de datos es completamente inviable por la infinita cantidad de posibilidades que se generan de forma exponencial.

En la presente solicitud, al referirse a la vivienda, planta de edificio o edificio que más se aproxima a un conjunto de parámetros previamente fijado, se hace referencia a aquella que presenta una desviación menor en dichos parámetros con respecto al valor fijado.

El método descrito se puede realizar de forma conjunta para todas las tipologías arquitectónicas seleccionadas en el proyecto, analizándose tanto los parámetros de cada tipología por separado como los parámetros dependientes de la adecuación entre las distintas tipologías, es decir, en base a un conjunto de reglas de continuidad, mediante un cálculo de la intersección entre los intervalos de validez de cada uno de los parámetros de entrada de las distintas tipologías seleccionadas descrito anteriormente, esto permite, por ejemplo, definir que el ancho de un edificio debe ser constante en todas las viviendas de un bloque lineal de fachada recta. Posteriormente, para cada tipología, tras definir de forma conjunta los parámetros de entrada que se basan en reglas de continuidad se definen Independientemente los parámetros propios de cada tipología no relacionados con el resto.

El conjunto de estándares y parámetros de entrada y salida del diseño pueden ser Introducidos en el módulo básico de diseño para producir una representación gráfica de la solución, a partir de la cual se obtienen un conjunto de parámetros de medición de la solución de diseño viable generada, que cumple con los estándares y el conjunto de parámetros de entrada Introducidos y de salida generados.

Preferentemente, el conjunto de parámetros de salida obtenido por el método descrito queda bajo el control del usuario, de modo que el usuario tiene la capacidad de aprobar estos parámetros o modificarlos para buscar otra solución distinta a la recomendada.

Asimismo, el método de la Invención puede comprender una etapa de edición manual. En esta etapa, el usuario puede modificar el diseño generado por medio de herramientas de edición de planos que posibilitan cubrir soluciones no contempladas por el sistema de diseño automatizado.

La combinación de la edición manual y del módulo básico de diseño permite retroallmentar el sistema de forma continua con nuevas funcionalidades para aumentar el potencial de diseño de la tecnología. De este modo los diseños realizados manualmente por los usuarios alimentan al módulo básico de diseño que produce la base de datos, para enriquecer ésta y ofrecer nuevas tipologías y diseños.

Igualmente, la selección de los parámetros de entrada puede ser realizada de forma asistida, de forma que se provee una sugerencia de los valores que optimizan la solución de diseño respecto a un parámetro de medición de dicha solución de diseño o un ratio entre parámetros concreto, por ejemplo, en el caso de un proyecto residencial, el mayor ajuste a las superficies y dimensiones objetivo definidas por el usuario (menor desviación), la superficie habitable, es decir, la superficie útil de la vivienda descontando pasillos, baños y despensas, la relación superficie útil entre superficie construida, incluyendo la parte proporcional de las zonas comunes o el coste por metro cuadrado entre otros. Dichos parámetros de medición y/o rallos son previamente Incluidos en la base de datos asociados a cada solución de diseño almacenada. Con el fin de proveer una sugerencia de un valor óptimo de un parámetro o ratio concreto, una vez filtrada la base de datos con respecto a los estándares, durante la selección de los parámetros de entrada, se ordenan todas las soluciones de diseño disponibles en los índices resultantes de dicha selección, respecto a dicho parámetro o ratio. Esta etapa se repite para para cada tipología existente en el proyecto.

Por ejemplo, en el caso de que el parámetro de medición elegido para la optimización sea la superficie habitable total de un edificio, se multiplican todos los valores de superficie habitable de cada vivienda por el número de viviendas de cada tipología, obteniéndose así la superficie habitable total por tipología, entonces, la suma de estas superficies habitables, da como resultado la superficie habitable total para cada opción. Finalmente, se ordenan las soluciones de diseño respecto a la superficie habitable total que producen y se selecciona la solución de diseño que produce la superficie habitable mayor, identificándose así la combinación de parámetros de entrada que produce la solución de diseño más óptima respecto a la superficie habitable total de entre todas las soluciones de diseño viables.

Asimismo, el usuario puede cambiar los valores recomendados de los parámetros de entrada, introduciendo otros, por lo que el proceso se repetirá para calcular los valores restantes que produzcan la combinación más óptima.

La introducción de los parámetros de entrada por parte del usuario se puede realizar mediante el módulo de visualización que permite establecer un valor a cada parámetro de distintas formas, como, por ejemplo, de forma analítica, introduciendo el dato numérico directamente, mediante un selector o bien interactuando con la representación gráfica de la solución de diseño, ya sea en 3D o 2D, de forma que el usuario puede seleccionar en dicha representación gráfica el cambio a realizar.

El método de generación de soluciones de diseño puede permitir al usuario conocer en tiempo real todos los datos del proyecto, los estándares, el conjunto de parámetros de entrada y el conjunto de parámetros de salida, como por ejemplo tipologías arquitectónicas existentes, superficies de cada tipología, superficies de las distintas estancias y datos urbanísticos generales del proyecto y específicos para cada tipología, entre otros. Este método también puede comprender una etapa de exportación directa del diseño a entornos BIM, que consiste en aplicar una familia o un objeto previamente parametrizado a cada uno de los componentes constructivos, como puede ser una ventana o una puerta, entre otros, guardando el resultado en formato BIM.

Esta característica permite realizar el desarrollo de fases posteriores del proyecto de manera continua y sin fisuras, ya que digitaliza el proceso completo de diseño, no solo el de dibujo o el de construcción del edificio. Esto implica que, en fases posteriores, se pueden reconocer las geometrías generadas como entidades arquitectónicas, lo cual permite el manejo y procesado de éstas.

Asimismo, la definición de las entidades constructivas en un entorno BIM, permite la implementación de un módulo de optimización que comprende un algoritmo generativo de búsqueda en conjunto con un simulador ambiental que provea de métricas ambientales. El algoritmo de búsqueda del módulo de optimización permite aplicar a la solución final criterios ambientales, encontrando la solución de diseño óptima en base a un cálculo del gasto energético.

Para realizar el cálculo del gasto energético, el sistema puede comprender un algoritmo de simulación y cálculo que recibe un conjunto de datos ambientales y del entorno, por parte del administrador del sistema, y los almacena en una base de datos. Entonces, una vez que se ha alcanzado una solución de diseño viable, se calcula para esa solución de diseño el gasto energético, realizando una simulación de las condiciones ambientales, con el fin de generar métricas ambientales y exponerlas al usuario para su toma de decisiones.

Alternativamente la optimización del diseño de la envolvente se puede automatizar, para lo que se aplica un algoritmo genético que modifica la posición y composición de algunos elementos constructivos sin alterar la definición de la solución de diseño generada, de modo que se minimice el consumo energético, es decir, se procede a la modificación de la posición de elementos constructivos que no alteran la solución de diseño y de los materiales, grosores y capas, entre otros, de los materiales que componen dichos elementos constructivos. La modificación de los elementos constructivos puede comprender, por ejemplo, un cambio en la disposición de las terrazas, las ventanas, o materiales de los cerramientos exteriores. Además, con el fin de optimizar la modificación de los elementos constructivos, se puede hacer uso de un algoritmo genético que permita iterar las distintas posiciones y composiciones de los elementos constructivos con el fin de encontrar el que resulte en un gasto energético menor.

Este mismo proceso descrito para la optimización ambiental automatizada de la solución es aplicable para la optimización en base a otros criterios, como pueden ser económicos, coste-beneficio, o de otra índole, así como optimizaciones multiobjetivo donde el sistema optimiza la solución respecto a varios parámetros a la vez.

Por otro lado, el método de generación de soluciones de diseño también puede automatizar el cálculo del presupuesto de la construcción del diseño en tiempo real. Para ello, se hace uso de datos almacenados previamente de precios de cada partida y se aplica sobre la medición resultante de cada entidad generada, por ejemplo, se aplica el precio previamente almacenado del metro cuadrado de estructura a la superficie de estructura. Esta característica permite conocer la repercusión económica que conlleva cada decisión sobre los parámetros de entrada y los estándares dentro del proceso de diseño.

También, el método de generación de soluciones de diseño de la invención puede comprender un paso previo de determinar de forma automatizada la ordenación óptima de los edificios que conforman el proyecto en un solar vacío, en relación a unos criterios de optimización medióles, a partir de la definición de dicho solar vacío y un conjunto de datos del entorno previamente provistos por el administrador del sistema. La definición de la ordenación arquitectónica óptima hace uso de un conjunto de valores obtenidos para los criterios de optimización medibles para una ordenación concreta, calculados mediante la realización de una simulación de dicha ordenación, como pueden ser los criterios ambientales, como el consumo energético, los económicos, como el coste o los beneficios, o los funcionales, como la accesibilidad, obteniendo así la ordenación arquitectónica óptima para el solar, y los datos de su entorno previamente introducidos. En particular, la definición de la ordenación arquitectónica óptima puede obtenerse iterando las distintas tipologías arquitectónicas de los edificios que conforman la ordenación hasta encontrar la óptima en base a uno de los criterios de optimización previamente definidos, como puede ser el criterio de gasto o coste mínimo. El método de generación de soluciones de diseño de la invención permite un aumento en la precisión y eficiencia de proceso tradicional, reduciendo drásticamente el tiempo de diseño y desarrollo del proyecto arquitectónico, para producir soluciones óptimas de diseño en tiempo real.

Así, el método permite al diseñador liberarse de las tareas mecánicas de desarrollo para centrarse en la toma de decisiones sobre el diseño y mejorar así su valor añadido.

Además, permite una mayor digitalización de un sector basado en el uso intensivo de mano de obra especializada de alto coste, mediante la introducción de nuevas tecnologías de inteligencia artificial, lo que permite un proceso de diseño más eficiente e informado que reduce la dependencia de la intuición.

Consecuentemente, el método descrito mejora las decisiones, pues posibilita realizar en muy poco tiempo multitud de variantes sobre un proyecto con la garantía de ofrecer soluciones optimizadas, sin error humano, mejora la productividad al reducir el tiempo de diseño y mejora la rentabilidad al optimizar los proyectos y reducir gastos para aumentar el beneficio.

Asimismo, estas ventajas se extienden al resto de agentes implicados en la cadena de suministro de construcciones como arquitectos, gestores de proyectos, urbanistas e instituciones públicas, así como al usuario final que puede recibir un mejor producto, más adaptado a su demanda y sus necesidades, más rápido y más económico, al disminuir los costes de producción.

Por otro lado, el método de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño se basa en la exploración de las soluciones de diseño viables que se pueden generar dentro de un alcance de los parámetros de diseño, proporcionado por el administrador del sistema, mediante un módulo de generación de parámetros de diseño.

Este método, por tanto, permite generar de forma iterativa un conjunto de parámetros de diseño que definan completamente el diseño, y, haciendo uso del módulo básico de diseño, generar la representación gráfica y los parámetros de medición de una solución de diseño para cada conjunto de parámetros de diseño generado. El módulo básico de diseño puede estar configurado para recibir todos los parámetros que definen completamente la solución de diseño y generar un plano de dicha solución de diseño o, alternativamente, puede haber digitalizado y parametrizado una tipología arquitectónica de forma que al introducir un conjunto de variables del sistema (menor en número al conjunto de parámetros que definen completamente la solución de diseño) se generan nuevas distribuciones manteniendo la jerarquía espacial (topología) de la tipología arquitectónica.

El método de entrenamiento propuesto, por tanto, comprende los pasos de establecer un primer conjunto de parámetros de diseño, definidos de forma previa por el administrador del sistema, y obtener múltiples combinaciones de dichos parámetros de diseño mediante la aplicación de una rutina de generación de parámetros de diseño, consistente en un algoritmo que barre todas las combinaciones de parámetros de forma homogénea o selectiva, teniendo en cuenta las combinaciones ya generadas.

A continuación, se genera una representación gráfica de cada solución definida por cada combinación de parámetros de diseño, de la que se extrae un conjunto de parámetros de medición, mediante el módulo básico de diseño, representando así una solución de diseño para cada una de las combinaciones de parámetros de diseño obtenidas. Finalmente, se almacenan las soluciones de diseño obtenidas para todas las combinaciones de parámetros de diseño en la base de datos.

Alternativamente, el método de entrenamiento puede aplicarse para la generación de bases de datos de edificios completos. Así, se introducen en el módulo básico de diseño un conjunto de parámetros de plantas de edificios que definen completamente la división espacial de cada planta (en planta). A partir de estos datos, el módulo básico de diseño genera una solución de diseño, es decir, una distribución espacial, de plantas de edificios.

A continuación, se aplica el mismo procedimiento en el caso de viviendas de edificios, es decir, se introducen en el módulo básico de diseño un conjunto de parámetros de viviendas de edificios que definen completamente la división del espacio de cada vivienda (en planta). A partir de estos datos, el módulo básico de diseño genera una solución de diseño, es decir, una distribución del espacio en planta, de las viviendas. Seguidamente, se analizan los resultados generados con el fin de compatibilizar las viviendas generadas con las plantas generadas, de modo que se genera una tabla de viviendas compatibles con cada planta, y una tabla de compatibilidad entre plantas. De ese modo, se genera una base de datos de edificios completos, que comprenden distintas tipologías de plantas y cada planta distintas tipologías de viviendas.

Como se ha indicado anteriormente, la estructura de la base de datos a generar se corresponderá con la estructura de datos de la tipología de edificio y más concretamente de cómo se agrupan las distintas unidades entre sí, definiéndose tablas intermedias de compatibilidad para resolver estas agrupaciones, que pueden ser horizontales, verticales o ambas.

Este método permite la generación rápida y eficiente de bases de datos de edificios completos, en lugar de generar posteriormente un edificio mediante el mapa de compatibilidad de viviendas en cada caso, y lo cual conlleva la necesidad de programar la combinación de la solución completa.

Preferentemente, se puede almacenar en la base de datos, la representación gráfica de la solución de diseño, en lugar de almacenar sólo los parámetros que la definen. Así, se ahorra tiempo en el método de generación de soluciones de diseño pues, no es necesario generar la representación gráfica de la solución de diseño entonces, si no que se carga directamente de la base de datos.

Con el fin de optimizar el almacenaje de las soluciones de diseño en la base de datos, se pueden ordenar dichas soluciones de diseño previamente generadas en base a sus características, como la tipología arquitectónica, los estándares que cumple, los parámetros del interior y el exterior, entre otros.

Además, se puede optimizar el espacio de almacenamiento en la base de datos, si se incluye un filtro de soluciones de diseño que descarta las soluciones generadas que no cumplen con unos criterios mínimos de aceptación, que pueden corresponder a superficies, dimensiones o reglas de vecindad. De ese modo, se asegura un mínimo de calidad en las soluciones que finalmente se almacenan en la base de datos de soluciones de diseño. El módulo de generación de parámetros de diseño permite la generación de combinaciones de parámetros de diseño, que incluyen, por ejemplo, parámetros continuos como el ancho total de una vivienda, su largo, dimensiones de cada estancia o parámetros de diseño discretos como puede ser el tipo de núcleo de escaleras, la posición de éste en el edificio, la posición de la cocina, delantera o trasera, del dormitorio principal, entre otros. Además, el módulo de generación de parámetros de diseño puede ser de tipo estándar, que permite buscar todas las combinaciones de parámetros posibles o de tipo genético, que permite buscar de forma optimizada por un algoritmo genético, con el fin de barrer todo el espectro de combinaciones posibles entre los parámetros, ya sea de forma homogénea en el caso del tipo estándar o de forma más selectiva en el caso del tipo genético. En el caso de que el módulo de generación de parámetros de diseño sea de tipo genético, la búsqueda se realiza en función de las combinaciones de parámetros ya generadas, lo que permite buscar de forma más eficiente las combinaciones de parámetros que cumplen los criterios mínimos, al estar el algoritmo de búsqueda implementado con un algoritmo de tipo genético que descarta las combinaciones que no cumplen dichos criterios mínimos y se centra en las que sí los cumplen.

El sistema, por lo tanto, es evolutivo, y aumenta su funcionalidad a medida que la base de datos generada va creciendo. Este aspecto permite aumentar su aplicabilidad respecto a las distintas funcionalidades y variantes que una tipología pueda tener y aumentar su alcance en los distintos mercados.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un esquema de una realización preferente del sistema de generación de soluciones de diseño de la invención.

Figura 2.- Muestra un esquema de una realización preferente del módulo básico de diseño. Figura 3.- Muestra un diagrama de una realización del método de generación de soluciones de diseño de la invención.

Figura 4.- Muestra un esquema de una realización preferente del sistema de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño de la invención.

Figura 5.- Muestra un diagrama de una realización del método de generación de soluciones de diseño de la invención.

Figura 6.- Muestra un diagrama de una realización del sistema de generación de soluciones de diseño que hace uso de una base de datos de edificios.

Figura 7.- Muestra un diagrama de una realización del método de generación de soluciones de diseño que hace uso de una base de datos de edificios.

Figura 8.- Muestra un diagrama de una realización de la etapa de generación de múltiples soluciones de diseño a partir de un plano por medio del módulo básico de diseño.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un método de generación de soluciones de diseño y el sistema de generación de soluciones de diseño asociado.

La figura 1 muestra una realización referente del sistema de generación de soluciones de diseño que ejecuta el método de la invención. El sistema comprende una base de datos (1), un módulo de asistencia (2) para la generación de soluciones válidas, un módulo básico de diseño (3) y un módulo de visualización (4).

La base de datos (1) comprende un conjunto de soluciones de diseño almacenadas de modo que alimenta el módulo de asistencia (2). Dicho módulo de asistencia (2) interactúa con el usuario, por medio del módulo de visualización (4), de modo que, recibe un conjunto de parámetros de entrada que el usuario introduce y produce un conjunto de parámetros de salida, de modo que el conjunto de parámetros de entrada y salida definen completamente el diseño.

El módulo de asistencia (2) está conectado con el módulo básico de diseño (3) y le transmite los parámetros de entrada, introducidos por el usuario, y los parámetros de salida, generados por el propio módulo de asistencia (2), formando un conjunto de parámetros de diseño que definen completamente la solución de diseño. El módulo básico de diseño (3), recibe los parámetros de diseño y genera una representación gráfica de la solución de diseño, de la que se extraen un conjunto de parámetros de medición.

El módulo básico de diseño (3) también puede interactuar con el usuario, mostrando, mediante el módulo de visualización (4) la representación gráfica, así como los parámetros de medición generados y permitiendo su modificación por parte del usuario.

En toda la operación del módulo de asistencia (2) y del módulo básico de diseño (3), el usuario tiene control completo por medio del módulo de visualización (4), permitiendo, por tanto, la modificación de los parámetros que definen el diseño en cualquier momento.

La Figura 2 muestra un esquema de un método preferente de operación del módulo básico de diseño (3). El módulo básico de diseño (3) recibe un conjunto de parámetros de diseño, que incluyen especificaciones del diseño, datos de la definición del edificio y datos de la definición de la vivienda, los cuales pasan a un módulo de cálculo que comprende un submódulo de geometría (6), que genera una representación gráfica de una solución de diseño y un submódulo de métricas (7) que genera un conjunto de parámetros de medición. Este módulo (3) se encarga, por tanto, de representar la solución de diseño (8) al suministrársele todos los parámetros de diseño que la definen.

La Figura 3 muestra una realización preferente del método de generación de soluciones de diseño de la invención que es llevado a cabo por medio de una aplicación que forma parte del módulo de asistencia (2). La aplicación que ejecuta el método, por tanto, extrae (9), en primer lugar, un conjunto de soluciones de diseño válidas disponibles almacenadas en la base de datos (1) de soluciones de diseño.

A continuación, la aplicación define la tipología arquitectónica que se pretende usar, en base a una serie de estándares del cliente, producto o mercado, previamente establecidos por el administrador del sistema y cuyo valor es definido por el usuario. La definición (10) de los estándares por parte del usuario permite a la aplicación llevar a cabo un primer filtrado (11) de las soluciones que proporciona la base de datos (1), quedando, por tanto, sólo las soluciones que cumplen con dichos estándares. Preferentemente, el usuario puede seleccionar varios conjuntos de estándares de modo que el método es capaz de generar simultáneamente soluciones de diseño válidas para varias tipologías arquitectónicas, que en este caso pertenecen al mismo proyecto y, por tanto, comparten características comunes.

Entonces, la aplicación establece (12) los parámetros de entrada que el usuario debe introducir, en base a una selección de un administrador del sistema, como se muestra en la figura 3, se establecen N parámetros de entrada. En cada proyecto el número y tipo de parámetros de entrada que el administrador del sistema establece puede ser distinto. Por ejemplo, los parámetros de entrada pueden comprender los parámetros del exterior y el interior de la vivienda, tanto geométricos como de métricas, la definición del edificio, es decir las características que comparten todas las viviendas con el fin de acoplarse a una tipología de edificio, y la tipología arquitectónica de la vivienda.

Con el fin de optimizar la funcionalidad de la aplicación, y por tanto del método de la invención, se jerarquizan (13) los parámetros de entrada, es decir, se ordenan en base a su importancia en el diseño final, siendo el administrador del sistema quien define el orden jerárquico de los parámetros de entrada, es decir, de las opciones de diseño, de modo que los primeros parámetros de entrada que la aplicación requiere al usuario son los más importantes en la definición del diseño, por ejemplo, en el caso de una vivienda plurifamiliar, el ancho total de la vivienda tiene más afección en el diseño final de la vivienda que el tipo de escalera del edificio.

En base a esta jerarquización la aplicación establece (14) los intervalos de validez de los parámetros de entrada, de modo que, para cada uno se establece el conjunto de todos los valores que dicho parámetro toma en todas las soluciones contenidas en la base de datos (1), que han sido previamente suministradas a la aplicación, una vez que han sido filtradas por los estándares impuestos por el usuario.

Además, para los N parámetros de entrada, cada vez que se establece un intervalo de validez, la aplicación calcula (15) y proporciona el valor del parámetro, dentro del intervalo, que permite generar una solución de diseño óptima, siendo una solución de diseño que maximiza o minimiza uno o más criterios de optimización previamente definidos, ya sean parámetros o ratios. Así, la etapa de introducir (16) el valor de un parámetro de entrada consiste en mantener o modificar el valor sugerido. A continuación, se filtran las combinaciones de parámetros viables que cumplen con el parámetro introducido y se recalcula (17) el intervalo de validez de todos los demás parámetros de entrada dependientes según la jerarquía, reduciéndose dicho intervalo de validez, pues se descartan los valores que pertenecían a soluciones que han quedado descartadas, asegurando que la combinación de los parámetros que el usuario introduce se corresponde con una solución de diseño válida.

Así, al introducirse un parámetro i donde i es un número natural que va desde 1 hasta N, ya sea el valor proporcionado por la aplicación que permite generar una solución de diseño óptima o bien el valor modificado manualmente por el usuario, se filtran las combinaciones viables por el parámetro i introducido, y se vuelve a establecer (17) los intervalos de validez del resto de parámetros. El proceso se repite hasta que i es igual a N, es decir, hasta que se llega al último parámetro. Entonces se introduce el último parámetro (18) de entrada dentro del intervalo de validez del último parámetro o bien se mantiene el recomendado. Finalmente, se aplica un algoritmo de aprendizaje automático para la generación (19) de soluciones de diseño, que, en base a los estándares, los parámetros de entrada y la base de datos filtrada por los estándares, calcula un conjunto de parámetros de salida, que completan la definición de la solución de diseño válida que se genera.

Dicha generación de soluciones de diseño se produce de forma completa tras la introducción de cualquier parámetro que define el diseño, ya que el resto de parámetros contarán con un valor por defecto, así el usuario puede conocer el resultado de cada modificación realizada durante el proceso y proceder a la introducción del resto de parámetros de manera informada, gracias a los datos que se presentan, y guiada, gracias a las sugerencias proporcionadas por el sistema.

Seguidamente, se genera una representación (20) gráfica de las soluciones de diseño generadas, mediante el módulo básico de diseño (3). De forma preferente, en la base de datos (1) de soluciones de diseño pueden almacenarse las soluciones de diseño ya representadas. De ese modo, no es necesario volver a generar la representación de las soluciones de diseño válidas, pues su representación ya estaría generada.

A continuación, el resultado es mostrado al usuario, por medio del módulo de visualización (4), quien debe decidir si el diseño cumple con sus expectativas. A este respecto, el método de la invención permite al usuario modificar (21) la solución generada, cambiando los parámetros que la definen, incluso si ello implica la generación de una solución inviable.

A continuación, la aplicación puede calcular una estimación del presupuesto (22) de construcción del diseño generado. Para ello, se extraen datos previamente almacenados en una base de datos (1) de precios, que puede coincidir con la base de datos (1) de soluciones de diseño, que contiene el precio de materiales por unidad de medida. A continuación, la aplicación aplica esos precios a las mediciones de la solución de diseño generada estimando el precio de dicha construcción.

Finalmente, se exporta (23) la solución en un entorno BIM con el fin de alimentar el proceso de construcción digital posterior.

La invención también se refiere a un método de entrenamiento de un algoritmo de generación de soluciones de diseño, y un sistema de entrenamiento asociado a dicho método.

La Figura 4 muestra una realización preferente del sistema de entrenamiento que comprende un módulo generador de parámetros de diseño (5), un módulo básico de diseño (3), similar al usado en el sistema de generación de soluciones de diseño, y una base de datos (1). El módulo generador de parámetros de diseño (5) del sistema recibe del administrador del sistema un alcance de variación de los parámetros de diseño y genera múltiples combinaciones de dichos parámetros de diseño, de modo que se barre el espectro de combinaciones posibles, en este caso de forma homogénea al tratarse de un módulo de tipo estándar.

El módulo generador de parámetros de diseño (5) transmite las combinaciones de parámetros de diseño viables generadas al módulo básico de diseño (3).

El módulo básico de diseño (3), al igual que en el sistema de generación de soluciones de diseño, recibe los parámetros de diseño y genera una representación gráfica de la solución de diseño, de la que extrae un conjunto de parámetros de medición.

Entonces, el conjunto de parámetros de diseño que permite la representación gráfica de la solución de diseño, es almacenado en la base de datos (1), que puede usarse como la base de datos (1) de soluciones de diseño del sistema de generación de soluciones de diseño. En dicha base de datos (1), puede almacenarse bien el conjunto completo de datos que permiten la representación gráfica del diseño junto con los parámetros de medición o la propia representación gráfica del diseño, con los parámetros que la definen y sus parámetros de medición.

Con el fin de optimizar el almacenaje de las soluciones de diseño en la base de datos (1), se pueden ordenar dichas soluciones de diseño previamente generadas en base a sus características, como la tipología arquitectónica, los estándares que cumple, los parámetros del interior y el exterior, entre otros.

Además, se puede optimizar el espacio de almacenamiento en la base de datos (1), si se incluye un filtro de soluciones de diseño que filtra las soluciones generadas que no cumplen con unos criterios mínimos de aceptación. De ese modo, se asegura un mínimo de calidad en las soluciones que finalmente se almacenan en la base de datos (1) de soluciones de diseño. Para ello, una vez que se han obtenido los parámetros de medición de las soluciones de diseño de cada combinación de parámetros de diseño, se descartan las soluciones que el filtro de soluciones de diseño considera no válidas. La Figura 5 muestra una representación gráfica de la sucesión de etapas que se producen en una realización preferente del método de entrenamiento de la invención, en este caso mediante una aplicación.

En primer lugar, la aplicación, mediante el módulo generador de parámetros de diseño (5), establece (24) los parámetros de diseño de la tipología, seguidamente, establece (25), en base a una selección del administrador, un alcance máximo de valores que pueden tomar un primer conjunto de parámetros de diseño. Los parámetros que componen el primer conjunto de parámetros de diseño, pueden estar previamente definidos (24) por un administrador del sistema, como muestra la Figura 5.

A continuación, se genera (26), por medio del módulo generador de parámetros de diseño (5), combinaciones de los parámetros de diseño del primer conjunto de parámetros de diseño, barriendo todo el espectro de combinaciones posibles dentro del alcance especificado. La aplicación se encarga en estas etapas de determinar que el primer conjunto de parámetros contenga todos los parámetros de diseño necesarios para definir la solución de diseño.

Entonces, mediante el módulo básico de diseño (3), se genera (27), para cada combinación de parámetros de diseño generada, una representación gráfica, de la que se extrae un conjunto de parámetros de medición.

Seguidamente, se filtran (28) las soluciones de diseño generadas en base a unos criterios mínimos de aceptación previamente proporcionados por el usuario.

A continuación, se almacena (29) una solución de diseño para cada combinación de parámetros de diseño generada por el módulo de generación de parámetros (5), en la base de datos (1), que posteriormente se usará como base de datos (1) de soluciones diseño para el sistema de generación de soluciones de diseño.

Finalmente, las soluciones que han sido generadas y almacenadas, se ordenan (30) en base a sus parámetros de diseño en la base de datos (1), de modo que la misma queda indexada. Aunque los sistemas y métodos descritos están referidos al diseño de edificios residenciales de vivienda colectiva, este procedimiento es aplicable a cualquier tipología arquitectónica, como viviendas unifamiliares, otras tipologías residenciales (hoteles, residencias...), infraestructuras educativas (colegios, institutos, facultades...), equipamientos sanitarios (hospitales, clínicas...), culturales, religiosos...

La figura 6 muestra una realización particular del sistema de generación de soluciones de diseño configurado para llevar a cabo el método implementado por ordenador para el cálculo de la planificación espacial óptima (space planning) y la generación del correspondiente diseño arquitectónico de un edificio que comprende:

- una base de datos (31) de edificios, que almacena un conjunto de tipologías de edificios;

- una tabla de viviendas (32), que almacena un conjunto de tipologías de viviendas;

- una tabla de plantas de edificios (33), que almacena las posibilidades de compatibilidad horizontal de las viviendas;

- una tabla de plantas compatibles (34), que almacena las distintas posibilidades de compatibilidad en vertical entre las distintas plantas de edificio;

- un módulo de asistencia (35), configurado para recibir un conjunto de parámetros del edificio, buscar las plantas de edificio que estén lo más cerca posible de las dimensiones y características de planta definidas, es decir, aquella con una desviación menor con respecto a los parámetros introducidos, establecer las posibles asociaciones entre la plantas de edificio seleccionadas entre sí, obteniendo agrupaciones verticales de plantas de edificios que comprenden cada una un conjunto de viviendas compatibles, seleccionar los edificios cuyas viviendas estén lo más cerca posible de los parámetros fijados por el usuario y que cumplan con los criterios de diseño introducidos, y calcular las dimensiones y parámetros de las plantas del edificio y de las viviendas con el fin de conseguir la solución arquitectónica que mejor se ajusta a los parámetros (áreas para cada estancia y dimensiones) fijados por el usuario, mediante la aplicación secuenciada de algoritmos de regresión lineal multivariable;

- un módulo básico de diseño (36), destinado a recibir los parámetros que definen completamente la solución válida de diseño del módulo de asistencia (35) y generar una representación gráfica de dicha solución de diseño y extraer un conjunto de parámetros de medición de dicha solución de diseño, donde el módulo básico de diseño (36) permite digitalizar y parametrizar tipologías arquitectónicas de forma que no es necesario codificar el diseño de cada solución, para lo que se provee al módulo básico de diseño (36) de un plano con la distribución de una tipología, el cual se parametriza de forma automática; y un módulo de visualización (37), conectado con el módulo de asistencia (35) y el módulo básico de diseño (36) y destinado a interactuar con el usuario y configurado para recibir datos por parte del usuario y mostrar al usuario datos del módulo de asistencia (35) y del módulo básico de diseño (36).

La Figura 7 muestra una realización particular del método implementado por ordenador para el cálculo de la planificación espacial óptima (space planning) y la generación del correspondiente diseño arquitectónico de un edificio que hace uso de una base de datos (31) de edificios, que comprende una estructura de datos que contempla las distintas posibilidades de distribución interior de las unidades espaciales que conforman el edificio así como de las distintas posibilidades de asociación de éstas entre sí, mediante tablas de posibilidades de distribución de la unidades y tablas de compatibilidad de las asociaciones entre éstas ya sean horizontales, formando plantas de edificio, verticales, fijando la compatibilidad entre plantas, o ambas, y donde el método comprende las etapas de:

a) definir (38) criterios de diseño de las unidades, así como parámetros correspondientes al programa de necesidades;

b) definir (39), en base a una selección de un usuario, un conjunto de parámetros que definen la tipología y forma del edificio;

c) buscar (40) las plantas de edificio, en la tabla de plantas (33) de edificios, que estén lo más cerca posible de las dimensiones de planta definidas, en cuanto a áreas y distancias, es decir, aquellas con menor desviación respecto a los parámetros introducidos;

d) establecer (41) las distintas posibilidades de relación entre las plantas de edificio seleccionadas, obteniendo agrupaciones verticales de plantas de edificios que comprenden cada una un conjunto de viviendas compatibles;

e) filtrar (42) las soluciones de diseño que cumplan con los criterios de diseño;

0 seleccionar (43) los edificios cuyas viviendas estén lo más cerca posible de los parámetros fijados por el usuario y que cumplan con los criterios de diseño introducidos; 9) calcular (44) los parámetros que definen las distintas plantas de edificio así como la distribución interior de las viviendas y que mejor se ajustan a los parámetros fijados por el usuario mediante algoritmos de regresión lineal multivariable aplicados sobre la base de datos de edificios seleccionados;

h) generar (45) una representación gráfica o plano de la solución de diseño obtenida y extraer un conjunto de parámetros de medición;

i) modificar (46) las soluciones válidas de diseño generadas por parte del usuario por medio de herramientas de edición de planos que posibilitan cubrir soluciones no contempladas por el sistema de diseño automatizado;

j) calcular (47) el presupuesto derivado de la construcción de las soluciones de diseño obtenidas, mediante la aplicación de datos, almacenados previamente de precios de cada partida sobre la medición resultante de cada entidad generada;

k) Calcular la eficiencia energética (48) del edificio mediante la aplicación de un motor de cálculo ambiental; y

I) exportar (49) las soluciones válidas de diseño generadas a un entorno BIM.

La Figura 8 representa una realización particular de la etapa de parametrizar una tipología arquitectónica desde un plano de distribución de la misma, en la que las dimensiones son variables, que comprende las etapas de:

- proveer (50) el plano a parametrizar con la distribución de la tipología (floorplan);

- identificar(51) las líneas de división que delimitan las estancias;

- agrupar (52) las divisiones clasificándolas en base a su orientación y tipo;

- extraer (53) una rejilla con ejes coincidentes con las coordenadas o parámetros de las agrupaciones de líneas;

- convertir (54) en variables estos parámetros

Igualmente, para generar nuevas plantas desde este sistema paramétrico se realiza con los siguientes pasos: introducir (55) un valor para las variables del sistema; y

generar (56) una nueva distribución manteniendo la topología inicial.