Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-25T13:28:28Z No. of bitstreams: 1 fernandoaugustocapuzzodelima.pdf: 6152432 bytes, checksum: 3675029f4950888d8c5071bd7d5d4a44 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-25T16:34:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandoaugustocapuzzodelima.pdf: 6152432 bytes, checksum: 3675029f4950888d8c5071bd7d5d4a44 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T16:34:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandoaugustocapuzzodelima.pdf: 6152432 bytes, checksum: 3675029f4950888d8c5071bd7d5d4a44 (MD5) Previous issue date: 2016-04-26 / Em um cenário de constantes mudanças tecnológicas e sociais, as crescentes complexidades do projeto contemporâneo vêm aumentando significativamente. O uso de softwares com abordagens paramétricas na exploração de projetos tem facilitado a automação dos demorados processos de desenho manual e permitido a introdução de alterações em fases posteriores do projeto. A inclusão do projeto algorítmico na prática projetual leva a necessidade de repensar o processo de projeto com base em conceitos não-lineares, isso porque sua construção está vinculada a um histórico projetual explícito. O enfoque deste trabalho foi o processo de desenvolvimento de um produto (PDP). O objetivo foi propor um modelo de referência de processo, que integrado com os Sistemas Generativos de Projeto (SGP), permitiu entender a sistemática da modelagem tridimensional nos softwares Rhinoceros e Grasshopper. Para que esse objetivo fosse alcançado foi utilizada a metodologia Design Science Research, onde foram analisados dois estudos de caso e desenvolvido um estudo exploratório intitulado de “Mesa dinâmica: uma experiência de mobiliário generativo”. Essa experimentação prática nos permitiu entender o fluxo de informações de um PDP quando associado aos SGP. O ato de tornar o processo explícito pode contribuir como um método estruturado na aplicação dos princípios lógicos do projeto algorítmico, agindo como uma lista de verificação no desenvolvimento de futuros projetos e promovendo uma comunicação mais rápida e eficiente entre os vários projetistas. / The contemporary design complexities have significantly increased in a scenario of continuous technological and social changes. Using parametric approach-based softwares to explore designs helps automating time-consuming hand drawing processes and allows making changes in later stages of the design. The algorithmic design inclusion into design practices leads to the need to rethink the design process based on non-linear concepts, since its construction is linked to an explicit design history. The current study focuses on the product development process (PDP). It has the aim of proposing a process reference model that, in articulation with Generative Design Systems (GDS), allows understanding how threedimensional modeling operates in softwares such as Rhinoceros and Grasshopper. Thus, a Design Sciense Research methodology that included the analysis of two case studies as well as the development of an exploratory study entitled "Dynamic table: a generative furniture experience" was used. This practical experimentation allowed understanding the information flow of a GDS-associated PDP. Making this process explicit may work as a structured method to apply the logical principles of algorithmic design. It may also work as a checklist in the development of future designs and provide faster and more efficient communication between different designers.

O processo de projeto de arquitetura, engenharia e construção (AEC) tem evoluído consideravelmente com a finalidade de responder à complexidade dos sistemas interconectados de um edifício (TOULOUPAKI e THEODOSIOU, 2017). Vêm sendo solicitados à arquitetura contemporânea, processos de projeto capazes de quantificar e qualificar o maior número de variáveis presentes nos sistemas de um edifício, com a intenção de balancear suas dinâmicas e inter-relações (SHI e YANG 2013). A presente pesquisa utiliza o processo de projeto orientado ao desempenho como condutor de sua investigação. Os projetos e pesquisas que exploram o desempenho através da otimização de projetos em AEC são predominantemente internacionais. Além desse aspecto, grande parte dos processos e seus conjuntos de procedimentos não são publicados, especialmente os métodos para gerar os algoritmos utilizados. Muitas destas não detalham, tampouco disponibilizam suas implementações. Tal condição impossibilita conclusões seguras sobre as características das otimizações produzidas, dificulta a reprodução dos métodos e desampara discussões sobre soluções alternativas. Desta maneira, torna-se reduzida a reflexão na arquitetura sobre quais métodos são mais apropriados para a otimização de determinados problemas do projeto arquitetônico (WORTMANN et al., 2015). Neste contexto, a presente pesquisa estrutura-se na metodologia Design Science (SIMON, 1996), dada sua natureza de produção de conhecimento através da abordagem pragmática e interdisciplinar, envolvendo conteúdo da arquitetura e da ciência da computação. Pode-se por fim afirmar que com o apoio da metodologia empregada na presente pesquisa, desde a revisão bibliográfica ao plug-in ArchOptimum desenvolvido nos experimentos realizados, obteve-se resultados que colaboram com a compreensão e abertura dos potenciais da associação entre a arquitetura e a ciência da computação através do design computacional. / The architecture, engineering, and construction (AEC) design process has evolved considerably in order to respond to the complexity of the interconnected building systems (TOULOUPAKI and THEODOSIOU, 2017). In contemporary architecture, computational design processes are capable of quantifying and qualifying better variables present in the building, balancing their dynamics and interrelationships (SHI and YANG 2013). This research uses the process of Performance-oriented Architectural Design as the driver of its investigation. Research and projects in AEC that explore performance through optimization are predominantly international. In addition, most of the processes and their sets of procedures are not published, especially the methods to generate the algorithms used. Many of these do not detail and make their implementations available. This makes it impossible to secure conclusions about the characteristics of the optimizations produced, makes it difficult to reproduce the methods, and disregards discussions about alternative solutions. These facts reduce the reflection on which methods are more appropriate for the optimization of specific problems of the architectural design (WORTMANN et al., 2015). In this context, the present research is structured in the Design Science methodology (SIMON, 1996), given its nature of knowledge production through the pragmatic and interdisciplinary approach, involving the content of architecture and computer science. Finally, it is possible to state that with the support of the methodology used in the present research, from the bibliographic review to the ArchOptimum plug-in developed in the experiments, we obtained results that collaborate with the understanding and opening the potencies of the association between architecture and computer science through Computational Design.

A pesquisa está inserida no contexto do Design Computacional, área que explora a computação como uma ferramenta de projeto de arquitetura. Para declarar e desenvolver projetos, é comum a utilização de linguagens de programação visual. No entanto, limitações no uso de linguagens visuais são reconhecidas, como as restrições encontradas na flexibilidade e escalabilidade dos códigos. Para estender o acesso à métodos de resolução de problemas nesses sistemas, usuários frequentemente recorrem ao uso de linguagens de programação textual, que permitem a utilização de mais estruturas de controle. Ainda assim, é comum que arquitetos sejam induzidos a realizar mudanças nos processos para acomodar a falta de controle e resultados inesperados de projeto. Isso acontece em parte pela falta de clareza em como utilizar a programação e todo o potencial dos métodos computacionais. Além disso, há uma falta de evidências empíricas usando projetos reais de arquitetura que apoiem discussões sobre o futuro das ferramentas de programação para arquitetos. Esta pesquisa investiga a comparação entre o uso de linguagens de programação visual e textual e visa sugerir diretrizes para melhorar as interfaces de programação utilizadas atualmente na área. Para isso, realizamos análises baseadas em métricas de avaliação de linguagens de programação e nas Dimensões Cognitivas (GREEN; PETRE, 1996). Adicionalmente, exploramos como estudo de aplicação um Projeto Orientado ao Desempenho, o Vancouver Academic Building do escritório americano Perkins+Will. O escritório implementou inicialmente o projeto usando a linguagem visual Grasshopper, com o objetivo de otimizar o design de uma fachada explorando o equilíbrio entre aspectos de iluminância e eficiência energética. Reimplementamos o estudo de aplicação utilizando uma linguagem textual e o ambiente de programação Rosetta (LOPES; LEITÃO, 2011). À medida que procuramos solucionar a lacuna existente na comparação dos fluxos de trabalho entre linguagens visuais e textuais recorrendo a um projeto real, selecionamos este estudo de aplicação porque ele abrange um processo orientado ao desempenho em vez de um projeto apenas paramétrico. Existem diferenças fundamentais encontradas entre estes dois fluxos de trabalho em relação a estratégias de escalabilidade e fluxo de dados, pois o orientado ao desempenho requer mais estruturas de controle como iteração e recursão. Identificamos diferenças relevantes entre ambas as linguagens e o potencial no uso das textuais no aumento significativo da escalabilidade do código e do modelo; aumento da confiabilidade dos resultados de desempenho do projeto e maior controle e clareza do processo utilizado. Apontamos também para as qualidades de interação e expressividade inerente das linguagens visuais. A partir do cruzamento teórico-prático, indicamos diretrizes que compõem em que medida o uso preferencial de linguagens textuais e linguagens híbridas (que integram ambas) podem melhorar a confiabilidade do Projeto Orientado ao Desempenho, assim como a possibilidade de aplicar métodos mais claros e eficazes no desenvolvimento do Projeto Algorítmico. / This research is contextualized in the Computational Design field, an area that explores computation as an architectural design tool. To declare and develop projects, it is common to use visual programming languages. However, limitations in the use of visual languages are well known, such as the constraints found in the flexibility and scalability of codes. To extend access to problem-solving methods in these systems, users often resort to the use of textual programming languages, which allow the use of more control structures. However, it is common for architects to be induced to make changes to processes to accommodate the lack of control and unexpected design results. This happens partly due to the lack of clarity in how to use programming and the full potential of computational methods. In addition, there is a lack of empirical evidence using real architectural designs that support discussions about the future of programming tools for architects. This research investigates the comparison between the use of visual and textual programming languages and aims to suggest guidelines to improve the programming interfaces currently used in the area. To achieve this, we perform analyzes based on evaluation metrics of programming languages and Cognitive Dimensions (GREEN; PETRE, 1996). In addition, we explored a Performance-driven Architectural Design as a study case, the Vancouver Academic Building, from Perkins+Will. The office initially implemented the design using Grasshopper visual language to optimize the design of a façade by exploring the balance between aspects of illuminance and energy efficiency. We reimplement the case study using a textual language and the Rosetta programming environment (LOPES; LEITÃO, 2011). As we attempt to solve the existing gap in the comparison of workflows between visual and textual languages using a real project, we select this case study because it covers a performance-oriented process rather than a parametric design only. There are fundamental differences found between these two workflows in relation to scalability and data flow strategies since the performance-driven one requires more control structures such as iteration and recursion. We identified relevant differences between both languages and the potential in the use of textual ones in the significant increase of code and model scalability; increased reliability of project performance results and better control and clarity of the process. We also point to the inherent qualities of interaction and expressiveness of visual languages. From the theoretical-practical cross, we indicate the guidelines that make up the extent to which the preferential use of textual languages and hybrid languages (which integrate both) can improve the reliability of the Performance-driven Design, as well as the possibility of applying clearer and more effective methods in the development of the Algorithmic Design.