全世界目前正有幾百座全新的運動設施正在興建當中，準備迎接奧運、甲級聯盟足球、馬術、賽車、網球、體操、游泳等各式各樣的體育盛事，此外也有許多的多用途場館，則是準備用來推動全國性、地方性及社區性的體育活動。
這當中有許多最棒的設施，是利用Dassault Systemes的CATIA 3D模型設計製造整合解決方案搭配Gehry Technologies的Digital Project軟體平台開發而成，包含了2008北京奧運的主場館在內。事實上除了京奧主場館之外，2012年倫敦奧運也是利用CATIA確保這類複雜的結構以及諸多相關活動都能按照預算金額以及正確的規範及時完工。 多用途運動場館的開發案，堪稱是最極困難的建築問題，因為必須滿足許多相關人士的不同需求。足以容納九萬名觀眾的新型碗形場館不再像過去那麼引人嫌惡，必須設在交通不便的偏遠郊區，還必須提供面積大到嚇人的停車場；如今反而從過往的「惡鄰」搖身一變，成為市中心不可或缺的城市象徵與重要地標。
倫敦前市長Ken Livingstone最近便再度強調新建運動設施對於振興城市生命的重要性：「2012年倫敦奧運不但將會是世人前所未見的最偉大運動盛會，更將使下里亞谷區脫胎換骨，為首都及國家創造出不朽的尖端體育場所遺產。」
奧運的榮耀
在這個領域中領先群倫的業者正是Arup Sport公司，其作品包含2008北京奧運主場館、倫敦奧運游泳館、壯觀的西班牙瓦倫西亞體育館、以及烏克蘭與中東地區的多座世界級場館。Arup Sport的資深結構工程師Kate McDougall在談到如何利用CATIA 3D模型科技創造其作品時表示：「Arup Sport手中的幾樁體育場館及運動設施設計案，都因為Dassault Systemes 3D模擬軟體具備十足的機能與彈性而獲益不少。我們的工作除了建築設計服務、結構、機電及消防工程之外，還包含了其他多種專業技術服務；而在使用3D CATIA的模型之後，我們能夠在整個內部與外部供應鏈中輕易取得、更新及整合各種必要的資訊。」
Arup Sport資深結構工程師Kate McDougall指出：「運動場館各有其獨特風貌，必須結合極複雜的幾何形狀，要使設計、規劃與施工之間協調統合，免不了就會在整個工程的生命周期當中出現許多變更，而3D數位模型則可使這些作業更加順利流暢。這套軟體讓我們在計畫初期便能擬訂出一條直達實際製造的順暢路線，同時又能利用標準化組件提升品質、降低成本。此外CATIA的3D模型技術可在三度空間中模擬出複雜的幾何形狀，讓我們得以極高效率，輕鬆快速完成檢核工作。令人目眩神馳的北京奧運主場館堪稱是當今世上最熱門的運動設施，成為創新且複雜的場館設計巔峰之作。「運動場館各有其獨特風貌，必須結合極複雜的幾何形狀，要使設計、規劃與施工之間協調統合，免不了就會在整個工程的生命周期當中出現許多變更，而3D數位模型則可使這些作業更加順利流暢。」
這座體育館是以4萬噸鋼材建造而成，提供了9萬個觀眾席位；其表面上看起來相當隨意的設計，事實上有其規則的特性，但卻產生了很自然的外貌，因此博得了「鳥巢」這個暱稱。鳥巢的鋼構幾何形狀是利用CATIA進行界定，使其達到設計上以及奧會主辦單位對於絕對準確度的要求。至於其結構設計，則當然足以承受建築物受到的風壓及其他載重。
設計單位建立了模型數據之後，係交給分包商進行結構組件的製造、組合及組立工作，而CATIA產生的數據不只是用來施工 ，也用來檢核完工的精準度。這座建築物的外觀造型遠比實際上看起來複雜得多，因為其結構其實是以平面鋼板組合成箱型斷面的型鋼（在結構應力較高且經常變化之處則加厚處理）。整體構造的模式其實相當明確簡單，只是外部再以低調的第二層牆板加以隱藏。而物料需求表(BIM)最佳化功能則開發出更多的標準化組件，融入了鳥巢令人讚歎不已的外牆設計。由於其幾何形狀特殊，這棟建築物只具有兩層式的迴轉對稱性，因此整個工程的結構只有兩種接頭或兩種構件型式。
為了降低成本，這棟建築物到了末期還必須進行極大幅的設計變更，目的是要將鋼構用量減少20%，因此建築物的許多方面都必須大幅修改。所幸3D集中模型使這項工作能在遠比其他方法更短的時間之內順利完成，結果不但讓鳥巢準時完工，造價也並未超出修改後的預算。Arup的專案主任Michael Kwok最近曾向媒體表示：北京國家體育館不但為全世界引進了一種全新的結構，同時其順利完工也讓世人了解工程師在使建築構想實現過程中所扮演的關鍵角色。
上圖：的鋼構幾何形狀是利用CATIA進行界定，使其達到設計上以及奧會主辦單位對於絕對準確度的要求。
上圖：位於烏克蘭多?茨克的沙克塔足球場是由Arup Sport以3D CATIA模型設計而成，目前正在興建當中。
上圖： Arup Sport是利用CATIA提供的visual basic連結，產生沙克塔足球場所需的分析數據。
團隊成果
運動設施如今已被視為都會文化的一環，因此必須與城市既有與未來的內涵充份融合。使用CATIA協助進行運動設施的設計，其最主要的優勢在於其核心的3D模型可使設計輕易完成變更，滿足規劃、營運、財務、製造、施工、參訪以及轉播等各方人士經常彼此矛盾的不同需要。
在利用CATIA 3D模型建立軟體為運動場館製作概念設計，並考量各方人士的不同需求之後，即可針對模型進行後續的發展工作，然後以符合不同單位需要且滿足各種互動工具的格式，提供給相關人士使用；每個人都可從其中取得模型的圖面與資料，讓大家都能以最高效率推動工作，包含簡單的平移、縮放、旋轉、標記等檢閱工具，以至於完整的數據互動模式，例如直接透過數位工具機控制程式生產建築組件、進行製造作業、以及提供工作指示等等。這種數位模型具備許多用途，除了集中存放設計構想之外，還能提供由這些構想衍生出的各種設計與方法。
運籌致勝
在運動設施的開發、建造以及生命周期經營過程中，規劃實具有極重要的地位。建築物必須具有彈性的用途，且由於其存在壽命可能超過百年，其使用者以及其他相關人士的需要當然會隨之不斷改變，而3D數位模型則最能有效了解並因應這些變化，因為這種模型可進行重複使用，輕易應付用途與功能上的變更。
越來越多的運動場館建設，是以擴大訪客的經驗為主要訴求；例如葡萄牙波爾圖市正規劃興建的一座足球場，就準備將購物中心、旅館、電影院以及多層的地下停車場全部合為一體，甚至還將與波爾圖市規劃中的高檔交通建設整合，為球迷提供前所未有的豪華水準，希望藉此能在其大重大比賽之外吸引更多遊客，為整座設施創造不間斷的營收來源。 Newtecnic是一家專精於尖端建築外牆設計的建築師事務所，其主任設計師Andrew Watts認為前述這一類的工程建設案除了具有結構的功能性之外，還可產生極強烈的視覺衝擊：「現代建築物的設計潮流，已轉而趨向思考用途隨時間而變化的事實，因此空間已不再像過去那麼具有針對性，而變得更具有彈性，也就是說建築物的機電設備會隨著用途而改變，而3D建築模型正是最理想的設計資料庫，讓人們得以隨時進行設計變更，有效將設計階段延長到與建物本身的壽命一樣久。」
Andrew Watts並指出：「建築物興建的過程已經越來越複雜，而像CATIA這類的工具也隨之不斷發展。CATIA在從事建築物設計變更的同時，卻還能保持設計願景的完整性，因此我們不但能以更快的速度完成設計，還能以相關人士能夠了解及發揮最大效用的方式，讓他們了解設計的發展進度。」
遊戲規則
由於Newtecnic的外牆系統同時兼具結構上與裝飾上的功能性，而且該事務所的業務範圍是從設計到施工全部涵蓋，因此已發展出一套完整的外牆製造方法。為了因應如此廣泛的業務，ewtectic遂決定部署CATIA的技術，而這套軟體同時也被各大汽車廠及航太OEM廠商用來設計與製造全世界最先進的工程產物。
Andrew Watts 解釋說：「要想將概念設計轉化成可興建的結構，卻又想精準保存原始的創造意圖，就必須擁有這套軟體如此同樣精準的方法。這套工具堪稱解放了建築設計的想像力，因為設計師可以在一套彈性規則的規範之下，不斷嘗試各種設計方案。就以Newtecnic來說，這套方法容許我們在受到嚴謹規則限制的工程領域當中保有可觀的創意，當然也使我們的想像力獲得自由發揮。」
綠獎章
環境衝擊已成為現代建築物的主要議題，而由於大型體育場館與其他運動設施具有公共本質，因此這些建築物必須成為綠思維的典範。目前已有許多建築物使用CATIA設計、修改及製造空氣循環系統，藉由被動式或混合式通風大幅降低能源需求，以減少對空調系統的倚賴。CATIA將Dassault Systemes的Simulia有限元素分析軟體與計算流體力學分析軟體整合在一起，使設計師得以模擬結構內部的氣
流，同時為運動員及觀眾提升其舒適程度。
CATIA也曾被用來設計許多運動場館的屋面系統，因為屋頂的戲劇性操作方式以及其工程創意，已成為建築物極重要的展示品。這類複雜結構通常都採用極精密卻又極龐大的活動組件，正適合運用CATIA進行其發展，因為CATIA提供了運動學解析功能，不但可模擬活動屋頂的運作情形，且可顯示出潛在的組件衝突及其他問題。在這種狀況下使用CATIA，就有可能透過分析而解決掉所有潛在的問題，並在實際的製造工作展開之前，以數位方式使設計更加精進。
Arup Sport的Kate McDougall補充說：「屋面除了必須界定出明確的包覆輪廓之外，還必須能以最高的效率運作，而CATIA則使最佳幾何形狀與構件斷面的開發工作變得輕鬆許多，因為這套軟體可以輸入各種對設計具有極大影響的參數，使設計過程中的若干層面達到自動化。」
重點在於這套方法可將各種參數存入試算表，藉以在CATIA之中推動設計工作。這種作法經常產生創新又新奇的解決方案，又能滿足功能上的需求，造就出更優異且更先進的建築物。
至於建築物的實體製作（是指設計以3D模型發展定案之後），則可交由分包商在規劃人員以及專案經理的指導與管控之下執行；規劃人員以及專案經理所使用的集中模型屬於一種資料庫，讓所有相關人員都能取用，同心協力發揮出最大的互惠互利效果。
長遠眼光
Allies and Morrison的建築師最能深刻體認多方人士以3D模型進行互動的好處。這家建築師事務所最近曾配合HOK建築師事務所負責英國裝甲兵團足球隊主場大公國足球場的開發案。雖然這座複雜的多用途球場既要容納餐廳、酒吧、能與未來相容的資訊設施， 又要以經典級造型在富有歷史意義的地點為倫敦市中心區帶來廣泛的環境提升效應，整個開發案卻還是以低於原預算的造價提前完工。
Allies and Morrison指出：靠著CATIA整合氣候與環境資料的能力，設計師不但能夠建立建築物的結構模型，還能模擬建築物未來必須承受的天候與照明條件；而在考量如此微妙程度的各種細節之下，建築物的額外舒適度將使其更廣受人們喜愛，使其具有更高的最終價值。
Allies and Morrison的設計團隊發現他們的設計意旨在3D模型當中化為一系列的規則，而軟體便在整個設計過程中維持運用這些規則，即使出現再多的設計變更，設計的整體概念架構仍可保持極度完整，而且開發案的各項目標也都獲得維繫並達到最佳化。
勝利的滋味
Zaha Hadid Architects建築師事務所已正式承接倫敦奧運游泳館壯觀造型的開發案。該事務所的合夥人Patrik Schumacher本身正是3D模擬軟體的使用高手，他曾在最近表示：「Digital Project以及Dassault Systemes的軟體可為我們提供生產力、創意與優雅的風格。」
Ken Livingstone最近也對這座游泳館讚譽有加：「Zaha Hadid競圖得標的設計案確實卓爾不凡，不但讓我們體會到自己可以拿出什麼去跟其他國家競爭，也讓倫敦更有希望爭取到奧運的主辦權。」
Desktop Engineering是負責為多家建築師事務所及工程顧問公司（如Zaha Hadid、Arup、SOM、Allies and Morrison）提供及支援Digital Project、Dassault Systemes 3D模擬軟體的業者。該公司的常務董事Geoff Haines指出：「Dassault Systemes CATIA為建築師、運動設施開發單位以及AEC（建築、工程、營造）產業提供了大型設計與製造軟體的具體效益。CATIA產生的建物資訊模型（BIM）構成一套完整的資料組合，除了3D的設計與製造資訊之外，還將與建築物或開發案所有層面有關的規則、方法及知識全部囊括在內。」
心智遊戲
要論誰最了解運動設施設計案妥善執行的重要性，當然非Sebastian Coe爵士莫屬。這位曾贏得1980年奧運1500公尺金牌的選手，目前則擔任倫敦奧運籌委會的主席；他在最近一座訓練設施的剪綵儀式中表示：「我非常明白百分之一秒的差距對於運動員來說有多重要；而這些新建設施將使選手們更能培養精進其技能，讓他們在比賽中脫?而出。」
偉大的運動員需要有偉大的運動場館。拉卡學院的運動心理學專家Bogdan Woolf曾經主張：「新建場對運動員會產生極深遠的心理影響；例如最近有一項研究結果便顯示，只要主場觀眾的加油聲懂得配合並充份利用場館的音響環境，裁判做出有利於主場球隊判決的可能性便會提高15%。而只要使用CATIA，就有可能將這些微妙卻重要的影響納入設計，為球員及球迷創造出理想的環境。」
完美的嘗試
以日照模擬顯示出室內環境如何回應大自然力量的作用，則是先進施工前模擬的另一種應用，而這對天然草皮與人造草皮的維護工作而言都同樣重要。在日本便有一座知名的室內棒球場，將經常處在陰影之下的草皮放在滾動式的平台上，與場外接受天然陽光照射的草皮替換使用。這套巧妙的解決方案，就是根據每天的日照紀錄以3D模擬軟體發展而成，結果確實造就出最佳化的比賽場地。
世人早已知道偉大的運動設施能夠激勵運動員創造更優異的表現；而目前世界各地也正有許多CATIA使用者正在開發建造更先進的運動場所，讓人類得以在運動天賦上展現卓越。
上圖：日本環境設計研究所為上海旗忠網球中心設計的複雜移動式屋頂結構。攝影：John Gollings