kleines Entwerfen

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2023

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage den Entwurfsprozess als Problem zu erfassen, in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und mit Hilfe von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit ihre Ideen für selbstentwickelte Programme (bzw. Algorithmen) in Form von Storyboards zu präsentieren. Generell steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. das Coding) im Vordergrund, sondern die Entwicklung einer Lösungsgenerierung mittels Algorithmen.

Die konkrete Aufgabe, die als Grundlage für die Entwicklung eines Algorithmus dient, ist der Entwurf einer Station für eine Stadtseilbahn. Die Aufgabenstellung soll Studierende befähigen das Stationsgebäude durch algorithmische Unterstützung zu entwerfen.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das kleine Entwerfen mit dem Titel „connect the dots“ verbindet die Planung eines Stationsgebäudes für eine Stadtseilbahn mit digitalen Entwurfsstrategien.

Mehrere Großstädte setzen auf Stadtseilbahnen als Verbindung zu Aussichtspunkten, zur innerstädtischen Verkehrsentlastung oder als Touristenattraktion (vgl. Rio de Janerio, London, Porto, New York, Barcelona, Köln). Auch in Wien ist nach den schienengeführten Aufstiegshilfen auf den Kahlenberg (1874-1919) und den Leopoldsberg (1873-76) nun eine Stadtseilbahn geplant. Ebenso beschäftigt man sich in Salzburg, Graz, Linz und Innsbruck mit dem Gedanken einer Seilbahn zur Verkehrsentlastung. Die Vorteile einer Stadtseilbahn liegen in der Unabhängigkeit von Straßen (und dortigen Staus), im kontinuierlichen Umlauf (keine Wartezeit) und sie gilt als umweltfreundlicher als andere Verkehrsmittel (z.B. PKWs). Desgleichen können Hürden wie Wasserflächen (Flüsse) oder Steigungen (Hänge) gleichermaßen überwunden werden.

• https://www.geschichtewiki.wien.gv.at/Kahlenbergbahn

• https://de.wikipedia.org/wiki/Kahlenbergbahn_(Zahnradbahn)

• https://de.wikipedia.org/wiki/Drahtseilbahn_auf_den_Leopoldsberg

• https://www.seilbahn-kahlenberg.at/

• https://www.stadtmarketing.eu/stadtseilbahn/

• https://www.tt.com/artikel/16057050/neos-wollen-verkehrsentlastung-in-innsbruck-mittels-seilbahnen-erreichen

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analysephase mit Datencheck zu den Themen: geschichtliche Entwicklung von Stadtseilbahnen, Umweltfaktoren (Entlastung des innerstädtischen Verkehrs), spezifische Konstruktionsdetails, Wegführung innerhalb des Gebäudes und innerstädtisch, technische Voraussetzungen, etc.

• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Bearbeitung eines (Teil-)Aspekts und Darstellung als Storyboard

• Entwurf auf Basis der eigenen Auseinandersetzung und Darstellung in Grundriss, Ansicht, Schnitt, Innen- und Außenansichten (ggf. mit Details)

Bei der Abgabe ist auf eine Nachvollziehbarkeit des Prozesses zu achten: von den Erkenntnissen aus den Analysen über die Entwicklung (theoretische Behandlung) des Algorithmus zur finalen Umsetzung.

Die Erkenntnisse aus der Analysephase dienen als Grundlage zur Entwicklung einer Architektur unter Berücksichtigung der Funktionen und des zu erfüllenden Zwecks. Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise optimiert, Designvarianten generiert, oder direkt der Formfindung einzelner Bereiche dient. Wesentlich ist, dass aus dem Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet. 

kleines Entwerfen: "Vertical Green Utopia"

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2023

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage den Entwurfsprozess als Problem zu erfassen, in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und mit Hilfe von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit ihre Ideen für selbstentwickelte Programme (bzw. Algorithmen) in Form von Storyboards zu präsentieren. Generell steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. das Coding) im Vordergrund, sondern die Entwicklung einer Lösungsgenerierung mittels Algorithmen.

Die konkrete Aufgabe, die als Grundlage für die Entwicklung eines Algorithmus dient, ist der Entwurf von vertikalem Grünraum zur Reduktion der städtischen Überhitzung. Die Aufgabenstellung soll Studierende befähigen Möglichkeiten der Gebäudebegrünung durch algorithmische Unterstützung auszuloten.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das kleine Entwerfen mit dem Titel „Vertical Green Utopia“ verbindet die Planung von vertikalem Grünraum mit digitalen Entwurfsstrategien.

Die Stadt Wien steht gehört zu jenen Städten Europas, die durch die globale Klimaerwärmung stark unter Druck steht. Sichtbar wird das unter anderem durch die deutlich ansteigende Trendlinie der Anzahl an Hitzetage seit 1955 (siehe www.wien.gv.at/statistik/lebensraum/tabellen/eis-hitze-tage-zr.html). Neben klimatischen Einflüssen verstärkt auch die zunehmende Versiegelung infolge des starken Wachstums der Stadt Wien etwa durch die Stadterweiterungsgebiete die negativen Einflüsse auf die Wohn- und Lebensqualität. Den Auswirkungen dieser Entwicklung wie erhöhte Temperatur- und Staubbelastung können Planer durch die regulative Wirkung von Bepflanzungen entgegenwirken. Gerade im dicht bebauten Stadtgebiet steht aber für eine ausreichende Begrünung im öffentlichen Raum etwa zur Vermeidung von Hitzeinseln kein Platz zur Verfügung. Aus diesem Grund soll vor allem die vertikale Fläche genutzt werden.

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analysephase mit Datencheck zu den Themen: bauliche und klimatische Stadtentwicklung, Pflanzenkunde für den Einsatz am Gebäude, Konstruktionsdetails, bauliche Integrationsmöglichkeiten, technische Wasser- und Nährstoffversorgung, etc.
• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Bearbeitung eines (Teil-)Aspekts und Darstellung als Storyboard
• Entwurf auf Basis der eigenen Auseinandersetzung und Darstellung in Grundriss, Ansicht, Schnitt, Innen- und Außenansichten (ggf. mit Details)

Bei der Abgabe ist auf eine Nachvollziehbarkeit des Prozesses zu achten: von den Erkenntnissen aus den Analysen über die Entwicklung (theoretische Behandlung) des Algorithmus zur finalen Umsetzung.

Die Erkenntnisse aus der Analysephase dienen als Grundlage zur Entwicklung einer Architektur unter Berücksichtigung der Funktionen und des zu erfüllenden Zwecks. Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise optimiert, Designvarianten generiert, oder direkt der Formfindung einzelner Bereiche dient. Wesentlich ist, dass aus dem Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet.

kleines Entwerfen: "Kindergarten meets Easy Rider"

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2022

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage den Entwurfsprozess als Problem zu erfassen, in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und mit Hilfe von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit ihre Ideen für selbstentwickelte Programme (bzw. Algorithmen) in Form von Storyboards zu präsentieren. Generell steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. das Coding) im Vordergrund, sondern die Entwicklung einer Lösungsgenerierung mittels Algorithmen.

Die konkrete Aufgabe, die als Grundlage für die Entwicklung eines Algorithmus dient, ist das Entwerfen eines Kindergartens unter dem Klischee der Motorradszene. Dadurch sollen bislang übliche Denkmust durchbrochen und die Bauaufgabe neu gedacht werden.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Kindergarten und Motorrad? Was auf den ersten Blick nicht zusammenhängt, ist beim näheren Hinsehen ein spannendes Gegensatzpaar, aus sich ein Denken „out-of-the-box“ ergeben soll:

Die Motorradszene ist geprägt von einer Kultur, in der Freiheit, Zusammenhalt und ein Hang zur Rebellion („Wild Style“) fix als Klischee verankert sind. Dieses Klischee wollen wir nehmen, und uns überlegen wie sich dadurch für Kinder eine neue Perspektive ergibt, sowohl was die Organisation wie auch das Design des Kindergartens angeht. Chromstahl und Lederpölstern auf Buggy, sozusagen.

Welche gängigen Strukturen gibt es derzeit im Kindergarten und wie werden diese – in architektonischer wie auch in pädagogischer Hinsicht – aufgebrochen? Hierzu wird es auch einen Fachvortrag über Kindergartenpädagogik aus der Praxis geben.

Das kleine Entwerfen ist ein algorithmisches, sprich: Wir entwerfen mit Regeln, welche die Anforderungen (=Input) in ein konkretes architektonisches Konzept (=Output) überführen. Beispiele:

• Kindergartenfläche als Verkehrsfläche – mit Parallelen zur Verkehrsplanung und -Simulation (die Freiheit ist das Fahren ohne Ziel – aber mit Verkehrsregeln wie man wiederum links in Abb. 1 sieht)

• Verteilung der Verweilpunkte (=Funktionen) entlang der Verkehrsachsen, so dass eine ungeplante Reise dennoch angenehm möglich ist

• Cluster-Bildung durch Bottom-Up Prozesse (Zugehörigkeit) als Widerspruch zu Freiheit? Behandlung anhand des Preferential Attachment Modells.

Die Kindergärten stehen am Anfang einer privaten und staatlichen Bildungsbetreuung. Ihre Aufgabe ist vordergründlich die Förderung der Entwicklung von Kindern vor dem Pflicht-Schuleintritt. Die Erlernung von sozialen Kompetenzen ist ein zentraler Punkt um beispielsweise Konflikte lösen oder generell zusammenleben (bzw. kooperieren) zu können.

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile:

• Analyse der Bauaufgabe „Kindergarten“ als Einrichtung zur Förderung der Entwicklung von Kindern

• Analyse der Klischees der Motorradszene

• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Bearbeitung eines (Teil-)Aspekts und Darstellung als Storyboard

• Entwurf auf Basis der eigenen Auseinandersetzung und Darstellung in Grundriss, Ansicht, Innen- und Außenansichten (ggf. mit Details)

Die Erkenntnisse aus der Analysephase dienen als Grundlage zur Entwicklung einer Architektur unter Berücksichtigung der Funktionen und des zu erfüllenden Zwecks. Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise Abläufe optimiert, eine Überlagerung der Funktionen erst ermöglicht, Designvarianten generiert, oder direkt der Formfindung einzelner Bereiche dient. Wesentlich ist, dass aus dem Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet.

WS, VU, 2.0h, 3.0EC

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) dap.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2013

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage Problemstellungen algorithmisch zu lösen.

• Der Studierende entwickelt ein Verständnis für Abläufe (Prozess – Folge von Aktivitäten) und zeitliche Dimension (Entwicklung – Betrachtung der Vergangenheit, Planung – Betrachtung der Zukunft).

• Der Student entwickelt die Fähigkeit um komplexe Problemstellungen auf (algorithmisch) lösbare Fragestellungen zu reduzieren. Er/Sie kann Planungsprobleme als "reduzierte" Modelle abbilden, welche mit Simulation ausgeführt werden können.

• Die Resultate werden visualisiert und die dabei erarbeiteten Lösungsvarianten miteinander verglichen.

• Die Studierenden entwickeln Lösungskompetenzen: "Mal schnell eine Simulation" schreiben, "Was wäre wenn-" Fragestellungen. Es werden räumliche (Entscheidungs-) Methoden mit den Mitteln der Simulation entwickelt.

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Prozesse: (zeitliche) Abfolgen von (räumlichen) Aktivitäten, Erfassung (Ablaufmessung), Notation (z.B. als Flowchart, Business Process Modeling Notation)

• Simulation: Modell – Parameter – Lösungsraum, anhand Programmierung von agentenbasierter Simulation Software 

• Visualisierung, Vergleich und Diskussion von Simulationsergebnissen zwecks Entscheidungsfindung

kleines Entwerfen: "To the Stars"

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2022

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage ein spezifisch definiertes Architekturproblem „Entwerfen“ in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und gegebenenfalls mit dem effizienten Einsatz von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit die einzelnen Phasen eines Entwurfsprozesses nach dem Gesichtspunkt der Vereinfachung und/oder Optimierung durch selbstentwickelte Programme zu analysieren und zu lösen. Dabei steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. die Ausprogrammierung z.B. in Grasshopper oder NetLogo) im Vordergrund, sondern die Entwicklung eines Storyboards nach dem eine Lösung generiert werden kann.

Das Thema der konkreten Entwurfsaufgabe, im Zuge dessen die Entwicklung von Algorithmen erfolgt, ist die Auseinandersetzung mit einem Habitat auf dem Mond oder auf dem Mars. Auf dem Mond oder auf Planeten zu bauen bedeutet Transportmöglichkeiten, Gewicht und Kosten genauso zu beachten wie die Selbstversorgung im Baustadium wie im finalen Zustand.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das kleine Entwerfen „To the Stars“ widmet sich der Aufgabe eines Habitats auf dem Mond oder auf dem Mars. Neben dem Transport bzw. der Möglichkeit Ressourcen vor Ort zu nutzen, kommt in einer lebensfeindlichen Umgebung der Begrifflichkeit von Innen und das Außen eine besondere Bedeutung zu.

Durch die Distanz zur „sicheren“ Erde liegt die zentrale Herausforderung in einem nachhaltigen Umgang mit Ressourcen, d.h. einem ausgeklügeltem Ver- und Entsorgungsmanagement, worin aber auch die Chance liegt von vornherein einer ausbeuterischen Lebensart entgegenzuhalten. Hier stellt sich die Frage inwiefern Architektur zur Erreichung eines solchen Ziels helfen kann. Einzelne Aspekte betreffen dabei die Energieversorgung, Wegverbindungen vor allem hinsichtlich einer das Wachstum zulassenden Struktur, Nahrungsproduktion, Versorgung etwa mit Wasser, Entsorgung oder Evakuierungsmöglichkeiten.

Die Bauaufgabe birgt naturgemäß eine Vielzahl von Funktionen die erfüllt werden müssen. Um den Rahmen nicht zu sprengen, werden sich Studierende einzelne für sie relevante Problemstellungen herausgreifen. Für diese werden dann Lösungen erarbeitet; speziell vor dem Hintergrund der Frage wie Architektur einzelne Funktionen unterstützen kann. Dabei können Algorithmen hilfreich sein, die etwa Wege simulieren und Überschneidungen aufzeigen. Aber auch die sinnvolle Anordnung von Funktionen – von Systemerhaltung bis Freizeit – sind denkbar. Eine Überprüfung der (Teil-)Konzepte erfolgt im Rahmen einer fiktiven und nicht realen Umwelt. D.h. nicht die endgültige Umsetzbarkeit steht im Vordergrund, sondern eine Auseinandersetzung mit besonderen Bedingungen.

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analyse der Funktionen in einem Habitat auf dem Mond oder Mars

• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Bearbeitung eines (Teil-)Aspekts

• Entwurf auf Basis der eigenen Auseinandersetzung

Die Erkenntnisse aus der Analysephase dienen als Grundlage zur Entwicklung einer Architektur unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Funktionen, vor allem hinsichtlich einer platzsparenden Überschneidung oder einer räumlich notwendigen Trennung. Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise Abläufe optimiert, eine Überlagerung der Funktionen erst ermöglicht, Designvarianten hinsichtlich eines modularen und/oder erweiterbaren Habitats generiert, oder direkt der Formfindung einzelner Bereiche dient. Wesentlich ist, dass aus dem Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet. 

After successful completion of the course, students are able to devise an architectural “design” problem into solvable sub-problems and, if necessary, to develop a solution strategy by using algorithms. The students acquire the ability to analyze and solve single phases of a design process from the viewpoint of simplification and/or optimization using self-developed programs (scripts). The focus is not on the specific implementation (i.e. programming/scripting e.g. in Grasshopper or NetLogo), but on the development of a storyboard that defines the solution strategy.

This year's planning task is the design of habitat on the moon or on Mars.This means paying attention to transport options, weight, and costs as well as to self-sufficiency in the construction stage and in the final state.

Teil des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

2022S, VU, 2.5h, 3.0EC

Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{lorenz|wurzer} (at) dap.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2013

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage algorithmisch zu Denken. Sie sind in der Lage den Entwurfsprozess unterstützende Algorithmen zu entwickeln und in der spezifischen Programmiersprache Python (in Rhino) umzusetzen.

Dazu gehört, dass Studierende den Planungsprozess soweit analysieren können, um zu erkennen, wann der Einsatz von Algorithmen sinnvoll ist. Sie erlangen die Fähigkeit einen Algorithmus zu entwickeln und zu beschreiben, um ihn gegebenenfalls von Spezialisten umsetzen zu lassen. Es ist wichtig mit dem Spezialisten (dem Programmierer) eine gemeinsame "Sprache" zu sprechen, um den Weg gemeinsam bestreiten zu können und das Ziel letztendlich überhaupt erreichen zu können. 

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Anhand von zunächst allgemeinen und einfachen Aufgaben wird ein Grundwissen über die Programmierung vermittelt. Es werden simple Datentypen, Variablen, Bedingungen und Schleifen an Hand von praktischen Beispielen in einem für Architekt_innen vertrauten Programm (Rhino) erklärt.

• Um die Einsatzmöglichkeiten eines selbstgeschriebenen Scripts in Architekturwerkzeugen aufzuzeigen, erfolgt im Speziellen das Erlernen der Syntax einer Skriptsprache (Python) und dessen Implementierung.

• Es erfolgt eine Erläuterung algorithmischen Denkens (Umsetzbarkeit von Ideen mit Computern) als Grundvoraussetzung für das Entwickeln eines Scripts.

• Einfache Beispiele zur Programmierung von Tools für im architektonischen Büroalltag wiederkehrende Routinearbeiten vermitteln schließlich den Praxisbezug.

Lehrunterlagen

Siehe Publikationsdatenbank der TU Wien: Programming for Architects

Teil des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

2022S, VO, 2.0h, 2.0EC

Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{lorenz|wurzer} (at) dap.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2013

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage Probleme im Planungsprozess mithilfe von Algorithmen zu lösen.

Die Studierenden erhalten die Fähigkeit zur planungsrelevanten Lösungsgenerierung. Ausgewählte Kapitel zu Hardware, Software und Algorithmen erleichtern den Studierenden die digitale Umsetzung im Planungsprozess.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Basierend auf einer Analyse von echten Wettbewerben bringen wir die immer kehrenden Themengebiete, die durch eine programmgestützte Lösungsgenerierung behandelbar sind. Als Basiswissen in Algorithmik gibt die Vorlesung:

• Graphen Theorie

• Algorithmen und Datenstrukturen (Listen, Sortierung, Bäume, ...)

• 3D Vektorrechnung

• Entwurfsmethoden für algorithmische Lösungsgenerierung (z.B. Activity Data Method)

• Vectors and Matrices

• IFS - Fractals and L-Systems

Ergänzungsfach des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

2022S, SE, 2.0h, 3.0EC

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Arnold Faller
{wurzer|lorenz|faller} (at) dap.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2022

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage ausgewählte Algorithmen und Datenstrukturen zur Erzeugung von Geometrie bzw. Form unter Bezugnahme der Planungsphase einzusetzen. 

Der Studierende verfügt zudem über umfangreiches Wissen, um die in der Lehrveranstaltung behandelte Algorithmen und Datenstrukturen in einer Programmiersprache zu implementieren.

Des weiteren ist der Studierende in der Lage Vor- und Nachteile bzw. das Laufzeitverhalten der Algorithmen und Datenstrukturen aufzuzeigen.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Im Zuge der Lehrveranstaltung werden verschiedene Algorithmen und Datenstrukturen für das Design (Konzept und Entwurf) von komplexen Gebäuden (z.B. Krankenhäuser, Flughäfen, Bahnhöfe) vorgestellt; z.B. Bin Packing, Genetische Algorithmen, kd-Trees sowie sonstige Partitionierungen des Raums, Box Counting, Viewshed Analysis und graphenbasierte Funktionsanalyse zur Analyse im Zuge der Lösungsselektion.

Die Lehrveranstaltung wird als Seminar gehalten, wobei der State-of-the-Art in Algorithmen und Datenstrukturen für die Planung gemeinsam ausgearbeitet wird. Hernach wird dieser Stand auf aktuelle Planungen übertragen, wobei auf Wettbewerbsergebnisse der Kammer der Architekten und Ingenieurkonsulenten (www.architekturwettbewerb.at) zurückgegriffen wird.

Ergänzungsfach des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

2022S, VU, 1.5h, 2.0EC

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Arnold Faller
{wurzer|lorenz|faller} (at) dap.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2022

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage parametrisches Design für die Herstellung individualisierter Architektur anzuwenden.

Der Studierende kann zudem das Businessmodell der Mass Customization für seine Entwürfe kalkulieren und anwenden (File to Factory, Just-in-Time Produktion, Prefabrication).

Des weiteren ist der Studierende in der Lage verschiedene Fabrikationstechniken zur Umsetzung seiner/ihrer Entwürfe einzusetzen (3D-Druck, Roboter gesteuerte Fabrikation, Schalungsbau).

Inhalt der Lehrveranstaltung

Anhand von Beispielen zur Massenproduktion von Architektur und Design (vorgefertigte Elemente, modular austauschbare Teile, individuell angepasste Fertigteile) werden Möglichkeiten aufgezeigt und angewendet. Hierbei geht es vor allem um zwei Bereiche: (1.) Parametrisches Design als Mittel zur Herstellung von individualisierter Architektur, (2.) die Umsetzung eines solchen Designs mit Mitteln der Fabrikation. Im ersteren Punkt lernen Studierende Beispiele aus der Praxis kennen (z.B. Fertigteilhausanbieter, individualisierte Produktion, automatisierte Planung) bzw. wird auch auf die Programmiertechnik im Hintergrund eingegangen (v.a. Grasshopper, Dynamo und/oder Python, Vb C# for Rhino). Der zweite Punkt – der eigentliche Herstellungsprozess –wird entweder durch geeignete Software simuliert (z.B. Fertigungssimulation für Roboter,... ) oder als maßstäbliches Modell umgesetzt.

Die Lehrveranstaltung wird als Vorlesungsübung abgehalten, um die theoretischen Grundlagen mittels praktischen Übungen zu vertiefen.

kleines Entwerfen: Behind Bars: Digital Design Strategies to support modern enforcement

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2021

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage ein spezifisch definiertes Architekturproblem „Entwerfen“ in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und gegebenenfalls mit dem effizienten Einsatz von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit die einzelnen Phasen eines Entwurfsprozesses nach dem Gesichtspunkt der Vereinfachung und/oder Optimierung durch selbstentwickelte Programme zu analysieren und zu lösen. Dabei steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. die Ausprogrammierung z.B. in Grasshopper oder NetLogo) im Vordergrund, sondern die Entwicklung eines Storyboards nach dem eine Lösung generiert werden kann.

Das Thema der konkreten Entwurfsaufgabe, im Zuge dessen die Entwicklung von Algorithmen erfolgt, ist die Auseinandersetzung mit dem Strafvollzug. Wegsperren bedeutet ein Heranführen an die Re-Integration in die Gesellschaft, aber auch einen würdevollen und menschlichen Umgang. Inwieweit kann Architektur bei diesen Aufgaben helfen?

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das kleine Entwerfen „Behind Bars“ widmet sich der Auseinandersetzung mit dem Strafvollzug. Die komplexe Bauaufgabe birgt eine Vielzahl von Funktionen die erfüllt werden müssen. Nicht nur die Gewährleistung der Sicherheit ist Aufgabe der Verwahrung, sondern eine Re-Sozialisierung und Vorbereitung auf eine sogenannte Wiedereingliederung in die Gesellschaft. Unter dem Sicherheitsaspekt fällt die Auseinandersetzung mit Wegen unterschiedlicher Funktionen und deren Trennung. Dabei stellen sich die Fragen: Welche Wege hat das Wachpersonal, welche Wege sind für Insassen erlaubt, wie funktioniert die Anlieferung, Zubereitung und Einnahme von Speisen, wie funktioniert die Ver- und Entsorgung, welche Notfallpläne müssen berücksichtigt werden, etwa bezüglich Energieversorgung.

Studierende sollen sich einzelne Aspekte herausgreifen und vor dem Hintergrund der Frage wie die Architektur einzelne Funktionen unterstützen kann eine Lösung erarbeiten. Dabei können Algorithmen hilfreich sein, die etwa Wege simulieren und Überschneidungen aufzeigen. Aber auch eine Auseinandersetzung mit Grünraum, Freibereiche und Sichtbeziehungen ist denkbar. Eine Überprüfung der (Teil-)Konzepte erfolgt im Rahmen einer fiktiven und nicht realen Umwelt. D.h. nicht die endgültige Umsetzbarkeit steht im Vordergrund, sondern ein mögliches Neu-Denken.

Als Inspiration und als Vermittlung der Basics in einem Crash-Kurs ist eine Exkursion angedacht, die mit dem Innenministerium abgeklärt wird.

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analyse der Funktionen in einem Strafvollzug

• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Bearbeitung eines (Teil-)Aspekts

• Entwurf auf Basis der eigenen Auseinandersetzung

Die Erkenntnisse aus der Analysephase dienen als Grundlage zur Entwicklung einer Architektur unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Funktionen, auch hinsichtlich einer räumlich und/oder zeitlichen Trennung. Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise Abläufe optimiert, Designvarianten hinsichtlich eines störungsfreien Ablaufs überprüft, eine Überlagerung der Funktionen erst ermöglicht oder direkt der Formfindung einzelner Bereiche dient. Wesentlich ist, dass aus der eigenen im Zuge des Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet.

Video Präsentation: click

kleines Entwerfen: GASTRO+: Funktionsüberlagerung

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Sigrun Swoboda
{wurzer|lorenz|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.dap.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2021

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage das Problem „Entwerfen“ in lösbare Teilprobleme zu zerlegen und mit dem effizienten Einsatz von Algorithmen eine Lösungsstrategie zu entwickeln. Studierende erlangen die Fähigkeit die einzelnen Phasen eines Entwurfsprozesses nach dem Gesichtspunkt der Vereinfachung und/oder Optimierung durch selbst entwickelte Programme zu analysieren. Dabei steht nicht die konkrete Implementierung (d.h. die Ausprogrammierung z.B. in Grasshopper oder NetLogo) im Vordergrund, sondern die Entwicklung eines Storyboards nach dem eine Lösung generiert werden kann.

Das Thema der konkreten Entwurfsaufgabe, im Zuge dessen die Entwicklung von Algorithmen erfolgt, ist die Funktionsüberlagerung in der Gastronomie (kleine Brauerei, Café, Mini-Restaurant). Neben den vordergründigen Funktionen der An- und Auslieferung, der Zubereitung von Speisen, der Verteilung und des Verzehrens sind zusätzliche Funktionen denkbar, wie etwa eine Verkostung, eine Beratung zur Ernährung, eine Zusatznutzung als vermietbares Büro, ein Straßenverkauf (auch unter dem Aspekt von verordneten Teilschließungen infolge z:B einer Pandemien) oder die kreative Herstellung von Kunst.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das kleine Entwerfen „GASTRO+“ widmet sich der Auseinandersetzung mit den Funktionen in der Gastronomie und dem Integrieren möglicher weiterer Nutzungen der Räumlichkeiten eines konkreten (selbstgewählten) Ortes (z-B. Stammcafé oder Lieblingsbeisl). Die Umnutzung führt konsequenterweise zu einem Re-Design des Bestandes, wobei neben strukturellen Änderungen, bei Bedarf (und Notwendigkeit) auch die Möblierung mit geplant werden kann. Die Anforderungen an das Projekt ergeben sich demnach aus den individuell vorgeschlagenen Adaptierungen, wobei jedenfalls die Beschreibung des Algorithmus, klassische Architekturdarstellungen und Details gefordert sind.

Als Inspiration sind drei (virtuell übertragene) Mini-Exkursionen zu konkreten Gaststätten geplant, die in der einen oder anderen Form bereits das Konzept der Mehrfachnutzung umsetzen, oder sich für eine solche Umsetzung besonders gut eignen.

Das Entwerfen gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Ortsfindung, Analyse des Standortes, Analyse der Funktionen

• Entwicklung eines Algorithmus zur konkreten Umsetzung

• Entwurf der neuen multifunktionalen Gastroräumlichkeiten

Ausgehend von der (selbstgewählten oder vorgegebenen) Gastronomiestätte erfolgt neben der Standortanalyse zunächst eine Funktionsanalyse des Bestandes: Wie sehen die Abläufe von der Anlieferung (Lebensmittel/Getränke) über die Zubereitung (Speisen, Brauprozess) und dem Verzehr bis hin zur Entsorgung aus? Die Erkenntnisse aus dieser Phase dienen als Grundlage zur Entwicklung weiterer Nutzungen der Räumlichkeiten auch unter Bedachtnahme einer möglichen zeitlichen Trennung oder Überlagerung (Barbetrieb versus Brauprozess oder Verkostung und Büroraum). Als Hilfestellung der Analyse und Planung soll ein Algorithmus entwickelt werden, der beispielsweise Abläufe optimiert, Designvarianten hinsichtlich eines störungsfreien Ablaufs überprüft, eine Überlagerung der Funktionen erst ermöglicht (durch flexibles Möbeldesign und Einbauten) oder direkt der Formfindung der Einrichtung oder einzelner Bereiche (z.B. Eingangssituation) dient. Wesentlich ist, dass aus der eigenen Analyse und der selbstgewählten (Zusatz-)Nutzung im Zuge des Designprozesses jener Teil erkannt wird, der sich zur Entwicklung eines Algorithmus eignet.

kleines Entwerfen: Designing dynamic hospital for pandemics

siehe auch: Publikation

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Sigrun Swoboda
{wurzer|lorenz|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2020/21

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, Algorithmen zur Entwurfsunterstützung selbst zu entwickeln. Sie erlangen die Fähigkeit

• jene Teile des Entwurfsprozesses zu erkennen, die ausprogrammiert zu schnelleren und allenfalls besseren Lösungen führen können

• die Vorgehensweise im Entwurfsprozess systematisch niederzuschreiben und somit zwecks Kommunikation und Dokumentation festhalten zu können ("Storyboard")

• das Denken in Problemen als Vorstufe zum Denken in Lösungen zu erlangen

Der Kontext der diesjährigen Planungsaufgaben sind Krankenhäuser bzw. angeschlossene Gesundheitseinrichtungen in Zeiten der Pandemie (COVID-19). Hierbei geht es um das Erlangen von Basiswissen in Punkto Krankenhausplanung, nämlich:

• ein grundlegendes Verständnis für den Aufbau des Gesundheitssystems in Österreich zu erlangen (ÖSG-RSG, Bund-Länder-Ausgleich, Krankenhanstaltenverbünde, Sozialversicherung, Dotierung von individuellen Kliniken)

• die Betrachtung des Spektrums an Patientinnen und Patienten, sowie Gesundheitspersonal (medizinisches/nicht-medizinisches Personal, technisches Personal, Administration, etc.)

• verschiedene Stationen innerhalb einer Gesundheitseinrichtungen gemäß ÖSG schematisch verstehen (z.B. AG/R=Akutgeriatrie und Remobilisation, CHI=Chirurgie) und mit den dort diensthabenden Personen verknüpfen (siehe Punkt weiter oben)

Inhalt der Lehrveranstaltung

Gefordert ist die Planung eines sich dynamisch verändernden Krankenhauses, welches je nach Pandemiesituation (cf. Ampelsystem) die Kapazitäten an infektiösen und nicht-infektiösen Betten adaptieren kann. Dazu zählt insbesondere die Gestaltung eines flexiblen Raumkonzepts ("soft spaces" vs. "hard spaces") entsprechend dem State-of-the-Art in der aktuell angewandten Planungspraxis. Im Detail:

• Planungsgrundlage sind die (zur Verfügung gestellten!) Bestandspläne eines Krankenhauses, diese sollen analysiert und hernach gemäß der Aufgabe dergestalt adaptiert werden, dass

• eine einzige Station/Disziplin herausgenommen wird, welche genauer bearbeitet und in eines geeignete Lösung übergeführt wird.

• Als Technik wird Simulation eingesetzt, z.B. im Vorfeld bereitgestellte Programme (NetLogo) bzw. Tabellenkalkulationen.

• Der schlußendliche Entwurf wird "von Hand" (aber natürlich digital) umgesetzt und mittels der vorangegangenen Simulationen argumentiert

Stegreifentwerfen: gesteckt nicht geschraubt 2.0

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommer 2020

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage Algorithmen zur Entwurfsunterstützung zu entwickeln. Konkret erlangen sie die Fähigkeit jene Teile des Entwurfsprozesses zu erkennen, die ausprogrammiert zu schnelleren und allenfalls besseren Lösungen führen. Dabei greifen die Studierenden auf die Ergebnisse des kleinen Entwerfens "gesteckt nicht geschraubt“ aus dem Sommersemester 2020 zurück.

Durch das Präzisieren der Problemstellung sind die Studierenden in der Lage den sinnvollen Einsatz von Algorithmen im Planungsprozess gedanklich zu erfassen. Für das Entwerfen steht demnach auch nicht primär die Programmierung selbst im Zentrum, sondern vielmehr die Fähigkeit bestimmte Problemstellung zu erfassen, sie in handhabbare und vor allem lösbare Teilprobleme zu zerlegen und eine Lösungsstrategie durch einen Algorithmus (bzw. die Weiterentwicklung eines vorhandenen Algorithmus) zu finden.

Inhalt der Lehrveranstaltung

Das Entwerfen "gesteckt nicht geschraubt 2.0" knüpft thematisch an das kleine Entwerfen SS 2020 "gesteckt nicht geschraubt" an. Bei der algorithmischen Formfindung und/oder Optimierung einer selbsttragenden Holzstruktur (vom Stadtmöbel über die Skulptur zur Brücke) kann somit auf die Algorithmen und Erkenntnisse aus dem Sommersemester zurückgegriffen werden. Die vorliegenden Ergebnisse dienen als Basis für eine Weiterbearbeitung hinsichtlich einer digitalen Ausarbeitung für eine konkrete Umsetzung. Dabei wird der Entwurfsprozess weiterhin von einer bestimmten Abbundmaschine (Hundegger, CNC-gesteuerte Holzzuschnittanlagen) eines Industriepartners beeinflusst; das betrifft sowohl die Form der Steckverbindungen als auch die Dimensionierung der verwendeten Holzwerkstoffe.

Das Entwerfen selbst gliedert sich in folgende Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Auswahl der Projekte zur Vertiefung
• Weiterentwicklung eines Algorithmus im Sinne der konkreten Umsetzung
• In Abhängigkeit des Ergebnisses und Sponsoren folgt eine mögliche Umsetzung

kleines Entwerfen: gesteckt nicht geschraubt

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2020

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage algorithmisch zu Denken.

Durch das Präzisieren der Problemstellung sind die Studierenden in der Lage den sinnvollen Einsatz von Algorithmen im Planungsprozess gedanklich zu erfassen. Für das Entwerfen steht demnach auch nicht primär die Programmierung selbst im Zentrum, sondern vielmehr die Fähigkeit bestimmte Problemstellung zu erfassen, sie in handhabbare und vor allem lösbare Teilprobleme zu zerlegen und eine Lösungsstrategie durch einen Algorithmus (bzw. die Weiterentwicklung eines vorhandenen Algorithmus) zu finden.

Die Überprüfung des sinnvollen Einsatzes von Algorithmen in der Entwurfspraxis erfolgt an Hand der 1:1 Umsetzung unter der Prämisse der Wechselwirkung zwischen Design (Form), Erfüllung von Funktionen (Organisation und Optimierung) und Industrie (Realisierung).

Inhalt der Lehrveranstaltung

Im Zuge der Lehrveranstaltung wird die Digitalisierung vom Entwurfsprozess bis zur Produktion an Hand einer selbsttragenden Holzstruktur untersucht: vom Stadtmöbel über die Skulptur zur Brücke. Der Entwurf soll sich von den Möglichkeiten einer konkreten Abbundmaschine (CNC-gesteuerte Holzzuschnittanlagen) leiten lassen. Die Dimensionen der einzelnen Holzteile, als auch jene der Verbindungen richtet sich demnach nach einer von der Industrie benutzten Maschine. Das Entwerfen wird demnach auch von Industriepartnern fachlich durch eine Exkursion und bei der Zwischenpräsentation begleitet.

kleines Entwerfen: customized bricks

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Sigrun Swoboda
{wurzer|lorenz|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2019/20

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage algorithmisch zu Denken. 

Durch das Präzisieren der Problemstellung sind die Studierenden in der Lage den sinnvollen Einsatz von Algorithmen im Planungsprozess gedanklich zu erfassen. Für das Entwerfen steht demnach auch nicht primär die Programmierung selbst im Zentrum, sondern vielmehr die Fähigkeit bestimmte Problemstellung zu erfassen, sie in handhabbare und vor allem lösbare Teilprobleme zu zerlegen und eine Lösungsstrategie durch einen Algorithmus (bzw. die Weiterentwicklung eines vorhandenen Algorithmus) zu finden.

Die Überprüfung des sinnvollen Einsatzes von Algorithmen in der Entwurfspraxis erfolgt an Hand der 1:1 Umsetzung unter der Prämisse der Wechselwirkung zwischen Design (Form), Erfüllung von Funktionen (Organisation und Optimierung) und Industrie (Realisierung).

Inhalt der Lehrveranstaltung

Im Zuge der Lehrveranstaltung werden die Form und die Herstellung von Klinkerziegel hinsichtlich einer Individualisierbarkeit überprüft. Es wird dermaßen in den Standardherstellungsprozess eingegriffen, dass individuelle Formen entstehen ohne den Fluss der Produktion zu unterbrechen oder maßgebend zu verlangsamen.

Die Klingerziegel sollen den Anforderungen einer vorgehängten Fassade gerecht werden, wobei sich die Form der Ziegelsteine aus speziellen Anforderungen ergeben. Die Anforderungen entsprechen etwa der Position innerhalb des Verbandes, der Himmelsrichtung, dem Zweck oder dem Gesamtbild.

Stegreifentwerfen: Hot Woods - follow up

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommer 2019

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage algorithmisch zu Denken. Konkret erlangen sie die Fähigkeit jene Teile des Entwurfsprozesses zu erkennen, die ausprogrammiert zu schnelleren und allenfalls besseren Lösungen führen. Dabei greifen die Studierenden auf die Ergebnisse des kleinen Entwerfens „Hot Wood“ aus dem Sommersemester 2019 zurück.

Durch das Präzisieren der Problemstellung sind die Studierenden in der Lage den sinnvollen Einsatz von Algorithmen im Planungsprozess gedanklich zu erfassen. Für das Entwerfen steht demnach auch nicht primär die Programmierung selbst im Zentrum, sondern vielmehr die Fähigkeit bestimmte Problemstellung zu erfassen, sie in handhabbare und vor allem lösbare Teilprobleme zu zerlegen und eine Lösungsstrategie durch einen Algorithmus (bzw. die Weiterentwicklung eines vorhandenen Algorithmus) zu finden.

Die Überprüfung des sinnvollen Einsatzes von Algorithmen in der Entwurfspraxis erfolgt an Hand der 1:1 Umsetzung unter der Prämisse der Wechselwirkung zwischen Design (Form), Erfüllung von Funktionen (Organisation und Optimierung) und Industrie (Realisierung).

kleines Entwerfen: Hot Wood - algorithmic design of a "Würschtlstand"

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2019

Lehrziele

Ziel dieses Entwerfens ist es, Studierenden das algorithmische Denken näherzubringen und die Fähigkeit zu geben nach dem Präzisieren der Problemstellung den sinnvollen Einsatz von Algorithmen im Planungsprozess gedanklich zu erfassen. Die Überprüfung einer möglichen Umsetzung erfolgt unter der Prämisse der Wechselwirkung zwischen Design (Form), Erfüllung von Funktionen (Organisation und Optimierung) und Industrie (Realisierung). Konkret soll die algorithmische Formfindung und/oder Optimierung an Hand eines typischen Wiener „Würstelstandes“ (oder an Hand eines ähnlichen freistehenden Verkaufsstandes) untersucht werden. Als Material kommt Holz zum Einsatz.

• Digitaler Entwurf eines "Würstelstandes" (Verkaufsstand) aus Holz
• Erlernen von algorithmischem Denken
• Umsetzung eines (zumindest theoretisch) ausführbaren Programms anhand einer konkreten Planungsaufgabe
• Verwendung einer Skriptsprache

Workshop "Tetris on a Bridge: Cellular Automata & Agent Based Design"

Sapienza Università di Roma and Vienna University of Technology 

G. Wurzer and W.E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at/
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

2019, February 22nd-24th,
Rom

Abstract.

Algorithms and programming are getting more and more important in the field of architecture and planning. As consequence, many students are already familiar with visual programming languages such as Grasshopper for Rhino. However, architects and computer scientists still speak a different language (solution oriented versus problem oriented). To teach algorithmic thinking (and principles of programming) in the context of a particular exercise helps to close that gap.
In the workshop students learned how to think in algorithms and how to use algorithms in the design process. During the workshop, basics about programming/coding were taught (variables, data types, conditionals, ...) and an introduction to NetLogo (agent-based simulation environment) was given. This enabled the students to write their own algorithm and solve a simple design task. The design task was called “Tetris on a bridge” and dealt with cellular automata and agent based design.

kleines Entwerfen: instant Hospitals - algorithmisches Entwerfen

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Sigrun Swoboda
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2018

Lehrziele

Das geheime Versprechen algorithmischer Planung – das selbst ein komplexes Gebäude mit nur einen Klick, auf Basis von Regeln und möglichst ohne Einwirkung von subjektiver Meinung, zu errichten wäre – ist zugegebenermaßen eine Utopie.
Gerade dieser Utopie widmet sich das Entwerfen, um auszutesten wie weit man mit algorithmischen Methoden kommen kann. Dabei ist ein Scheitern vorprogrammiert – nur wann und wo, das ist der Kern unserer wissenschaftlichen Herangehensweise. Beginnend mit der Erschließung geht es bis zu den Personenströmen innerhalb von Gesundheitsgebäuden; stets auf dem Stand der Technik was den jeweiligen Planungsgegenstand betrifft. Jene Teile die algorithmisch nicht erzeigt werden können, bleibt Kern des architektonischen Handelns.
Ziele des Entwerfens:

• Was ist generatives Design
• Ideen durch Formulierung als Algorithmen in "generative" / "parametrische" Modelle verwandeln können
• Systematisch ein komplexes Gebäude in Teilaufgaben strukturieren und dieses dann Phase für Phase digital planen, indem man sich wissenschaftlicher Literatur bedient
• Hauptaugenmerk ist der Entwurf mittels Regeln, nicht die Programmierung (diese ist optional und freiwillig)

Stegreifentwerfen "follow up bricks are landing" - algorithmic design of bricks pavilion

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2018

Lehrziele

Das Stegreifentwerfen ‚follow up: bricks are landing‘ versteht sich als thematische Fortsetzung des kleinen Entwerfens ‚bricks are landing‘ (259.471), das im Wintersemester 2017 stattgefunden hat. Dabei stand der Einsatz von Sichtziegel im digitalen Entwurf eines freistehenden Pavillons im Zentrum. Die Ergebnisse aus der algorithmischen Formfindung und/oder Optimierung dienen nun als Grundlage beziehungsweise als Anhaltspunkt für eine tiefgreifendere Auseinandersetzung mit dem Thema ‚algorithmic design of bricks pavilion‘. Ziel des Entwerfens ist einmal mehr, das Verständnis und den Einsatz des algorithmischen Denkens in der Architekturpraxis zu fördern, aber auch das Verständnis für die Sinnhaftigkeit von Algorithmen im Entwurfsprozess bei der konkreten Ausarbeitung zu erkennen.

• Erlernen des algorithmischen Denkens
• Erkennen des Zusammenhangs zwischen Algorithmus, Code und Umsetzung
• Verwendung einer Skripting Sprache

Hintergrundsbild am Plakat: Entwurf von Cheng Shi (Arbeit aus dem WS 2107/18)

Kleines Entwerfen "bricks are landing" - algorithmic design of bricks pavilion

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2017/18

Lehrziele

In Fortsetzung des kleinen Entwerfens "flying bricks" (WS 2014), bei dem der Einsatz von Sichtziegel im digitalen Fassadenentwurf im Zentrum stand, soll nun die algorithmische Formfindung und/oder Optimierung an Hand eines freistehenden Pavillons untersucht werden. Übergeordnetes Ziel des Entwerfens ist es das Verständnis und den Einsatz des algorithmischen Denkens in der Architekturpraxis zu fördern. Demnach steht auch nicht die Programmierung selbst im Vordergrund, sondern die Befähigung die Problemstellung zu präzisieren und in lösbare Teilaspekte zu zerlegen, die als (Pseudo-) Code ausformuliert werden. Die Analyse von Überwölbungen und Wandstrukturen aus Ziegelsteinen, aber auch die Analyse bestehender Strukturen und deren rhythmische Wiederholung, dienen als Grundlage für die Definition von Handlungsanweisungen, die letztendlich zu einer neu gedachten Struktur für den Pavillonbau führen sollen. Der Designprozess wird letztlich dahingehend untersucht, inwiefern algorithmische Methoden zur vereinfachten Formfindung beziehungsweise zu einem neuen Design führen können. Als Werkzeug kommen NetLogo (agentenbasierte Programmierung), Threejs (Erstellung und Visualisierung in Webbrowsern) oder Grasshopper zum Einsatz.

Kleines Entwerfen "future-oriented hospitals" - rollierende Masterplanung für Krankenhäuser

Sigrun Swoboda, Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{swoboda|lorenz|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2017

Lehrziele

Gerade im Spitalsbereich unterliegen Gebäude infolge demographischen Entwicklungen und des technischen Wandels permanent Veränderungen. Äußere Einflüsse führen dazu, dass eine auf Prognosen basierende zukunftsorientierte Planung auf Aktualität überprüft und gegebenenfalls überarbeitet wird. Eine solche rollierende Planung trägt dazu bei, dass geänderten Voraussetzungen Rechnung getragen werden kann.
Ziel der Lehrveranstaltung ist es, den Studierenden anhand eines konkreten Krankenhauses die Besonderheiten einer prognostizierenden Planung näher zu bringen. Dabei werden zunächst alle drei Maßstabsebenen betrachtet - Makro (Region), Mikro (Krankenhaus) und Nano (Abteilung). Final wird die Entwicklung einer Abteilung innerhalb des Gefüges genauer verfolgt und der Status zu einem bestimmten Zeitpunkt als Vorentwurf erarbeitet.

Stegreifentwerfen: attractive skin ++ - algorithmischer Fassadenentwurf

Sigrun Swoboda, Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{swoboda|lorenz|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2017

Lehrziele

Ziel eines algorithmischen Fassadenentwurfs ist es, einem bestehenden Gebäude nicht nur ein neues Aussehen zu geben, sondern eine "intelligente Hülle":

• diese ist nach bestimmten Regeln aufgebaut und kann damit mittels Algorithmen beschrieben werden
• sie eignet sich insbesondere für parametrisches Design bzw. Programmierung

Aufbauend auf existierenden Entwürfen wird zunächst die Umsetzung des Entwurfsgedankens in Regeln betrachtet. Diese werden dann in einer Programmiersprache (z.B. NetLogo) oder parametrischen Design-Tool (Grasshopper, DesignScript) implementiert.

VU: Programmieren für ArchitektInnen
Teil des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2013

Lehrziele

• Erwerb der Fähigkeit typische architektonische Problemstellungen selbständig mit Hilfe der Programmierung umzusetzen.
• Aneignen algorithmischen Denkens um den Austausch zwischen Planungsbüro und Programmierer zu ermöglichen. Erlernen der konkreten Syntax der Skriptsprache VBA (Visual Basic for Applications) und deren Anwendung in AutoCAD(TM).
• Vermittlung von Basiswissen zur Programmierung als Werkzeug für weiterführende LVAs aus dem Bereich Design.

Lehrinhalt

• Anhand von Planungsaufgaben wird ein Grundwissen über die Programmierung vermittelt. Um die Einsatzmöglichkeiten eines selbstgeschriebenen Scripts in Architekturwerkzeugen aufzuzeigen, erfolgt im Speziellen das Erlernen der Syntax der Skriptsprache VBA und dessen Implementierung in AutoCAD(TM).
• Es erfolgt eine Erläuterung algorithmischen Denkens (Umsetzbarkeit von Ideen mit Computern) als Grundvoraussetzung für das Entwickeln eines Scripts.
• Programmierung von Tools für im architektonischen Büroalltag wiederkehrende Routinearbeiten (VB-Module).

Lehrunterlagen

Siehe Publikationsdatenbank der TU Wien: Programming for Architects

Themengebiete der algorithmischen Planung und Analyse
Teil des Moduls Algorithmische Planung und Analyse

Richard Schaffranek, Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

seit Sommersemester 2013

siehe auch:

• Vectors
• Matrices
• MatricesOperations
• IFS - Fractals
• L-Systems

Lehrziele

Der Einsatz von algorithmischen Planungsmethoden in der Architektur erfordert eine andere Denkweise. Nicht das Endprodukt steht im Vordergrund, sondern die Formulierung der Regeln und Parameter. Komplexität muß nicht mehr gedacht werden, sie ist Ergebnis.

Architektur kann in diesem Kontext nicht durch ihre klassischen Elemente (Bauelemente, Funktionszuordnung, …) gedacht und verstanden werden. Neue Repräsentationsformen und Datenstrukturen werden benötigt.

Ausgehend von einer fundierten Kenntnis von CAD, Planzeichnen und (3D-) Geometrie werden unter Anderem Themengebiete wie Graphentheorie, Vektorrechnung und Mengenlehre, aber auch praktische funktionale Planung anhand von Wettbewerbsbeispielen vermittelt. Die "Themengebiete der algorithmischen Planung" verstehen sich somit als Grundlage für die algorithmische Umsetzung - es wird Basiswissen vermittelt, das anschließend in der Programmierung benötigt wird.

Die LVA ist eigenständig oder im Modul belegbar. Die gebrachten Themen sind überall dort einsetzbar, wo eine Planungsaufgabe mit der Hilfe von Programmierung erschlossen werden soll.

Lehrinhalt

Basierend auf einer Analyse von echten Wettbewerben bringen wir die immerkehrenden Themengebiete, die durch eine programmgestützte Lösungsgenerierung behandelbar sind. Als Basiswissen in Algorithmik gibt die Vorlesung:

• Graphentheorie
• Algorithmen und Datenstrukturen (Listen, Sortierung, Bäume, ...)
• 3D Vektorrechnung
• Entwurfsmethoden für algorithmische Lösungsgenerierung (z.B. Activity Data Method)

Workshop "Colonize: Einführung in Programmieren mit NetLogo"

Teil des Semester-Design Studios der Bauhaus-University Weimar

G. Wurzer and W.E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at/
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

2016, October 11th,
Weimar

Abstract.

Im Zuge des Workshops am 11.10. wurde 50 Studierenden eine Einführung in die agentenbasierte Programmierung mittels NetLogo gegeben. Im Detail bestand das Konzept darin, in nur einem Tag sowohl eine konkrete Aufgabe (Kolonisierung des Mondes mittels modularer Architektur) wie auch eine allgemeine Einführung in die Programmierung am Beispiel einer spezifischen Sprache zu geben.

Kleines Entwerfen Shopping the future: algorithmic design of retail environments

Sigrun Swoboda, Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{swoboda|lorenz|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2016

Lehrziele

Ziel der Lehrveranstaltung ist es das Verständnis und den Einsatz des algorithmischen Denkens in der Architekturpraxis zu fördern. Die Analyse der Grundlagen im Shop Design (Marketing, Merchandising, Präsentationssysteme), aber auch die Analyse bestehender Strukturen und deren rhythmische Wiederholung, sollen als Grundlage zur Entwicklung eigener gestalterischer Vorlagen verwendet werden. Der Designprozess wird dahingehend untersucht, inwiefern algorithmische Methoden zur vereinfachten Formfindung beziehungsweise zu einem neuen Design führen können. Dabei steht nicht die Programmierung selbst im Vordergrund sondern das algorithmische Denken in Form von lösbaren Teilaspekten, beschrieben als (Pseudo-) Code. Als Werkzeug kommt NetLogo zum Einsatz, das entwurfsbegleitend vorgestellt wird.

• Digitaler Entwurf einer Shop Einrichtung
• Erlernen von algorithmischem Denken
• Umsetzung eines (theoretisch) ausführbaren Programms anhand einer konkreten Planungsaufgabe
• Verwendung von NetLogo (wird im Zuge der LV vorgestellt und grundlegend unterrichtet)

Lehrinhalt

Shop Design ist das Produkt aus Marketing, wirtschaftlichem Kalkül, Kommunikation und der Gestaltung von Räumen. Marketinganalysen beeinflussen unter der Anwendung von Prinzipien der Verkaufspsychologie sowohl die Produktplatzierung, die Wegeführung als auch die Auswahl der Präsentationsmittel. Letztlich zielen aber alle Maßnahmen auf den Umsatz ab, um vor der stetig präsenten Konkurrenz bestehen zu können. Erst der wirtschaftliche Erfolg ist Garant für das Weiterbestehen. Unter dem Einfluss der Kalkulation entstehen Bausysteme die unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Aus diesen Systemen lassen sich unter Berücksichtigung eines Leitsystems verschiedene Produktgruppen präsentieren und stellen das Einkaufen zwischen schneller Notwendigkeit und vergnüglicher Erholung dar. Im Mittelpunkt dieser Betrachtungen steht aber stetig die Kommunikation mit dem potenziellen Kunden. Mit einem Partner aus der Wirtschaft suchen wir nach Lösungen für die mannigfaltigen Problemstellungen im Shop Design. Nachdem es sich um konkrete Shop Situationen handelt, bietet sich eine algorithmische Lösungsfindung an. Je nach Problemstellung ändert sich dabei der Einsatz des digitalen Werkzeugs. Zur Wegefindung und/oder Platzierung der Präsentationssysteme eignet sich etwa die agentenbasierte Simulation mit NetLogo. Eine weitere Anwendung von Algorithmen liegt in der Erstellung eines Planogramms (grafische Darstellung von Produktplatzierungen in Regalsystemen) nach Regeln des Merchandisings. Dabei kann auf die Erfahrungen aus bereits vorhandenen (semi-)automatisierten Programmen zurückgegriffen werden. Auch die Gestaltung eines neuen innovativen Verkaufssystems aus den Ergebnissen der Analysen des Vorhandenen ist denkbar und wünschenswert.

Im Zuge der Lehrveranstaltung sollen die für das Shop Design entscheidenden Einflussfaktoren analysiert werden und daraus neue gestalterische Anwendungsgebiete gefunden werden. Zur einfacheren Handhabung werden algorithmische Lösungsmethoden angewandt. Diese beziehen sich nicht nur auf die Anwendung von Standardformaten (Vorhandenes System), sondern auch auf eine mögliche neue gestalterische Formensprache (Entwicklung eines neuen Systems).

Zur Unterstützung sind Exkursionen geplant (¿Shop Design hinter den Kulissen`).

Das Entwerfen selbst gliedert sich in drei Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analyse (März)
• Konzept und theoretische Umsetzung (Mai)
• Implementierung (Juni)

Den Entwurfsprozess begleitet die Frage in wie fern durch die Zerlegung in separat lösbare Teilbereiche neue Perspektiven eröffnet und mögliche Alternativen bereitgestellt werden. Nachdem es sich um ein sogenanntes kleines Entwerfen handelt, wird dem Konzept gemäß der zeitlichen Ressourcen größeres Augenmerk gewidmet als der finalen Umsetzung des Algorithmus in ein Computerprogramm.

Kleines Entwerfen prefabs - para siempre!

Wolfgang E. Lorenz und Sigrun Swoboda
{lorenz|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2015/16

Lehrziele

Ziel der Lehrveranstaltung ist es das Verständnis und den Einsatz digitaler Methoden in der Architekturpraxis zu fördern. Die Analyse bestehender Strukturen, die Vorbilder der Gestaltung sowie die Ausführung des Ferteigteilbaus in Kuba sollen als Grundlage zur Generierung eigener gestalterischer Vorlagen verwendet werden.

Im Speziellen wird die Verwendung der ortsüblichen kubanischen Formate ("Sandino - System"), die Konstruktion und auch die Ausführung (z.B. "ein-Mann-Platte") untersucht und deren rhytmische Wiederholung in Bezug auf den Einsatz algorithmischer Methoden zur Formfindung geprüft. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden zur Entwicklung eines eigenen Prozesses - Entwurf/Logistik/Einbringung (Versetzen und Montage auf der Baustelle) - herangezogen.

• Digitales Entwerfen einer architektonischer Fertigteilstruktur
• Erlernen und Anwenden von algorithmischem Denken
• Umsetzung nicht nur des Entwurfs sondern auch des konstruktiven Prozesses

Lehrinhalt

Der Einsatz von Stahlbeton - Fertigteilen ist in der Architektur ein komplexes Thema. Diese sind aus der heutigen europäischen Baukultur nicht mehr wegzudenken - die Vorteile liegen durchaus auf der Hand: verkürzte Bauzeiten aufgrund Vorproduktion (Serienanfertigung), Kosten, höhere Terminsicherheiten (geringere Witterungsabhängigkeiten), mehr Präzision und Maßgenauigkeit sowie auch bessere Oberflächenqualitäten, etc.

Die Entwicklung des Fertigteilbaus in Kuba wurde indes durch mehrere Faktoren beeinflusst:

• einerseits Verfügbarkeit der Ressourcen; Mensch wie auch Maschine - Entwicklung der Formate
• Infrastruktur - Transport in abgelegene Gebiete (Beispiel Las Terrazas, Sierra del Rosario)
• Sozial-politische Entwicklungen
• Spezielle Auffassung des Gedankens der Nachhaltigkeit - "... Beton ist im Gegensatz zu Holz als nachhaltiger anzusehen, da dieser nicht gewartet werden muss..." (Zitat kubanische Studierende bei Präsentation der Entwurfsübungen an der Unversität von Santa Clara, Kuba)

Den Entwurfsprozess begleitet die Frage in wie fern durch die Zerlegung in separat lösbare Teilbereiche neue Perspektiven eröffnet und mögliche Alternativen bereitgestellt werden.

Im Zuge der Lehrveranstaltung sollen diese speziellen Aspekte analysiert und daraus eine neue gestalterische Formensprache entwickelt werden. Zur einfacheren Handhabung werden algorithmische Lösungsmethoden angewandt. Diese beziehen sich nicht nur auf die Kombination der konstruktiven Standardformate, sondern auch auf mögliche gestalterische Komponenten (Fassadengestaltung, Kunst am Bau, etc.). Zur Unterstützung ist eine ausführliche Exkursion zu einem Werk eines Fertigteilherstellers geplant.

Das Entwerfen selbst gliedert sich in mehrere Teile:

• Analyse
• Konzept und Strukturierung
• Ausarbeitung und Präsentation

Kleines Entwerfen Flying Bricks; algorithmisches entwerfen

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2014/15

Lehrziele

Ziel der Lehrveranstaltung ist es Verständnis und Einsatz algorithmischen Denkens in der Architekturpraxis zu fördern. Die Analyse bestehender Strukturen und deren rhythmische Wiederholung soll am Beispiel des Sichtmauerwerks als Grundlage zur Entwicklung eigener gestalterischer Vorlagen verwendet werden. Der Designprozess wird dahingehend untersucht, inwiefern algorithmische Methoden zur vereinfachten Formfindung beziehungsweise zu einem neuen Design führen können. Als Werkzeug kommt NetLogo zum Einsatz, das entwurfsbegleitend vorgestellt wird.

• Digitales Entwerfen einer Sichtziegelfassade
• Erlernen von algorithmischem Denken
• Umsetzung eines ausführbaren Programms anhand einer konkreten Planungsaufgabe
• Verwendung von NetLogo (wird im Zuge der LV erklärt)

Lehrinhalt

Die Gestaltung von Fassaden mit Sichtmauerwerk ist in der Architektur ein komplexes Thema. Diese ist und war in vielen Staaten der Europäischen Union seit Jahren ein fixer Bestandteil der architektonischen Form (siehe Niederlande, Belgien, Deutschland, Italien, etc.). In Österreich dagegen verlor diese Technik seit der Epoche des Historismus kontinuierlich an Bedeutung. Unterstützt wurde diese Entwicklung durch die WDV-Systeme (billigere Bauweisen, etc.). Während das Sichtziegelmauerwerk im öffentlichen Auftrag noch zum Einsatz kommt (Sophienspital 1070 Wien, Museumsquartier, etc.), ist es im privaten Bereich nahezu verschwunden. Unser Institut bietet daher zusammen mit dem größten heimischen Ziegelhersteller, Firma Wienerberger, ein kleines Entwerfen zu diesem Thema an. Im Zuge der Lehrveranstaltung sollen historische sowie innovative Ziegelverbundsysteme analysiert werden und daraus neue gestalterische Anwendungsgebiete gefunden werden. Zur einfacheren Handhabung werden algorithmische Lösungsmethoden angewandt. Diese beziehen sich nicht nur auf die Kombination der konstruktiven Standardformate des Herstellers, sondern auch auf mögliche gestalterische Komponenten (Kunst am Bau, Farbgestaltung etc.). Zur Unterstützung ist eine ausführliche Exkursion zu einem Werk des Herstellers geplant. Das Entwerfen selbst gliedert sich in vier Teile und wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt:

• Analyse (Oktober)
• Konzept (November)
• theoretische Umsetzung (Dezember)
• Implementierung (Jänner)

Den Entwurfsprozess begleitet die Frage in wie fern durch die Zerlegung in separat lösbare Teilbereiche neue Perspektiven eröffnet und mögliche Alternativen bereitgestellt werden. Nachdem es sich um ein sogenanntes kleines Entwerfen handelt, wird dem Konzept gemäß der zeitlichen Ressourcen größeres Augenmerk gewidmet als der finalen Umsetzung des Algorithmus in ein Computerprogramm.

in Archivolta, 2(62)2014; ISSN 1506-5928; p. 57.

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at 
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Electronic version of the publication: http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_230682.pdf

Abstract

Design can be seen as a flow problem. The architects´ hand produces an initial sketch by traveling through an information space containing, for each cell, the qualities that have been established during the initial analysis. The architect can either pick up some of these qualities in his design (i.e. requirement-driven design) or ignore them and produce only form (driven by aesthethics). For the workshop, we simulate this process using Agent-Based Simulation: Given an initial data matrix containing the results of the site analysis in the form of percentages, we seed a flock of agents at specific spots in 3D space (e.g. on the surface of a center sphere or diagonally along the edges). By letting the agents travel through the data matrix according to rules (written in the NetLogo simulation language), we arrive at trails that can then be recorded and brought into a 3D software.

Kleines Entwerfen Brickster - Style; digitales Entwerfen eines Kulturzentrums in Wien-Meidling

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda 
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2014

Lehrziele

Der Begriff eines Kulturzentrums umfasst weitreichende Nutzungsmöglichkeiten. Denkbar sind neben Einrichtungen für Kunst und Kultur, auch jene für die Kinder- und Jugendarbeit, Soziales bis hin zur Gastronomie. Die Planung ist demnach komplex und mit viel Aufwand hinsichtlich der räumlichen Aufteilung, der gegenseitigen Beeinträchtigung (Schallschutz) und der Erschließung verbunden. In diesem Entwerfen soll abgesehen vom üblichen Entwurfsprozess die Planung mit Hilfe von algorithmischen Lösungsmethoden (teil-)automatisiert werden. Dadurch wird eine Auswahl von günstigen und möglichen Alternativen erreicht die andernfalls eine enorme Aufbringung zeitlicher Ressourcen bedeutet.

• Digitales Entwerfen eines Kulturzentrums
• Erlernen von algorithmischem Denken
• Umsetzung eines ausführbaren Programms anhand einer konkreten Planungsaufgabe
• Anwenden einer Scripting Sprache

Lehrinhalt

Auf dem Standort der sogenannten „Ziegelhäuser“ (1869-70) des Architekten Wilhelm Flattich – dem Gebäudekomplex in der Eichenstraße Nr. 13-23 – soll ein Kulturzentrum entworfen werden. Jede(r) Student/in bekommt zunächst eines der fünf Häuser zugewiesen. Am Beginn des Entwurfsprozesses steht die kritische Auseinandersetzung mit der von den Studenten/innen selbst gewählten Nutzung (aus einem Pool an Möglichkeiten), um aus den Faktoren Standort, Nutzung und Bestand ein Konzept für die Anbindung an die Stadt, die Funktionalität und die interne Erschließung zu erstellen. Als Herausforderung gilt dabei den Inselcharakter, der sich aus dem Standort zwischen der stark befahrenen Eichenstraße, dem stark frequentierten Meidlinger Bahnhof und der Bahngleise ergibt, im Entwurf zu berücksichtigen.

Workshop: Agent-Based Design for Early Form Generation
Technical University of Bialystok

Gabriel Wurzer, Wolfgang E. Lorenz und Christoph Degendorfer
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at 
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

2014, May 9th-10th,
Bialystok

Abstract

In the context of site planning, numerous forces have to be considered: Wind, sun/shading, the surrounding (built) environment, visibility and so on act as influential factors for the initial design of a building, when it comes to the establishment of a massing model. In our workshop, we have inscribed these forces into a 3D matrix acting as a natural habitat for agents. These agents then move along their preferred direction - some might seek cells with high shading, others will try to stay away from highly visible (and therefore: public) cells - leaving trails as they move along. The sum of all trails establishes a rough form of a structure, which can be exported for further detailing into a 3D modeling package.

Vorlesung: Räumliche Prozessmodellierung, -simulation und -visualisierung

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at 
www.iemar.tuwienac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2013

Inhalt der Lehrveranstaltung

• Prozesse: (zeitliche) Abfolgen von (räumlichen) Aktivitäten, Erfassung (Ablaufmessung), Notation (z.B. als Flowchart, Business Process Modeling Notation)
• Simulation: Modell – Parameter – Lösungsraum, anhand Programmierung von agentenbasierter Simulation Software
• Visualisierung, Vergleich und Diskussion von Simulationsergebnissen zwecks Entscheidungsfindung

Kleines Entwerfen How To Be Posh - generative design of flagshipstores from IKEA to Prada

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda 
{lorenz|wurzer|swoboda} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2013

Lehrziele

Flagship stores sind hochmodulare und dennoch visuell ansprechende Beispiele von Architektur. Hinter den Kulissen ist deren Planung jedoch komplex – mit viel Aufwand hinsichtlich der korrekten Platzierung der Produkte und der Aufteilung der Verkaufsflächen. In diesem Entwerfen gehen wir einen Schritt weiter als üblich und automatisieren die Planungsaufgabe mit der Hilfe von algorithmischen Lösungsmethoden. Dadurch wird es möglich, das kreative Potenzial auf verschiedenen Grundrissen einzubringen und sich explorativ mit möglichen Alternativen zu befassen.

• Digitales Entwerfen eines Flagshipstores und gleichzeitiges Erlernen von algorithmischem Denken.
• Umsetzung eines ausführbaren Programms anhand einer konkreten Planungsaufgabe.
• Erlernen und anwenden einer Scripting Sprache.

Lehrinhalt

Für einen konkreten Ort und eine definitive Marke soll ein Flagshipstore entworfen werden. Der Prozess von der Analyse bis zum digitalen Entwurf wird dabei durch algorithmisches Denken bestimmt. Die Zerlegung in separate und lösbare Teilbereiche eröffnet die Möglichkeit im Zuge des Entwurfsprozesses und basierend auf einer gegebenen Problemstellung den Einsatz des Computers als Entwurfsunterstützung von der Auseinandersetzung mit dem Thema bis zur Präsentation zu überprüfen.

Workshop: Agent-Based Simulation (NetLogo)

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
Vienna
Austria
eCAADe 2012

September 10th & 11th, 2012,
Prague

Content

NetLogo Basics
10th September 2012, 9am-1pm: 
-) Introduction to Agent-Based Simulation using NetLogoTM
-) Focus on site planning and early-stage design
-) Hands-on programming 
-) Importing the building site (raster, GIS)
-) Agent movement, interaction with environment (cell space)

Simulation Exercise
11th September 2012, 1pm-5pm: 
-) From hand-drawn sketch to simulation: Practical work using the Architecture Model Library specifically created for the workshopBoth half-day workshops are self-contained and may be booked separately (no prior knowledge needed).

Workshop: Build the Code – Faculty of Architecture
Technical University of Bialystok

Wolfgang E. Lorenz und Gabriel Wurzer
{lorenz|wurzer} (at) iemar.tuwien.ac.at 
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria
http://www.iemar.tuwien.ac.at/?page_id=851

2012, May 7th - 10th,
Bialystock

Abstract  
Introduction to Programming for Architects: Using VBA to generate Form.

It is a common problem in Architecture that minor tasks often consume the majority of the planner’s time. Programming, or more generally: automation of regular tasks, can help to free the planner from repeatedly having to go through the same procedures. Furthermore, programming can provide methods for verification and constraints often found in the problem domain. Therefore, we have opted to give a course on nowadays common scripting languages such as VBA for one of the industry-standard CAAD packages (in our case: AutoCAD). VBA is a very often-used scripting platform in the Microsoft Windows environment, and has an excellent cost/value factor when it comes to learning. Furthermore, the basic constructs found in VBA are also present in other scripting languages. Therefore, taking the course for VBA will also be beneficial even for the general case of programming. Furthermore, as AutoCAD is one of the most prominent examples of CAAD software packages, we are able to deal with the architectural workflow and provide the student with knowledge that can immediately be used in practice.

After a general introduction to programming, a detailed course on VBA will be given. This supplementary course is a basis for the following programming task (which we will describe in detail in the following paragraphs).

Workshop: 1st trans-discilinary workshop on agents in archeology

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
Natural History Museum Vienna
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

2011, 2nd March - 4th March,
Vienna

Abstract ... from: http://aia11.nhm-wien.ac.at/index.php?Workshop (wurzer)
Introduction to NetLogo
Model Building Exercise

Archeology has embraced the topic of agent-based modelling (ABM) as a powerful tool for understanding, formalizing and testing theories. This workshop is aimed at students and researchers in the archaeological sciences interested in the use of agent-based simulations in archaeological research. It will be centered on practical tutorials which will provide a basic understanding if how to use the free software package NetLogo and to build simple agent-based models to address research questions in this field. Lectures will cover theoretical background and recent research results. Topics include:

• agent-based modelling in archaeological research
• introduction to agent programming using the free NetLogo agent environment and the implementation of agent-based models
• hands-on exercises using agent simulation

Workshop: Build the Code – ITU institute of science and technology, Istanbul

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

2010, November 6th - 10th,
Istanbul

Abstract
Introduction to Programming for Architects: Using VBA to generate Form.

It is a common problem in Architecture that minor tasks often consume the majority of the planner’s time. ... (see also) 

After a general introduction to programming, a detailed course on VBA will be given. This supplementary course is a basis for the following programming task (which we will describe in detail in the following paragraphs). Furthermore, we will make an excursion into the city of Istanbul, showing examples of sequences, recursions and instantiation in real built architecture. Istanbul is a perfect fit for this lecture, since it provides the necessary background on which the lecture can be held.

Vorlesung: Build the Code – Programmieren für ArchitektInnen

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|orenz} (at) iemar.tuwien.ac.at
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Sommersemester 2009 (WS & SS) bis SS 2012

Inhalt der Lehrveranstaltung

Ziel der Lehrveranstaltung ist es in VBA für AutoCAD programmieren zu lernen, algortihmisches Denken zu trainieren und tägliche Arcbeitsabläufe zu automatisieren. http://www.iemar.tuwien.ac.at/content/build_the_code.aspx

Ziele der Lehrveranstaltung
* Erwerb der Fähigkeit, selbständig konstruktive Umsetzungen von typischen architektonischen Problemstellungen mit Hilfe der Programmierung vorzunehmen
* Eine Basis für weiterführende (aufbauende) LVAs aus dem Bereich Design zu bieten

Inhalt der Lehrveranstaltung
* algorithmisches Denken erwerben (Umsetzbarkeit von Ideen mit Computern)
* Aneingnung von Basiswissen über Visual Basic(TM) als spezielle Programmiersprache für den Einsatz in Architekturwerkzeugen, am Beispiel AutoCAD(TM)
* Programmierung von Tools für im architektonischen Büroalltag wiederkehrende Routinearbeiten (VB-Module)

Vorlesung: 4D/Modellierung und Prozesssimulation im Planungsprozess

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz} (at) iemar.tuwien.ac.at 
www.iemar.tuwien.ac.at
Vienna University of Technology Digital Architecture and Planning
Austria

Wintersemester 2009 - 2011

Inhalt der Lehrveranstaltung

Hinreichend komplexe Systeme wie zum Beispiel die Stadt lassen Aussagen nur auf Grund von Modellen – mentalen Gedankengebäuden – zu. Die Esrtellung solcher Modelle mit Hilfe der Prozessnotation (Prozesse: Abfolge von Schritten) ist Kern der LVA. So wie der Modus verlangt, besteht der Inhalt aus: http://www.iemar.tuwien.ac.at/content/4d_modellierung_und_prozesssimulation_im_planungsp.aspx