kleines Entwerfen: gesteckt nicht geschraubt

Wolfgang E. Lorenz, Gabriel Wurzer und Sigrun Swoboda
{lorenz|wurzer|swoboda}@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}@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}@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}@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}@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}@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)

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

Gabriel Wurzer und Wolfgang E. Lorenz
{wurzer|lorenz}@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}@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)

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

Wolfgang E. Lorenz, Sigrun Swoboda und Gabriel Wurzer
{lorenz|swoboda|wurzer}@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}@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}@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}@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.

Workshop "Colonize: Einführung in Programmieren mit NetLogo"

Teil des Semester-Design Studios der Bauhaus-University Weimar

G. Wurzer and W.E. Lorenz
{wurzer|lorenz}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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}@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