»Integrale Planung«, Hamburg // Rückblende
v.l.n.r.: Eva Herrmann, Christian Tschersich, Prof. Dr.-Ing Oliver Tessmann, Dipl.-Ing. Andreas Rietz, Prof. Dr.-Ing. Petra von Both, Hanns-Jochen Weyland, Foto: Tina Barankay
Neue Gestaltungsmöglichkeiten versus automatisiertem Entwurfsprozess, Digital Natives versus erfahrene Mitarbeiter, komplexe Aufgaben mit vielen Schnittstellen versus hohe Schulungs- und Softwarekosten. Leidenschaftlich diskutieren Behörden, Architekten und Bauherren über digitale Planungs- und Bauprozesse. Ja oder nein, das ist nicht die Frage. Spannend wird es, wenn es darum geht, die Digitalisierung in den klassischen Entwurfs-, Planungs- und Bauprozess der Planungsbüros zu integrieren. Einen Einblick in die Chancen und Herausforderungen digitaler Entwurfs- und Planungsprozesse im Büroalltag gab der Auftakt der Veranstaltungsreihe »Die Zukunft des Bauens« von DETAIL research und der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) am 29. Juni in Hamburg.
BIM und parametrisches Design
Es ist müßig, darüber zu diskutieren, ob Architekten BIM gut finden sollen oder nicht, und ob parametrisches Design die klassische Entwurfsarbeit überflüssig macht oder nur erweitert. Auf jeden Fall stellen die digitalen Prozesse die Architekturbüros vor Herausforderungen. Christian Tschersich, Büroleiter bei LAVA – Laboratory for Visionary Architecture in Berlin, verwies etwa auf die vielen jungen Absolventen, die sehr fit im dreidimensionalen Entwerfen seien. Auch BIM sei für seine Mitarbeiter eine Methode wie jede andere. »Wir müssen diese Leute aber so ausbilden, dass sie auch die Detailplanung übernehmen können und Kosten kalkulieren.« Es gilt also, die algorithmischen Methoden in den Entwurfsprozess zu integrieren und die Entwürfe anschließend umzusetzen.
Mitarbeiter für BIM begeistern
Hanns-Jochen Weyland von Störmer Murphy und Partners aus Hamburg wiederum hat kein Problem damit, wenn Studenten in den ersten Jahren keine Projekte leiten können. »Wir haben viele erfahrene Mitarbeiter.« Die größere Herausforderung sieht er darin, diese Mitarbeiter davon zu überzeugen, sich in die digitalen Planungsmethoden einzuarbeiten. Auch wenn der Zeit- und Kostenaufwand vor allem kleinere Büros belaste, sieht Weyland vor allem die psychologische Schwelle, sich auf BIM und Co. einzulassen, als Haupthemmnis.
Kostenlose BIM-Werkzeuge
Zumindest was die Kostenseite angeht, kann Petra von Both, Leiterin des Fachgebiets Building Lifecycle Management am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Entwarnung geben. Die studierte Architektin und Informatikerin forscht an Potentialen und Hemmnissen bei der Umsetzung von BIM sowie über die Wechselwirkungen von Planungsprozessen und Fertigungsverfahren im Sinne einer Qualitäts- und Effizienzsteigerung und einer daraus resultierenden optimierten Entscheidungsfindung. Am KIT analysierte sie mit finanzieller Unterstützung der Forschungsinitiative Zukunft Bau frei verfügbare BIM-Werkzeuge. Architekten und Fachplaner können sie unter https://bimtoolsoverview.building-lifecycle-management.de für digitale Planungsprozesse testen und nutzen.
BIM hilft, Entscheidungen zu treffen
Es gehe bei BIM auch darum, Planer und Architekten dabei zu unterstützen, Entscheidungen zu treffen. »Wir können energetische oder nachhaltige Fragen nicht mehr basierend auf Grundrissen beantworten. Wir brauchen ein Modell, auf dessen Basis wir Simulationen laufen lassen können«, sagte von Both. Die Ergebnisse müssten dann wieder aggregiert in den Entscheidungsprozess zurückgeführt werden. Ihr Institut entwickelt derzeit Schnittstellen für freie Werkzeuge, mit denen man Folgeprozesse anbinden, Qualitätssicherung beschreiben und Modelle prüfen kann. Dies sei vor allem für Ökobilanzen wichtig, da diese bislang sehr spät erstellt werden und daher kaum noch Änderungen in der Planung vorgenommen werden können. Seit Mai dieses Jahres untersucht von Both auch die Anbindung von IFC zur Ökobilanz. Dabei gehe es vor allem darum, wie man frühzeitig verwertbare Ergebnisse in der Ökobilanz realisieren und Ergebnisdaten in die BIM-Welt zurückführen und dann Modellprüfungen vornehmen könne. Die Ergebnisse sollen Planer und Bauherrn bei der Entscheidungsfindung unterstützen.
Prozessqualität für Optimierung des Lebenszyklusses
Wie ein interdisziplinäres Planungsteam zusammen mit dem Bauherrn auf der Grundlage einer Zielvereinbarung eine ganzheitliche und nachhaltigkeitsorientierte Planungsstrategie entwickeln kann, um Energieverbrauch und Umweltbelastung zu reduzieren und gleichzeitig Gestaltung, Komfort und Wirtschaftlichkeit zu verbessern, das erläuterte Andreas Ritz, Architekt und Leiter des Referats Nachhaltiges Bauen im Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung in Berlin. „Entscheidungen, die im frühen Planungsstadium getroffen werden, haben wesentlichen Einfluss auf die Gesamtqualität eines Gebäudes. Deshalb ist eine hohe Prozessqualität Voraussetzung für die Optimierung über den gesamten Lebenszyklus“, sagte Rietz.
Den Produktionsprozess planen
Digital entwerfen bedeutet nicht einfach Entwerfen mit neuen Methoden und Techniken. Für Oliver Tessmann, Leiter der Digital Design Unit (DDU) am Fachbereich Architektur der TU Darmstadt, schaffen algorithmische Entwurfsprozesse die Möglichkeit, auch den Produktionsprozess zu planen. »Der Entwurf weitet sich auf zum robotischen Konstruktionsprozess und geht auch dann weiter, wenn wir das Modell an die Maschine übergeben.« Auf drei Aspekte ging Tessmann näher ein: Entwurfsräume durchsuchen, das Entwerfen crowdsourcen und das Maschinenlernen.
Parametrisches Entwerfen
Als Architekt sei man immer daran interessiert, die beste Lösung zu finden. Um seine Idee umzusetzen, muss er zunächst Randbedingungen festlegen. Algorithmen erzeugen dann Lösungsvarianten, die man mit einem Prozess koppelt, der diese einzelnen Lösungen evaluiert und bewertet. Auf dem Weg zur besten Lösung werden die alternativen Lösungen quasi weggeworfen. Was aber, wenn man den Computer mit diesen nicht benutzten Lösungen füttert, auf dass er daraus lernt? »Die Maschinen können Muster erkennen und daraus Voraussagen treffen«, sagt Tessmann. Sie lernen sozusagen aus der Vergangenheit. Das bedeutet aber auch, dass sie neue Dinge generieren können, basierend auf ihren Erfahrungen. Das sei der Punkt, an dem sich die Grenze verschiebe zwischen dem, was der Mensch mit seiner Kreativität und seiner Intuition könne und dem, was die Maschine zu leisten imstande sei.
Entwurfsprozess crowdsourcen
Doch es muss nicht nur die Maschine sein, die die Arbeit des Architekten verändert. Tessmann geht auch der Frage nach, ob sich der Entwurfsprozess crowdsourcen lässt und wie sich die Intelligenz der vernetzten Menschen in den Entwurf einbinden lässt. Dazu teilt ein Algorithmus eine Aufgabe in viele kleine Teilaufgaben und stellt sie ins Netz. Um diese Teilaufgaben zu lösen muss man kein Experte sein. In der Crowd entstehen Lösungen, die vom Algorithmus wieder zusammengesetzt werden. Getestet hat Tessmann die Methode in dem Computerspiel IBA_GAME | 20.000 Blocks. Es basiert auf dem Open-World-Spiel Minecraft, bei dem die ganze Welt aus Blöcken besteht, die man als Baumaterial nutzen kann. Als offene Spielwelt ist Minecraft nicht nur der ideale Ort für Abenteuer und Entdeckungen, sondern auch ein Labor für Kreativität und architektonische Experimente. Das Spiel setzt auf freies Gestalten und Probieren – je mehr Spieler gemeinsam entwerfen, desto spannender wird es. Die DDU der TU Darmstadt hat eine Version des Spiels entwickelt, maßgeschneidert auf einen neuen Stadtteil. Es ermöglicht den Spielern, ihre eigenen Utopien für das neue Stadtquartier in Heidelberg zu entwerfen – ohne Architekturvorkenntnisse, aber mit viel Fantasie.
Informationen zur Reihe »Zukunft des Bauens« und den bisherigen Veranstaltungen erhalten Sie hier.
BIM und parametrisches Design
Es ist müßig, darüber zu diskutieren, ob Architekten BIM gut finden sollen oder nicht, und ob parametrisches Design die klassische Entwurfsarbeit überflüssig macht oder nur erweitert. Auf jeden Fall stellen die digitalen Prozesse die Architekturbüros vor Herausforderungen. Christian Tschersich, Büroleiter bei LAVA – Laboratory for Visionary Architecture in Berlin, verwies etwa auf die vielen jungen Absolventen, die sehr fit im dreidimensionalen Entwerfen seien. Auch BIM sei für seine Mitarbeiter eine Methode wie jede andere. »Wir müssen diese Leute aber so ausbilden, dass sie auch die Detailplanung übernehmen können und Kosten kalkulieren.« Es gilt also, die algorithmischen Methoden in den Entwurfsprozess zu integrieren und die Entwürfe anschließend umzusetzen.
Mitarbeiter für BIM begeistern
Hanns-Jochen Weyland von Störmer Murphy und Partners aus Hamburg wiederum hat kein Problem damit, wenn Studenten in den ersten Jahren keine Projekte leiten können. »Wir haben viele erfahrene Mitarbeiter.« Die größere Herausforderung sieht er darin, diese Mitarbeiter davon zu überzeugen, sich in die digitalen Planungsmethoden einzuarbeiten. Auch wenn der Zeit- und Kostenaufwand vor allem kleinere Büros belaste, sieht Weyland vor allem die psychologische Schwelle, sich auf BIM und Co. einzulassen, als Haupthemmnis.
Kostenlose BIM-Werkzeuge
Zumindest was die Kostenseite angeht, kann Petra von Both, Leiterin des Fachgebiets Building Lifecycle Management am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Entwarnung geben. Die studierte Architektin und Informatikerin forscht an Potentialen und Hemmnissen bei der Umsetzung von BIM sowie über die Wechselwirkungen von Planungsprozessen und Fertigungsverfahren im Sinne einer Qualitäts- und Effizienzsteigerung und einer daraus resultierenden optimierten Entscheidungsfindung. Am KIT analysierte sie mit finanzieller Unterstützung der Forschungsinitiative Zukunft Bau frei verfügbare BIM-Werkzeuge. Architekten und Fachplaner können sie unter https://bimtoolsoverview.building-lifecycle-management.de für digitale Planungsprozesse testen und nutzen.
BIM hilft, Entscheidungen zu treffen
Es gehe bei BIM auch darum, Planer und Architekten dabei zu unterstützen, Entscheidungen zu treffen. »Wir können energetische oder nachhaltige Fragen nicht mehr basierend auf Grundrissen beantworten. Wir brauchen ein Modell, auf dessen Basis wir Simulationen laufen lassen können«, sagte von Both. Die Ergebnisse müssten dann wieder aggregiert in den Entscheidungsprozess zurückgeführt werden. Ihr Institut entwickelt derzeit Schnittstellen für freie Werkzeuge, mit denen man Folgeprozesse anbinden, Qualitätssicherung beschreiben und Modelle prüfen kann. Dies sei vor allem für Ökobilanzen wichtig, da diese bislang sehr spät erstellt werden und daher kaum noch Änderungen in der Planung vorgenommen werden können. Seit Mai dieses Jahres untersucht von Both auch die Anbindung von IFC zur Ökobilanz. Dabei gehe es vor allem darum, wie man frühzeitig verwertbare Ergebnisse in der Ökobilanz realisieren und Ergebnisdaten in die BIM-Welt zurückführen und dann Modellprüfungen vornehmen könne. Die Ergebnisse sollen Planer und Bauherrn bei der Entscheidungsfindung unterstützen.
Prozessqualität für Optimierung des Lebenszyklusses
Wie ein interdisziplinäres Planungsteam zusammen mit dem Bauherrn auf der Grundlage einer Zielvereinbarung eine ganzheitliche und nachhaltigkeitsorientierte Planungsstrategie entwickeln kann, um Energieverbrauch und Umweltbelastung zu reduzieren und gleichzeitig Gestaltung, Komfort und Wirtschaftlichkeit zu verbessern, das erläuterte Andreas Ritz, Architekt und Leiter des Referats Nachhaltiges Bauen im Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung in Berlin. „Entscheidungen, die im frühen Planungsstadium getroffen werden, haben wesentlichen Einfluss auf die Gesamtqualität eines Gebäudes. Deshalb ist eine hohe Prozessqualität Voraussetzung für die Optimierung über den gesamten Lebenszyklus“, sagte Rietz.
Den Produktionsprozess planen
Digital entwerfen bedeutet nicht einfach Entwerfen mit neuen Methoden und Techniken. Für Oliver Tessmann, Leiter der Digital Design Unit (DDU) am Fachbereich Architektur der TU Darmstadt, schaffen algorithmische Entwurfsprozesse die Möglichkeit, auch den Produktionsprozess zu planen. »Der Entwurf weitet sich auf zum robotischen Konstruktionsprozess und geht auch dann weiter, wenn wir das Modell an die Maschine übergeben.« Auf drei Aspekte ging Tessmann näher ein: Entwurfsräume durchsuchen, das Entwerfen crowdsourcen und das Maschinenlernen.
Parametrisches Entwerfen
Als Architekt sei man immer daran interessiert, die beste Lösung zu finden. Um seine Idee umzusetzen, muss er zunächst Randbedingungen festlegen. Algorithmen erzeugen dann Lösungsvarianten, die man mit einem Prozess koppelt, der diese einzelnen Lösungen evaluiert und bewertet. Auf dem Weg zur besten Lösung werden die alternativen Lösungen quasi weggeworfen. Was aber, wenn man den Computer mit diesen nicht benutzten Lösungen füttert, auf dass er daraus lernt? »Die Maschinen können Muster erkennen und daraus Voraussagen treffen«, sagt Tessmann. Sie lernen sozusagen aus der Vergangenheit. Das bedeutet aber auch, dass sie neue Dinge generieren können, basierend auf ihren Erfahrungen. Das sei der Punkt, an dem sich die Grenze verschiebe zwischen dem, was der Mensch mit seiner Kreativität und seiner Intuition könne und dem, was die Maschine zu leisten imstande sei.
Entwurfsprozess crowdsourcen
Doch es muss nicht nur die Maschine sein, die die Arbeit des Architekten verändert. Tessmann geht auch der Frage nach, ob sich der Entwurfsprozess crowdsourcen lässt und wie sich die Intelligenz der vernetzten Menschen in den Entwurf einbinden lässt. Dazu teilt ein Algorithmus eine Aufgabe in viele kleine Teilaufgaben und stellt sie ins Netz. Um diese Teilaufgaben zu lösen muss man kein Experte sein. In der Crowd entstehen Lösungen, die vom Algorithmus wieder zusammengesetzt werden. Getestet hat Tessmann die Methode in dem Computerspiel IBA_GAME | 20.000 Blocks. Es basiert auf dem Open-World-Spiel Minecraft, bei dem die ganze Welt aus Blöcken besteht, die man als Baumaterial nutzen kann. Als offene Spielwelt ist Minecraft nicht nur der ideale Ort für Abenteuer und Entdeckungen, sondern auch ein Labor für Kreativität und architektonische Experimente. Das Spiel setzt auf freies Gestalten und Probieren – je mehr Spieler gemeinsam entwerfen, desto spannender wird es. Die DDU der TU Darmstadt hat eine Version des Spiels entwickelt, maßgeschneidert auf einen neuen Stadtteil. Es ermöglicht den Spielern, ihre eigenen Utopien für das neue Stadtquartier in Heidelberg zu entwerfen – ohne Architekturvorkenntnisse, aber mit viel Fantasie.
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