ArchiRator - Computergenerierte Architektur

ArchiRator

Computergenerierte Architektur

– Zahlreiche Entwurfsoptionen mit einem Klick.
ArchiRator kann den Planerinnen und Planern dabei helfen, zahlreiche Grundrissvarianten bei der Vorplanung zu generieren und zu bewerten. Anhand bestimmter Kriterien können aus diesen Varianten die optimalen Entwürfe ausgewählt werden.

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wie

funktioniert's?

ArchiRator ist ein systematisierter Layout-Generator; D.h. architektonische Grundrisse bei der Vorplanung werden durch vordefinierte Parameter computererstellt. Dieses Entwurfswerkzeug ermöglicht nicht nur die Erstellung von zahlreichen Grundrissvarianten, sondern auch die Bewertung anhand von vielen Kriterien, wie z.B.: Verbindungen, Beleuchtung, Raumprogramm, Flächen und Kosten.

Durch die Möglichkeit, die erstellten Pläne und Optionen verwalten und anhand von Statistiken vergleichen zu können, werden neue innovative Lösungen und Designmethoden ermöglicht. Ziel ist, einen „Autopilot“ für die Planerinnen und Planer zu entwickeln, in dem viele Entwurfs- und Bauregeln sowie Bewertungsalgorithmen eingebaut sind.

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DEMO

Zurzeit kann nur eine Demoversion online getestet werden. Diese Version ist noch beschränkt und es fehlen viele Funktionen, deshalb wird bald das vollständige Werkzeug aktualisiert.

Bereits sind einige Layouts generiert und hier hochgeladen, d.h. es werden jetzt keine aktuellen Pläne auf der Website erstellt. Eine bessere Vorstellung der Funktionen sowie der Benutzerüberfläche (UI) ist im Erklärvideo anzusehen.

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Wohn-Layout

Bei dem Wireframe sowie Mockup dieses Entwurfswerkzeugs handelt es sich um eine allgemein verständliche Benutzeroberfläche (UI) sowie ein logisches Anwendererlebnis (UX). In den ersten Schritten können Angaben des Basisparameters wie die sämtlichen Flächen und die entsprechenden Räume eingetragen werden. Es werden danach Grundrisse und grobe Statistiken generiert, bis der passende Grundriss selektiert wird.
Nachdem der Grundriss ausgewählt wurde, wird ein Optimierungsprozess der Ergebnisse durchgeführt. D.h. dieser Plan ist nun detaillierter anzusehen, außerdem wird eine Tabelle erstellt, die die Raumflächen zusammenfast. Der Nutzer hat die folgenden drei Optionen nach der Fertigstellung des Prozesses: HERUNTERLADEN, BEWERTEN und NEU GENERIEREN.

Analyse

– Der Erstellungs- und Bewertungsalgorithmus von architektonischen Layouts: 
Die Basisparameter bestehen aus Angaben und Inputs der Nutzer (Architektinnen und Architekten) wie z. B. a) Projektinformationen (Projektart und -adresse), b) gewünschte Gesamtfläche bzw. c) Anzahl der Gebäudenutzer. Ohne solche Basisangaben kann eine Generierung von räumlichen Layouts nicht stattfinden.
Der Erstellungsalgorithmus besteht aus den folgenden Bestandteilen: Basisparameter, Planungsregeln, Constraints, Zusatzregeln, und Generieren//Bewerten.
Bei zukünftiger Weiterentwicklung des Erstellungsprozesses spielen die Bewertungsangaben der Nutzer eine fundamentale Rolle

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Büro-Layout

Der Pseudo-Prototyp des Algorithmus der Büroplanerstellung
In der ersten Phase werden die unterschiedlichen Räume aufgelistet und nach Funktionen sortiert. Die einzelnen Räume eines Büro- oder Verwaltungsgebäudes bestehen in diesem Beispiel aus fünf Kategorien.
Der Prozess ist in den folgenden Schritten zusammengefasst: Funktionen der Räume, Sortierung nach Kategorien, Set-Auflistung, Herstellung der Verbindungen, Gruppierung, Beta-Form, Verschiebung und Anordnung der Räume, Optimierung, Erschließungskern, Varianten der Verkehrsflächen, prozentuale Raumformen, Ausrichtung, Erstellung der Wände, Fertigstellung.
Obwohl in diesem Projekt noch kein fertiges Produkt zur Verfügung gestellt wurde, sind viele Bestandteile wie Pseudo-Code, Wireframe, Mockup, Parameterkonzeption und Problemanalyse bereitgestellt.

– Bedarf und Zweck –

Beschleunigung des Planungsprozesses

Automatisierung der (Vor)Planungsaufgaben

Erhöhung der Produktivität und somit der Effizienz bei Planern

1

Ob ein besseres Beleuchtungskonzept, das den gesamten Energieverbrauch reduziert…

2

.. wenige Neben- und Verkehrsflächen, die die Baukosten und Material minimieren …

3

.. oder zusätzliche Designoptionen, die den Horizont des Planers erweitern.

PARAMETER

Um komplexe Layouts der Vorplanung generieren zu können, wurden insgesamt 12 Regelparameter in ArchiRator erstellt. Diese Vorschläge basieren nicht nur auf Untersuchung von ähnlichen wissenschaftlichen Arbeiten, sondern auch auf architektonische Analyse sowie Bewertung sämtlicher Planungsprobleme.

Anhand einiger modularen Grundrisse wurden bestimmte Funktionen und Kriterien analysiert, die die Gesamtform eines Grundrisses definiert. Bei vielen, ähnlichen Forschungsprojekten sowie akademischen Arbeiten wurden einige Kriterien bei der Erstellung der Grundrisse nicht berücksichtigt. Solche Parameter spielen jedoch eine fundamentale Rolle bei der Vorplanung. Ein Bespiele dafür ist die richtige Raumorientierung, dies wird bei ArchiRator durch den Parameter ForcePosition behandelt.

Im folgenden Bereich werden all die bisherigen Regelparameter in ArchiRator aufgelistet.

01 ForceCategory

Bei ForceCategory wird vorgegeben, unter welcher Kategorie ein Raum angeordnet werden kann. Bspw. gehören die Räume Besprechungsraum und Konferenzraum zu der Kategorie Kommunikationsbereiche. Die unterschiedlichen Raumkategorien werden farbig dargestellt.

02 ForceConnect

Der Parameter ForceConnect definiert die logischen Verknüpfungen zwischen den relevanten Räumen. Solche Beziehungen sind durch eine Verbindungsmatrix vorgelegt, damit es bei der Herstellung der Verbindungen eine Priorität eingesetzt werden kann.

03 ForceLocate

Beim Parameter ForceLocate werden die Räume nebeneinander lokalisiert, so dass die Verbindungslinien möglichst kurz sind. Jedoch müssen die Räume sich nicht überlappen.

04 ForceGroup

Die Gruppierung der Räume spielt bei der Vorplanung eine große Rolle. Bspw. bei der Büroplanung ist solche Gruppierung mit dem Parameter ForceGroup durchzusetzen.

05 ForcePosition

Im Wohnbereich ist der Parameter ForcePosition besonders wichtig, da hier die Sonnenseite berücksichtigt werden muss. Somit werden bestimmte Räume anhand von diesem Parameter Richtung die sonnige Seite des Hauses verschoben.

06 ForceInside

Der Parameter ForceInside verschiebt bestimmte Räume in den innen Bereich. Diese sind, die die keinen natürlichen Lichtbedarf haben oder die wenige Priorität gegenüber anderen Räumen haben.

07 Core

Die Räume, die wegen bestimmter Leitungen nebeneinander liegen sollen, werden durch den Parameter Core oder Erschließung bezeichnet. Außerdem können z.B. die Treppenhäuser als „Core“ bezeichnet werden, der durch die Etagen unveränderbar ist.

08 ForceOuter

ForceOuter definiert die Außenform des Gebäudes. Ob dieser Umfang eine quadratische, rechteckige oder sonstige Form hat, wird er hier definiert. Der Prozess wird bei Umbauten sowie Bauen im Bestand nach vorne verschoben. Somit werden die Außenwände fixiert.

Zusammenfassung der Parameter

Nachdem jedem Regelparameter wird ein Erstellungsprozess durchgeführt, dadurch wird die Anordnung der gesamten Räume optimiert. „Optimieren“ heißt, dass die vorherigen Regeln nochmal berücksichtigt werden, um zu kontrollieren, ob ihre Kriterien noch erhalten sind.

09 ForceForm

ForceForm bezeichnet die Form der einzelnen Räume, nachdem sie eine prozentuale Fläche bekommen haben.

P. Circulation

Circulation ist ein Parameter für die sämtlichen Verkehrsflächen, der deutlich unterschiedliche Formen der Flure erstellt. Der Verkehrsflächen-Parameter wird nur bei großen und komplexen Grundrissen angewandt. Bei jeder Formvariante werden die Räume neu angeordnet

P. Connecters (D)

Connecters (D): Die Funktionen der Räume bestimmen am meisten die mit ihnen verknüpften Türen sowie inneren Öffnungen. Eine WC-Raum-Tür darf zum Beispiel keine offene Durchgangstür sein. Außerdem kann sogar die gesamte Innenwand zwischen bspw. der Küche und dem Wohnraum fehlen. Somit werden diese Räume kombiniert.

Beim Türauswahl spielen viele Faktoren eine Rolle: Funktionalität (wie Brandschutztüren), Klimakategorien der Tür, Bauweise, Türmaterial, Öffnungsmechanismus, und ob es sich um Innen- und Außentüren handelt.

P. Openings (W)

Openings (W): Die Fenster und die Außenöffnungen haben unterschiedliche Formen. Normalerweise können im Sanitärbereich keine Türfenster genutzt werden. Außerdem wird die Öffnungsfläche nach Raumfunktionen und Raumflächen berechnet. Bei Türen sowie Fenstern in der ersten Erstellung geht es nicht um die persönlichen Wünsche des Planers, sondern darum, dass alle Türe und Fenster dastehen und die mindesten Abmessungen entsprechen.  

Zukunft

Die Bereitstellung von ArchiRator wird allein mit diesem Masterprojekt nicht abgeschlossen oder beendet. Für diesen Zweck wurde die Idee bei mehreren Wettbewerben angemeldet. Diese Masterarbeit gilt als der erste Schritt bei der Abwicklung, ein digitales Produkt herauszukristallisieren.