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Positionspapier

Gründungsmitglieder

Die Gründungsmitglieder des Arbeitskreises Architekturinformatik:

Bauhaus Universität Weimar Prof. Dr. Dirk Donath
Junior-Prof. Dr. Frank Petzold
BTU Cottbus Dr. Björn Reder
ETH Zürich Prof. Dr. Ludger Hovestadt
Prof. Dr. Gerhard Schmitt
Fachhochschule Bochum Prof. Harald Gatermann
Fachhochschule Mainz Prof. Ullrich Elwert
Fachhochschule München Prof. Rasso Steinmann
GHS Siegen Prof. Michael Lenhart
RWTH Aachen Prof. Peter Russell
Technische Hochschule Karlsruhe Prof. Dr. Niklaus Kohler
Technische Universität Darmstadt Prof. Manfred Koob
Technische Universität Graz Prof. Urs Hirschberg
Ass.Prof. Wolfgang Dokonal
Technische Universität München Prof. Richard Junge
Technische Universität Wien Prof. Dr. Bob Martens
Universität Hannover Prof. Hans-Günter Genenger


Einführung


In der Architektur sind Rechner und digitale Medien heute selbstverständliche Arbeitsmittel. Die berufliche Stellung der Architekten und ihre Fähigkeit architektonische Anliegen umzusetzen hängen ganz wesentlich davon ab, wie sie die Möglichkeiten der Informationstechnologie in ihrer Arbeit umsetzen. Obwohl die Computerisierung bereits zu einem starken Wandel des Berufsbildes geführt hat, ist dieser Prozess noch längst nicht abgeschlossen. Durch ihre Ausbildung und Forschung können die Architekturfakultäten entscheidend mitbestimmen, wie das Potential der Informatisierung für die Architektur ausgeschöpft wird. Die Architekturinformatik hat sich als eigenständiges Lehr- und Forschungsgebiet an den Architekturfakultäten etabliert. Sie umfasst alle grundlegenden Tätigkeiten, die mit der Informatisierung im Bereich Architektur verbunden sind, insbesondere:

  • Grundlagenforschung (Erkenntnis- und Methodengewinn)
  • Prozessbetrachtungen, Strukturierung und Standardisierung
  • Konzeption und Entwicklung von Werkzeugen
  • Integration von Werkzeugen
  • Prototypische und experimentelle Anwendungen
  • Bewertung und Tests
Durch den Einsatz der Informationstechnologie kann für alle Fachgebiete der Architektur ein Mehrwert entstehen. Die Architekturinformatik kann die dafür notwendigen Entwicklungen in anderen Fachgebieten unterstützen. Sie ist auch prädestiniert zum Partner in interdisziplinären Forschungsprojekten. Sie versteht sich aber nicht als Dienstleister für andere Fachgebiete der Architektur, sondern verfolgt eigene theoretische und praktische Anliegen in Lehre und Forschung.


Entwicklung der Architekturinformatik


Die Grundlagen der graphischen Datenverarbeitung entstanden Anfang der sechziger Jahre in Forschungslabors in den Vereinigten Staaten und in Europa. Obwohl die hard- und softwareseitigen Voraussetzungen damals noch rudimentär waren, wurden in einigen Pionierleistungen die Grundlagen der Datenstrukturen und Benutzeroberflächen heutiger CAD Programme bereits vorweggenommen. Erstaunlicherweise gehörten auch Architekten zu diesen Pionieren. Der Weg zu anwenderfreundlichen Programmen im Architekturbereich war allerdings länger als in anderen Ingenieurdisziplinen.


Technologische Entwicklung

In den 70er Jahre kamen anwendungsneutrale Standardsoftware wie Datenbanken, Statiksoftware, Bauadministrationssoftware und, ausgehend von neuer Peripherie, interaktive Zeichnungseditoren und Geometriemodellierer dazu. Die fotorealistische Darstellung geometrischer Modelle in Renderings und Animationen wurde für die Architektur entdeckt, obwohl die langen Rechenzeiten auf der damaligen Hardware deren Erstellung noch stark erschwerte. Auch die Bedeutung der Datenmodellierung und damit der Datenbanken für den Einsatz des Computers in der Architektur wurde erkannt. Damit wurden erste Brücken zwischen grafischen und nicht-grafischen Daten geschlagen.

In jüngster Zeit hat sich das Gebiet der Architekturinformatik nochmals erweitert. Zur Rolle der Informationstechnologie als Werkzeug und als Kommunikationsmedium in der Architekturplanung tritt zunehmend auch die Informationstechnologie als Teil des Bauprozesses (Computer Aided Manufacturing, Computer Integrated Construction) und als Teil der gebauten Umwelt (Smart Buildings, Ubiquitous Computing). Der Architektur diese beiden eminent wichtigen Bereiche zu erschliessen, gehört gegenwärtig zu den wichtigsten Aufgaben der Architekturinformatik.


Situation an Hochschulen

Die Vermittlung von architekturrelevanten Computerkenntnissen ist heute ein unabdinglicher Teil jeder Architekturausbildung. Die Bedenken prinzipieller Art, die man zuweilen auch heute noch hört, haben sich insofern erledigt, als die Zahl der Büros, die ohne Computer planen, auf eine marginale Minderheit zusammengeschrumpft ist. Für Studierende, denen entsprechende Kenntnisse fehlen, gibt es schlicht keine Praktikums- bzw. Arbeitsplätze mehr. Die Hochschulen verfolgen unterschiedliche Ausbildungsprinzipien. Anfangs stand für viele Architekturfakultäten die Bereitstellung von geeigneter Hard- und Software für studentische Arbeitsplätze und Ausbildungsräume im Vordergrund. Für Budgets und Investitionszyklen, wie sie in der Architektur bis dahin nicht üblich gewesen waren, bestand ein hoher Rechtfertigungsdruck. Inzwischen ist leistungsfähige Hard- und Software zumeist verfügbar und wird auch zunehmend von den Studierenden direkt beschafft resp. finanziert. Damit die Ausbildung an Hochschulen nicht der Situation in der Praxis hinterherhängt, sondern auf die Zukunft hin ausgerichtet bleibt, muss an Hochschulen auch weiterhin kontinuierlich in aktuelle, hochwertige Infrastruktur (Rechner, Netze, Einund Ausgabegeräte) investiert werden. Das für die Architekturausbildung typische projektorientierte Arbeiten bewährt sich auch in der Architekturinformatik und kann nur mit zeitgemässer Technologie in angemessener Weise geschehen. Andererseits muss sich die Ausbildung auf die Vermittlung grundlegender Prinzipien konzentrieren und ein Wissen mit einer höheren Halbwertszeit anstreben als es durch das Anwenden von bestimmten Programmen entsteht. Studierende sollen auch auf das Formulieren von neuen Methoden und Vorgehensweisen vorbereitet werden. Insbesondere sollen sie in der Zusammenarbeit mit Softwareentwicklern und IT-Spezialisten nicht als Kunde, sondern als kompetente Mitgestalter auftreten können.


Einfluss auf das Berufsbild

Hintergrund jeder Diskussion über Ausrüstung und didaktische Ziele ist die Frage nach dem Berufsbild. Grundsätzlich kann man feststellen, dass die Einführung der Informationstechnologie zu einer Verbreiterung des Berufsfeldes geführt hat. Den Architekten, die den neuen Technologien aufgeschlossen gegenüberstehen, haben sich neue Betätigungsfelder geöffnet. Ihre gestalterischen Fähigkeiten lassen sich in viele Bereiche des Medien- und Informationsdesigns übertragen. Auch für die traditionelle Kompetenz der Architekten in Management und Kommunikation ergeben sich durch die neuen Medien Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bereichen. Aber die Informationstechnologie hat auch den traditionellen Architektenberuf verändert. Die Forschung postulierte schon früh eine Wandlung des Berufsbildes durch die neuen Arbeitsmittel. Die Formalisierung der Arbeitsprozesse, die Anwendung von neuen Abstraktionsformen und Simulationsprogrammen bereits in frühen Entwurfsphasen, aber auch die Modelle für neue Arbeitsweisen und Kommunikationsformen im Bauwesen, die an einschlägigen Konferenzen vorgestellt und diskutiert wurden, zielten darauf ab, die Architektentätigkeit von Grund auf neu zu orientieren. In der Praxis war der Einfluss der Rechnerunterstützung in den frühen Entwurfsphasen lange Zeit sehr gering. Die entscheidenden Produktivitätsfortschritte wurden im Bereich der Ausführungsplanung und der Bauadministration erzielt. Bestehende Arbeitsabläufe wurden damit schneller und zuverlässiger durchgeführt. Der Datenaustausch mit Bauherren, Fachplanern und Unternehmen machte rasche Fortschritte Die Anwendung von neuen Kommunikationshilfsmitteln wie z.B. Projekträume und Internetportale setzt sich zur Zeit ebenfalls schnell durch, da die Produktivitätsgewinne auch hier beträchtlich sind. Technologische Fortschritte im Bereich der Rendering und Animationssoftware haben in letzter Zeit zu einem steigenden Einsatz von Computern schon in der Projektentwicklung und in frühen Entwurfsphasen zur Formfindung geführt. Die Formensprache und Konstruktion vieler aktueller Architekturprojekte wäre ohne intensivsten Einsatz digitaler Werkzeuge nicht möglich. Allerdings beschränkt sich der Einsatz zumeist eher auf formale Experimente und bleibt in seiner Bedeutung auf einen relativ kleinen Bereich der Tätigkeit der Architekten beschränkt. Die gründlichere Durchdringung komplexer architektonischer Problemstellungen, wie sie durch die Verknüpfung von Datenmodellen und Simulationen mit Hilfe des Computers schon im Entwurfsprozess möglich wäre, bleibt dabei noch ausgeklammert. In diesem letzten Bereich der umfassenden informationstechnischen Kontrolle des gesamten Planungsprozesses wird sich der Anteil der Architekten an den zukünftigen Arbeitsfeldern entscheiden. Angesichts der großen und immer weiter wachsenden Breite und Vielgestaltigkeit, die das Gebiet der Architekturinformatik inzwischen angenommen hat, ist die Verknappung auf die geometrische Formgebung nur eine Episode. Die in jüngerer Zeit häufig publizierten und besprochenen formalen Experimente zeigen vielmehr, dass die Bereitschaft, den digitalen Technologien einen aktiven Part in frühen Phasen des Entwurfsprozesses einzuräumen, inzwischen stark gestiegen ist. Es liegt nun an den Vertretern der Architekturinformatik an den Architekturschulen, Erkenntnisse und Methoden zu vermitteln, auf deren Basis sich eine zukünftige Architekturpraxis im umfassenden Sinn abstützen kann.


Bezug der Lehre zur Forschung

Aufgrund der schnellen Änderungen im Berufsbild der Architekten muss sich die Ausbildung vermehrt auf eine zum Teil sehr ungewisse Zukunft ausrichten. Das bedeutet, dass relativ grundsätzliche theoretische Inhalte den Vorrang vor unmittelbaren anwendungsorientierten Fähigkeiten haben müssen. Im Bezug auf die Architekturinformatik bedeut dies eine grundlegende Ausbildung im Sinne von Programmieren, Datenmodellierung, Kommunikationsmodellierung etc. und nicht das Anlernen von kommerzieller Software (sei es CAAD oder Animationssoftware). Der direkte Bezug zur Forschung wird auch in der Architektenausbildung wichtig und kann auch hier nur über die eigene Forschung der Architekturinformatiklehrstühle realisiert werden. Dabei muss betont werden, dass Forschung eine eigene Tätigkeit darstellt, die zu Erkenntnis- oder Methodengewinn zielt. Das Kriterium für Qualität in der Forschung ist die wissenschaftliche Konsistenz und nicht die Lösung von Praxisproblemen. Probleme der Praxis können in der industriellen Entwicklung mit Hilfe von Erkenntnissen aus der Forschung gelöst werden. Angesichts der fehlenden Tradition einer wissenschaftlichen Forschung an Architekturfakultäten ist es notwendig, für die Architekturinformatik diesen Standpunkt dezidiert zu vertreten.



Architekturinformatik: Begriffe und Inhalte

Architekturinformatik ist ein Fachgebiet der Architektur. Sie befasst sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen der Informationsverarbeitung und den Informationstechnologien im Bereich der Architektur und im Tätigkeitsbereich der Architekten. Unter Architektur verstehen wir hier sowohl das Produkt (von Einzelgebäuden bis hin zu Gebäudebeständen und Städten realer sowie virtueller Art) als auch die lebenszyklusbezogenen Prozesse (von Machbarkeitsstudien über Entwurf, Planung, Ausführung, Betrieb, Erneuerung bis zur Entsorgung; d.h. die erweiterten HOAI Phasen). Der Kontakt zu anderen Wissens- und Fachgebieten ist dabei sehr wichtig. Das betrifft z.B. die Übergänge zu Geographischen Informationssystemen (GIS), zur Bauinformatik, zum konstruktiven Ingenieurbau, zur CNC-Fertigung, zu spezifischen Bereichen der Informatik (z.B. Telematik, Computergraphik, Computervision), zur künstlerischen Gestaltung mit Neuen Medien, etc. Die Architekturinformatik kann in vier Bereiche gegliedert werden:

  • Technik
  • Methoden
  • Modelle
  • Prozesse
Die Technik der Architekturinformatik gliedert sich in
  • Gerätetechnik
  • Programmiertechnik
  • Datentechnik
  • Kommunikationstechnik
Die Methoden der Architekturinformatik bestehen im Wesentlichen aus:
  • Ordnungsmethoden (Gliederungen, Datenstrukturen, Datenmodellen)
  • Geometrische und topologische Methoden
  • Darstellungsmethoden (nDimensional)
  • Planungsmethoden
  • Wissensbasierte Methoden
  • Simulationsmethoden (Kosten, Ablaufplanung, Zuverlässigkeit, Energie, Lebenszyklusanalyse, Behaglichkeit etc.)
Die Modelle der Architekturinformatik bestehen aus:
  • CAAD Modellen
  • GIS Modellen (insbesondere für Stadtplanung und Landschaftsarchitektur)
  • Projektmanagement Modellen
  • Lebenszyklusmodellen (insbesondere auch für facility und Objekt Management)
  • Informationslogistischen Modellen
  • Diverse Simulationsmodelle

Die Prozesse der Architekturinformatik: auf Architekturobjekte bezogene Entwurfs-, Planungs-, Ausführungs-, Bewirtschaftungs- Steuerungs- Entscheidungsprozesse. Die genannten vier Bereiche sind in vieler Hinsicht analog denen der Bauinformatik. Die Abgrenzung zwischen Architekturinformatik und Bauinformatik ist unproblematisch. Sie ergibt sich weitgehend aus den verschiedenen Tätigkeiten von Architekten und Bauingenieuren. So stehen bei Bauingenieuren die numerischen und deterministischen Verfahren sowie die bautechnologischen Aspekte im Vordergrund während bei Architekten die schwach strukturierten funktionalen und gestalterischen Prozesse, die toplogischen Eigenschaften, die nD Visualisierung und die Kommunikation im Vordergrund stehen. Bei beiden Disziplinen ist die fachübergreifende Integration und damit der Datenaustausch und die Kommunikation von größter Bedeutung.

Die Architekturinformatik erforscht die Objekte und grundsätzlichen Verfahrensweisen der Architektur im Hinblick auf die Informationsverarbeitung und die Anwendung maschineller (digitaler) Verfahren. Sie versucht, durch Abstraktion und Modellbildung allgemeine Gesetzmäßigkeiten zu formulieren. Die Architekturinformatik- Forschung betrachtet Gebäude, Planungs-, Bau- und Bewirtschaftungsprozesse nicht mehr als Ansammlung isolierter Prozesse und Teile, sondern sie bemüht sich um die Integration aller beim Planen, Bauen und Bewirtschaften auftretenden Elemente, Funktionen und Tätigkeiten.

Eine Reihe von Fachorganisationen und Konferenzen, welche sich mit den Möglichkeiten der Computeranwendung in der Architektur beschäftigen, haben den wissenschaftlichen Diskurs über Architekturinformatik etabliert. Aus den zahlreichen wissenschaftlichen Veröffentlichungen lassen sich die folgenden Gebiete als von der Architekturinformatik behandelte Inhalte in Lehre und Forschung herauslesen. Die Aufzählung entspricht im Wesentlichen der 2003 publizierten Themenliste des in diesem Jahr neu gegründeten ‚International Journal for Architectural Computing’ (IJAC) und ist entsprechend dem internationalen Forschungsdiskurs in Englischer Sprache, da in vielen Fällen keine entsprechenden Deutschen Fachbegriffe existieren. Sie ist auch naturgemäß unvollständig.
  • Architectural Design Decision Support Systems
  • Agent-based Knowledge Application, Infrastructure and Architecture
  • Responsive Environments and Smart Spaces
  • Building and Construction Management and Robotics
  • Cognitive Aspects of Design Computing Systems
  • Computer Supported Collaborative Problem Solving and Practice
  • Digital Design, Representation and Visualization
  • Design Methods, Process and Creativity
  • Electronic Communication, Activities and Distance Education
  • Emerging Systems and Computing Paradigms
  • Energy, Sustainable Building Technology Applications
  • Environment and Behaviour Recording and Simulations
  • Evaluation and Standards for Computer-Aided Architectural Design Technologies
  • System Evolution, Learning and Adaptation
  • Human-Machine Interaction Design
  • Implementation, Connections of Physical Environments and Virtual Worlds
  • Case-based reasoning, Information Processing, Indexing and Retrieval
  • Intelligent Support in Design and Built Environment
  • Intention and Context Aware Computing
  • Knowledge Based Design and Generative Systems
  • Knowledge Management, Networks, and Communities
  • Multi-Media Communications and Representations
  • Multi-Modal Applications and Data Analysis
  • Precedents, Prototypes and Case Studies
  • Prediction, Evaluation and Validation
  • Visual Thinking, Visual Computing, Spatial/Temporal Reasoning and Languages
  • Computer Integrated Construction, Computer Aided Manufacturing
  • Intelligent Buildings, Mobile Computing, Ubiquitous Computing


Arbeitskreis Architekturinformatik

Vor dem Hintergrund der in den vorhergehenden Punkten aufgezeigten Entwicklung und der gegenwärtigen Situation hat sich der Arbeitskreis Architekturinformatik konstituiert, um die Anliegen dieses Fachgebiets im deutschsprachigen Raum noch stärker vertreten zu können. Das Ziel der Arbeitsgruppe ist es, die Belange der Architekturinformatik sowohl im Hinblick auf die Ausübung des Architektenberufes, der Lehre an den Architektur-Fakultäten als auch gegenüber den Partnern im Bauen, mit einer verbesserten Zusammenarbeit und verstärkten Kooperation zu definieren.

Seit Anfang der 80er Jahre sind verschiedene internationale akademische Organisationen gegründet worden, die den Erfahrungs- und Gedankenaustausch auf dem Gebiet der Architekturinformatik durch wissenschaftliche Tagungen und Publikationen pflegen und fördern. Zu diesen Organisationen gehören ACADIA http:/www.acadia.org/ (Association for Computer Aided Design in Architecture), gegründet 1981, ECAADE http://www.ecaade.org/ (Education in Computer Aided Architectural Design in Europe), gegründet 1983, CAADfutures Foundation http://www.caadfutures.arch.tue.nl/ (foundation with the purpose of promoting, through international conferences and publications, the advancement of Computer Aided Architectural Design in the service of those concerned with the quality of the built environment), gegründet 1985, CAADRIA http://www.caadria.org/ (Computer Aided Architectural Design Research in Asia), gegründet 1996, SIGRADI http://www.sigradi.org/ (Sociedad Iberoamericana de Grafica Digital), gegründet 1997. Der Arbeitskreis Architekturinformatik unterhält gute Kontakte zu diesen (und anderen) Fachorganisationen, ist aber von ihnen unabhängig. Die Aktivitäten des Arbeitskreises konzentrieren sich naturgemäß auf den deutschsprachigen Raum.

Zu den Tätigkeiten der Arbeitsgruppe gehören insbesondere:

  • Die Diskussion über Probleme in der Architekturinformatik
  • Die Zusammenarbeit in der Lehre (Anerkennung von Lehrleistungen, Gastvorträge, Austausch von Lehrenden)
  • Die koordinierte Schwerpunktbildung in Lehre und Ausbildung („Referenzzentren“)
  • Die Definition des Forschungsumfeldes (Zusammenarbeit in Forschungsvorhaben)
  • Die Vertretung der Interessen der Architekturinformatik
  • Das Betreiben eines gemeinsamen Webservers und einer deutschsprachigen Publikationsdatenbank


Zusammenfassung und Ausblick

Die Architekturinformatik ist eine Grundlage des modernen Architekturberufes. Sie befasst sich mit der Anwendung und Weiterentwicklung der Informationswissenschaft in der Architektur. Die Rolle der Computertechnologie als Werkzeug und als Kommunikationsmedium, aber auch als Teil und virtuelle Erweiterung der gebauten Umwelt, hat die Architektur als Disziplin bereits nachhaltig verändert und wird auch in der Zukunft zu tiefgreifenden Veränderungen führen. Die Architekturinformatik wird mit dem Ziel weiterentwickelt, die moderne Computerwissenschaft in einer durchgängigen, offenen und entwicklungsfähigen Weise für die vielfältigen Anwendungen und Arbeitsprozesse der Architektur nutzbar zu machen. Hierbei ist ein Zusammenwirken von praktisch tätigen Architekten, Bauunternehmen, Softwarehäusern, Anwendern und Hochschulen – insbesondere dem Arbeitskreis Bauinformatik – in verstärktem Maße anzustreben.