Visuelle Exploration zur Beurteilung von Entwurfsvarianten
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Frank Petzold, Technische Universität München
Forschungsansatz
Die konzeptionellen architektonischen Entwurfsphasen sind geprägt von einem ständigen Ineinandergreifen von Variantenerzeugung, deren Bewertung und einer stetigen Detailierung. Zur Bewertung von Varianten greift der Entwerfende heute fast ausschließlich auf sein Erfahrungswissen. Objektivierbare Kriterien wie Simulations- und Analyseverfahren werden aktuell nur teilweise und losgelöst von der kreativen Tätigkeit einbezogen. Die Ursache sind hierfür die etablierte sequenzielle Arbeitsweise, die mangelnde Prozessintegration von unterstützenden Softwarelösungen und die notwendige Modellqualität (Detaillierungsgrade) in frühen Entwurfsphasen.
Das Teilprojekt fokussiert auf die Erarbeitung von Methoden zur visuellen Repräsentation und Exploration von Simulations- und Analyseergebnissen zur prozessintegrierten Präsentation und vergleichenden Gegenüberstellung unterschiedlicher Entwurfsvarianten. Um Erkenntnisse aus den Datensätzen zu gewinnen und die Entscheidungsfindung des Entwerfenden zu unterstützen, werden Methoden aus den Gebieten der Visual Analytics und Visual Representation untersucht und basierend auf einer Anforderungsanalyse Konzepte entwickelt, um Tendenzen und multiple mehrdimensionale Daten aus den Simulationen und Analysen situations- und rollenbezogen interaktiv zu filtern, zu verknüpfen und zu visualisieren. Des Weiteren werden Methoden für die Objektivierung von Entscheidungen, bspw. die Wichtung von Simulationsergebnissen und -verfahren, erarbeitet. Berücksichtigt werden in der Konzeption sowohl die Detaillierungsgrade der erzeugten Varianten als auch der rückgekoppelte Interaktionsprozess mit angeschlossenen Analyse- und Simulationsverfahren.
Konzept
Auf Basis dieser Untersuchungen bildet die Ableitung eines Konzeptes zum Interaktionsprozess mit Analyse- und Simulationsverfahren den zweiten Schwerpunkt im Teilprojekt. In der Konzeption werden die in anderen Teilprojekten des Forschungsverbundes entwickelten Methoden bspw. zur Detaillierung und Konsistenzprüfung. Für die Dokumentation der Bewertung und die Auswahl für die weitere entwurfliche Bearbeitung von Varianten werden Konzepte zur formalen Abbildung der Interaktionsprozesse erarbeitet, um die Nachvollziehbarkeit der Entscheidungsfindung bei der Variantenauswahl zu unterstützen, sowie diese in der visuellen Repräsentation und visuellen Exploration einzubeziehen. Dies umfasst die Auswahl der Simulationsverfahren sowie ggf. notwendige Verdichtung des Informationsgehaltes entsprechend den Anforderungen der Simulationen. Benötigte Ergänzungen seitens der Simulationsverfahren werden global bzw. raum- und bauteilorientiert visuell aufbereitet, um eine Detaillierung eines Gebäudemodells zielgerichtet vornehmen zu können. Prototypische Realisierungen und ein partielle Evaluation mit den anderen Teilprojekten zeigt die Tragfähigkeit des Konzeptes auf.
Adaptives Minimiertes Computerinterpretierbares BIM-basiertes Kommunikationsprotokolls
Um die adaptive Detaillierung von teilweise unvollständigen und vagen Entwurfsmodellen in frühen Entwurfsphasen zu unterstützen, wurde das Konzept eines adaptiven, minimierten, computerinterpretierbaren BIM basierten Protokolls zur Kommunikation zwischen Architekten und Fachplanern entwickelt. Der erste Teil des Protokolls beinhaltet Angaben zum Absender und Empfänger, zum Typ der Aktion, zur Verantwortlichkeit und dem Bearbeitungsstatus. Im Prototyp erfolgte die Umsetzung als Ticketing-System (Issue Tracking System). Jede Anfrage für eine Analyse oder Simulation erzeugt ein Ticket, das Informationen darüber enthält, welcher Typ von Analyse oder Simulation angefordert wird, von wem es angefordert wird und wer dafür verantwortlich ist. Weiterhin ist der aktuelle Status der Bearbeitung hinterlegt, um eine Nachvollziehbarkeit der Bearbeitung zu dokumentieren. Der zweite Teil des Kommunikationsprotokolls enthält das Feedback der Fachplaner. Anforderungen an obligatorisch auszutauschende Daten werden explizit als adaptive Vorlagen definiert und wurden für ausgewählte Analysen und Simulationen umgesetzt. Die Austauschanforderungen werden auf Grundlage des von TP1 entwickelten Multi-LODMetamodellansatzes festgelegt. Im Protokoll werden mittels der Funktion „Feedback“ fehlende Daten und vorgeschlagene Werte als Option seitens der Fachplaner ausgetauscht. Die Signatur der Funktion „Feedback“ hat folgenden Aufbau:
feedback (actionType, optionGroupID, GUID, aLODx, ComponentID, PropertyID, value)
Interaktionen und visuelle Darstellungen im Feedbackprozess
Darauf aufbauend wurden visuelle Darstellungs- und Interaktionsmethoden, wie Übersichtskarten, Farbkodierung, 3D-Annotationen, Explosionszeichnungen, semantischer Zoom, Walkthrough und 2D/3D-Navigationstechniken, differenziert nach den Bereichen Inkonsistenzen bei der Detaillierung (TP1), Konsistenzprüfung von Varianten (TP2) und Kommunikation mit Fachplanern inkl. Feedback untersucht. Es wurden Anforderungen und Kriterien an visuelle Repräsentationen inkl. Interaktionen abgeleitet, Mockups umgesetzt und im Rahmen von Nutzerstudien evaluiert.
Variantenkarte inkl. Darstellung der Entwurfshistorie
Ein Aspekt in der Auswertung ergab, dass die Entwurfshistorie in Form eines Baums oder Graphen aller erstellter Varianten und Optionen repräsentiert werden muss sowie eine Übersichtsdarstellung als Variantenkarte. Variantenkarten fassen wesentliche Informationen zu jeder Variante zusammen, ein Miniaturbild des 3D-Modelles und eine prägnante Beschreibung der Eigenschaften.
