Prof. Thomas J. Mrokon

Regelbasierte Planung im Industriebau

Rule-based planning for industrial buildings

Ein großer Teil des Planungsaufwands entsteht aus implizitem Expertenwissen, wiederkehrenden Entscheidungen und Abstimmungen zwischen Disziplinen. In einer Forschungskooperation mit einem Partner aus der Planungspraxis untersuchen wir, welche Entscheidungen tatsächlich projektspezifisch sind – und welche sich als Regeln formulieren und automatisieren lassen.

Much of the effort in planning stems from implicit expert knowledge, recurring decisions and coordination between disciplines. In a research collaboration with a partner from practice, we examine which decisions are truly project-specific – and which can be formulated as rules and automated.

Das Vorhaben beschreibt dafür drei Planungsebenen regelbasiert – Masterplanung, Gebäudeplanung und Prozessplanung – und untersucht, wie sie sich wechselseitig beeinflussen, statt nur nacheinander abzulaufen. Der prototypische Demonstrator ist bewusst hybrid: Sprachmodelle interpretieren Anforderungen und erläutern Ergebnisse, während Regelprüfung und Geometrieerzeugung deterministisch und reproduzierbar bleiben.

To this end, the project describes three planning levels in rule-based form – master planning, building design and process planning – and examines how they influence each other rather than simply following one another. The prototype is deliberately hybrid: language models interpret requirements and explain results, while rule checking and geometry generation remain deterministic and reproducible.

Entwurfs-DNA: Haltung als Parameter

Design DNA: attitude as parameters

Jedem Entwurf liegt eine Haltung zugrunde, die selten ausgesprochen wird. Der DNA-Ansatz macht sie explizit: Entwurfshaltungen werden als typisierte Parameter erfasst, aus denen sich Baukörper reproduzierbar erzeugen lassen. So wird nachvollziehbar, welche Haltung zu welcher Form führt – und Varianten lassen sich vergleichen, ohne die Autorschaft an das System abzugeben.

Every design rests on an attitude that is rarely made explicit. The DNA approach captures design attitudes as typed parameters from which building masses can be generated reproducibly. This makes it traceable which attitude leads to which form – and variants become comparable without handing authorship over to the system.

Immersives Handwerk

Immersive craft

Wie lassen sich handwerkliche Tätigkeiten mit Bewegungserfassung und VR/AR erfassen, analysieren und unterstützen? Das Konzept überträgt digitale Methoden von der Planung auf die materielle Ausführung.

How can craft work be captured, analysed and supported with motion capture and VR/AR? The concept extends digital methods from planning to physical execution.

raumsyntax: Agentenbasierte Bewegungssimulation

raumsyntax: agent-based movement simulation

Ein Forschungsprojekt mit der congena GmbH zeigte, wie sich mit agentenbasierter Simulation Bewegungsströme in Gebäuden und Quartieren schon in der Entwurfsphase analysieren lassen – um Wegeführung, Aufenthaltsqualität und funktionale Effizienz datenbasiert zu verbessern. Es folgten Projekte mit der BMW Group für die IAA 2003 und 2005. Für das Forschungsprojekt raumsyntax gab es 2005 den 1. Preis im Wettbewerb „Auf IT gebaut“ des Bundeswirtschaftsministeriums.

A research project with congena GmbH showed how agent-based simulation can analyse movement in buildings and neighbourhoods during design – to improve circulation, quality of stay and functional efficiency on the basis of data. Projects with the BMW Group for the IAA motor shows in 2003 and 2005 followed. In 2005, the raumsyntax research project won first prize in the “Auf IT gebaut” competition of the German Federal Ministry for Economic Affairs.

Diplomarbeit: Simulation eines Amsterdamer Stadtquartiers

Diploma thesis: simulating an Amsterdam neighbourhood

Digitale „Bewohner“ mit unterschiedlichen Tagesabläufen bewegen sich durch ein virtuelles Quartier; Wege, Zeiten und Aufenthaltsorte werden aufgezeichnet. So ließen sich vier städtebauliche Entwürfe quantitativ vergleichen – etwa die Wirkung neuer Brücken oder Blockteilungen. Faktisch meine erste Erfahrung mit künstlicher Intelligenz.

Digital “residents” with different daily routines move through a virtual neighbourhood while their routes, timing and locations are recorded. This allowed four urban designs to be compared quantitatively – for instance the effect of new bridges or subdivided blocks. In effect, my first experience with artificial intelligence.

Konstruktionslehre KON1–KON3

Building construction KON1–KON3

Drei aufeinander aufbauende Module verbinden Konstruktion mit einem schrittweisen Aufbau digitaler Kompetenz: von der dreidimensionalen Modellierung (KON1) über parametrische Methoden im Holzbau (KON2) bis zu Massivbau, Gebäudehülle und Anschlüssen mit Simulation und KI-gestützten Wissenszugängen (KON3).

Didaktisch arbeiten die Module mit Concept Checks, absichtlich fehlerhaften Details, die Studierende erkennen und begründet korrigieren, mit Mini-Inputs der Studierenden, Peer Review und Korrekturgesprächen an festen Meilensteinen. Das Feedback der Studierenden fließt jedes Semester in die Weiterentwicklung ein.

Three consecutive modules link building construction with a step-by-step build-up of digital skills: from 3D modelling (KON1) and parametric methods in timber construction (KON2) to solid construction, building envelopes and junctions with simulation and AI-supported access to domain knowledge (KON3).

The modules work with concept checks, deliberately flawed details that students identify and correct with reasons, short student inputs, peer review and review meetings at fixed milestones. Student feedback goes into the next iteration every semester.

Carbon to Silicon

Ergebnis ist kein Gebäude, sondern ein Werkzeug: Die Studierenden entwickeln einen Gebäude-Konfigurator, der aus einem selbst definierten Bauteil-Vokabular nach eigenen Regeln Entwürfe für eine Baulücke erzeugt. Zuerst entsteht das Regelsystem offline – ohne Internet und ohne KI, nur mit Stift und Papier. Erst danach setzen sie es mit KI-Agenten als lauffähige Web-Anwendung um, die live Kennwerte nach DIN 277 und ein selbst gewähltes Bewertungskriterium anzeigt.

Bewertet wird nicht der von der KI geschriebene Code, sondern die architektonische Haltung und ob der Weg vom Blatt zum Werkzeug nachvollziehbar ist.

The result is not a building but a tool: students develop a building configurator that generates designs for an urban infill site from a self-defined kit of parts, following their own rules. The rule system is created offline first – no internet, no AI, only pen and paper. Only then do they implement it with AI agents as a working web application that shows key figures to DIN 277 and a self-chosen evaluation criterion live.

What is assessed is not the AI-written code but the architectural attitude, and whether the path from the sheet of paper to the tool is traceable.

DIKO – Digitale Konstruktionsprozesse

DIKO – Digital construction processes

Ein neues Modul im Bachelor-Curriculum, in dem Studierende mit den digitalen Werkzeugen arbeiten, die die Branche gerade verändern. In wöchentlichen Übungen erproben sie KI-Recherche mit eigener Plausibilitätsprüfung, Vibe-Coding, Bildgenerierung, eigene Wissensassistenten und Automatisierung. Kurze „Spotlights“ zu Podcasts und Vorträgen und die Frage, wie sich die eigene Haltung zu KI verändert, gehören dazu.

Im Projektteil ging es zunächst um frei gewählte Themen von Computational Design bis Robotik. Seit WiSe 2025/26 entwickeln Teams aus ein bis drei Personen in den Rollen CEO, CTO und CFO ein digitales Start-up für die Bau- und Planungsbranche: mit Problemdefinition, Marktanalyse, Geschäftsmodell und Roadmap, einem funktionierenden Prototyp, einer eigenen Website und einem Zwei-Minuten-Pitch.

Das Modul wird jedes Semester anhand des Feedbacks der Studierenden umgebaut. So liefern die Werkzeug-Sitzungen inzwischen direkt Bausteine für das Start-up, statt separate Abgaben zu erzeugen.

A new module in the Bachelor’s curriculum in which students work with the digital tools that are currently changing the industry. In weekly exercises they try out AI-based research with their own plausibility checks, vibe coding, image generation, custom knowledge assistants and automation. Short “spotlights” on podcasts and talks, and the question of how their own attitude towards AI is changing, are part of it.

The project part initially covered freely chosen topics from computational design to robotics. Since winter 2025/26, teams of one to three people in the roles of CEO, CTO and CFO develop a digital start-up for the planning and construction industry: with problem definition, market analysis, business model and roadmap, a working prototype, their own website and a two-minute pitch.

The module is reworked every semester based on student feedback. The tool sessions now feed directly into the start-up rather than producing separate assignments.

Informierte Architektur

Informed architecture

Studierende bewerten Entwürfe bereits in der Frühphase mit digitalen Werkzeugen wie Autodesk Forma, CAALA und ecotool – damit Ökobilanzierung von Anfang an Teil der Entwurfsentscheidung ist. In einem Projekt prüften Studierende bereits entschiedene Architekturwettbewerbe nachträglich nach ökologischen Kriterien; bei rund der Hälfte änderte sich die Rangfolge. Die Ergebnisse wurden den Architektenkammern Hessen und Rheinland-Pfalz vorgestellt.

Students evaluate designs at an early stage with digital tools such as Autodesk Forma, CAALA and ecotool – so that life-cycle assessment is part of design decisions from the start. In one project, students re-evaluated completed architectural competitions against ecological criteria; in about half of them, the ranking changed. The results were presented to the chambers of architects of Hesse and Rhineland-Palatinate.

Immersive Raumlehre

Immersive spatial design

Studierende entwerfen ausschließlich mit immersiven Werkzeugen wie Arkio und Gravity Sketch und erleben Architektur schon in der Entwurfsphase im Maßstab 1:1 – interaktiv, dreidimensional und gemeinsam. Nach freien Raumstudien entwerfen sie im virtuellen Raum gemeinsam weiter.

Die Aufgabe – ein sakraler Raum für Meditation oder Gebet, ohne vorgegebene Konfession, wahlweise in Kyiv, Kairo oder Mainz – setzt bewusst dort an, wo KI an ihre Grenzen stößt: Optimieren kann eine Maschine Messbares wie Fläche oder CO₂, die Wirkung eines Raums auf Menschen dagegen entsteht aus Wahrnehmung, Stimmung und Haltung.

Students design exclusively with immersive tools such as Arkio and Gravity Sketch and experience architecture at 1:1 scale during the design phase – interactively, three-dimensionally and collaboratively. After free spatial studies, they continue designing together in virtual space.

The brief – a sacred space for meditation or prayer, open to any faith, sited in Kyiv, Cairo or Mainz – deliberately targets what AI cannot do: a machine can optimise what is measurable, such as floor area or carbon, but the effect a space has on people arises from perception, atmosphere and attitude.

Lamellenlounge

34 Studierende entwarfen und bauten gemeinsam einen Holzpavillon im Maßstab 1:1. Aus über 30 VR-Studien entstand eine offene Struktur in Doppel-C-Form, deren versetzte Lamellen Sitz-, Steh- und Aufenthaltsbereiche bilden. Die 726 Einzelteile aus überwiegend wiederverwendetem Holz wurden parametrisch modelliert und ohne klassische Montagepläne gefertigt: Mixed Reality projizierte die Positionen direkt aufs Material, 3D-gedruckte Schablonen halfen beim Setzen der Dübel. Koordination und Baustelle organisierten die Studierenden selbst. Gefördert aus dem Innovationsfonds der Hochschule Mainz, nominiert für den Competitionline Campus Award 2025.

34 students jointly designed and built a full-scale timber pavilion. More than 30 VR studies led to an open double-C structure whose staggered slats form places to sit, stand and linger. The 726 individual parts, mostly reclaimed timber, were modelled parametrically and made without conventional assembly drawings: mixed reality projected positions directly onto the material, and 3D-printed templates guided the dowels. The students organised coordination and the build themselves. Funded by the Mainz University innovation fund and nominated for the Competitionline Campus Award 2025.

Students in the Box – LUCY wird Realität

Students in the Box – LUCY becomes reality

Studierende entwarfen ein rund 400 m² großes, flexibel nutzbares Gebäude für den eigenen Campus – für Arbeitsplätze, Workshops und Ausstellungen. In einem wettbewerbsähnlichen Verfahren mit externen Gutachtenden wurden drei Arbeiten ausgezeichnet und anschließend zusammengeführt. Daraus entstand mit maßgeblicher studentischer Beteiligung das Gebäude LUCY: eine Holzskelettkonstruktion mit Holz-Lehm-Decken, die so erstmals in Deutschland eingesetzt wurden.

Mein Studio arbeitete dabei regelbasiert: Die Gruppe entwickelte ein gemeinsames Regelwerk – von Baufeld, GRZ und GFZ über Typologie, Erschließung und Tragwerksraster bis zur Fassade –, das jede und jeder auf das eigene Projekt anwendete. Möglichst viele Entscheidungen sollten über Bewertungssysteme wie Flächenbedarf, Materialverbrauch, Energieeintrag oder CO₂-Bilanz fallen, nachvollziehbar und jederzeit änderbar. Sogar der Bauplatz auf dem Campus war aus dem Regelwerk herzuleiten.

Students designed a flexible building of around 400 m² for their own campus – for workspaces, workshops and exhibitions. In a competition-like process with external reviewers, three designs were selected and then merged. With substantial student involvement, this became the LUCY building: a timber frame structure with timber-clay floor slabs used in this form for the first time in Germany.

My studio worked rule-based: the group developed a shared rule set – from plot, site coverage and floor area ratio through typology, circulation and structural grid to the facade – which each student applied to their own project. As many decisions as possible were to be made through evaluation systems such as floor area, material use, energy input or carbon balance, traceable and open to change at any time. Even the building site on campus had to be derived from the rule set.

Umwidmung – Zukunft für eine Kirche

Conversion – a future for a church

Immer mehr Kirchen stehen leer. Am Beispiel der denkmalgeschützten Kirche St. Christoph in Neu-Isenburg-Gravenbruch von 1967 – einem elliptischen Bau von knapp 30 Metern Durchmesser, dessen baufälliger Turm 2017 zurückgebaut wurde – entwickelten Studierende auf Grundlage eines 3D-Scans neue Nutzungen. Ziel war kein neues monofunktionales Gebäude, sondern ein anpassungsfähiges, multifunktionales Haus, einschließlich eines Sanierungskonzepts für das Dach.

More and more churches stand empty. Using the listed church of St. Christoph in Neu-Isenburg-Gravenbruch from 1967 – an elliptical building almost 30 metres across, whose unsafe tower was removed in 2017 – students developed new uses based on a 3D scan. The aim was not another single-use building but an adaptable, multi-use one, including a plan for refurbishing the roof.

Mind the Gap – zirkuläres und interdisziplinäres Bauen

Mind the Gap – circular and interdisciplinary building

Interdisziplinäre Zweierteams aus Architektur und Innenarchitektur entwickelten zirkuläre Konzepte für zwei Baulücken in Mainz: Ein Gebäude sollte mit möglichst geringen Anpassungen von der einen Baulücke in die andere wandern können. Abgegeben wurden kurze Videos, die Konzept, Montage und Demontage zeigen.

Interdisciplinary pairs of architecture and interior architecture students developed circular concepts for two vacant plots in Mainz: a building that can move from one gap to the other with as few changes as possible. Projects were submitted as short videos showing the concept, assembly and disassembly.

ReShelter Montfort

Entwurf und integrale Planung eines temporären, autarken Shelters in der Ruine der Burg Montfort aus dem 13. Jahrhundert. Ausgehend von Punktwolke und Gebäudemodell analysieren die Teams den Standort, simulieren Sonneneinstrahlung und PV-Potenzial und bilden harte Randbedingungen parametrisch ab: Bauteilgewicht, Transport im Transporter mit Anhänger und Montage durch zwei Personen. Energie- und Wasserbilanz bestimmen das Autarkie-Konzept; über eine Live-Verbindung wandert das parametrische Modell ins BIM-Modell, einschließlich einer Analyse, wo dabei Information verloren geht.

Design and integrated planning of a temporary, self-sufficient shelter inside the ruins of 13th-century Montfort Castle. Starting from a point cloud and building model, teams analyse the site, simulate solar radiation and PV potential, and encode hard constraints parametrically: component weight, transport by van and trailer, and assembly by two people. Energy and water balances shape the self-sufficiency concept; a live connection carries the parametric model into BIM, including an analysis of where information gets lost.

Re-Skinning Bauhaus

Studierende mehrerer europäischer Hochschulen entwickeln in gemischten Teams Strategien zur Transformation und energetischen Erneuerung des Bauhausgebäudes in Dessau. Kuratierte digitale Impulse geben den Takt vor; die Ergebnisse werden in kurzen Iterationen präsentiert und von einem internationalen Scientific Committee begleitet.

Students from several European universities work in mixed teams on strategies for transforming and energy-retrofitting the Bauhaus building in Dessau. Curated digital inputs set the pace; results are presented in short iterations and reviewed by an international scientific committee.

Summer School Mainz–Kyiv

Jenseits des Sehens – Wege zu inklusiven Strategien für das architektonische Erbe. Eine Woche mit der Kyiv National University of Construction and Architecture, geleitet von Dr. Ihor Tvoronovych: Studierende aus Mainz und Kyiv untersuchten die Mainzer Zitadelle nicht nur zeichnerisch, sondern über Bewegung, Klang und Tastsinn.

Rund um den Drususstein entstanden erste Konzepte, den Ort für Menschen mit Sehbehinderung zugänglicher zu machen – ohne ihn baulich grundlegend zu verändern. Eine Fortsetzung ist im Gespräch.

Beyond Seeing – Towards Inclusive Strategies for Architectural Heritage. One week with Kyiv National University of Construction and Architecture, led by Dr Ihor Tvoronovych: students from Mainz and Kyiv explored Mainz Citadel not only through drawing but through movement, sound and touch.

Around the Drusus Monument, they developed first concepts for making the site more accessible to people with visual impairments – without fundamentally altering its fabric. A follow-up is under discussion.

ESO Supernova

Das Besucherzentrum interpretiert ein Doppelsternsystem kurz vor der Supernova: zwei ineinander tanzende Kerne in einer aufbrechenden Hülle, mit Planetarium im einen und Glaskuppel im anderen Kern, verbunden durch Rampen- und Galerieebenen – vollständig in einem parametrischen 3D-Modell geplant.

The visitor centre interprets a binary star system shortly before a supernova: two cores dancing around each other inside a breaking shell, with a planetarium in one and a glass dome in the other, linked by ramps and galleries – planned entirely in a parametric 3D model.

Haus der Astronomie

House of Astronomy

Als parametrisch generierte Spiralgalaxie ruht das nahezu stützenfreie Gebäude auf nur acht Pfeilern, zwei Kernen und einer segmentierten Betonkuppel. Die Fassade besteht aus 392 sphärisch und mehrfach geknickten Metallbauteilen ohne eine einzige parallele Kante.

Generated parametrically as a spiral galaxy, the almost column-free building rests on just eight piers, two cores and a segmented concrete dome. Its facade consists of 392 spherically curved, multiply folded metal elements without a single parallel edge.

monomer

Algorithmisch entworfene Formen wurden per 3D-Druck zu individualisierten Schmuckstücken – ein Transfer von parametrischer Planungsmethodik und digitaler Konfiguration in die Serienproduktion.

Algorithmically designed forms were 3D printed as individualised jewellery – a transfer of parametric design methods and digital configuration into series production.