Türk inşaat sektöründe 4 boyutlu (4D) modellemenin uygulanabilirliği
Applicability of 4D modeling in turkish construction industry
Yazar: EMRE GÖKYİĞİT
Danışman: ÖĞR. GÖR. MURAT KURUOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Değişime direnç = Resistance to change ; Üç boyutlu modelleme = Three dimensional modelling ; İnşaat = Construction ; İnşaat mühendisliği = Civil engineering ; İnşaat projeleri = Construction projects ; İnşaat sektörü = Construction sector ; İnşaat teknolojisi = Construction technology ; İnşaat yönetimi = Construction management ; İş programları = Work schedule

Özet:
İnşaat sektörü, her projede tekrar örgütlenmesi gereken tarafların ve gözden geçirilmesi gereken iş kalemlerinin çokluğundan kaynaklı karmaşık yapısı nedeniyle diğer sektörlerden ayrı bir konuma sahiptir. Projelerin başarılı bir şekilde tamamlanması için geliştirilen inşaat proje yönetim disiplini, hedeflere daha rahat erişebilmek için mühendislik ve işletmenin ortak çalışabileceği bir platform olarak ortaya çıkmıştır.
Yapının mal sahibinin hayalindeki halinden başlayarak işin tamamlanıp teslim edilmesi ile sonlanan süreç dahilinde süre, maliyet ve kalite kontrolü için hazırlanan prosedürlerin genel adı olan inşaat proje yönetimi, sektörün ülke ekonomisindeki yeri nedeniyle büyük önemi haizdir. 
Projenin optimal süre ve maliyet koşulları içerisinde, kalite koşullarını yerine getirerek gerçekleştirilebilmesi için tüm taraf ve çalışanların süre, yer, kapasite ve maliyetler açısından iç ve dış sınır koşulları karşısında zamana bağlı olarak koordine edilmesine planlama denir. Planlamanın bir diğer tanımı ise imalatların fiziksel ve tercihi sıra göz önünde tutularak önem sırasına konma işidir.
Geleneksel proje planlama ve programlama yazılımları  bugüne değin proje yöneticilerinin ihtiyacına cevap vermiş, ancak inşaat sektörünün gelişimi ve bununla birlikte artan beklentilere karşılık sağlama noktasında yetersiz kalmıştır. Proje yönetim uzmanlarının bu nedenle girmiş olduğu arayış, inşaat proje planlamasında 4. boyut teknolojisine kapı aralamıştır.
İnşaat sektörünün yapıları canlandırma talebine cevap veren çeşitli yaklaşımlar vardır. Bunlar üç boyutlu (3D) animasyon, sanal gerçeklik ve dört boyutlu (4D) modellemedir. Son yıllarda inşaat bilişiminde büyük değişimlere yol açan BIM yaklaşımı bu araçların özelliklerini bünyesinde barındırmaktadır.
4D CAD (Computer Aided Design) modeli, yapının üç boyutlu (3D) geometrisine dördüncü boyut olan zamanın entegre edilmesiyle oluşturulur. 4D modelde bulunan yapı bileşenleri, 3 boyutlu şekillerini tarif eden geometrik özelliklere sahiptir. Buna ek olarak, bileşenin inşaat başlangıç ve bitiş tarihlerini gösteren zamansal özellik de bileşene ilave edilmiştir. Bir yapının 4D modeli, projenin yapım aşamalarını grafiksel biçimde simüle ederek, proje yöneticisinin inşaat sürecini sanal ve görsel verilerle kavramasını sağlar.
4D modelleme altyapısının bir inşaat firmasına adaptasyonu ve aktif bir şekilde kullanımı süreci belirli aşamalar içerir. Bu aşamalar 4D modellemenin kabulü, tasarım koordinasyonu ve inşaat koordinasyonudur. Donanımsal sistem değerlendirme, kullanılabilirlik çalışmaları ve yönetim planı revizyonu konuların incelenmesinin ardından 4D'nin faydalarına ikna olan firmalar tasarım koordinasyonu neticesinde 3D modeli oluşturur ve inşaat koordinasyonuyla 4D'nin takibini sağlar.
4D modellemenin proje yönetim disiplinine sunduğu başlıca katkılar en önemliden en az önemliye sıralanmış şekliyle şunlardır; sağladığı görsellikle planlamayı daha anlaşılabilir kılması, farklı disiplinlere ait tasarımları tek modelde birleştirerek çakışmaları tespit etme imkanı sunması, İnşa edilebilirlik analizi yapma fırsatı sunması, proje katılımcıları arası etkileşimi arttırması, proje üzerinde yapılan değişikliğin sonuca etkisini gösterebilmesi, iş güvenliği tehditlerini önceden belirleme imkanı sunması. 
Tüm bu faydalarına rağmen 4D modellemenin ülkemizde yaygın biçimde kullanılmıyor oluşu incelemeye değer bir konudur. 4D'nin uygulanmasının önündeki başlıca engeller en önemliden en az önemliye sıralanmış şekliyle şunlardır; bilgi teknolojileri ve 4D alanında deneyim sahibi eleman eksikliği, modelin oluşturulması ve takibi için gerekli olan zaman ve insan kaynağı, sağlıklı analiz yapabilmek için tasarımda gerekli olan yüksek ayrıntı düzeyi, mevcut planlama (CPM) ve tasarım (2D) yöntemlerinin yeterli olduğu düşüncesi, firmanın organizasyonel iş akış yapısının revize edilmesini gerektirmesi, 4D için gerekli olan eğitim ve yazılım maliyeti.
4D'nin Türk inşaat sektöründeki uygulanabilirliğini ele alan anket ve mülakat çalışması neticesinde sektördeki farklı meslek, eğitim, tecrübe, alışkanlık, pozisyon ve firma cinslerine göre farklılık arz eden yönelimler saptanmıştır. Anket sonucuna göre %11 oranında kullanılan 4D'nin ülkemizde az tercih ediliyor oluşunun kültürel etkileri tartışılmış olup, değişim konusunda izlenecek yöntemler tartışılmıştır. 4D'nin gelecekte herkesin kullanacağı bir araç haline geleceği fikri sektör çalışanlarının büyük çoğunluğu tarafından kabul görmüştür.
Katılımcıların çoğunun haftada bir kontrol edilip güncellenen ayrıntılı bir iş programıyla çalışıyor olması başarılı bir 4D uygulamasının Türk inşaat sektöründe gerçekleştirilebilmesi adına olumlu bir alışkanlık olarak kaydedilmiştir. Tasarımda 3D modellemenin fazla tercih edilmediği görülmüş olup bu konuda alınması gereken önlemler dile getirilmiştir.
4D teknolojisini uygulama konusunda en az direnç göstererek en yüksek ihtimalle ikna olup uygulamaya koyacak olan profiller birey bazında "20 yıl ve üstü tecrübeliler", "Firma sahibi & Genel yönetici" olarak belirlenmiş olup firma bazında 4D'ye en yakın grup "500 Milyon TL'den fazla" ciroya sahip firmalar olarak belirlenmiştir.
Türk inşaat sektörünün 4D konusunda gelişmiş ülkelerin gerisinde kalan konumunu iyileştirmek ve bu teknolojiyi yaygın bir şekilde kullanılır hale getirip hem zaman, hem para, hem de itibar kazanmak adına yapılması tavsiye edilen müdahaleler; 3D çizimin üniversitelerde teşvik edilmesi, üniversitelerin lisans ve lisansüstü bölümlerinde 4D eğitiminin verilmesi, 4D teknolojisinin iyileştirilmesi üzerine lisansüstü ve doktora çalışmalarının yapılması, 4D danışmanlık firmalarından hizmet alınması, proje yönetim firmalarının kadrolarını 4D konusunda yetiştirip sektördeki değişimi sırtlaması, kamu ihalelerinde 4D modellemenin zorunlu kılınması ve İnşaat Mühendisleri Odası tarafından konu hakkında özellikle saha mühendislerine yönelik seminerler yapılması şeklinde sıralanmıştır.

Abstract:
Two-dimensional world imagination, which has been used by human beings for a long time, has changed significantly in recent years thanks to the accelerated technological developments. Many fields from topography to medicine have benefited from the sense of reality which is provided by 3rd dimension and revealed academic researches on this subject. 
The reflection of this trend of change and transformation in the construction industry has occured as development in visuality properties of design tools. In many complex projects, 3D solutions, which help to prevent various problems, are preferred by some of construction firms instead of the traditional 2D designs. Technological improvements introduce 4D modeling as the next step which comes out from the integration of 3D modeling and scheduling disciplines.
Turkish construction industry, which has a prominent domestic and overseas performance, hasn't shown sufficient interest in technological developments in the project management field despite its achievements on so many projects done by qualified managers and engineers. In order to fix the current stance and increase the use rate of 4D in Turkish construction industry, researchers should draw a road map based on realistic standards.
The construction industry is different from any other industry when it comes to the terms of each project that require revising and analyzing the completed work process individually. The construction project management - which developed for the projects to complete successfully -  has emerged in order to gain better access to the targets of collective platform or engineering and management.
Starting with the project owner's dream until the completion of work and delivery procedure, the time, cost and quality control procedures are generally named  "construction project management" – and this has a great importance due to its place in the national economy.
Within project optimal duration and cost conditions, the realization of quality requirements by performing of the all parties and employees in time, location, capacity, and cost in terms of internal and external limit conditions coordinated with time-depended is is called planning. Another definition of planning is placing the order of importance of manufacturing considering the physical and preferred options.
Traditional project planning and scheduling softwares have responded to the needs of project managers until today – however, the development of the construction  industry and  with that, providing a response of the growing expectations remained poor. The solution search for project management experts has opened the door to 4 dimension technology for construction project planning.
There are various responses for the animation of the structure need in the construction industry. These are three-dimensional ( 3D ) animation, virtual reality , and four-dimensional (4D) modeling . The BIM approach, which helped major changes in construction informatics in recent years incorporates the features of these tools.
4D CAD (Computer Aided Design) model is created by integrating the fourth dimension of time to the structure of the three-dimensional ( 3D ) geometry. The 4D components that exist in the model structure describe geometric characteristics of three-dimensional shapes. In addition to that, the start and end dates of the component are added as a timeline. The 4D model of a structure, the construction phase of the project in graphical form, by simulating the construction process by the project manager allows to grip with virtual and visual data .
Adaptation and active usage of  the 4D modeling infrastructure for the construction company process involves certain stages. These stages are: recognition of 4D modeling, design coordination and construction coordination. Following the evaluation of hardware system, usability studies and management plan revisions examination, the companies that are convinced of the benefits of 4D  create a 3D model as a result of design coordination and follow up with construction coordination  for 4D.
According to results of the survey, the major contributions that 4D modeling has to offer to the project management discipline are ranked from the most important to the least important: makes planning more intelligible by providing visual, combines the various disciplines of design in a single model to identify the conflict, presents the opportunity of constructability analysis, increases the interaction between project participants, shows the effect of result changes made on the project, provides pre-determination work security threats.
Considering the wide range of benefits of 4D modeling, the reason why it is not widely used in our country is an issue that that requires attention. The major obstacles of 4D implementation are, ranked from the most important to least important: the lack of personnel in information technology and 4D, the time and human sources to follow up the model creation, availability of high level detail required for healthy analyzing, the opinion of the existing planning (CPM) and design ( 2D) methods are enough, the requirement of revision in the company's organizational structure, necessary costs of training and software for 4D.
The result of the survey and interview studies addressing the applicability of 4D in Turkish construction sector considering different occupations, education, experience, habits, positions and company type identify a different orientation. According to the survey results, the cultural effect of the current 4D usage ratio (11%) is proven to be less preferred in our country, therefore, the followed methods are discussed for changes. The idea that has been accepted by the majority of workers in the sector is that in the future 4D will become a tool that everyone should use.
According to the 4D experts that answered this survey, all industries show resistance to change. This resistance can be stronger for people who are from the older age group. Potential users are more likely to be convinced and show less resistance when the 4D software is represented in a softer approach. Resistance to change should be seen like a feedback mechanism that shows the lacking technology instead of seeing it as a negative concept.
In order to break the resistance, we can talk about 2 different change paths such as from down to up and from up to down. It will be better for bigger companies to have the change path from down to up and for small companies from up to down. The best approach is to impose the idea of change to the lower levels and get an approval from the higher level.
The reason of less usage of 4D in Turkey is not cultural. As shown in our interviews, this opinion is rejected by the experts. The culture concept can show different identities throughout history, since history is dynamic. Associating the lack of technology to culture will bring deadlock with it. The whole world is becoming a big village with 21th century and people's behavior is becoming closer to each other's every day. Some countries which can be considered less developed than Turkey are already becoming very successful in construction information.
The majority of participants checked and updated once a week with a detailed work program  - this was considered a positive habit for a successful 4D applications that can be performed on behalf of the Turkish construction sector. 3D modeling has not been preferred for designing, so the actions that need to be taken have been expressed. The minimal resistance during implementation of 4D technology most likely convince and implemented which profiles of individuals on the basis of experienced  "20 years and older", " Company owner & General Manager" is designated as a company basis the closest group for 4D has been determined the companies turnover more than "500 Million TL".
In order for Turkey to catch up in the 4D construction sector and to save time, money and earn credibility, the following solutions should be used; encouraging 3D drawing in universities, encouraging training of 4D for undergraduate and graduate departments, the graduate and doctoral work should be done in order to improve 4D technology, service procurement from the 4D consulting firms, the training of the staff of project management firms for 4D to shoulder the changes, making 4D mandatory for public tenders and giving seminars especially for field engineers by the Chamber of Civil Engineers.