BIM entegrasyonunda akıllı nesnelerin rolü-sistematik literatür taraması
The role of smart objects in BIM integration-the systematic literature review
Yazar: KÜBRA YILMAZ ŞENEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI KANAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yapı bilgi modellemesi (BIM); mimarlık, mühendislik ve inşaat (MMİ) alanına birçok yenilik getirmektedir. Günümüzde bu teknoloji, tasarım aşamasındaki projelerin, mevcut binaların ve tarihi yapıların modellenmesi ve yönetilmesi alanlarında kullanılmaktadır. Kısaca BIM,  mimari ögelerin fiziksel ve işlevsel yönlerini dijital olarak temsil ederek, yaşam döngüsü boyunca bilgi depolayan ve bu bilgileri paylaşan bir teknoloji olarak tanımlanabilir. BIM yalnızca bir yazılım değil aynı zamanda sürekli güncellenen bir iş akışı ile dijital model üzerindeki verilerin paylaşımını içeren bir süreçtir. Amaç yapı yaşam döngüsü boyunca güvenilirliği ve kaliteyi arttırmaktır. Bunu sağlamak için farklı projelerde yeniden kullanılabilir, uygulanabilir ve paylaşılabilir  akıllı nesneler (smart objects) sürece dahil edilmektedir. 
Akıllı nesneler; akıllı BIM nesneleri, akıllı bina nesneleri, akıllı inşaat nesneleri, akıllı bina elemanları, akıllı elemanlar ve BIM nesneleri dahil olmak üzere BIM projelerinin farklı aşamalarında çeşitli isimlerle karşımıza çıkmaktadır. Farklı terminolojilerden bağımsız olarak, bu akıllı nesneler aslında aynı amaca hizmet etmektedir: mevcut veya planlanan fiziksel nesnelerin (duvar, kapı, pencere vb) dijital ikizleri olmak ve çevreleriyle etkileşime geçmek. Bu nesneler temsil ettiği objelerin nasıl oluşturulduğuna dair gerekli bilgileri içerebilir, diğer akıllı nesnelerle ve kullanıcılarla ilişki kurabilir ve nesnelere ilişkin çok disiplinli bakış açılarını kolaylaştırmak için gerekli olan çeşitli bilgi boyutlarını kapsama kapasitesine erişebilir. Bazı çalışmalarda bu nesnelerin zekasının, gerçek dünya verilerinin dijital modele aktarılması ve modelin güncel kalmasını sağlamak için sürekli senkronizasyondan kaynaklandığı belirtilmektedir. 
Bu tez kapsamında akıllı nesnelerin BIM entegrasyonundaki rolünü incelemek amacıyla, 2005 ila 2023 yılları arasında yayımlanan araştırmaları kapsayan sistematik bir literatür taraması yapılmıştır. En yaygın kullanılan 8 veritabanı üzerinden (Google Scholar, Science Direct, Web of Science, Springer Link, ACM Digital Library, Wiley Online Library, IEEE Xplore, and Jstor) anahtar kelimeler ile araştırma yürütülmüştür. Bu tarama sonucunda, akıllı nesnelerin BIM ile ilişkisine dair 98 çalışma belirlenmiştir. Belirlenen çalışmalar öncelikle özeti, anahtar kelimeleri dikkate alınarak konu ile alakalı olma seviyesine göre sıralanmıştır. Sistematik literatür taramasını gerçekleştirmek amacıyla 4 araştırma sorusu  belirlenmiştir. Bu sorulardan ilki nesnelerin kullanıldığı proje aşamasını ve işlevini belirlemek amacıyla, ikinci soru akıllı nesne üretiminde kullanılan yazılımları belirlemek için, üçüncü soru nesnelerin ilişkilerini belirlemek için ve son soru ise nesnelerin kullanıldığı örnek çalışmaların tespit etmek için oluşturulmuştur.
Tüm çalışmalar tek bir ortamda toplanarak kategorize edilmiştir. Ayrıca dökümanlara ait bilgiler isim, yazar, yayın türü, tarih, anahtar kelimeler ve araştırma sorularına verilen cevaplar bir araya getirilmiştir. Elde edilen verilerin analizi sonucunda ;  akıllı nesneler proje aşamalarına göre kategorize edilmiş, uygulama alanları ve oluşturma süreçlerini belirleyen  bir veri akışı tablosu geliştirilmiştir. Her bir kategori ayrı bölümlerde açıklanarak akıllı nesnelerin farklı şekilde adlandırılmaları grafik ile ifade edilmiştir. Ayrıca, BIM entegrasyonu sırasında önemli olabilecek metodolojiler, araçlar ve yazılımlar açıklanarak, akıllı nesneler yaratılırken bunların kullanım oranlarına yer verilmektedir. Uygulama çalışmaları sayesinde bu nesneler kullanılırken ortaya çıkabilecek potansiyel zorluklar da ele alınmaktadır. 
Bu tez çalışmasıyla akıllı nesnelere kapsamlı bir bakış açısı geliştirilerek, literatürdeki yerlerinin belirlenmesi, mevcut durum tespitinin yapılması, araçların ve sınırların belirlenmesi hedeflenmektedir. Böylece gelecekte  mimari yapı elemanlarının sanal temsilcileri olan  akıllı nesnelerin, AEC endüstrisinin temel bir parçası haline geleceği öngörülmektedir. Tezin birinci bölümünde problem, amaç, kapsam ve yöntem açıklanmıştır.
Tezin ikinci bölümünde tezde kullanılan sistematik literatür tarama (SLT) yöntemi aşamaları açıklanmıştır. Yöntemin açıklanmasından sonra BIM entegrasyon sürecindeki akıllı nesnelerin rölünü anlamak amacıyla yapılan SLT yöntemi aşamalı olarak detaylandırılmıştır. Tezin üçüncü bölümünde akıllı nesnelerin tanımlaması yapılmıştır. Üretim aşamaları ve kullanım alanlarına değinilmiştir. Bu nesnelerle beraber karşımıza çıkan kavramlar detaylandırılmıştır. Tezin dördüncü bölümünde, yapılan SLT sonucunda elde edilen birincil çalışmalar referans alınarak akıllı nesnelerin kategorilendirilmesi yapılmıştır. Aynı zamanda süreç boyunca kullanılacak araçlar, yazılımlar, veri toplama yöntemleri ve kullanım alanları açıklanmaktadır.Tezin son bölümünde ise incelenen çalışma ve degerlendirilen sonuçları tartışılmıştır. 
Sonuç olarak tezde akıllı nesnelerin entegrasyon sürecinin mimarlık, mühendislik ve inşaat sektörlerinde süre, maliyet ve nitelik açılarından birçok yönden katkı sağladığı tespit edilmiştir. Akıllı nesnelerin kullanımını ile sektördeki tüm profesyoneller, akademisyenler ve öğrenciler tarafından veri yönetimi etkin bir şekilde sağlanmakta ve böylece tasarım, yapım ve yapım sonrası sürecin etkinliğini arttırmaktadır.

Abstract:
Building Information Modeling (BIM) introduces numerous innovations to the fields of architecture, engineering, and construction (AEC). Presently, this technology is utilized in the modeling and management of projects during the design phase, as well as for existing buildings and historical structures. In brief, BIM can be defined as a technology that digitally represents the physical and functional aspects of architectural elements, storing and sharing information throughout their lifecycle.
BIM is not merely software; it is a process involving a continuously updated workflow for sharing data on a digital model. The objective is to enhance reliability and quality throughout the lifecycle of a structure. To achieve this, reusable, applicable, and shareable smart objects are incorporated into the process. These smart objects, which include smart BIM objects, smart building objects, smart construction objects, smart building components, smart elements, and BIM objects, appear in various stages of BIM projects with different names. Regardless of the terminology used, these smart objects serve the same purpose: to be digital twins of existing or planned physical objects (walls, doors, windows, etc.) and interact with their surroundings. These objects may include essential information on how the represented objects are constructed, interact with other smart objects and users, and access various dimensions of information to facilitate multidisciplinary perspectives.
Some studies suggest that the intelligence of these objects stems from continuous synchronization to transfer real-world data to the digital model and ensure its ongoing relevance. Within the scope of this thesis, a systematic literature review was conducted to examine the role of smart objects in BIM integration, covering researchs published between 2005 and 2023. A systematic search was performed using keywords across eight commonly used databases (Google Scholar, Science Direct, Web of Science, Springer Link, ACM Digital Library, Wiley Online Library, IEEE Xplore, and Jstor). As a result of this search, 98 studies related to the relationship between smart objects and BIM were identified. These studies were categorized based on their relevance level, considering their abstracts and keywords. 
To conduct the systematic literature review, four research questions were formulated. The first question aimed to determine the project stage and function where objects are used. The second question aimed to identify software used in the production of smart objects. The third question aimed to determine the relationships between objects, and the fourth question aimed to identify examples of projects where objects are used. All studies were collected and categorized in a single environment, and information such as name, author, publication type, date, keywords, and answers to research questions were compiled. 
The analysis of the obtained data resulted in the categorization of smart objects based on project stages, the development of a data flow table determining application areas and creation processes, and the presentation of different names for smart objects in graphical form. Additionally, methodologies, tools, and software that may be important during BIM integration were explained, and the usage rates of these tools during the creation of smart objects were provided. Potential challenges that may arise during the use of these objects were also addressed through practical applications.
Through this thesis, a comprehensive perspective on smart objects is developed, aiming to determine their place in the literature, assess the current situation, and identify tools and limitations. Thus, it is anticipated that smart objects, as virtual representatives of architectural elements, will become a fundamental part of the AEC industry in the future.
In the first part of the thesis, the problem, purpose, scope and methodology are explained. In the second part of the thesis, the stages of the systematic literature review (SLR) method used in the thesis are explained. After the explanation of the method, the SLR method is detailed in stages in order to understand the role of smart objects in the BIM integration process. In the third part of the thesis, BIM objects, parametric objects and smart objects are defined. Production methods and usage areas are mentioned. The details that we encounter with these objects are detailed. 
In the fourth part of the thesis, smart objects are classified with reference to the primary studies obtained as a result of the SLR. At the same time, the tools, software, data collection methods and usage areas to be used during the process are explained. In the last part of the thesis, the analysed study and the evaluated results are discussed. 
The findings are as follows: Smart objects are modeled using various software programs, with Revit being the most commonly used, followed by ArchiCAD and Rhino. Dynamo stands out as the most widely used plugin. Arduino plays a significant role as a platform for communication and sensor integration with these smart objects. Studies employ various real-time data collection methods such as sensors, IoT, RFID, GIS, GPS, WSN, and NFC. Photo and video-based data collection methods, such as Photogrammetry, TLS, and LIDAR, are utilized for existing and historical structures. Smart objects communicate through cloud-based, IoT-based, or other system-based environments and interactions are enhanced through mobile devices or screens.
Modeling of smart objects is observed in 38 studies, with these models generally representing digital twins of components like windows, walls, or doors. Some studies focus on building-scale information models. Most of HBIM studies include case studies emphasizing preservation and documentation. In some studies, smart object models are exported in IFC format, leading to data loss and difficulties in reintegration into the BIM system. Case studies related to the design phase are limited, and virtual sensors integrated into smart objects have not been observed in these studies. Only a few studies have focused on smart objects in virtual environments such as Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR).
As a result, it has been determined in the thesis that the integration process of smart objects contributes in many ways in terms of time, cost and quality in the architecture, engineering and construction sectors. The use of smart objects increases the effectiveness of the process as it creates a virtual world where all professionals, academics and students in the sector can effectively provide data management.