Temsilden simülasyona: mimarlıkta yapı enformasyon modelleme etkisi
From representation to simulation: Building information modelling effect on architecture
Yazar: FUNDA TAN
Danışman: DOÇ. DR. NURBİN PAKER KAHVECİOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarım Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Bu tez çalışması, mimarlık, mühendislik ve inşaat (MMİ) endüstrisi için geliştirilmiş ve dünya genelinde on yılı aşkın bir süredir kullanılan ve kullanımı giderek yayılan bir bilgi üretme, depolama, paylaşma ve ortak çalışma yöntemi olarak tarif edilebilecek Building Information Modelling, bu çalışmada Yapı Enformasyon Modelleme (YEM) olarak anılmış olan yöntem ve araçlar bütününü incelemektedir. 
YEM yönteminin bu çalışmanın konusu olmasının birincil sebebi bu yöntemin bilgi iletiminde mimarlığın doğası haline gelmiş olan ortografik setin (plan-kesit-görünüş üçlüsü) nihai olarak yerine geçiyor olmasının fark edilmesidir. Mimarlıkta tasarım bilgisinin iletim aracı olan ortografik izdüşümü yöntemi ile çizim Rönesans ile birlikte doğmuş ve mimarlık disiplininin sınırlarını belirleyen, mimarlığın resmi ifade aracı olmuştur. 15. yüzyılda İtalyan kuramcı mimar Leon Batista Alberti bir yapının üretiminde onun tasviri ile inşayı (lineamenta ve structura) birbirinden ayırması ve mimarı tasviri yapan kişi olarak tarif etmesinden beri mimar yapıların tasarımının icracısı olarak giderek kurumsallaşmış, inşadan kopmuştur ve çizim, mimarın ana aracı olmuştur. Dolayısıyla çizim, modern dönem boyunca mimari tasarım bilgisini iletmenin formu, ötesinde modern mimari tasarımı tanımlayan faktörlerden de biridir. Bu bağlamda, günümüzde mimari tasarım bilgisinin iletilme aracının değişiyor olması bildiğimiz anlamda modern mimarlıkta derin etkiler yaratmaya gebedir. Çizimin yerini enformasyon modellere bırakmasıyla, modern mimarlığın bildiğimiz kalıplarının ve sınırlarının, bu kalıpları ve sınırları yaratan temel etkenlerden biri de çizim olduğu için, giderek çözülmeye uğraması beklenebilirdir. 
Bu bağlamda bu tez kapsamında YEM yöntem ve araçlarına mimari tasarım alanından bakmak, bu araçların mimarlık için ne anlama geleceğini tartışmak, bu araçların mimarlıkta çözülme yaratacak özelliklerini incelemek ve mimarlıkta nasıl etkiler yaratabileceğini göstermek amaçlanmıştır. Yanı sıra, Türkiye'den bu araçları kullanan ofislerle görüşmeler yapılmış, teorik olarak tartışılan YEM etkisinin yerel konjonktürdeki erken etkileri pratik alanda gözlemlenip gösterilmiştir.
Çalışmanın bu incelemeyi yaparken kullandığı metodoloji mevcut durumun kavramsallaştırılması ve yapısal bir teori ile gösterilmesidir. Bu bağlamda analitik literatür okuması ve söylem analizleri tezin yöntemleri olmuştur. Pratikteki etkilerin incelenmesinde yarı yapılandırılmış görüşmelerden yararlanılmış, buradan elde edilen söylemler çapraz, analitik incelenmiştir. 
YEM araçlarının mimarlık alanında nasıl anlaşılması gerektiği, Fransız düşünür Jean François Lyotard'ın görüşlerine dayanılarak açıklanmıştır. Lyotard, Postmodern Durum isimli çalışmasında bilginin toplumsal kabul gören formu ve toplumsal yapılar arasındaki ilişkiyi incelemiştir. Lyotard'a göre çağlar boyunca bilginin formu ve toplumda kabul görme mekanizmaları değişir. Örneğin gelenek ve görenekler çağında bilginin kabul gören formu anlatısal iken, bilim çağında bilimsel olmuştur. Anlatısal ve bilimsel formların farklı özellikleri vardır ve farklı meşrulaşma mekanizmalarına tabidirler. Lyotard 1970'lerin sonunda kaleme aldığı metninde bilginin kabul gören bilimsel formunun da çağımızda yıkılıyor olmasından bahsetmiştir. Halen içinde yaşadığımız çağı dijital modern sonrası bir kültürün toplumu olarak tarif etmiştir. Manuel Castels'in enformasyon toplumu olarak tarif ettiği bu dönemde bilginin formu enformasyondur. Lyotard enformasyon formundaki bilginin bilimsel formdaki bilgi gibi meşrulaşma mekanizmalarına ihtiyaç duymadığını iletir.  Enformasyonun merkezsiz olarak her bir birey tarafından üretilebileceğini, meşruluğunu tekniğin olanakları ile tabi tutulduğu bir takım değerlendirme süreçleri ile kazandığını, değerlendirmelerde belli bir seviyede performansı gösterdiği ölçüde toplumda kabul gördüğünü söylemiştir. Toplumsal bir sistem olarak mimarlık alanı da bilginin formunun toplumsal değişiminden kaçamamıştır. Açık bir şekilde herkes tarafından erişimi, manipülasyonu, yönetimi mümkün olan enformasyon formundaki bilginin mimarlık alanındaki en net karşılığı yapı enformasyon modelleme yöntemi ve araçları ile üretilen tasarım bilgisi biçimidir. 
YEM yapıların gelişmiş ve dijital teknolojiler ile desteklenen planlama, tasarım, inşa, operasyon ve bakımları için bir yöntem olarak tarif edilebilir. Bir yapının erken konsept aşamasından yaşam ömrünü tamamlamasına değin kullanılacak verinin bir dijital modelde toplanmasını öngörür. Günümüzde YEM süreçleri üretilen bilginin bu aşamaların ne kadarını kapsayacağının kararı önceden belirlenerek yürütülür. Her ne kadar birçok YEM süreci henüz sadece inşa aşamasının bilgisini iletmeyi hedefliyor olsa da temelde YEM'nin yapılar için bir enformasyon yönetimi modeli olduğu fikri her YEM süreci için sabittir. Gelişmişlik seviyesi ne olursa olsun YEM yönteminde tasarım bilgisi üç boyutlu bir dijital modele işlenir. Dolayısıyla YEM yöntemi ve bu yöntem için kullanılan araçlar bütünü mimari tasarım için yeni enformatik bir notasyon (gösterim) sunmaktadırlar. 
Bu bağlamda çalışmada, mimarlıkta bilgi iletiminin yeni formu olarak YEM'nin etkisi üç alanda incelenmiştir. Tezin ikinci bölümünde incelenen bu alanlardan ilki YEM'nin mimarlıkta yarattığı notasyon değişimidir. Mimari tasarım bilgisinin aktarımının yeni formu olan enformasyon modeller, modern dönem boyunca mimarlık bilgisinin aktarım aracı olmuş olan çizimden farklı türde bir notasyon sunarlar. Çizim mimari tasarımın ifadelerinin üretilmesi işidir ve temsilidir. Enformasyon modeller ise inşa olacak olan tasarımın kendisi gibi üretilmeyi ve kabul edilmeyi gerektirirler. Bu bağlamda çizimler temsili bir notasyon sağlarken enformasyon modellerin notasyonunun ise simülatif olduğu belirtilmiştir. Temsil ve simülasyon birbirinden farklı karakterleri olan algılama biçimleridir. Temsil aktarımda her zaman bir muğlaklık barındırır. Temsilin bu muğlaklık özelliği modern mimarlığın, modern tasarım alışkanlıklarına yansımıştır. Temsil modern teorik mimarlıkta sağladığı bu muğlaklık ile anlamın arandığı ve üretildiği ortam olmuştur. Simülasyon ise temsilin açtığı bu muğlak alanı açmaz. Ancak simülasyonun tasarım için sunduğu kapasiteler farklı olacaktır. Simülatif notasyonun, çok sayıda enformasyonun kullanılabildiği dijital bir inşa ortamı sunduğu düşünüldüğünde tasarımın giderek teorik bir zihinsel aktiviteden, dijital bir tektonik imalata dönüşeceği iddia edilebilirdir. 
YEM'nin yarattığı bir diğer etki mimarın tasarım ve inşa süreçlerindeki rolü üzerinedir. Bir yapının gerçekte inşa olacağı biçimiyle dijital olarak inşası yalnızca mimarlık disiplininden değil farklı uzmanlık alanlarından gelecek bilgiyi gerektirir. YEM'nin hedefi farklı grupların tek bir model üzerinde uyumlu ve ortaklaşa çalışarak bu enformasyon modeli üretmelerini, bu doğrultuda bütünleşik bir proje iletimini sağlamaktır. Sadece mimarın değil, mühendislerin ve farklı spesifik konulardaki danışmanların katkı sağladığı bir model üretimi şeklinde yürütülen mimari proje geliştirme süreçleri, geleneksel süreçlerden farklıdır. Geleneksel süreçlerde proje temini mimarın verdiği bir hizmettir ve mimar danışmanlardan hizmet alır. Dolayısıyla modern proje temini süreçlerinde mimar projenin müellifi olarak iş akışı piramidinin tepesinde yer almıştır. YEM süreçlerinde ise iş akışları daha yatay bir hale gelir. Dolayısıyla mimarın proje süreçlerindeki otoriter müellif rolü, tasarım niyetlerini koruyan lider konumda bir proje ortağına dönüşmektedir. 
Son olarak enformasyonun çokluğu ve tüm tasarım verisinin bir modelde toplanması tasarımı farklı performans kriterleri karşısında analiz edilebilir hale getirmektedir. Modern dönemde yapılar belli bir ihtiyaca cevap verecek şekilde program öncelikleri temelli tasarlanmışlardır. Bu bağlamda kanıta dayalı bilimsel bilginin toplumda kabul gördüğü modern endüstri çağının mimari eğilimi olarak fonksiyonalizm, modern dönem için işlerliği kanıtlanmış, iyi, doğru ve estetik olduğu kabul görmüş bir mimarlık sunar. Günümüzde ise erişilebilir veri miktarı fazlalaştıkça performans giderek yapı tasarımı için tek değer olmaktadır. Yapılar hem inşa hem de operasyonları boyunca belli performans kriterlerini karşılayabilmek, verimli kılınmak üzere optimize edilirler. Dolayısıyla YEM yöntemlerinin sunduğu veri çokluğu mimari tasarımı giderek performans odaklı hale getirmektedir. 
YEM'nin bahsi geçen üç etkiyi oluşturma potansiyelleri tezin üçüncü bölümünde incelenmiştir. Öncelikli olarak YEM araçları nesne temelli, eklemli, ilişkisel ve parametrik bir modelleme sunmaları ve sadece geometrik bilgiyi değil nesnelerin niteliklerine dair özellik bilgisini barındırmaları modelin gerçekliğe yakın bir şekilde üretilmesini sağlayan simülatif ortamı sunmaktadır. İkinci olarak dijital modellin farklı paydaşlar arasında veri kaybı olmadan paylaşımı için yapı modeli standartları çalışmaları yapılmış, eş zamanlı çalışmaya olanak sağlayacak çevrim içi YEM sunucuları geliştirilmiştir. YEM'nin bütünleşik ortaklaşa yapı modeli üretimini sağlayacak bu olanakları uyumlu ortak çalışmayı mümkün kılmıştır.  Son olarak gerek Autodesk Revit ya da Graphisoft Archicad gibi YEM platformlarının entegre araçlarının ile gerekse bu platformlarda üretilen modellerin içe aktarılarak kullanıldığı spesifik analiz alanlarında geliştirilmiş diğer yazılımların çeşitli analiz ve değerlendirme kapasiteleri vardır. Dolayısıyla YEM yöntemleri bir fikir olarak belirmelerinden günümüze geliştirilmiş ve mimari tasarım ve inşa için bahsedilen etkileri yaratacak tasarım bilgisini yeni enformasyon formunda iletecek araçlar bütünü oluşturulmuştur.  
Bu bağlamda tezin dördüncü bölümünde Türkiye'den bu araçları kullanan ofislerle görüşmeler yapılmış ve bahsi geçen etkilerin nasıl ortaya çıktığı incelenmiştir.    Hem geleneksel araçlara aşina olan hem de YEM yöntemlerine geçmiş dört mimari tasarım ofisinde, YEM araçlarına geçmeleri ile birlikte simülatif bir mimari notasyonun   kullanımı, diğer ekiplerle ortaklaşa üretim yapmaları ve YEM'nin analiz olanaklarının tasarım ve proje geliştirme süreçlerini nasıl dönüştürdüğü sorgulanmıştır.  
Simülatif bir notasyon olarak YEM'nin ofislerde temsilden farklı olarak bir veri yönetimi aracı olarak görüldüğü izlenmiştir. Ofisler kendi deneyimlerini dile getirirlerken ancak zihin yapılarını değiştirdiklerinde YEM araçlarını kullanıma sokabildiklerini iletmişlerdir. Bunun dışında YEM aracında modelleme yapmanın yapıyı gerçekte inşa edecek gibi modellemeyi gerektirdiğini doğrulamışlar ve bu sebeple ekiplerindeki kişilerin geçmişe nazaran uygulamaya daha hakim olmaları gerektiği beklentisinin oluştuğunu söylemişlerdir. Dolayısıyla tasarım süreçleri YEM'nin diğer analiz değerlendirme olanaklarını da kullandıkça daha tektonik bir sürece YEM araçlarını kullandıkları projelerde dönüşmüştür. Ancak biri hariç diğer ofisler YEM'nin çok fazla enformasyon gerektirmesinden dolayı her projeyi YEM ile yürütmediklerini de belirtmişlerdir. Görüşülen ofislerin tümü mimarın rolünün YEM ile birlikte kesinlikle değişiyor olduğunun altını çizmiştir. Bu değişim ile proje süreçleri daha yatay bir organizasyon haline gelmiştir. Bunun bir sonucu olarak mimarin diğer gruplar ile koordinasyon sorumluluğunu üzerinden attığını ancak kendi disiplin alanında daha fazla iş üretmek durumunda kaldığı öne çıkan yorumlar olmuştur.  YEM'nin analiz ve değerlendirme olanaklarını kullandıklarını, YEM araçlarının en cezbedici yönünün zaten programlardan hızlı ve kolay veri çekebilmek olduğunu iletmişlerdir. Tasarımların performans odağı ile belli bir seviyede optimize olabileceğini ifade etmişler ancak bunun özgün tasarım fikrini etkilemeyeceğini belirtmişlerdir. 
Sonuç olarak YEM yöntemleri günümüz mimarlığının bir gerçeği olarak belirmektedir. Bu tezde modern dönemin bilgi iletme araçlarının yerini enformasyon modellere bırakırken mimarlığın, modern gelenekten gelen roller, tasarım yöntemleri ve öncelikleri gibi bazı alışkanlıklarının nasıl değiştiği sorgulanmıştır. Mimarın yeni duruma karşı pozisyon almasında yeni araçlara karşı böyle bir sorgunun mühim olduğu düşünülmektedir. Bu bağlamda tezin sunduğu kapsamlı inceleme hem akademik hem pratik alandaki mimarlar için bir kaynak olarak görülebilir.

Abstract:
Building Information Modelling (BIM) is a method developed for Architecture, Engineering and Construction (AEC) industry to produce, store and share design information and work on a model collaboratively. This thesis examines BIM and BIM tools, which have been used more than ten years and prevailing gradually across the industry. 
Primary reason of BIM to be chosen as the subject of this work bases on a realization that information models as the new mode for delivering information has been replacing orthographical drawings (triple set of plan-section-elevation drawings) which have been intrinsic to architecture. Orthographic projections which have been formal communication tools for architects since they born in Renaissance, have also determined the boundaries of the discipline. Since the Italian architect and theorist Leon Batista Alberti drew a distinction between designation and construction (lineamenta and structura) of buildings in 15th century, architect has become a figure who creates designs of the buildings and disrupted from the construction. As a result, drawings have been the essential tools of the modern architect figure.  During the modern era inasmuch as drawings have been the main medium to transmit design information, they also become the fact that defines modern architectural design.   Therefore, the change of medium to transmit design information has the potential to cause profound transformations on modern definition of architecture. Due to the replacement of drawings with information models, it can be expected that modern form and boundaries of the architecture would change since one of the factors that create them are drawings.  
In this context, within the scope of this thesis, in order to show what kinds of effects BIM may have on the nature of architecture, it is aimed to look at the use of BIM in architectural design. Primarily, the meaning of BIM and possible effects that some features of the tools and method itself can create on design is discussed. Besides, through the meetings are done with the local office founders and project coordinators the early effects of BIM on design and project development processes at local conjuncture are observed and demonstrated. 
The methodology used for the examination is based on building a structured theory by a conceptualization of the current situation. In this context, analytical reading of the literature and discourse analysis are the main methods of the thesis. Moreover, semi-structurally built interviews are done with the people from four different local design offices in which BIM tools are employed, and acquired statements are analyzed cross-sectionally.  
In the thesis, primarily, to explain the meaning of BIM methods for architecture, French philosopher Jean François Lyotard's views on knowledge are applied. Lyotard in his book called The Postmodern Condition A Report on Knowledge explains a relationship between the accepted form of knowledge and the order of the society. According to Lyotard accepted form and the status of knowledge and its legitimization mechanisms changes through the epochs. For instance, while in the age of traditions and conventions the widely accepted form of knowledge was narrative, it has been scientific during the modern era. Narrative and the scientific forms of knowledge have different features in respect to research and transmission of acquired knowledge, and they both are subject to distinct legitimization mechanisms to have a level of acceptance in the society. Lyotard in his book which he wrote at the end of 1970's mentions that status of knowledge once again altered as societies enter postindustrial age. As Lyotard states, new form of knowledge does not require any legitimization mechanism to have an acceptance in the digital postindustrial, postmodern social organization. Manuel Castels calls this social organization as information society where information is the new form of knowledge transmitted through data. According to Lyotard primal features of information is its noncentral dissemination and possibility to be generated and manipulated by any individual in the flow. Lyotard emphasize that as high as the operated information performs against evaluation tests which are possible to run by the advance technology, it gains a credibility. Since architecture is a part of social system; form of architectural knowledge, its production and transmission also changes inevitably. In this context, BIM methods and information models in architecture is the clearest correspondence of informative form of knowledge which is accessible for anyone in the design process to use, manage or manipulate. 
BIM can be explained as a method supported by digital technologies for planning, design, construction, operation and maintenance processes of buildings. BIM methods aims to gather the necessary information for construction and operation of a building from early design concepts to end of its lifecycle on a digital model. Today for a clear BIM processes, the desired level of information to be consisted by the model is previously determined. Even though, currently many BIM applications targets to achieve the total information only necessary for the construction process, BIM is essentially an information management technology which consist high amount and complex layers of information for each cycle of building life entered to a three-dimensional digital model. Therefore, BIM methods and tools are informational notation for architectural design. 
In this respect, in this thesis, the effect of BIM, as the new form of information transmission for architectural design, is examined in three topics. First of the topics which are explained in the second section of the thesis is the changing form of notation in architecture by BIM Technologies. Drawings are generated representations of design and presents a representational notation. Conversely, information models are required to be regarded as a digital self of the building to be constructed in the future. In this context, it is claimed that, while drawings are representational notation modes, information models are a simulational notation for design. Representation and simulation are different mode of perceptions which have distinct characteristics. Representations always carry a level of ambiguation. The ambiguous characteristic of representation reflects on the customs of modern architectural design. Representations with the ambiguity they provided have been the realm in which a meaning is searched and produced, for a theoretical architecture. Whereas, simulation does not open up the ambiguous realm. Hence, the capacities of simulation provided for design are different from representation. When the big amount of data used for the digital construction of a building in a digital environment by the simulative BIM technologies is considered, it can be claimed that architectural design is transforming to be a digital tectonic production of multiple people from being a theoretical mental activity of one. 
The other impact of BIM is therefore on architect's role in design and construction processes. To digitally construct a building as equivalent as it will be constructed in reality requires information from different fields of expertise involved in the construction of a building besides the discipline of architecture. The main goal of BIM methods is to achieve integrated project delivery by enabling different groups to generate information model through an interoperable collaboration. These project development processes conducted by the contribution of not only architects but also engineers and several consultants from variety of expertise areas are differs from conventional project development and delivery modes. The traditional process of project recruitment is a service which is provided by architects, for which architects receive service from several consultants. Hence, in the modern project recruitment process architect as the author of the project places at the top of the work flow pyramid. Conversely, in a BIM process work flows are organized horizontally. As a result, the authoritarian position of architect in a project development alters to a team member/leader insofar s/he guards the design intentions during processes. 
Finally, the abundance of information and owing the whole data for a design on a single model, enables design to be analyzed and evaluated against different performance criteria. During the modern era buildings have been designed based on programmatic priorities to supply particular needs. Therefore, in this context, functionalism has been a design tendency which was accepted as correct, good and aesthetic and operability of which was approved. Now however, insofar as accessible data is big, performance of the buildings becomes sole criteria for them to be approved. Buildings are optimized to achieve the determined performance goal both for their construction and operation processes. Therefore, management of big data provided by BIM methods renders architectural design performance oriented gradually.
In the third chapter of the thesis, within this context, the potentials and the features of BIM methods and tools to create the impacts mentioned above, are examined. Primarily, it is discussed that how object oriented, articulated, relational and parametric modeling provided by BIM platforms and object's ability to hold semantic qualified information besides geometric info realize a simulative environment in which models are created as digital equivalents of real versions. Secondly, BIM's ability to provide collaboration is examined. Since the first ideas emerged about BIM, an effort to develop building model standards are done to enable sharing model among different participant groups of the project without a loss of data have been given, and BIM servers and methods to provide a synchronized collaborative digital work environment have been developed. By this way, BIM made possible a collaborative and interoperable way to generate comprehensive digital information model and integrated delivery of the projects. Finally, both integrated tools to BIM platforms such as Revit or ArchiCAD and external, more professional scope specific software programs are demonstrated to argue analyze and evaluation capacities opened up by BIM methods. As a result it is expressed that, BIM methods since their first emergence until today are developed to be sets of tools to transmit design information in a new form of data and have the abilities to create effects mentioned above on architecture. 
In this regard, to examine how the effects are emerged in local context, several interviews are done with the people form Turkey based design offices in which BIM tools are employed. In the fourth chapter of thesis a discussion through cross-analytical reading of the statements is given. In these offices, in which people are both accustomed to traditional modes of project delivery and also are able to use BIM tools, the occurred impacts of transition from representational to simulational notation, collaborative production with other participants and usage of analyze options of BIM tools on design and project development processes is inquired. 
As a simulative notation it is observed that BIM is accepted as a data management method as opposed to technical drawings. Architects while expressing their experiences state that they could only be able to make work of BIM tools when they changed their consideration about information transmission. They approve that modeling in a BIM platform is quite equivalent to construct a building in reality. Therefore, their mode of design process approaches to implementation. As a result, while their design process transforms into tectonic one, in so far as they used the BIM capacities, they stated that, they also started to expect from the people they work with have both an advance knowledge on digital tools and a level of understanding of building tectonics, and site applications. However, all the offices except one stated that, they do not use BIM for each project if it is not requested by the owner since it requires huge amount of information. 
All the people from offices emphasize and approve the changing role of the architect. They asserted that hierarchical order of a project development process is disrupted, and it became horizontal. As a result, architect has been begun to give away the coordination responsibility between groups, however, inside the boundaries of his/her discipline s/he becomes more focused and for him/her to produce way more information in architectural realm became expected. 
They also mentioned that they often employ analytical features of BIM tools which provide fast and easy data management and are the most charming facility of BIM. They expressed that design may be optimized in a level with the opportunities of the tools however they believe, this does not effects uniqueness of the design itself. 
As a result, BIM tools are the fact of today's architectural creation. In this thesis the changing role of architect and design methods, accustoms of architecture rooted in modern traditions, with the replacement of tools for transmitting design information is questioned. It is believed that to have a position against changing situations, to be aware of changing conditions have critical importance for architects. Therefore, the compressive investigation of this thesis should be considered as an effective source for the architects from both practical and academic fields of architecture, on the issue of BIM effects.