Yapı bilişi modellemesinde erken evre mimari tasarım ve yerel veri ilişkisi
Early stage architectural design and local data relationship in building information modeling
Yazar: ÜMİT ARAR
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL DEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Mimarlık disiplini bağlantı kurduğu yer ile olan ilişkisi bakımından diğer disiplinlerden ayrılan özgün bir alandır. Mimarlık ile yer arasında kurulan ilişki birbirini karşılıklı besleyen bir ilişkiye benzer.  Yer sahip olduğu tarihi, topoğrafyası, kültürü, sanatı ve iklimi gibi özellikleri ile mimariye yön verirken mimarlık da yerin gizli potansiyelini, özünü ortaya çıkararak yere anlam kazandırır. Bu süreçte mimar yere özgü verileri çeşitli yöntemlerle toplayarak tasarım sürecine başlar. Tasarım ilk adımını oluşturan bu süreç mimarlıkta erken evre mimari tasarım süreci olarak adlandırılmaktadır. Erken evre mimari tasarım sürecinde mimar topladığı verileri değerlendirmek ve analiz etmek için çeşitli yöntem ve araçlar kullanmaktadır. Bu yöntemler maket, eskiz, geleneksel tasarım araçları veya sayısal tasarım araçları olabilmektedir. Teknolojinin gelişimi mimarların tasarım yöntemlerinin değişmesinde ve farklı notasyonların gelişmesinde etkili olmuştur. Mimarlıkta temsil ortamının kağıt düzleminden bilgisayar destekli ortama geçmesi Ivan Sutherland'in Sketchpad uygulaması ile başlayan serüveni günümüzde Yapı Bilişi Modelleme ile farklı bir boyut kazanmıştır.  Bu tez çalışması da mimari tasarım sürecinde "yer" kavramının Yapı Bilişi Modelleme (YBM) sistemleri ile ilişkilenme biçimlerini ve yerden elde edilen yerel verilerin erken evre mimari tasarım sürecinde YBM ile entegrasyon yöntemlerini araştırmaktadır. YBM sistemleri inşaat sektörünün dijital dönüşümünde öncü bir teknoloji devrimi olarak ele alınmıştır.  Yer ve yerel veri kavramlarının mimarlık pratiği üzerine etkileri detaylı bir şekilde inceledikten sonra YBM ile olan ilişkileri ayrıntılı bir şekilde ele alınmaktadır.  Çalışma kapsamında, YBM tabanlı yazılımlar sistematik bir şekilde sınıflandırılmış ve erken evre mimari tasarım sürecinde sıklıkla başvurulan yere özgü analiz yapabilen araçlar tespit edilmiştir.  YBM araçlarının mevcut potansiyelleri değerlendirildikten sonra YBM yazılımlarını kullanan uzmanlar ve kullanıcılar ile tezin hipotez ve araştırma sorularına cevap oluşturacak nitelikte anket çalışması gerçekleştirilmiştir. Anket çalışması ile mimari tasarım sürecinde yerel verinin değeri, erken evre mimari tasarım sürecinde YBM araçlarının etkisi ve YBM ile yerel veri ilişkisine dair YBM kullanıcılarının ve YBM uzmanlarının görüşleri alınmıştır. Anket sonuçlarında ortaya çıkan kullanıcı ve uzman görüşlerindeki fikir ayrılıkları ve ortak görüşler değerlendirildikten sonra mimari tasarım ofisleri, YBM uzmanları ve YBM yazılım geliştiriciler ile yarı yapılandırılmış mülakat çalışması gerçekleştirilmiştir. Mülakat çalışması anket çalışmasının devamı niteliğindedir. Anket içinde sorgulanan konular mülakat çalışması ile derinlemesine incelenmiştir. Mülakatların değerlendirilmesi için içerik analizi yöntemi kullanılmıştır. İçerik analizi ile oluşturulan grafik ve tablolar değerlendirme süreci için kaynak niteliğindedir. 
Çalışma sonuçları, YBM yazılımlarının sahip olduğu potansiyele rağmen mimari tasarım ofisleri tarafından erken evre mimari tasarım sürecinde yaygın olarak kullanılmadığını göstermektedir. YBM yazılımları erken evre mimari tasarım sürecine dair kütle modelleme, enerji analizleri, üretken tasarım ve parametrik tasarım gibi önemli katkılar sunmuş olsa da çeşitli problemler bu potansiyelin tam olarak ortaya çıkmasını engellemektedir. Bu problemler arasında yazılımların kullanıcı ara yüzlerindeki zorluk, çalışma algoritmalarının farklılığı, diğer yazılımlar ile entegrasyonu, yere ait analizlerin eksikliği ve eski alışkanlıkların devam ettirilmesi sayılabilir. Mülakat çalışması ile bu problemlerin aşılabilmesi, YBM yazılımlarının erken evre mimari tasarım sürecinde yerel veriler ile doğru bir entegrasyonun sağlanabilmesi için öneriler geliştirmiştir. Uzmanlar öncelikle yerel verilerin elde edilmesi ve sayısallaştırılması sürecinin üst idarelerin desteği ile mümkün hale gelebileceğini belirtmiştirler. 
YBM yazılımlarının mimari tasarım süreçlerinde daha etkin olarak kullanılması için: 
-	Kullanıcı ara yüzlerinin daha kullanıcı dostu haline getirilmesi
-	Geometrik esnekliğin artırılması
-	Yerel veriler ile entegrasyonu sağlayacak web tabanlı çözümlerin geliştirilmesi
-	Diğer tasarım araçları ile YBM araçları arasındaki veri uyumlarının iyileştirilmesi
-	İlgili idareler tarafından sağlanan verilerin doğruluğunun ve güncelliğinin sağlanması
-	İş akışlarının netleştirilmesi 
-	Eğitim ve desteğin artırılması
-	Yapay zeka teknolojilerinin YBM yazılımları ile entegrasyonunun sağlanması gibi ihtiyaçlara sahiptir. 
YBM yazılımlarının daha iyi bir tasarım aracı haline gelmesi için yapılacak iyileştirmeler ile mimarların yerel verilere dayalı daha sürdürülebilir, bağlama duyarlı, daha bilinçli tasarım kararları almasını sağlayacak ve inşaat sektörünün dijital dönüşümünü hızlandıracaktır.

Abstract:
The discipline of architecture is a unique field that differs from other disciplines in terms of its relationship with the place it connects. The relationship established between architecture and place resembles a mutualist relationship that nourishes each other. While the place directs architecture with its features such as history, topography, culture, art and climate, architecture gives meaning to the place by revealing the hidden potential and essence of the place. In this process, the architect begins the design process by collecting location-specific data through various methods. This process, which constitutes the first step of design, is called the early stage architectural design process in architecture. During the early stage architectural design process, the architect uses various methods and tools to evaluate and analyze the data the architect collects. It requires evaluating and purifying hundreds of ideas in the architect's mind and trying to find the most ideal idea. From past to present, indispensable elements of this universe are sketches and models. After sketches and model trials, architects improve the design process by transferring their work to the CIS environment or BIM environments. The development of technology has been effective in changing the design methods of architects and the development of different notations. Ivan Sutherland's adventure, which started with the Sketchpad application, has now gained a different dimension with Building Information Modeling. This thesis study investigates how the concept of "place" is associated with Building Information Modeling (BIM) systems in the architectural design process and the integration methods of local data obtained from the ground with BIM in the early stage architectural design process. BIM systems have been considered a pioneering technology revolution in the digital transformation of the construction industry. After examining in detail the effects of the concepts of place and local data on architectural practice, the current forms of relationship with BIM are discussed. In order to get a separate idea about the importance of the study, pioneering studies on "BIM" and the concept of "Local Data" will be examined. Studies have been carried out in many different areas on BIM systems. Since the focus of the thesis is on the relationship between BIM systems and the place in the architectural design process, studies developed using data such as location, topography, physical environment and natural environment within BIM systems have been examined.
Within the scope of the study, the stages of the design process and the role of place in the design process were examined. By presenting an objective and scientific approach to the architectural design process and stages, a theoretical and analytical basis necessary for the relationship between architectural design and place is established in the next section. In addition, it will be a valuable resource for BIM by providing a theoretical basis for the early stage architectural design process. Another important part of the thesis is to accurately explain the relationship between the concepts of data, information and knowledge. The reasons and contexts of emergence of the differences in meaning between these three terms are important in terms of understanding their meanings correctly and expressing them accurately in  scientific studies. The influential factor in creating the main title of the thesis can be associated with the importance given to the correct use of these terms. Understanding these concepts correctly will also help understand the importance of local data in the architectural design process.
After the impact of BIM software on the design process and the development of BIM tools are explained in detail, BIM-based software is systematically classified. Tools that can perform location-specific analysis, which are frequently used in the early stage architectural design process, have been identified. Among these tools, the possibilities of Forma software, which is based on BIM and developed directly only for the early stage architectural design process, were examined. After evaluating the current potential of BIM tools, a survey was conducted with experts and users of BIM software to answer the hypotheses and research questions of the thesis. With the survey, the opinions of BIM users and BIM experts were received regarding the value of local data in the architectural design process, the impact of BIM tools in the early stage architectural design process, and the relationship between BIM and local data. As a result of the survey, differences of opinion were observed between BIM users and BIM experts on some issues. It shows that despite the potential of BIM software, it is not commonly used by architectural design offices in the early stage architectural design process. It is seen that experts think differently on the same subject. The early stage architectural design process can be easily carried out with BIM systems and local data integration can be achieved within BIM systems.
The survey results were analyzed according to the research questions and hypotheses of the thesis study. An interview study was conducted to gain a deeper understanding of the differences of opinion between the user and the BIM expert and to learn the details of the subject. The interview study is a continuation of the survey study. Interviews were conducted with three separate groups: architectural design offices, BIM experts and BIM software developers. Separate questions were prepared for each group to answer the research questions and hypotheses of the thesis specific to their field. The issues questioned in the survey were examined in depth through an interview study. Content analysis method was used to evaluate the interviews. Graphs and tables created by content analysis serve as resources for the evaluation process.
According to the study results, there is no accepted data classification system among architectural design offices. Designers prioritize the data they care about according to the project in their architectural design processes. The process of obtaining data is mostly carried out by manual methods and the efforts of each office.
It shows that despite the potential of BIM software, it is not widely used by architectural design offices in the early stage architectural design process. Architectural design offices, BIM experts and BIM software developers agree that there are deficiencies in the integration of BIM systems with local data and that a full integration cannot be achieved. According to the opinions of design offices and experts, while BIM is beneficial in including a large part of natural data for local data in the architectural design process, it is insufficient in the effect of cultural data on the architectural design process. Although BIM software has made significant contributions to the early stage architectural design process, such as mass modeling, energy analysis, generative design and parametric design, various problems prevent this potential from being fully realized. These problems include difficulty in the user interfaces of the software, differences in working algorithms, integration with other software, lack of location analysis and continuation of old habits. Through the interview study, he developed suggestions to overcome these problems and ensure correct integration of BIM software with local data in the early stage architectural design process. Experts primarily stated that the process of obtaining and digitizing local data can be made possible with the support of upper administrations. Additionally, they emphasized that methods should be developed to facilitate data flows between software. Cloud-based and artificial intelligence-supported tools come to the fore in this field.
To use BIM software more effectively in architectural design processes:
-	Making user interfaces more user-friendly
-	Increasing geometric modeling flexibility
-	Development of web-based solutions that will enable integration with local data
-	Improving data compatibility between other design tools and BIM tools
-	Ensuring the accuracy and up-to-dateness of the data provided by the relevant administrations
-	Clarifying workflows
-	Increasing training and support
-	It has needs such as ensuring the integration of artificial intelligence technologies with BIM software.
With the improvements to be made to make BIM software a better design tool, it will enable architects to make more sustainable, context-sensitive, more conscious design decisions based on local data and will accelerate the digital transformation of the construction industry.