Türkiye için yapı bilgi modelleri hazırlık göstergesinin ölçülmesi: Mekansal verilerin rolü
Measuring building information modelling readiness index for Turkey: The role of spatial information
Yazar: CEM KUMOVA
Danışman: PROF. DR. HANDE DEMİREL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Beceri ve bilgi değerlendirme anketi = Skills and information evaluation questionnaire ; Bina bilgisi = Building information ; Teknolojiye hazır olma = Technology readiness

Özet:
Bilişim teknolojilerinde gelişmeler pek çok alanda verimliliği arttırmakta, zor problemleri çözülür hale getirmekte ve otomasyonu arttırmaktadır. Ekonominin lokomotif sektörlerinden olan inşaat sektöründe de Yapı Bilgi Modellemesi benzer amaçlar için geliştirilmiştir. Yaşam döngü değerlendirmesi yaklaşımı ile yapının planlama, tasarım, imalat, işletme ve bakım/onarım gibi tüm aşamalarını modellenebilmektedir. Yapı Bilgi Modellemesi (YBM), bir yapının fiziksel ve fonksiyonel özelliklerinin üç boyutlu olarak temsil edildiği bir modelin oluşturulma ve yönetilme süreci olarak tarif edilmekte olup, farklı disiplinlerin bir arada çalışmasını gerektiren yapı sektörü için çok uygundur. İki boyutlu çizimler gibi mevcut yaklaşımlar ile karşılaştırıldığında, YBM ile çizim süresi azalmakta ve paydaşlar arasında bilgi akışı sırasındaki olası problemler ortadan kalkmaktadır. Tüm paydaşlar, aynı üç boyutlu (3B) digital ikizler üzerinden karar alabilmektedir. 3B bilgi altyapısının teknolojik yaklaşımını, sistem ve yöntemlerini kullanan YBM, yaşam döngüsü boyunca planlamadan bina yönetimine mekansal bilgi biliminden faydalanmaktadır. Ancak, YBM ile mekansal veri elde etme, modelleme, analiz ve sunumu aşamalarının tam olarak entegre edilmesi henüz gerçekleşmemiştir.

Tüm dünyada günümüz inşaat sektörünün karşılaştığı sorunların en önemlilerinden olan paydaşlar arasında işbirliği eksikliği, yeni teknolojiye adaptasyon problemleri ve elde edilen deneyimlerin aktarılmasında karşılaşılan problemler YBM yaklaşımı ile çözülebilir. Fakat YBM'nin sağlamış olduğu tüm bu avantajlar, YBM'nin uygulandığı kurum, paydaşlar, sektör hatta ülkede pek çok değişikliğe neden olmaktadır. Bunlardan en önemlileri: iş akışı, yönetim, insan kaynağı, alt yapı ve teknolojidir. Bu gruplarda gerçekleşebilecek değişimlere sektörün adaptasyon süreci YBM'nin verimliliği ve kullanım sıklığı ile doğrudan orantılıdır. Dünyanın pek çok ülkesinde bu değişim ve dönüşüm gerçekleşmiş, hatta Yapı Bilgi Modellemesi kamu ihalelerinde zorunluk haline gelmiştir. YBM, henüz Türkiye'de yeni gelişmekte olup, İstanbul Havaalanı ve Metro gibi birkaç çok büyük projede başarı ile uygulanmış olmasına rağmen sektörün tümünde yaygınlığı bulunmamaktadır.

Bu çalışma kapsamında, bilişim sektörü ile beraber yürütülen çalışmalarda sıklıkla uygulanan hazırlık göstergesi analizi Yapı Bilgi Modellemesi (YBM) için uygulanmış olup, Türkiye için YBM hazırlık göstergesi ölçülmeye çalışılmıştır. Çalışmada ayrıca, mekansal verilerin rolü araştırılmıştır. Benzer çalışmalar farklı ülkelerde de gerçekleştirilmiş olup, sonuçlandırılan Malezya örneği ile karşılaştırılmıştır. Yüz yüze mülakatlar şekilde gerçekleştirilen çalışmaya toplam 35 uzman katılmış, ve her bir uzman ile görüşme yaklaşık 30-40 dakika sürmüştür. Mülakatların yapılandırılabilmesi için anket hazırlamıştır. Anket; profil bilgileri, Yapı Bilgi Modeli kullanımı, iş akışı, yönetim, insan kaynağı, alt yapı ve teknoloji alt başlıklarından oluşmaktadır. Ayrıca Türkiye'de mekansal veri altyapısının ve ilgili teknolojinin YBM için hazır olup olmadığına yönelik sorularda ankette yer almıştır.
 
Anketlerin değerlendirilmesi ile elde edilen sonuçlar irdelendiğinde; YBM, ankete katılanlar arasında %80 oranında mimari çizimlerin görselleştirilmesi amacı ile kullanılmaktadır. Çakışma analizinin yapılması ve metraj çıkarılması sıklıkla kullanılmaktadır. Daha yüksek ayrıntı ve doğruluk verilerinin girilmesi beklenen uygulama projesi (as-built), enerji analizi ve yapısal analiz uygulamalarında ise kullanım oranları düşmektedir. Deneyim kalitesini ölçmek için katılımcılara yapı bilgi modellemesinde kullandıkları uygulamaları bir sonraki çalışmalarında kullanmak isteyip istemedikleri sorulmuştur. Katılımcıların %94'ü bir sonraki çalışmalarında YBM uygulamalarını kullanmak istediklerini belirtmişlerdir. YBM çalışma yapısı itibariyle bir yapının tasarım, planlama ve uygulama süreçlerinde değişiklik meydana getirmektedir. 

Değişimin, iyi bilinen ve tanımlanmış inşaat yönetim adımlarını değiştireceği varsayılmış olup, konu uzmanlara sorulmuştur. Katılanların %57'si, YBM'nin proje sürecine dahil edilmesiyle ile birlikte, iş akışında bir değişiklik meydana gelmediğini belirtmişlerdir. Literatürde iş akışında değişiklikler olduğu daha önce tespit edilmiş olduğundan, YBM'nin Türkiye'de henüz tam kapasiteye ulaşmadığını göstermektedir. İş akışının değişimi, yeni tanımlanan meslek grupları içerisinde gözlemlemek mümkündür. YBM Proje Müdürü, YBM Koordinatörü, YBM Modelleyici ve YBM Saha Mühendisi olarak tanımlanan 4 farklı iş tanımı katılımcılara sorulmuş, uzmanlara katıldıkları YBM projelerinde belirtilen iş tanımlarının olup olmadığını belirtmeleri istenmiştir. Katılımcıların %40'ı, YBM Koordinatörü ve YBM için model tasarımcısı tanımına uygun iş görev ve sorumluluklarının tanımlandığını belirtmiştir. Bu durumda, değişimin olduğu fakat henüz başlangıç aşamasında olduğu değerlendirilebilmektedir.  YBM altyapısı iş adımlarının dijitalleşmesiyle, yapılan işlerin denetlenebilirliliği artmaktadır. Bu sebeple, kurum içinde karar alabilen yönetici veya hissedarların, YBM yönetiminin sağlıklı yürütülebilmesi için standartların takip edilmesi, protokol ve yönetmeliklerin uygulanmasına yönelik düşünceleri ölçülmüştür. Uzmanların %76'sı, kurumlarındaki karar alıcı pozisyonlarındaki yöneticilerinin YBM çerçevesinde tanımlanan standart ve yönetmeliklerin takip edilmesinin olumlu olduğunu belirtmişlerdir. Uzmanların çalıştıkları kurumlarda YBM imkanlarının geliştirilmesine yönelik, yazılım ve donanım yatırımının varlığına yönelik yöneltilen soruya, %69'u yatırım yapıldığını, %9'u yatırım yapılmadığını, %23'ü ise bu konuda fikirlerinin olmadığını belirtmişler.
 
Ayrıca uzmanların çalıştıkları kurumlarında yapılan yatırımların uzmanların iş yüküne olan faydasını değerlendirmeleri istenmiştir. Uzmanlar yapılan yatırımların yaklaşık %84 oranında faydalı ve/veya çok faydalı olduğu belirtmektedir. Yapı Bilgi Modelleri mekansal veri altyapı ve üç boyutlu topoloji kavramlarının beraber ele alındığı sistemler olup, mevcut mekansal veri toplama, modelleme, analiz ve görselleştirme yöntemlerinden faydalanmaktadır. Öncelikle mevcut yapılar için yapı bilgi modellerinin üretilmesi gerekmektedir. İnşa halinde olanlar için ise yapım aşamasında plana uygun hareket edilip edilmediği, varsa değişiklikler yine mekansal verilerin toplanması yöntemleri ile gerçekleştirilmektedir. Mekansal verilerin üretilmesi, uygun şekilde modele aktarılması, veri ve model doğruluğu digital ikizlerin oluşturulduğu YBM için azami önem taşımaktadır. 

Geomatik mühendisliği uzmanlığı içerisinde yer alan YBM ile ilgili konular belirlenip mülakatta uzmanlara sorulmuştur. Uzmanlardan, belirtilen konular ile YBM etkileşimi ve uzmanlığını sağlandığı faydalar açısından değerlendirilmesi istenmiştir. Yapı bilgi modelinin, mekansal bilgi sistemine entegrasyonu konusunda Geomatik mühendisliği uzmanlık konularının en çok etkiyi yapacağı, dolayısıyla en faydalı değerlendirmenin geomatik konuları üzerinden yürütülmesi gerektiği uzmanlar tarafından belirtilmiştir. İç mekan navigasyonu, YBM'ne katkı vereceği düşünülen diğer bir alandır. YBM çerçevesinde iş yapma becerilerine katkı sunan eğitim faaliyetleri ayrıca değerlendirilmiştir. Eğitim faaliyetlerinden mekan modelleme en yüksek katkıyı sağladığı görülmektedir, en fazla geri dönüş coğrafi bilgi sistemleri hakkında olmuştur.

Elde edilen sonuçlar, Malezya'da 2013 yılında yapılan çalışma ile karşılaştırılmıştır. Yönetim ile ilgili sorularda benzer sonuçlar elde edildiği görülmektedir. YBM konusunda açık destek ve öngörü bulunmaktadır. Fakat, teknoloji alt başlığı altında, Türkiye'de ortalama 3.38 ile kurumların birlikte çalışabilirliği en yüksek YBM teknik özelliği olarak görülmektedir ki bu oldukça olumlu bulunan bir sonuçtur. Fakat, bilgi iletişim teknolojileri (BİT) politikalarının 1.64 çıkması, Türkiye'deki kurumların YBM'nin tüm avantajlarının henüz fark edemediklerini göstermektedir. Çalışmanın karşılaştırıldığı Malezya örneğinde aynı yeterlilik göstergesi sıfır ile beş arası değerlendirmede 3.80 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak YBM'nin tüm avantajlarının anlaşılmadığı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuç, YBM'nin Türkiye'de ilgi ile takip edildiği, karmaşık ve büyük projelerde başarı ile uygulandığı, fakat daha küçük ölçekli projeler için hazır olmadığı yönündedir. Benzer çalışmalar genişletilerek tekrar edildiğinde uygun zamanlama ile başarılı olunacağı belirlenmiştir.

Abstract:
Advances in Information Technology increase the productivity in many areas, helps to solve complex problems and increase the automation process. Building Information Modelling serves similar purposes in the construction sector that is one of the locomotive sectors of the economy. Inline with the life cycle assessment approach, all stages of the building such as planning, design, manufacturing, operation and maintenance/repair can be modeled. Building Information Modeling (BIM) is described as the process of creating and managing a model in which the physical and functional properties of a building are represented in three dimensions. The model is very effective for the construction sector, which requires different disciplines to work together and collaborate. Compared to current approaches, such as two-dimensional computer aided drawings, drawing time with Building Information Modelling is reduced and the issues of information flow between stakeholders are eliminated. All stakeholders make decisions through the same three-dimensional (3D) digital twin. The core of Building Information Modelling, namely data, is three-dimensional and spatial, where BIM could benefit from mature technology, systems and methods of spatial information science in all stages of life-cycle being planning, construction, management and maintenance. However, the full integration of spatial data acquisition, modeling, analysis and presentation stages with Building Information Modelling has not yet realized.

Today's construction industry is facing problems all over the world, where among them lack of cooperation among stakeholders, problems of adaptation and lack of transferring experiences are highly ranked that could be solved by Building Information Modelling (BIM). However, all these advantages provided by BIM in return necessitate many changes in the organization, stakeholders, sector and even in the country where Building Information Modelling approach is implemented. The most important changes are expected to be in the workflow, management, human resource, infrastructure and technology. The process of adaptation of the sector to these changes is directly proportional to the efficiency and usage frequency of BIM. This change and transformation has taken place in many countries of the world, and even Building Information Modeling has become mandatory in public procurement. Countries mandating that the project stages be carried out in accordance with the Building Information Modelling standards are Norway, Finland, Singapore and South Korea. Several other countries such as the United States, Germany and China are working and developing policies for mandating BIM in public procurement. Furthermore, the adaptation process is very rapid in private sector, where according to data released by European BIM Summit Report 2015, 74% of contractors, 70% of architects and 64% of engineers have adapted to BIM in the United States. The rationale behind this is cost saving, the data management efficiency and automating the construction life-cycle. 

Building Information Modeling has only recently been developed in Turkey and has been successfully implemented in several very large projects such as the Third Airport in Istanbul, Kabataş - Mahmutbey Metro project and Ercan Airport. The Third Airport Project in Istanbul is one of the largest construction projects in the world with a construction cost of 22 billion dollars and a construction area of 1.3 million m2. The design, manufacturing, as-built, mismatch analysis, quality control, building management, time planning processes of the project are carried out entirely using Building Information Modelling and all this process is carried out through digital documentation. After successfully completing this project, Building Information Modelling approaches have been adopted in various projects, and both in planning/ manufacturing/ management and in academic studies. Several facility management projects using Building Information Modelling for shopping malls, hospitals, universities are planned. However, it is not widespread in the entire construction sector.

This study aims, to measure and evaluate the Building Information Modelling readiness index for Turkey, that is generally carried out for information technology based sectors and projects. Additionally, the role of spatial data within the readiness results has been explored. Similar studies have been conducted with different countries, where this study compares the results with a recent Malaysian example. Thirty five experts has participated in the study, where the study was conducted as face-to-face interviews. Each interview has lasted approximately 30-40 minutes. A questionnaire is prepare to aid and structure the interviews. The questionnaire consist of several sub-sections including data structure, model usage, workflow, management, human resource, infrastructure and technology. In addition, questions were asked about whether the spatial data infrastructure and related technology in Turkey are ready for Building Information Modelling. The methodology performed is based on "readiness index", where other methods available such as information systems competency framework, maturity model were also explored for this study. Since the readiness index is better tailored for organization and assess their level of implementation, this methodology is implemented within this study. Hence, a formal, metrics based process is followed, where the methodology could be repeated until the expected maturity level is achieved. According to the results obtained, 80% of Building Information Modelling is used for visualizing architectural drawings. Additionally, Clash- Detection Analysis and measurement are frequently used. Applications such as as-built, energy analysis and structural analysis are not frequently used, where the reason could be for such applications expected level of details, data and accuracy is high. To measure the level of experience, participants were asked whether they wanted to use the applications they used in Building Information Modeling in their next project. 94% of the participants stated that they would like to use BIM applications in their next study. BIM makes changes in the design, planning and implementation processes of a building as a result of its working structure. It was assumed that the transformation would change well-known and defined construction management steps, where these were asked to the experts. 57% of respondents stated that no change in the workflow occurred with the inclusion of Building Information Modelling in the project process. Since there have been changes in the workflow in the literature, it shows that BIM has not yet reached its full capacity in Turkey. Furthermore, it is possible to observe the change of the workflow within the newly defined professional titles.

Within the questionnaire four different job descriptions were identified as BIM Project Manager, BIM coordinator, BIM modeler and BIM Field Engineer. Afterwards, experts were asked to indicate whether they had the job descriptions specified in the Building Information Modelling projects they participated in. 40% of respondents stated that job duties and responsibilities were defined in accordance with the definition of Building Information Modelling coordinator and model designer for BIM. In this case, it can be concluded that the change has begun but not yet accomplished. BIM infrastructure with the digitization of business steps, the auditability of the work done is increasing. For this reason, the opinions of the managers or stakeholders who are in charge of making decisions within the institution are measured. The aim is to follow the standards and implement the protocols and regulations in order to carry out the management of BIM in an effective manner. 76% of the experts stated that their managers in decision-making positions in their institutions were positive to follow the standards and regulations defined within the framework. When asked about the existence of software and hardware investments for the development of Building Information Modelling facilities in the institutions where the experts work, 69% stated that they were invested, 9% did not invest, and 23% stated that they had no opinion on this issue. In addition, experts were asked to evaluate the benefit of investments made in their institutions to the workload of the experts. Experts say that about 84% of the investments are beneficial and/or very beneficial. Building information models are systems in which the concepts of spatial data infrastructure and three-dimensional topology are discussed together, making use of existing spatial data collection, modeling, analysis and visualization methods. First, building information models for existing structures need to be produced. For those who are under construction, several analyses such as clash detection, as built controls could only be performed via methods of spatial data collection. The generation of spatial data, the appropriate transfer of data to the model, and the accuracy of the data and model are of utmost importance for the Building Information Modelling where digital twins are created. Topics related to the Building Information Modelling within the geomatics engineering expertise were determined and the experts were asked several questions on this topic in the interview. Experts were asked to evaluate the interaction between the geomatics engineering topics and the BIM and the specific benefits provided by the expertise. It has been stated by experts that the integration of the building information model into the spatial information system will have the most impact on the expertise of geomatics engineers and therefore will be most useful. Another topic is indoor navigation. The training activities that contribute to the skills of doing business within the framework were also evaluated. From educational activities point of view, it is analyzed that spatial modeling has made the highest contribution. The most contributing education activities is evaluated as the Geographic Information Systems by the experts.

The results were compared with the 2013 study in Malaysia. Similar results were achieved in questions about management. There is clear support and foresight on management of Building Information Modelling. In the technology section, the interoperability of institutions is seen as the highest Building Information Modelling technical feature in Turkey with an average of 3.38. This is very positive. However, the fact that information and communications technology policies are 1.64, shows that the institutions in Turkey have not yet realized all the advantages of the Building Information Modelling. In Haron's 2013 study, the same qualification indicator for Malaysia was found to be 3.80 within a zero to five assessment scale. As a result, it was stated that not all the advantages of Building Information Modelling were experienced. Finally, according to the result of this exercise; there is a huge interest for Building Information Modelling in Turkey and it has been successfully implemented in complex and large projects, but still more maturity is required for smaller scaled projects. Furthermore, the legislation, national standards are not available to speed up the adoption process. As a result of this study, it was determined that if similar studies were expanded and repeated following the similar strategy it would be possible to determine the readiness and its level for Building Information Modelling of the construction sector in Turkey.