Blokzinciri (blockchaın) teknolojisinin inşaat sektöründe kullanımı
Blockchain technology in construction
Yazar: ALİCAN KANDİYE
Danışman: DOÇ. DENİZ ARTAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı İşletmesi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde karmaşık ve mega yapıların artmasıyla proje yönetimi konusu daha da önem kazanmıştır. Bu tür büyük ölçekli projeler genellikle birçok disiplinden ve birçok milletten insanları bünyesinde barındırır. Bu tarz projelerin belirlenen zamanda ve maliyette tamamlanabilmesi için; kaynaklar etkin kullanılmalı, paydaşlar arasında bilgi paylaşımı yapılmalı ve yoğun bir işbirliği içinde çalışılmalıdır.
İnşaat endüstrisi her zaman diğer birçok sektöre göre daha düşük üretim ve verimlilik düzeyine sahip olması ile bilinir. Her projede, tarafların değişmesi  ve değişen çıkarları, genellikle tek seferlik iş ilişkisinde olmaları ve sektörün teknolojik gelişmelere karşı muhafazakar yapısı düşük verimliliğin nedenleri arasında sayılabilir. Ayrıca, proje katılımcıları arasında güven eksikliği, verimliliği azaltan en önemli faktörlerden biridir.
Son yıllarda dünyada popülerliğini arttıran ve özellikleri anlaşılınca giderek daha fazla ilgi odağı haline gelen blockchain teknolojisi, inşaat sektörüne verimliliği düşüren belli başlı alanlarda yardımcı olabilecek potansiyele sahiptir. Veri işleme ve depolama teknolojisi olan blockchain, veri içeren blokların, kronolojik olarak birbiri ardına eklenmesiyle, zincir oluşturması sonucu oluşmuştur. Bloklarda veri, "hash" olarak adlandırılan bir nevi parmakizi, bir önceki bloğun hash değeri ve zaman damgası bulunur. Her bir yeni bilgi, veri ya da işlem bloklara kaydedilir, şifrelenir ve zaman damgalanır. Bir sonra eklenen blok hem kendi hash değerine hem de kendinden önce gelen bloğun hash değerine sahip olduğu için bloklardaki bilgileri değiştirmek oldukça zordur. Oluşturulan bloklar merkezi bir veri tabanında tutulmaz, sistemdeki her kullanıcı 'düğüm noktası' blok zincirinin bir kopyasına sahiptir. Buna dağıtılmış defter teknolojisi denir. Verilerde en ufak değişiklik yapmak için, bütün kullanıcılardaki blokların aynı anda değiştirilmesi gerekir ki bu da pratik olarak mümkün değildir. Yeni eklenecek bir bloğun sisteme kaydedilmeden önce geçerli olmasını sağlamak için fikir birliği mekanizması kullanılır. Ağdaki kullanıcılar fikir birliğine ulaştığı takdirde işlem geçerli olacaktır. 
Blockchain, merkezi olmayan yapısı, şeffaflığı, denetlenebilirliği, gizliliği, değişmezliği ve sağladığı güven duygusu ile birçok sektörde ilgi çekmiştir. 
Blockchain'in özellikleri ve kullanım alanları ile ilgili birçok makale olmasına rağmen, inşaat sektöründe kullanımı ile ilgili yayın sayısı oldukça sınırlıdır.  Literatürde blockchain teknolojisinin inşaat sektöründe kullanımı ile ilgili destekler ve engeller yeterince işlenmemiş olmakla birlikte SWOT analizi konusunda da eksiklikler mevcuttur. Tespit edilen literatürdeki eksiklikler bu tez ile giderilmeye çalışılmıştır.
Tez çalışmasının amacı, blockchain teknolojisinin inşaat sektöründe benimsenmesi için geniş çaplı yapılandırılmış literatür çalışmasının yapılması, destek ve engellerinin belirlenmesi ve sonucunda SWOT analizinin yapılmasıdır.
Tezde öncelikle inşaat sektöründe blockchain kullanımı ile ilgili yayınlar için yapılandırılmış literatür taraması yapılmıştır. Yayınlar; anahtar kelimelere, yayınlanan ülkelere, türlere, yayıncılara, dergilere göre analiz edilmiş ve sonunda bir araştırma yol haritası oluşturulmuştur. Yapılan araştırma yol haritası sonucunda benzer ve birbirinin devamı niteliğinde olan çalışmalar belirlenmiş ve bu alandaki araştırma eksiklikleri tespit edilmiştir. Blockchain teknolojisinin tanıtımının düzgün yapılamaması, potansiyel kullanıcıların karşılaştırma yapabilmeleri için teknolojinin pilot projeler veya örnek vaka çalışmalarıyla desteklenememesi ve nesnelerin interneti (IoT) konusunun blockchain teknolojisi ile olan işbirliğinin oldukça yüzeysel araştırılması tespit edilen eksikliklerdir.
Yapısal özellikleri nedeniyle blockchain teknolojisi, inşaat endüstrisinde birçok alanda kullanılabilir. Bunlar: akıllı sözleşmeler, tedarik zinciri, ekipman kiralama, blockchain tabanlı BIM, atık yönetimi, gayrimenkul yönetimi, enerji yönetimi, sürdürülebilirlik ve tesis yönetimidir. Blockchain teknolojisi; otomasyon özelliği ile akıllı sözleşmelerde; şeffaflığı ve takip edilebilirliği sayesinde tedarik zincirinde ve ekipman kiralamada; derin işbirliği ve güven duygusu sağlamasıyla BIM ile birlikte; inşaat sırasında oluşan atıkları tek bir yönetim ve kayıt sistemi altında birleştirerek atık yönetiminde; arazi ve tapu senetlerini blockchain tabanlı bir sistemde tutarak gayrimenkul yönetiminde; enerji üretiminde ve dağıtımında akıllı şebeke kullanımı ile enerji yönetiminde; hammadde veri tabanı sağlayarak sürdürülebilirlikte; bakım gerektiğinde bina ile ilgili tüm bilgilere sahip olduğu için otomatik iş emri verilebilecek tesis yönetim sisteminde de kullanılabilir.
Daha sonra blockchain teknolojisinin yapısal özellikleri irdelenip, sektörde benimsenmesine destek ve engel olabilecek faktörler saptanmıştır. Destekleyici faktörler arasında aracısızlık, otomasyon, maliyet azaltma, güven ve belirgin sahiplik belirlenmişken engelleyici faktörler olarak; blockchain anlayışı, karmaşık görünen yapısı, başlangıç maliyetleri, depolama sorunu ve gizlilik&güvenlik belirlenmiştir.
Yeni bir teknolojinin ya da inovasyonun objektif bir şekilde değerlendirilebilmesi için en sık kullanılan analiz yöntemlerinden biri de SWOT analizidir. Blockchain teknolojisinin inşaat sektöründe kullanımıyla ilgili güçlü ve zayıf yönleri ile karşılaşılabilecek fırsat ve tehdtiler SWOT analizi ile incelenmiştir. Buna göre, Blockchain teknolojisinin güçlü yanları; verimli olması, ademi merkeziyetçi yapısı, otomasyon, gizlilik özelliği, şeffaf olması ve denetlenebilir olmasıdır. Buna karşılık yüksek enerji tüketimi, kapasite arttıkça aynı verimde çalışma sorunu, performans ve fikir birliği mekanizmasındaki bazı konular blockchain teknolojisinin zayıf olduğu alanlardır.
Tezin ilerleyen kısmında ise inşaat sektöründe son zamanlarda dijitalleşme ve verimlilik konusunda önemli katkısı olan Yapı Bilgi Modellemesi "Building Information Modeling" (BIM) konusu açıklanmış ve BIM ile ilgili yaşanan sorunlarda, blockchain teknolojisinin ne gibi çözümler sağlayabileceği incelenmiştir. Tasarım sahipliği, veri güvenliği, fikri mülkiyet hakları, sözleşmeye bağlı konulardaki problemler blockchain teknolojisi ile üstesinden gelinebilir.
Bu tezin katkısı, blockchain teknolojisinin inşaat sektöründe benimsenmesi için geniş çaplı yapılandırılmış literatür çalışmasının yapılması, destek ve engellerinin belirlenmesi ve sonucunda SWOT analizinin yapılmasıdır. Ayrıca inşaat sektöründe BIM'in uygulanmasında karşılaşılan sorunlara blockchain teknolojisinin getirebileceği çözümler belirlenmiştir. Araştırma sonuçları, blockchain teknolojsinin inşaat sektöründe uygulanması ile ilgili akademik ve sektörel araştırmaların yetersiz olduğunu  göstermektedir. Özellikle blockchain teknolojisinin, sektördeki profesyonellere daha iyi tanıtımı yapılmalı, potansiyel kullanıcıların karşılaştırma yapabilmeleri için anlatımlar pilot projeler veya örnek vaka çalışmalarıyla desteklenmelidir. Ayrıca nesnelerin interneti (IoT) konusunun blockchain teknolojisi ile olan potansiyel işbirliği daha detaylı incelenmelidir.
Blockchain teknolojisi hala inşaat sektörü için oldukça yenidir. Sektörün de yeniliklere karşı korumacı yapısı göz önüne alındığında, blockchain teknolojisinin aniden benimsenmesi beklenmemektedir. Fakat bu durum blockchain teknolojisinin inşaat sektöründeki potansiyelinin göz ardı edilmesini gerektirecek bir durum değildir. Sağlayacağı gizlilik, güven, işbirliği, şeffaflık ve otomasyon gibi özelliklerle blockchain, sektördeki mevcut problemlerin önemli bir kısmına çözüm olma ve verimliliği arttırma potansiyelini kendinde barındırmaktadır.

Abstract:
The construction industry is one of the oldest known sectors in the world. The construction sector, which develops in response to the need for accommodation, which is one of the basic needs of people, has a great role in the development of societies and the advancement of civilizations. As societies developed, technology advanced and population started to increase, people's demands and needs began to change. 
Nowadays, with the increase of complex and mega structures, the issue of project management has become more important. Such projects usually involve people from multiple disciplines and multiple nationalities. In order not to exceed the duration and cost of the project, resources should be used effectively and should be worked in an intensive cooperation. Using traditional methods on such large-scale projects, reduces the efficiency.
The construction industry is always known for its lower production and efficiency than other sectors. Different numbers and interests of project stakeholders in each project, usually one-time business relationship and sector's conservetive structure against technological developments can be considered among the reasons for low efficiency. Moreover, lack of trust between project participants is one of the factors that decrease efficiency and productivity.
Blockchain technology which recently announced its name with the technology behind the popular cryptocurrency bitcoin, has the potential to overcome certain challenges in the construction industry. Although the foundation of blockchain technology dates back to 1991, it emerged in 2008 with a person or group published a paper about blockchain technology under the pseudonym Satoshi Nakamoto. 
Blokchain technology, whose main purpose was to prevent changes to be made by  time-stamp on digital documents, has now become a technology with many applications.
The name of blockchain comes from the blocks containing information create 'chain' by adding them chronologically one after the other and become blockchain. Each block contains the timestamp, the data to be stored, the numerical value called the hash 'fingerprint' and the hash of the previous block. 
Block is created for every transaction made and new information added in blockchain technology. These new blocks are not stored in a centralized database  like other systems, but stored in every user 'node' in the system. This is called distributed ledger technology (DLT). Someone who wants to tamper with the block needs to change the information on all users on the network, which is quite difficult. Thus, the information on the blocks is protected against tampering. In addition, users in the system can see all transaction history. There is no need for central authority and, as in other central databases, no data loss occurs in case of system crash.
In a peer-to-peer network, a consensus mechanism is used to ensure that the block is valid before being registered in the ledger. Although there are many consensus mechanisms, the purpose of these mechanisms is that the nodes reach a consensus by accepting the correctness of the transaction performed.
Structured literature review was also performed for papers about blockchain in construction industry. 48 publications in total; analyzed by according to keywords, countries published, types, publishers, journals and a research domain map was made at the end. As a result of the research map, similar and successive studies were detected and deficiencies in the publications were identified.
Due to its features, blockchain technology can be used in many fields in the construction industry such as; smart contracts, supply chain, equipment leasing, blockchain based BIM, waste management, real estate management, energy management, sustainability, facility management. Therefore blockchain technology has the potential to solve many of the existing problems. 
Smart contracts are one of the potential applications in construction industry. Smart contracts were first mentioned in 1994 by Nick Szabo. Szabo designed smart property by combining smart contracts with physical objects. Smart contracts consist of computer codes rather than massive pages of paper. The contract clauses accepted by the parties, before starting the work, are executed automatically when the conditions are met. This also prevents third parties from being involved in the process in the event of a possible dispute. Smart contracts are more efficient in terms of automation and contract tracking than traditional written contracts. It saves time and money by reducing dependency on intermediary institutions. Late or short-change of progress payments is one of the important problems of the construction industry. With smart contracts, one of the parties will receive the payment in time when it meets the terms of the contract. Thus, the bankruptcy of companies will disappear and the trust of each other will increase.
The supply chain, where many companies are involved in different stages, is one of the most important issues in the construction industry. The fact that parties often have one-time business relationships, the lack of trust between participants in payments and the quality problem due to the lack of traceability of the supply chain can be count as the main challanges of traditional supply chain system. There is no clear and reliable source for traceability in the traditional supply chain system. For example, there is no tracking system that allows you to follow the process from the raw material stage to the construction site. A system where almost every material used in construction process is recorded and tracked transparently throughout the supply chain until it is built, can be possible with blockchain technology.
Any changes made on blockchain system are recorded and visible transparently by authorized users which is very beneficial for BIM based projects. Since there are many people and groups working on a project, it is inevitable to change a BIM model at the same time. All model changes in the project can be recorded. Therefore all revisions history can be seen. Also there is accountability for problems that may arise in the model, because in blockchain system it is easy to find who did what and when. In addition BIM has special issues such as; design ownership, data security, intellectual property rights, contractual issues. These problems can be overcome by blockchain technology.
Blockchain technology can also be used; in waste management by combining the wastes generated during construction under a single management and registration system; in real estate management by keeping lands and title deeds in a blockchain based system; in energy management with the use of smart grid in energy production and distribution; in sustainability by supplying the raw material database;  in the facility management system where automatic work order can be given when maintenance is needed because it has all the information about the building.
Afterward, the structural features of blockchain technology were examined, and drivers and barriers of the blockchain technology which are thought to contribute to its adoption in the construction sector, were determined.
In order to objectively evaluate a new technology or innovation, SWOT analysis, which is one of the most frequently used analysis methods, was performed.
In the following part of the thesis, the subject of Building Information Modeling (BIM), which has recently made a significant contribution to digitalization and efficiency in the construction industry, has been explained and what solutions blockchain technology can provide for BIM related problems.
The contribution of this thesis is to carry out a large-scale structured literature review for the adoption of blockchain technology in the construction industry, to determine its drivers and barriers, and to make SWOT analysis as a result. Research results show that academic and sectoral research on the implementation of blockchain technology in the construction industry is inadequate. Especially, blockchain technology should be better promoted to professionals in the industry. Also benefits of blockchain technology should be supported by case studies for potential users to compare. In addition, the cooperation of the Internet of Things (IoT) with blockchain technology should be examined more thoroughly
Blockchain technology is still quite new for the construction industry. Considering the conservative structure of the industry against innovations, blockchain technology is not expected to be suddenly adopted. However, this is not a situation that requires the potential of blockchain technology to be ignored in the construction industry. With its features such as privacy, trust, collaboration, transparency and automation, blockchain has the potential to be a solution to a significant part of the current problems in the industry and to increase efficiency.