Endüstriyel tesis projeleri bağlamında disiplinler arası tasarım sürecinin geliştirilmesi: Aktörler, araçlar ve bilgi akışları
Enhancing multidisciplinary design process in the context of industrial plant projects: Actors, tools, flows
Yazar: HÜLYA YASAK
Danışman: PROF. DR. SEMA ALAÇAM
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Her bir paydaş için, tasarımdan yapım aşamasına kadarki süreçte, tasarım girdilerinin sentezi konusu gün geçtikçe daha önemli hale gelmektedir. Özellikle Mimarlık, Mühendislik, İnşaat sektörü (AEC), başta disiplinler arası bilgi akışını yönetmekle birlikte, tasarım ürününü, tasarıma ait temsillerinin dönüşümlerini ve koordinasyonunu sağlayabilmek için olması gerekenden fazla zaman harcarlar. Flager ve diğ.(2009), mimarlar ve mühendislerin birlikte çalıştığı bir projeye ait, üretim ve analiz süreçlerinden oluşan bir tasarım döngüsünün tamamlanmasının bir aydan fazla sürdüğünden bahsetmektedirler. Temel sebeplerin başında, tasarım sürecinde kısıtlamalara neden olan farklı disiplinlerdeki paydaşların kullandıkları yazılım araçları yer almaktadır. Mimarlar ve mühendisler arasında şekillenen tasarım sürecinin, Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD)/Yapı Bilgisi Modelleme (YBM)
aracılığıyla oluşturulan tasarım çıktılarının etkin bir şekilde paylaşılmasına bağlı olduğu düşünülmektedir. Parthenios'a (2005) göre, kavramsal tasarım 'doğrusal olmayan' olarak tanımlanır ve birbiriyle etkileşime giren alt süreçlerden oluşur. Buna bağlı olarak; tasarım adımları arasındaki ilişkilerin anlaşılması, kısıtların farkındalığı, tasarımcı/karar verme değişkenlerinin irdelenmesi gibi tasarım süreci parametrelerinin
anlaşılmasının, benzer projelerin süreçlerinin yönetilmesini iyileştireceği ve analiz edilmesini kolaylaştıracağı öngörülmektedir. Bunun da, belirli bir tasarımın disiplinler arası parametrik ilişkilerinin çözümlenmesiyle mümkün olacağı düşünülmektedir. Aynı zamanda, yapılan disiplinler arası ilişkisel çözümlemelerin; tasarımcıların
tasarım dışında harcadıkları zamanı asgari seviyeye düşürerek tasarım alternatiflerine daha fazla zaman ayırmalarına imkan sağlayacağı hedeflenmektedir. Bununla birlikte, AEC sektörünün, YBM araçlarını kullanma eğilimi gün geçtikçe artmaktadır. Endüstriyel tesis projelerinde de benzer eğilim görülmektedir. Ek olarak, endüstriyel tesis projeleri, disiplinler arası tasarım pratiği olan ve erken tasarım sürecinden inşaat sürecine kadarki süreyi kapsayan Mühendislik, Satın alma ve Yapım olarak tercih edilmektedir. Bu bağlamda, tasarım süreci aşamalarında mimari, inşaat, mekanik, elektrik, enstruman, otomasyon vb. disiplinler yer almaktadır. Mühendislik, Satın alma ve Yapım olarak yapılması istenen projelerin, tasarım çıktılarının verimli bir şekilde yönetilmesinin ve projenin başından sonuna takibinin mümkün olmasının önemi görülmektedir. YBM araçlarının son yıllardaki hızlı ve ivmeli gelişimi, paydaşların tasarım parametrelerini kontrol etmelerine ve eşgüdümlü olarak dijital ortamda çalışmalarını sağlamaktadır. Ancak, YBM araçlarının her disiplin için kullanılabilirliği göz önüne alındığında, disiplinlerin farklı tasarım araçlarını tercih ettiği gözlemlenmiştir. AEC sektöründe kullanılan tasarım aracı sayısının, tasarım girdi/çıktısı ve bilgi akışı için gereken zamanı önemli ölçüde arttırdığı düşünülmektedir. 2 boyutlu (2D) temsillerden, 3 boyutlu (3D) temsillere ve yazılı olandan simülasyona veri tiplerinin/dönüşümünün önemi, bilgi akış yönü için kritiktir. Bütün bunlara ek olarak, tasarım değişkenleri tasarım sürecinde mesleki deneyime,
insan-bilgisayar etkileşimine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Tez kapsamında, CAD araçlarından YBM araçlarına geçişin tasarım sürecine olan etkilerinin gözlemlenmesi amacıyla, tasarım sürecinde farklı CAD/YBM araçlarını kullanan mimarlar-mühendisler arasındaki tasarım çıktılarının disiplinler arası aktarımı analiz edilerek, tasarımcıların ana tasarım kararlarını almak için tüm tasarım girdilerinin sentezlendiği, kavramsal tasarım evresinden inşaat evresine kadar olan süre incelenmiştir. Sürenin incelenmesi sonucu, endüstriyel tesis projelerinde kullanılmak üzere bir süreç analizi oluşturmak hedeflenmektedir. Bu bağlamda, iki büyük işlevsel olarak benzer olup farklı tasarım araçları kullanılarak yapılan iki endüstriyel tesis projeleri kapsamında uygulanan iki büyük yapı seçilmiştir. Projelerden ikisi de 2D/3D CAD ve YBM araçlarının senteziyle tasarlanmıştır.
Tasarım araçlarındaki 2D/3D CAD araçlarından YBM araçlarına geçişin tasarım sürecine etkisi incelenmiştir. YBM araçlarına geçiş, mimari, inşaat, elektrik, mekanik disiplinlerini kapsamakta olup, borulama, enstrüman, proses disiplinlerini kapsamamaktadır. Projeler; mimari, inşaat, elektrik, mekanik olarak 2D CAD ve YBM araçları kullanılarak oluşturulurken, borulama, enstrüman, proses disiplinlerinde 2D/3D CAD araçları kullanılarak oluşturulmuştur. Çözümlemeler için, projelerin başlangıcından sonuna kadar projelerde çalışmış olan mimarın/mimarların ve mühendislerin retrospektif gözlemleri, proje dökümanları, kullanılan yazılım geçmişi
verileri, toplantı notları, proje ilerleme raporları, proje planlama raporları kullanılmıştır. Bu veriler baz alınarak, çözümlenen tasarım adımlarını ve ek olarak veri tipini/dönüşümündeki değişkenliği gösteren süreç çözümlemeleri oluşturulmuştur. Tasarım süreçlerinin segmentlere ayrılması sonucu; tasarım kararlarının alınmasında
rol alan pasif ve aktif aktörlerin karar almak üzere bir araya gelme sıklığının, kritik ya da kritik olmayan kararların ve aralarındaki ilişkilerin belirlenmesi, bu nedenle oluşan düğümlerin ve yönlü bağlantıların kurulmasıyla sürecin ağ modelleri oluşturularak karmaşık projelerin çizelgelerine bağlı olarak çıkarımlar üretmek amaçlanmaktadır.

Abstract:
With increasing concerns about combining data inputs for design from conceptual phase to construction phase is essential to each and every related stakeholders. Especially Architecture, Engineering, Construction industry's (AEC) users generally spend their time to manage information throughout disciplines, containing digital data
transformation and management. transforming and coordinating data and representations of design. Flager, Welle, Bansal, Soremekun and Haymaker states that it is taking more than a month to finalize a design cycle for architects and engineers, including generate and analyze a single design alternative. One of the main reason is
tools used by different disciplines which cause limitations in the process. Design process of architects to engineers depend on linking systems and design outputs effectively. According to Parthenios (2005), conceptual design is defined as non-linear and comprises of sub-processes that interacts each other. Understanding the relations, constraints, human/decision variables, parameters throughout whole process of design will provide better understanding for further work/studies. This could be possible by decoding parametric relationship between disciplines for specific design outputs. Decoding the design process could be used as a framework for further works by optimizing design process to allow designers to spend their time for create more design alternatives rather than spend their time for non-design tasks. On the other hand, AEC industry is currently executing projects as Engineering, Procurement and Construction (EPC) projects by using integrated digital systems such as Building Information Modelling (BIM). As a project execution method, EPC's practice area is Industrial Plant Projects. Industrial plant projects are well-defined yet complex projects in terms of plurality of stakeholders and scale factor. From the conceptual design phase to construction phase, it is tangled. To manage all of the phases of the project and verifying constant design parameters throughout disciplines requires integrated, dynamic digital softwares. Mainly this phases acquire efficient data management throughout architectural, structural, mechanical, electrical, instrumentation and automation disciplines. The improvement of BIM tools enable designers to control and work collaboratively with design parameters virtually. Yet, considering a variety of design tools used during design process are differentiate between disciplines. The number of tools used in the industry can significantly
enhance the time required for flow of information. The importance of data types/transformation from 2D to 3D or from text to simulation is critical for direction of information flow. Additionally, design variables often change during design process based on professional expertise, human-computer interaction, etc. Moreover, number of disciplines expand regarding project scales. It is clearly observed that multidisciplinary projects depend on several parameters which are stakeholders, project execution strategy, information flow and scale, function, location, softwares. Throughout these parameters, it is better to evaluate project at many points. Basis of
this research are all these variables and issues construction industry facing and adaptation of companies to executing large-scaled EPC projects. This execution strategy is common application in industrial plant projects industry, customers expect EPC contractors to provide sustainable models and informations in the lifecycle of
plant itself. This is a imperative term, which make companies to adapt new softwares and evolve its own way of design and project process methods. According to studies for industrial plant projects, it is accepted that process and related disciplines are main actors. Yet, it is multidisciplinary projects which have pre-defined informations provided by customer or Front-End-Engineering-Design (FEED) companies. There are pre-defined, ill-defined informations at the beginning. During project process it is obliged to collaborate with stakeholders to manage design problems effectively. Within the scope of the this research, multidisciplinary, large scaled EPC projects are investigated in the perspective of design outputs, data types, role of designers, stakeholders and data flows thorough disciplines during design process. In order to do that, case studies are selected according to author's personal experiences and observations. This was the main reason of research motivation. Selected projects for case studies were the ones author participated from the beginning of the projects until construction phase. Even if there are similar projects author's company are doing, company does not have any standarts, optimization methods or know-how. Similarity between the projects author's company is doing, made it possible to collect huge
amount of data. For data collection, meetings with different disciplines' leads, managers, customers, company data base, documentation, softwares' logs, BIM models, 2D / 3D CAD drawings, integrated facility management models, interviewing with collaborated stakeholders, local standarts and regulations. With these data enabled to examine project process in many perspective. As a result of the project process decoding, it is aimed to create a framework to be used for similar projects processes. In this context, the two large scaled, functionally
and project execution method similar industrial plant projects are decoded within the scope of using different design tools. Both of the projects were designed with the synthesis of 2D / 3D CAD and BIM tools. For data collection, retrospective observations of the author who worked in the projects from the beginning to the end
of the projects, the project documents, the data of the BIM tool and other integrated design tools' history, the meeting notes, the project progress reports and the project planning reports were used. Based on these datas and decodings project process' are comprehensively evaluated. Several outcomes are the gathering frequency of passive
and active actors to make design decisions, determination of the critical, non-critical decisions and the relationships between disciplines, transformation of data types. In conclusion, with this master thesis study, it is aimed to ensure framework for the companies which are executing industrial plant projects as EPC. New approaches could be provided by investigating existing situation, comprehensive evaluation of the efficieny of design and information workflows, project organizations, stakeholders and their part for making decisions. To optimizing project process by examining completed projects by evaluating meta data will describe new approaches for design management. For this purpose, it is aimed to compare case studies and accordingly provide qualitative information to creating a project management / execution plan to contribute new relational analyses that is developing the industry in order to minimize the time and man power for projects.