Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) - Giriş - Doç. Dr. Esin ERGEN PEHLEVAN

Transkript

1 Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) - Giriş - Doç. Dr. Esin ERGEN PEHLEVAN 29 Haziran

2 Doç. Dr. Esin Ergen Pehlevan , Carnegie Mellon Universitesi Doktora, Civil and Environmental Engineering , Istanbul Teknik Üniversitesi Yüksek lisans., İnşaat Mühendisliği Bölümü, Yapı İşletmesi Anabilim Dalı , Istanbul Teknik Üniversitesi Lisans, İnşaat Mühendisliği Bölümü İş Tecrübesi İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Yapı İşletmesi Birimi Planlama mühendisi, Baytur İnşaat, Istanbul İKSV Ayazağa Kültür ve Kongre Merkezi İnşaatı 2

3 BIM Uzmanlık Sertifikası Eğitimi 2015 te başladı. 9 eğitim verdik. Yaklaşık 210 katılımcı IBB Ulaşım AŞ Emay TAV Alarko Doğuş İnşaat Taş Yapı Kartal Belediyesi AND Gayrimenkul GAP İnşaat Rönesans 3

4 Yapı bilgi modellemesi (BIM) nedir? Bina/yapı bilgi modellemesi/yapı bilgi sistemi BIM: Bilgi alışverişi ve birlikte çalışmayı kolaylaştırmak için bina yapım sürecinin 3 boyutlu ve dijital olarak temsil edilmesidir (Charles Eastman, 1999). BIM yapının fiziksel ve fonksiyonel özelliklerinin dijital olarak temsil edilmesidir (NBIMS). Akıllı objeler kullanılarak binanın dijital modeli oluşturulur ve proje üyeleri arasında paylaşılır. * ADP Merkez ofis Paris, Fransa (TAV) 4

5 Yapı bilgi modellemesi (BIM) nedir? Hangi süreçlerde? Tasarım, inşaat ve işletme süreçlerinde Ne amaçla? Bilgi transferi ve birlikte işlerliği güçlendirmek için Hangi formatta? Dijital bir formatta 5

6 İnşaat sektörü neden BIM e ihtiyaç duyuyor? İnşaat sektörünün yapısı yüksek oranda bilgi akışına dayalı Her büyük projede en önemli unsur etkin ve verimli bilgi akışı (Turk 2001). İnşaat projelerinin kompleks yapısı IT nin yayılım hızını düşürüyor (Turk 2000). Gecikmelerin ve belirsizliklerin genelde sebebi: Geç, yanlış, eksik veya uygun olmayan bilgi (Wilkinson 2005) İnşaat projeleri farklı disiplinlerin ortak çalışmasını gerektirir Çok parçalı bir yapı (bazen farklı lokasyonlarda da olabilir) Birbirine benzemeyen projeler Üretim süresi diğer sektörlere göre kısadır Açık havada ve sistematiğe bağlanmamış çalışma şartları Işgücü ağırklıklı aktiviteler Anlaşmazlıkları çözmek ve projeleri zamanında ve bütçe dahilinde bitirmek için Sürekli, doğru ve eş-zamanlı bilgi akışı Turk Z. (2001) Internet information and communication systems for civil engineering: a review, Civil and structural engineering computing, Saxe-Coburg Publications, ISBN: Turk Z. (2000) Communication Workflow Approach to CIC, Eighth International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (ICCCBE-VIII), August 14-16, 2000 Stanford, California, United States Wilkinson, P. (2005), Construction Collaboration Technologies, Spon Press, London. 6

7 İnşaat sektöründe bilgi paylaşımı Her organizasyonun bilgi sistemi farklı Sistemler arasındaki uyumsuzluk proje üyeleri arasında hızlı ve doğru bilgi paylaşımını engelliyor Maliyet artışı, gecikmeler, ve yıkıp yeniden yapma gibi birçok problemin sebebi

8 Sektörünüz dijital olarak ne kadar ileri? 8

9 Bir mühendisin uzmanlık bilgisinin yarısının işe yaramaz olma süresi (half-life) 1920: 35 yıl 1960: 10 yıl Günümüzde: 5 yıl (yazılım müh. için 3 yıl) Even as Lycra and yoga make fifty the new thirty, tech is making thirty the new fifty. Tad Friend (2017) Why Ageism Never Gets Old, Newyorker, November 20, 2017 Issue 9

10 Birlikte işlerlik problemi İnşaat sektörü: ABD deki harcamalar 1.2 trilyon $ Her yıl en az 120 milyar $ kayıp (waste) (LePatner, Jacobson et al. 2007). İyileştirilmiş yazılımlar ve birlikte işlerlik sağlansa idi, 2002 de yıllık 15.8 milyar $ lık bir kazanç sağlanacağı tespit edilmiş. NIST raporu Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S. Capital Facilities Industry

11 İnşaat sektöründeki kayıplar Sadece koordinasyon, malzeme ve işçilikten kaynaklanan kayıplar inşaat maliyetinin %30 u Birçok katma değeri olmayan aktivite ve kayıp Seri üretim sektörleri İnşat sektörü - Autodesk, Aziz, R. F., Hafez S. M. (2013) `Applying lean thinking in construction and performance improvement`, Alexandria Engineering Journal, v

12 İnşaat sektöründeki kayıplar Zaman içindeki değişim: Daha sürdürülebilir ve daha yüksek kalitede projeler Daha çabuk ve daha düşük maliyetle Son 40 yılda verimilik seviyelerinde düşüş ( ) - Autodesk, Turner Innovation Series, BIM Conference, Istanbul, May

13 İnşaat sektöründeki kayıplar 13

14 Mega projelerin tamamına yakını gecikiyor veya bütçeyi aşıyor 14

15 BIM e neden ihtiyac duyuyoruz?

16 Çizimler genellikle 2 boyutlu 2D CAD binalar birbirinden bağımsız iki boyutlu görünümler üzerinden tanımlanır (plan, kesit ve görünüşler) Bir değişiklik olduğunda tüm görünümlerin güncellenmesi gerekir Hataya müsait Zaman alıcı 2D çizimlerin 3D halini hayal etmek zor Sadece çizgilerden (arklar ve yuvarlaklar gibi) oluşur 3D nin anlaşılması daha kolay - Azhar et al. Building Information Modeling: (BIM) Benefits, Risks and Challenges - Turner Innovation Series, BIM Conference, Istanbul, May

17 BIM in faydası nedir?

18 Veri akışı BIM sadece 3 boyutlu modelleme yazılımı kullanmak değildir İnşaat projeleri için yeni bir çalışma sürecidir kültür değişimi Entegrasyonu sağlar Kar artışından çok riskleri azaltır Proje ekibinin işbirliği 18

19 Farklı aşamalarda faydası 19

20 Dünyada BIM kullanımı (1) 1980 Öncesi Kalem ve Kağıt 1980 Sonrası Bilgisayar ve CAD

21 Dünyada BIM kullanımı (2) 2000 sonrası BIM 1986 Robert Aish - Generative Components Building Modeling Entegre bina modeli yardımıyla sadece görsel temsiller yerine analitik raporların da oluşturulabileceği vizyonu (Yessios 1986) Van Nederveen, G.A.; Tolman, F.P. (1992). "Modeling multiple views on buildings". Building Information Model Jerry Laiserin,Autodesk (2003). Building Information Modeling. San Rafael, CA, Autodesk, Inc. BIM

22 Dünyada BIM kullanımı (3)

23 BIM in tanımı Building Information Model / Modeling / Management National Building Information Modeling Standard ABD (NBIMS) BIM in üç kategorisini tanımlamıştır: Ürün: Bina bilgi modeli, bir yapıyı tanımlayan yapılandırılmış bilgi modeli Süreç: Bina bilgi modellemesi, bina bilgi modelinin oluşturulma eylemi Sistem: Bina bilgi yönetimi, kaliteyi ve verimliliği arttıran iş yapısı ve iletişim şekli Aziz, Z. Integrated Design and Delivery Systems 23

24 BIM in farkı Bilgi modeli Çıktı İnsan algısı Bilgisayar algısı Resim (taranmış) Kapı Piksel Çizim Kapı Çizgi/ark Geometrik Kapı Yüzey/hacim BIM Kapı Kapı 24

25 Birçok modelin aynı model içinde yer alması Mimari Statik Mekanik Tesisat Elektrik Diğer The Associated General Contractors of America, The Contructor s Guide to BIM, Edition 1. 25

26 BIM Modeli ile çalışınca artık 2D pafta üretemeyecek miyiz? 26

27 BIM nasıl kullanılabilir? Dispenza, K. (2010). The Daily Life of Building Information Modeling (BIM), 27

28 BIM artık sadece binalarda kullanılmıyor Altyapı projeleri Yatay BIM (Horizontal BIM) Ağır BIM (heavy BIM) CIM (Civil Information Modeling) Altyapı projelerinde kullanım oranının daha hızlı artması bekleniyor (Smart Market raporu 2012 bu konudaki en son çalışma) Mevcut projelerinin %50 sinden fazlasında BIM kullanan firma oranı 2012 de % te %52 olması bekleniyor 28

29 BIM ne değildir (1)? BIM sadece 3D ile ilgili değildir, 3D BIM in bir parçasıdır 3D modeller Sadece grafik görüntüleme için kullanılır, obje seviyesinde akıllı değildir Data entegrasyonu için uygun değil Eğer bir modelin bir görünümümde yaptığınız bir değişiklik otomatik olarak diğer görümlere de yansımıyorsa BIM değil Jernigan, F. (2010) BIG BIM little bim - The Practical Approach to Building Information Modeling - Integrated Practice Done the Right Way! 29

30 BIM ne değildir (2)? BIM sadece bir yazılım değildir ( ör. Revit, ArchiCAD, Bentley). Koordine edilmiş, güvenilir bilgileri içeren ve tasarımdan işletmeye kadar uzanan entegre bir süreçtir. BIM CAD in veya 3D model oluşturmanın daha hızlı bir versiyonu değildir BIM sadece bir ürün değil bir süreçtir. BIM in tek bir bina modeli veya tek bir veri tabanı olması zorunlu değildir. Jernigan, F. (2010) BIG BIM little bim - The Practical Approach to Building Information Modeling - Integrated Practice Done the Right Way! 30

31 BIM ne değildir (3)? BIM sadece mimarlar için değildir. Temelleri mimarlıkta atılmıştır BIM kuralları inşaa edilen her şeye uygulanabilir, ör. Yollar BIM insanların yerini tutmaz. BIM sürecinde çok çalışmanız gerekir ama rutin işleri azaltır. BIM mükemmel değildir, insan yapımıdır, hatalı veri girişi olabilir. Bilgi bir kere girilir, hata şansı daha az Tekrar tekrar veri girişi olmadığı için hatalı veri girişinin nereden kaynaklandığını bulmak kolay olur. - Jernigan, F. (2010) BIG BIM little bim - The Practical Approach to Building Information Modeling - Integrated Practice Done the Right Way! - Eastman et al. (2008) BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers, and Contractors 31

32 BIM kullanım seviyeleri 32

33 BIM in ana unsurları Nesne tabanlı (1) BIM modeli nesne tabanlıdır bilgi paketlerinden oluşur. Bina elemanlarını temsil ederler Nitelikleri, diğer elemanlarla ilişkileri ve fonksiyonları tanımlanmıştır. sabit veya yeniden tanımlanabilir. Mimari bina elemanları Duvar elemanı Statik bina elemanları Mekanik ve elektrik bina elemanları

34 BIM in ana unsurları Nesnelerin birleşimi (2) Nesnelerin birleşmesi ile bina modeli oluşur. İç duvar Dış duvar Pencere Döşeme Kapı 34

35 BIM in ana unsurları - Nitelikler (3) Nitelikler, nesnelere eklenen bilgilerdir. Geometrik Text Gerekli bilgiler belirlenir ve eklenir çeşitli aşamalarda ve farklı yazılımlar tarafından farklı bilgiler kullanılır. 35

36 BIM in ana unsurları Görünüşler (4) Wireframe görünüşü Tüm 3D model Shaded görünüşü Hiddenline görünüşü Statik 3D model Mekanik 3D model Mimari 3D model 36

37 BIM in ana unsurları - Görünüşler (4) 37

38 BIM in ana unsurları - Görünüşler (4)

39 BIM in ana unsurları - Görünüşler (4) 39

40 BIM in ana unsurları Parametrik modelleme (5) 1) 2)

41 IFC uyumlu yazılım listesi (A-B) 41

42 IFC uyumlu yazılım listesi (C-H) 42

43 BIM kapsamı 3D - Mevcut durum modelleri - Lazer tarayıcı - Radar (GPR) - İş güvenliği ve lojistik modelleri - Animasyon, renderlama ve walkthrough - BIM üzerinden prefabrikasyon - Lazer hassaslığında BIM üzerinden şantiye yerleşimi 4D İŞ PROGRAMI - Proje fazlarının simülasyonu - Yalın iş programı - last planner - JIT - detaylı montaj simulasyonu - İş güvenliği ve lojistik modelleri - Animasyon, renderlama ve walkthrough - Ödemeler için görsel kanıt 5D MALİYET TAHMİNİ - Eş-zamanlı konsept modelleme ve maliyet planlaması - Detaylı maliyet tahminini desteklemek için metraj - Fabrikasyon modellerinden taşeronların doğrulanması (verification) -Yapısal çelik -Demir -Mekanik/tesisat -Elektrik - Değer mühendisliği - What-if senaryoları - Görselleştirme - Quantiry extractions - Prefabrikasyon çözümleri - Ekipman odaları - MEP sistemleri - Çoklu ekip prefabrikasyonu 6D SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK - Dprofiler ile consept enerji analizi - ECOTech ile detaylı enerji analizi - sürdürülebilir element takibi - LEED takibi 7D BİNA İŞLETMESİ - Proje fazlarının simülasyonu - Yaşam boyu BIM stratejileri - BIM as-builtleri - BIM e eklenen İşletme ve bakım el kitapları - COBie veri üretimi ve veri çekilmesi - BIM bakım planları ve teknik destek - Kiramala ile ilgili bilgiler BIM üzerinde saklanması 43

44 Günümüzde BIM in etkin olarak kullanıldığı alanlar 3D modelleme Çakışmaların tespiti Koordinasyon 4D modelleme ve simülasyon Metraj, maliyet tahmini, bütçe 44

45 3D Modelleme (1) The KAUST Solar Chimney BIM based work package document illustrating construction sequence. Courtesy of OGER International and Gehry Technologies, Inc.

46 3D Modelleme (2) - Turner Innovation Series, BIM Conference, Istanbul, May

47 Çakışmaların tespiti (1)

48 Çakışmaların tespiti (2) - Oehmcke, R. (2010), Seattle Children s Bellevue Clinic (PCS Structural Solutions, NBBJ Architects, Sellen Construction) - George, H. (2012) BIM collaboration and engineering many heads are better than one

49 Koordinasyon (1) -Turner ın iroom u: İki smart board ve bir bilgisayar - Turner Innovation Series, BIM Conference, Istanbul, May Quigley, D.E. (2013) Achieving Spatial Coordination through BIM, (MCAA, NECA, SMACNA) 49

50 Koordinasyon (2)

51 4D modelleme ve simülasyon (1) 3D model + 4D model Schedule SFO Bay Bridge Project s 4D model showing master construction schedule simulation Eberhard, D. (2010). The benefits of Autodesk BIM at a project and city scale Khemlani, L. (2010). Autodesk AEC Technology Day, 51

52 4D modelleme ve simülasyon (2)

53 Metraj, maliyet tahmini ve bütçe (1) Geometry and quantity information obtained from 3D model is combined with cost information - Turner Innovation Series, BIM Conference, Istanbul, May

54 Metraj, maliyet tahmini ve bütçe (2)

55 Kullanılan programlar Mimari Autodesk Revit Graphisoft ArchiCAD Nemetschek Allplan Architecture Gehry Tech. - Digital Project Designer Nemetschek Vectorworks Architect Bentley Architecture 4MSA IDEA Arch. Design (IntelliCAD) CADSoft Envisioneer Softtech Spirit RhinoBIM (BETA) Yapı (Simülasyon, Metraj ve Yapı Analizi) Autodesk Navisworks Solibri Model Checker Vico Office Suite Vela Field BIM Bentley ConstrucSim Tekla BIMSight Auodesk Glue Autodesk 360 Field Synchro Professional Innovaya Sürdürülebilirlik Autodesk Ecotect Analysis Autodesk Green Building Studio Graphisoft EcoDesigner IES Sol. Virt. Environment VE-Pro Bentley Tas Simulator Bentley Hevacomp DesignBuilder Statik Autodesk Revit Bentley Structural Modeler Bentley RAM, STAAD and ProSteel Tekla Structures CypeCAD Graytec Advance Design StructureSoft Metal Wood Framer Nemetschek Scia 4MSA Strad and Steel Autodesk Robot Structural Analysis Mekanik & Elektrik Autodesk Revit MEP Bentley Hevacomp Mech. Designer 4MSA FineHVAC + FineLIFT + FineELEC + FineSANI Gehry Techn. - Digital Project MEP Systems Routing CADMEP (CADduct / CADmech) İşletme Bentley Facilities FM:Systems FM:Interact Vintocon ArchiFM Onuma System EcoDomus

56 Örnek bir BIM ortamı 56

57 Firmalar tarafından kullanılan BIM araçları Autodesk BIM çözümleri ABD de yaygın olarak kullanılmakta (2010) Bunu Graphisoft ArchiCAD and Bentley BIM çözümleri takip etmekte - Becerik-Gerber, B. and Rice, S. (2010) THE PERCEIVED VALUE OF BUILDING INFORMATION MODELING IN THE U.S. BUILDING INDUSTRY, ITcon, Vol.15, p

58 Türkiye de firmalar tarafından kullanılan BIM araçları (2014) AutoCAD Microsoft Project Autodesk Revit Architecture* Primavera 3D Studio MAX AutoCAD Desktop (Architectural/Mechanical/Civil 3D* Sketch-Up Autodesk Revit MEP* ERP-Kurumsal Kaynak Planlaması Yazılımları Autodesk Navisworks* Autodesk Revit Structure* Web Tabanlı Proje Yönetim Yazılımları Tekla Xsteel* ArchiCAD* Nemetschek Allplan* Autodesk Maya Vico Software* Autodesk Green Building Studio Autodesk Ecotect Analysis Timberline Bentley Microstation* Gehry Technologies Digital Project* Nemetschek Vectorworks* DİĞER 50.00% 42.59% 37.04% 34.26% 28.70% 28.70% 25.00% 23.15% 19.44% 15.74% 13.89% 10.19% 8.33% 6.48% 3.70% 3.70% 2.78% 2.78% 2.78% 2.78% 1.85% 0.93% 12.96% 94.44%

59 Deneyim seviyesine göre BIM in etkisi BIM alanında uzman firmalar BIM in etkisinin çok pozitif olduğunu belirtiyor BIM alanında uzman firmaların %44 u BIM in yatırım getirisini düzenli olarak ölçüyor 59