YAPIM YÖNETİMİNDE YAPI BİLGİ MODELLEMESİ (YBM) Onur Dogan TED Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara onur.dogan@tedu.edu.tr Genelde teknolojinin, özelde inşaat yapım ve yönetim teknolojilerinin kaydettiği ilerleme günümüzde çok daha karmaşık süreçlere konu olan büyük çaplı projelerin yapımını cesaretlendirmekte, her geçen gün bir diğerine meydan okuyan, nitelikli ve muazzam projelerin ortaya konmasına vesile olmaktadır. Bu projelerin kapsamları geliştikçe ve fonksiyonları değişip zenginleştikçe içerdikleri süreçler de karmaşıklaşmakta ve bu projeler yaşam döngüleri boyunca fikir aşamasından tasarım ve yapım aşamalarına ve hatta işletme aşamalarını da dahil edecek şekilde detaylı planlama süreçlerine konu olmaktadırlar. Şimdiye kadar geleneksel yöntemlerle uzman deneyimleri ağır basacak şekilde planlanmakta ve hayata geçirilmekte olan yapım projelerinin yönetim faaliyetleri, içinde bulunduğumuz süreçte kabuk değiştirmekte ve avantajlarından yararlanmak üzere hızla gelişen teknolojinin proje yapım ve yönetimi süreçlerine entegrasyonu gerçekleşmektedir. Tasarım, yapım ve işletme süreçlerine ayrı ayrı konu edilebilecek katkılarının yanında, proje fikir aşamasından itibaren tüm bu süreçlerin yönetiminde önemli bir yer tutan günümüzün gelişen teknolojilerinden birisi de son zamanlarda adından sıkça söz ettiren Yapı Bilgi Modellemesi (Building Information Modeling BIM) dir. Şekil 1: Yapı Bilgi Modellemesi YBM 1 1 Kaynak: http://ndbim.com/index.php/pt/component/k2/item/3-bim-na-base-de-um-verdadeiro-projetointegrado 1
Yapı Bilgi Modellemesi (YBM) nedir? İnşaat endüstrisinin satınalma, imalat ve kalite kontrol gibi süreçlerde halen kullanmakta olduğu yapıya ait geometrik ölçü ve boyutların bulunduğu 2-boyutlu bilgisayar destekli tasarım (Computer Aided Design CAD) çizimlerinin yerini günümüzde giderek 3-boyutlu modeller almaktadır. Yapı Bilgi Modellemesi (YBM) kapsamında geliştirilen bu modeller, yapıya ait geometrik verilerin yanı sıra yapıda kullanılan elemanların ve malzemelerin her birine ait karakteristik bilgileri içeren parametrik modellerdir. YBM için, yapıların dijital bir sunumu olan 3-boyutlu YBM modellerini içeren bir modelleme süreci ifadesini kullanmak uygun olur. YBM zaman zaman sürecin kendisi için bir kısaltma olarak kullanılsa da bazen de modeli tariflemek için kullanıldığı görülmektedir. Birleşik Devletler Ulusal Yapı Bilgi Modellemesi standardında YBM, modelin kendisi kastedilerek, bir yapının fiziksel ve fonksiyonel ögelerinin dijital bir sunumu olarak tanımlanmış olup yapının fikir aşamasından yıkım aşamasına kadar tüm yaşam döngüsü içerisinde gerçekleşecek karar verme süreçlerinde güvenilir verinin sağlandığı kaynak olarak betimlenmiştir (Turk 2016). Şekil 2: Yapı Yaşam Döngüsü (IET, 2014) 2 Bir yapı bilgi modeli; yapının geometrisini, uzamsal ilişkileri, coğrafi bilgiyi, yapı elemanlarının miktar ve özelliklerini, maliyet tahminlerini, malzeme envanterini ve proje takvimini nitelendirir (Azhar 2011). Günümüzde bir tasarımcının görselleştirme maksadıyla kolaylıkla oluşturabileceği 3-boyutlu bir CAD modeli ile bir YBM modelinin birbirinden ayrıldığı yer burasıdır. YBM modelleri parametrik modelleme esaslarıyla hazırlanan ve bir anlamda ileriye dönük bir veritabanı niteliği de taşıyan modellerdir. 2 Kaynak:http://www.theiet.org/sectors/built-environment/design/documents/bim-cybersecurity.cfm?type=pdf 2
Yapı Bilgi Modellemesinin getireceği yenilik ve faydalar 3-boyutlu modelin oluşturulması ile görselleştirmenin getireceği en önemli avantajlardan birisi yapının sanal ortamda inşa edilmesi sayesinde son ürün konusundaki anlaşmazlıkların ortadan kalkmasıdır. Bu yolla, paydaşlar arasında çok daha etkin bir etkileşimin sağlanması ve buna dayalı olarak tasarım aşamasında ortaya çıkabilecek sorunların, ilgili uzmanların ve proje sahibinin etkileşimiyle çözüme bağlanarak tasarıma yansıtılması kolaylıkla mümkün olabilmektedir. Bunun en önemli örneklerinden birisi inşa edilebilirlik yapılabilirlik analizlerinin YBM modeli kullanılarak kolaylıkla simülasyona tabi tutulabilmesi olarak verilebilir. Ortaya çıkabilecek yanlışlıklar, aksaklıklar veya gözden kaçabilecek hususlar nedeniyle yapının önceden görselleştirilerek simüle edilmesiyle yapımda yaşanabilecek verimsizliklerin önüne geçilebilmektedir. Bir başka önemli katkı da, yapının 3-boyutlu olarak görselleştirilmesi sayesinde yapının mimarı ve tasarım mühendisi arasında üst düzey etkileşimin sağlanabiliyor olması sonucu, planlanan süreci sekteye uğratacak sorunların önceden görülebilmesine imkan tanınmakta ve yapım sürecinde bu sorunlarla yüzleşmek zorunda kalmadan önlenmesi mümkün olmaktadır. 3-boyutlu parametrik model bir kez oluşturulduktan sonra, geleneksel yöntemlerde yapılan iş tekrarlarını ve insan hatasına dayanan yanlış çıktıları önlemek veya önemli ölçüde azaltmak mümkün olabilmektedir. Buna en iyi örneklerin başında, geleneksel yöntemlerle yapıldığında zahmetli, uzun süren ve yüksek derecede dikkat gerektiren faaliyetlerden birisi olan metrajlandırma işinin YBM modeli kullanılarak saniyeler içerisinde istenirse tüm yapı bazında veya ayrı bölgeler seçilerek yapılabilmesi gelmektedir. Bir diğer önemli kolaylık ise, mekanik-elektrik-sıhhi tesisatların önemli yer tuttuğu projelerde geleneksel yöntemle yapımda ciddi süre kayıplarına ve maliyet artışlarına neden olabilecek mimari veya yapısal form ile tesisatların çakışması sorununun YBM modeli üzerinde henüz tasarım aşamasında ilgili modeller birleştirilerek çakışma analizlerinin yapılması ve bertaraf edilmesidir. Şekil 3: Çakışma Analizleri ve Görselleştirme 3 3 Kaynak:http://www.bimservicesindia.com/co-ordinates-portfolio.php# 3
n-boyutlu Yapı Bilgi Modellemesi süreçleri 4B YBM: 3B YBM + Zaman (İş Programı) Sanal ortamda oluşturulan 3-boyutlu yapı modelinin görselleştirme yoluyla sağladığı avantajlarına ek olarak, modele yapıyla ilgili aktivitelerin süre bilgisinin ilgili yapı elemanlarına tanıtılmasıyla sürece yeni bir boyut eklenmiş olmakta ve bu süreç 4-boyutlu YBM olarak anılmaktadır. Planlama faaliyetlerinin en önemli bileşenlerinden biri olan iş programını model ile entegre etmek yoluyla projelerin zaman yönetimi bu modeller üzerinden simüle edilebilmektedir. 3-boyutlu yapı elemanlarının, kurgulanan inşa etme sırasına göre sanal ortamda simüle edilebilmesiyle yapım sırasında karşılaşılabilecek planlama hatalarının önceden görülerek telafi edilmesi sağlanabilmektedir. Yine, alan güzergah ekipman zaman açısından ilave engelleyici kısıtları olabilecek projelerin bu kısıtlar gözönünde bulundurularak alternatif planlarının yaratılması ve bunların sanal ortamda 3-boyutlu model ile devreye alınarak karar vericilerin karar verme süreçlerinin desteklenmesi de iş programlarının en etkin şekilde oluşturulmasını sağlamakta ve dolayısıyla proje yönetimi faaliyetlerine kaydadeğer faydalar sağlayabilmektedir. Bu doğrultuda, günümüzde projelerin kaynak ve süre planlamalarında oldukça etkin biçimde kullanılan deterministik çizelgeleme yöntemleri temelli MS Project, Primavera, vs gibi yazılımların YBM süreçleriyle tam entegrasyonu gerçekleştiğinde projelere dair kaynak ve süre yönetiminin tek bir entegre model üzerinden sağlanması mümkün olabilecektir. Şekil 4: 4B YBM 4 Yapım sürecinde, proje takip ve kontrol mekanizmalarının YBM modeliyle entegrasyonu sayesinde projenin hangi aşamada olması gerektiği ve fakat hangi aşamaya kadar gelinebildiği sorgulamasının yapıldığı planlanan gerçekleşen kıyaslamaları model üzerinden 4 Kaynak: http://www.viewbyview.com/html/4d-5d.html 4
ilgili tüm yetkililerce takip edilebilmekte, iş programına göre projenin hangi aşamada olması gerektiği görsel model üzerinden kolaylıkla takip edilebilmekte ve gerekli aksiyonların zamanında alınması desteklenmektedir. 5B YBM: 4B YBM + Maliyet YBM modellerinin aktivite süreleriyle entegre çalışabilmesinin desteklediği potansiyel faydalar düşünüldüğünde proje yönetim faaliyetlerinin en önemli kısıtlarından biri olan maliyet bilgisiyle de entegrasyonun önemi aşikardır. İşte bu durumda, 4B YBM modellerine maliyet bilgisinin de eklemlenmesiyle oluşturulan modellemeye 5-boyutlu modelleme, bu yöntemle oluşturulan modellere de 5B YBM modelleri denilmektedir. Maliyet çıktılarının 3- boyutlu görsel modellerde zamana bağlı olarak takip edilebilmesine olanak sağlayan bu yöntemde, projenin sanal ortamda alternatif maliyet opsiyonlarının simulasyonu ve farklı nakit akışı planlarının değerlendirilmesi mümkün olmaktadır. YBM modelinden doğrudan çok hızlı ve hatasız şekilde alınabilecek metraj bilgileri sayesinde malzeme miktarlarının doğru ve eksiksiz tespiti mümkün olabilmekte ve maliyet yönetimi süreçleri etkin biçimde desteklenebilmektedir. Yine, yapım aşamasında projenin gerçekleşme oranlarının iş programı ve maliyetlerle senkronize olarak ne aşamada olduğu, mali planların ilerisinde veya gerisinde mi olunduğu bilgisi sanal ortamda planlanan gerçekleşen karşılaştırmaları yoluyla yapılabilmekte, finans yönetiminin proje bütçesiyle ilgili gerekli aksiyonları zamanında alabilmesi desteklenmektedir. 6B YBM Proje yaşam döngüsünde geçen süreler göz önüne alındığında yapıların ömrünü geçirdiği en uzun aşama, devreye alma faaliyetinden hemen sonra başlayan ve bu aşamadan itibaren ömrünü tamamladığı ana kadar geçirdiği işletme ve bakım aşaması diğer bir söyleyişle tesis yönetimi aşamasıdır. Bu yaşam döngüsü boyunca, yapıya ait toplam maliyetlerin % 60 a yakını işletme ve bakım aşamasında gerçekleşmekte ve bunların büyük çoğunluğu tesise ait bakım ve tamirat gibi işler nedeniyle gerçekleşmektedir (Akçamete ve diğ. 2010). Bu veriler dikkate alındığında, maliyete yönelik iyileştirmelerin en çok ihtiyaç duyduğu yaşam döngüsü aşamalarından birisi de tesis yönetimi aşamasıdır. Bu aşamada YBM süreçlerinin etkin kullanımıyla bu verimsizliklerin üstesinden gelinebilmesi mümkün olabilmektedir. Tasarım ve yapım sürecinde modelde oluşturulmuş verinin doğrudan temin edilebilmesi sayesinde tesis yönetimi faaliyetlerinde veriyi elde etme sürecinde yaşanan zaman kayıplarının önüne geçilebilmektedir. Bunun yanında, sanal ortamda bakım gerektiren ünitelerin görselleştirilebilmesi ve takibi, sürekli saha ziyaretlerini azaltabilmekte ve bakım yönetiminde verimlilik çalışmalarına katkı sunabilmektedir. Yapılan bakım ve yenileme çalışmalarının geçmiş bilgisini oluşturmak için de destek olarak kullanılabilecek olan bu yaklaşımla birlikte toplam üretken bakım çalışmaları hız kazanabilecek ve hangi ünitede ne zaman çalışma yapılmış ve bu üniteye özel durumlar var ise ne zaman müdahale edilmeli gibi yönetim faaliyetlerinin önünü açabilmektedir. 5
Yapı Bilgi Modellemesinin Proje Yapım ve Yönetimi süreçlerinde kullanılabilecek diğer potansiyel kullanım alanları ve sağlayabileceği katkılar: Değişim Yönetimi Tasarım ve yapım süreçlerinde gelebilecek revizyonlar ve eklentilerin yönetiminde etkin bir karşılık verilebilmesini sağlar, ve modelde yapılan değişiklik ileriye doğru tüm paydaşların paylaşımına sunulabilmektedir. Geleneksel yöntemde kısmi revizyonların takibi güçlük yaratabilmekteyken, YBM modeli üzerinde herhangi bir noktada yapılacak değişiklikler ilgililerin dikkatine sunmak üzere üzerlerine ilgili yorumlar yazılarak görsel olarak kaydedilebilmektedir. Bu da hataları azaltacak ve değişim yönetimini verimli bir hale getirecek bir yöntemdir. Malzeme ve Stok Yönetimi YBM modelleri, tasarım ve yapım aşamalarında veya yapım faaliyetlerinde hammadde, ara-ürün veya son-ürün olarak kullanılacak malzemelerin depolama yerlerinin önceden belirlenmesi, belirlenen yerlerin yapım sürecinde yönetimi ve diğer aktivitelerle olan ilişkilerinin verimlilik odaklı takibi ve kontrolü gibi önemli avantajlar sunmaktadır. 3-boyutlu görsel model yardımıyla işin gerçekleşme sırasına bağlı olarak malzemenin depolama ve kullanım yörüngeleri gözlenebilmekte ve verimli bir stok yönetimi yapılabilmesine destek sağlanabilmektedir. Ön-üretimli (Prefabrik) Yapım Tasarımı bitmiş 3-boyutlu model üzerinden yapım kalitesini ve hızını artırmak üzere ön-üretim tekniğiyle yapılabilecek modüller belirlenebilir ve yapım için gerekli olan boyutlar bu model üzerinden üretim tarafına aktarılabilir. Sahada yapımı ve takibi zorluk yaratabilecek ve kalite problemleri doğurabilecek parçaların fabrika koşullarında üretimi gerçekleştirildikten sonra hangi seviyelerde yapıya eklemlenmeleri gerektiğine dair yapılabilirlik analizleri de görsel model kullanılarak kolaylıkla gerçekleştirilebilecek faaliyetlerdendir. Enerji Analizleri İmal edilecek yapının farklı malzemeler kullanılarak alternatifler yapım seçenekleri değerlendirilmek istendiğinde yapının enerji kimliği değişikliklerinin tespiti ve bu süreçlerin yönetimi YBM modelleri entegre enerji analizlerine tabi tutularak gerçekleştirilebilmektedir. İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Yönetimi İnşaat proje yapım ve yönetiminde en önemli konulardan birisi olan işçi sağlığı ve iş güvenliği yönetimi kapsamında ilgili projede risk taşıyan bölgelerin görselleştirilerek gerekli önlemlerin alınması süreçleri planlama aşamasından başlayarak yönetilebilmekte ve buna ilişkin yönergeler bu yolla desteklenebilmektedir. 6
YBM ve Artırılmış Gerçeklik (Augmented Reality) 3-boyutlu sanal YBM modeli kullanılarak yapım aşamasındaki saha kontrollerinde, büyük makine ve ekipmanların proje içerisinde yer aldığı endüstriyel tesisler için proje verileri esas alınarak hangi makinenin nereye konumlandırılacağı ve bunu gerçekleştirebilmek için yapımın nasıl ilerlemesi gerektiği bigi konularda artırılmış gerçeklik uygulamaları kullanılarak sürecin etkin yönetiminin desteklenmesi mümkündür. Bununla birlikte, bakım yönetimi süreçlerinde YBM modeli ve artırılmış gerçeklik uygulamaları birlikte kullanılarak duvar/panel gibi kaplamalarla kapanmış tesisat elemanlarının yapıya zarar vermeden mobil cihazlar yardımıyla görüntülenerek yerinde tespiti mümkün olabilmektedir. Artırılmış gerçeklik uygulamalarının yapım ve bakım faaliyetlerine sağlayabileceği faydaların yanında, yapının tefrişi için kullanılabilecek ürünlerin sanal görüntülerinin gerçek yapıyla birleştirilmeleri sonucu mobilya ve aksesuar tercihi alternatiflerinin oluşturulması gibi avantajları da mümkün olabilmektedir. Sonuç Günümüzün hızla gelişen teknolojisi bize yönetim faaliyetlerimizde oldukça geniş imkanlar sunmakta ve bizleri bu teknolojileri kullanmaya zorlamaktadır. Diğer alanlarda olduğu gibi yapım endüstrisinin yönetimi faaliyetlerinde de Yapı Bilgi Modellemesi yönetim süreçlerimizin daha etkin ve entegre biçimde yürütülmesi için bizlere önemli fırsatlar sunmaktadır. YBM nispeten yeni bir teknolojik yaklaşım olmakla birlikte yapım yönetiminin tüm süreçlerine hızla adapte edilmekte ve günümüzde kullanımı hızla yaygınlaşmaktadır. YBM nin yukarıda bahsettiğimiz avantajlarından yararlanabilmek için tüm paydaşların ortak çabası ile kullanımının daha da yaygınlaştırılması gerekmektedir. Verimsizliklerin azaltıldığı, etkin yönetim ve üretim faaliyetlerinin yaygınlaştırıldığı ve dolayısıyla daha düşük maliyetlere daha kısa sürelerde projelerin üretildiği bir gelecek sunması da bu yaklaşımın kabul edilebilirliğinin önemli bir gerekçesi olmakta ve daha da yaygınlaşacağı öngörüsünü kuvvetlendirmektedir. Yazar Hakkında: Onur DOGAN 1986 yılı Ankara doğumlu olup İstanbul Teknik Üniversitesi'nden 2010 yılında İnşaat Mühendisliği lisans derecesini, 2011 yılında Endüstri Mühendisliği lisans derecesini alarak mezun olmuştur. 2007-2008 yılları arasında LLP Erasmus değişim programıyla 1 yıl Almanya'nın Hamburg eyaletinde Technische Universität Hamburg-Harburg'da eğitim görmüştür. 2010-2015 yılları arasındaki profesyonel iş hayatında, sırasıyla, Dizayn Mühendisligi, Şantiye Şefliği ve Tesis Yöneticiliği görevleri yürüten DOGAN, akademik hayatına 2014 yılında kabul aldığı Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği İnşaat Yönetimi tezli yüksek lisans programında devam etmektedir. İnşaat Bilgi Teknolojileri, Kablosuz Sensör Ağları, Nesnelerin İnterneti ve Giyilebilir Sensör Teknolojileri konularında araştırma ve uygulama çalışmaları yaparak inşaat mühendisliği problemlerine yüksek teknoloji çözümleri arayan DOGAN, 2015 yılından beri TED Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü nde Araştırma Görevlisi olarak çalışma hayatına devam etmektedir. 7
KAYNAKLAR: Akcamete, A, Akinci, B. & Garrett, J.H., 2010. Potential utilization of building information models for planning maintenance activities. In Proceedings of the International Conference on Computing in Civil and Building Engineering. pp. 151 157. Azhar, S., 2011. Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and Challenges for the AEC Industry. Leadership and Management in Engineering, 11(3), pp.241 252. Available at: http://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28asce%29lm.1943-5630.0000127. Turk, Ž., 2016. Ten questions concerning building information modelling. Building and Environment, 107, pp.274 284. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s036013231630292x. The Institution of Engineering and Technology (IET, 2014). Building Information Modelling (BIM): Addressing the Cyber Security Issues, IET Cyber Security Consortium Report. Retrieved January 2, 2015, from http://www.theiet.org/sectors/builtenvironment/design/documents/bim-cyber-security.cfm?type=pdf 8