İnsanlık tarihinin en eski sektörlerinden biri olan inşaat; dijitalleşen dünyaya uyum sağlama ve verimlilik gibi konularda diğer pek çok sektör ile kıyaslandığında yeterli hızda gelişememiştir. (Şekil 1)
Şekil 1: Sektörlerin gelişimi
Bunun en önemli sebebi, inşaatın; içerisinde mimar, mühendis, proje sahibi ve müteahhit gibi farklı disiplinlerden aktörleri ve çeşitli faaliyetleri barındıran son derece karmaşık ve zorlu bir süreç olmasıdır. Bu süreç boyunca; tasarım kararları, malzeme tedariği, lojistik, bütçe, zaman, yerel kural ve yönetmelikler, iş gücü planlaması, saha yönetimi gibi birbirinden bağımsız pek çok işin bir arada planlanması ve yürütülmesi gerekmektedir.
Bunlara ek olarak, her bir alan ile ilgili ortaya çıkabilecek olası pek çok karmaşık problemin iş birliği ve koordinasyon ile eş zamanlı çözülmesi gerekmektedir. Tüm bu çoklu bileşenlerine rağmen; bilgi ve teknoloji çağında dönüşüm ve inovasyon inşaat sektörü için de kaçınılmazdır.
Bunların yanı sıra; inşaat sektörünün gelişimini ve geleceğe doğru atılabilecek adımları, kaynak tüketimi ve sürdürülebilirlik açısından da dikkate almak durumundayız. Dünya Yeşil Bina Konseyinin 2019'da yayımladığı rapora göre; günümüzde binalar, küresel enerji kaynaklı karbon emisyonlarının %39'undan sorumludur. Bunun %28'inin havalandırma, ısıtma, soğutma gibi enerji kaynaklı olduğu ifade edilmekte ve kalan %11 ise malzeme ve inşa süreci ile ilişkilendirilmektedir.
Enerji kaynaklı karbon emisyonu; tasarım süreci ve kararları ile doğrudan ilişkiliyken, yapı malzeme ve inşaat süreci, iş akış optimizasyonu da bu süreçte oldukça önemli rol oynamaktadır.Ülkelerin karbon emisyon düzeylerini ortaya koyan başka bir akademik araştırmaya gore; inşaat sektörünün karbon salım oranı en yüksek sektörler arasında olduğu ve Türk inşaat sektörünün doğrudan karbon emisyonu açısından en yüksek yoğunluğa sahip olduğu ortaya koyulmuştur.
Bu yazıda; sektörde proje geliştirme sürecinin farklı aşamaları için mevcut olan birkaç küresel trend ve ileri düzey araçları inceleyeceğiz. (Şekil 2) Teknolojiyi sürece entegre edebilmeyi sağlayan bu araçlar ile birlikte tasarımcılar, yapı mühendisleri ve yapı sahipleri gibi çeşitli aktörler arasında sözleşmeye dayalı sınırların yarattığı bölünmeleri ortadan kaldırmayı hedeflemekteyiz. Böylece farklı disiplinlerdeki takımların ve bireylerin büyük bir ekibin parçası olduğunu ve takımların uyumlu çalışabilirliğin sağlanması ile başarıya ulaşabileceğini öngörmekteyiz. Aynı zamanda, teknolojik araçların inşa etme biçimimizi nasıl ve ne yönde etkilediğini görmek ve bu araçların bizlere verdiği olanakları tanımanın önemli olduğunu düşünmekteyiz.
Şekil 2: İnşaat sektöründe dijitalleşme
Günümüzde, teknolojinin bize sağladığı en önemli kavramlardan biri kaçınılmaz olarak hayatımızın her alanını etkileyen dijitalleşmedir. Özellikle Covid-19 (küresel salgın) dönemi ile birlikte eğitim, sağlık, alışveriş, bankacılık gibi günlük hayatımızın rutinine etki eden birçok alan hızlı bir dijital dönüşüme girmiştir. İnşaat sektörü de elbette bu dönüşümden payını almaktadır. Dijitalleşen dünyada, verinin gittikçe önem kazandığı bilinen bir gerçektir. Günlük hayatta kullandığımız bütün dijital platformlar, sosyal medya ve çeşitli uygulamaların her biri veriyi çok büyük miktarlarda ve sürekli üretmekte, depolamakta ve veri akışına olanak sağlamaktadır. Verinin çok fazla ve çeşitli üretilmesi büyük veri yığınlarının oluşmasına sebep olmaktadır. Kompleks ve çok fazla veriyi içeren yığınların; analiz edilmesi, anlamlandırılması ve işlenebilmesi son derece önemlidir. Bu yüzden “Veri Bilimi” ve "Büyük Veri" kavramı gittikçe önem kazanan ve gündemde olan alanlardır.
İnşaat süreci, işleyişi gereği çeşitli aşamalarda pek çok farklı disiplinden gelen çok miktarda veriyi üretmektedir. Bunları; tasarım, üretim ve uygulama verileri, sürdürülebilirlik verileri, maliyet ve zaman verileri, lojistik ve saha ile ilgili veriler, yönetim ve koordinasyon verileri, yapı işletme ve bakım verileri olarak sıralayabiliriz.
Yapı Bilgi Modellemesi’nin (BIM) ortaya çıkması ile verilerin planlanması, koordinasyon ve dokümantasyonu efektif bir şekilde sağlanmaya başlamıştır. Dünyada yaygın olarak kullanılan Revit, Archicad, BlenderBIM, Allplan gibi BIM programlarının gelişimi ve kullanımı BIM verisinin üretimine katkı sağlamaktadır. BIM360, Trimble Connect, Speckle, 3D Platform gibi BIM koordinasyonu için kullanılan yazılımlar takımlar arası iş birliğini ve birlikte çalışabilirliği önemli derecede artırmış ve geri bildirime dayalı döngüsel ve verimli iş akışları oluşturmuştur.
Sanal ve Artırılmış Gerçeklik Teknolojileri
Bunun yanı sıra bugün süreç ve model koordinasyonunu sağlamak için sanal ve artırılmış gerçeklik (VR-AR-XR) teknolojileri ile entegre sunum ve etkileşim ortamları oluşturulmaktadır. Bu teknolojilerin birlikte kullanımı, inşaat sürecinde aktörlerin birbiriyle olan ilişkisini ve iş yapma biçimini çizgisel ve yavaş işleyişten çıkarıp, takımlar arası geçirgen ve etkin bir hale getirmiştir. BIM teknolojisi ile Navisworks, Solibri Model Checker gibi bazı araçlar kullanılarak, hata tespiti ve çakışma analizleri ile inşaat sürecinde verimlilik ve hız sağlanmaktadır.
Bir başka önemli konu olan nesnelerin interneti (IoT) teknolojisinin gelişmekte olması inşaat sürecini BIM'in sunduğu olanakların çok daha ötesine götürmektedir. Nesnelerin interneti kavramı kısaca; fiziksel nesnelerin, birbirine ve yazılımlara ağ bağlantısı ile bağlanması ve böylece veri alışverişi yapabilen akıllı sistemlerin kurulmasıdır. BIM ve IoT'nin yapı elemanları ve binalar için olan entegrasyonu "Akıllı Binalar" çalışma alanını ortaya çıkarmıştır. BIM verisinin IoT'nin yanında Coğrafi Bilgi Sistemi (GIS) ile entegrasyonu sayesinde ise önemli bir araştırma ve geliştirme konusu olan "Akıllı Şehirler" gündeme gelmiştir.
Sensörler ve giyilebilir teknolojilerin fiziksel nesnelerden eş zamanlı canlı veri toplaması ve nesnelerin interneti sayesinde bir ağ aracılığı ile verilerin sanal ortamda kopyasının oluşturulması "Dijital İkiz" kavramını ortaya çıkarmaktadır. Dijital İkiz; inşaat sektöründe bir yapının, tesisin ya da binanın birebir sanal kopyasının canlı veriler ile etkileşimli olarak oluşturulmasıdır. Günümüzde Microsoft Azure, Autodesk Tandem gibi bazı yazılımlar bu teknolojiyi desteklemektedir.
Dijitalleşen dünyada bir diğer önemli konu ise sınırlı olan kaynakları korumaya ve sürdürülebilirliğe olan ihtiyaçtır. İnşaat sektörü, kaynak ve enerji tüketimi bakımından en fazla etkiye sahip sektörlerden biridir. Aynı zamanda atık üretimi ve karbon emisyonu bakımından da dikkate değer bir konumdadır. Bütün bu faktörler, sürdürülebilir yapı malzemelerini ön plana çıkarmakta ve aynı zamanda bina yaşam döngüsünü bütüncül olarak ele almayı gerektiren atık yönetimini gündeme getirmektedir. Sürecin konsept tasarım aşamasından itibaren üretim ve yıkım aşamasına kadar planlanması ve enerji – etkin şekilde optimize edilmesi bu konuda önem taşımaktadır.
Dünyada geleneksel yapım biçimi olan sahada inşaat (on-site construction) yerini fabrikasyona dayalı saha dışı inşaata (off-site construction) bırakmakta ve sürdürülebilirlik başta olmak üzere pek çok konuda sağladığı avantaj ile gündeme gelmektedir. Fabrikasyona dayalı saha dışı inşaat ile üretilen yapı elemanları üretimden önce bilgisayar ortamında çeşitli ihtiyaçlara göre optimize edilebilmektedir. Bu da zaman, enerji ve maddi kayıpların ortaya çıkmasının önüne geçmekte, hata payını sıfıra indirmektedir.
İleri hesaplamalı tasarım teknikleri kullanılarak Grasshopper, Dynamo, Revit, Rhino Inside Revit, Tekla gibi çeşitli yazılımlar ile binaların enerji analizleri, gün ışığı, ısıtma, soğutma, havalandırma optimizasyonları ve simülasyonları, statik ve strüktürel analizleri, karmaşık cephe analizleri ve optimizasyonu yapılabilmektedir. Bunun yanı sıra ileri düzeyde detaylı fabrikasyon model ve çizimlerini oluşturmayı sağlayan Catia, Autodesk Inventor, Solidworks, Rhino/Grasshopper gibi bazı yazılımlar da kullanılmaktadır.
Bahsedeceğimiz son trend olan yapay zekâ (AI), son zamanlarda dünya gündeminde oldukça fazla yer bulan ve hızla gelişmekte olan başka bir alandır. Günümüzde OpenAI tarafından geliştirilen yapay zekâ dil modelleri olan ChatGPT, GPT4, GPT5; Doğal Dil İşleme (NLP), makina öğrenmesi, derin öğrenme ve istatistiksel analiz gibi yöntemler kullanarak gelişim göstermektedir.
Bunun dışında görüntü işleme (image processing) ile birlikte nesneleri tanıma ve görsel verilerin analizleri yapılabilmektedir. Pek çok farklı uygulamanın ve dijital platformun yapay zekâ asistanları ve eklentileri ile bu sürece adapte olup gelişim gösterdikleri gözlemlenmektedir.
İnşaat sektöründe yapay zekânın kullanılması geniş ve kapsamlı bir konu olup tasarımdan inşaat yönetim sürecine kadar çeşitli süreçlere nasıl entegre edilebileceği günümüzün önemli araştırma konularından biridir. Metin tabanlı yapay zekâ modelleri, kullandığı doğal dil işleme sayesinde dili insanın konuşma biçimine göre kavrayarak taklit edebilmekte, aynı zamanda çeşitli kodlama dillerini kullanabildiği için bu konuda insanların gelişimine yardımcı olabilmektedir. İnşaat sektöründe hâlihazırda kullanılmakta olan yazılımların yapay zekâ ile entegrasyonu kullanıcı konumunda olan mimar ve mühendis gibi aktörlerin yazılım geliştirici rollerini almaları konusunda ilgi çekici bir başka dönüşüme yol açabilir.
Bahsedildiği üzere, inşaat süreci boyunca çok farklı girdi ve çıktıların oluştuğu karmaşık ilişkilerin çözümlenmesi ve optimizasyonu için yapay zekânın entegre edilmesi sektörün dijitalleşmesi yolunda önemli bir katkı sağlayacaktır. Makina öğrenmesi teknikleri ile kompleks veri yığınlarından öğrenen ve gelişen tahmin modellerinin oluşturulmasının, inşaat proje yönetimi, risk yönetimi, saha yönetimi gibi konularda fayda sağlayacağı öngörülmektedir. Aynı zamanda bu tahmin modelleri sayesinde, hatalar ortaya çıkmadan önlenebilecek ve problem özelinde spesifik çözümler üretilebilecektir. Sağladığı faydaların verimlilik, sürdürülebilirlik, hız ve maliyet açısından inşaat sürecini ileri bir düzeye taşıyacağı öngörülmektedir.
Kaynakça
- “Data in the Construction Industry.” www.designingbuildings.co.uk, www.designingbuildings.co.uk/wiki/Data_in_the_construction_industry.
- Debrah, Caleb, et al. “Artificial Intelligence in Green Building.” Automation in Construction, vol. 137, May 2022, p. 104192, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104192.
- “Efficiency Eludes the Construction Industry.” The Economist, www.economist.com/business/2017/08/19/efficiency-eludes-the-construction-industry.
- Huang, Lizhen, et al. “Carbon Emission of Global Construction Sector.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 81, Jan. 2018, pp. 1906–1916, https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.06.001.
- Munawar, Hafiz Suliman, et al. “Big Data in Construction: Current Applications and Future Opportunities.” Big Data and Cognitive Computing, vol. 6, no. 1, 6 Feb. 2022, p. 18, www.mdpi.com/2504-2289/6/1/18, https://doi.org/10.3390/bdcc6010018.
- Omran, Behzad, and Qian Chen. Trend on the Implementation of Analytical Techniques for Big Data in Construction Research (2000-2014).
- Pan, Yue, and Limao Zhang. “Roles of Artificial Intelligence in Construction Engineering and Management: A Critical Review and Future Trends.” Automation in Construction, vol. 122, Feb. 2021, p. 103517, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103517. Accessed 15 June 2023.
- Safa, Mahdi, and Lillian Hill. “Necessity of Big Data Analysis in Construction Management.” Strategic Direction, vol. 35, no. 1, 14 Jan. 2019, pp. 3–5, https://doi.org/10.1108/sd-09-2018-0181. Accessed 15 June 2023.
- “What Is Construction Data? • ProNovos Construction Analytics.” ProNovos, 4 Nov. 2019, pronovos.com/what-is-construction-data/#:~:text=There%20are%20four%20major%20components.
- World Green Building Council. “Embodied Carbon.” World Green Building Council, 2019, worldgbc.org/advancing-net-zero/embodied carbon/#:~:text=Buildings%20are%20currently%20responsible%20for.