BIM adoption and implementation in metro projects

Abstract

The adoption of Building Information Modeling (BIM) is rather a newly explored arena, and this is a challenge of its own for the AECO industry. BIM implementation is still a challenge for the Turkish construction industry. BIM has been implemented for seven years in different metro lines with different stakeholders. However, such knowledge has not yet been analyzed in detail, even though these are Turkey's first BIM mandated projects. The thesis aims to determine the state of the art in BIM adoption and implementation processes in metro projects in Turkey and describe characteristic features, challenges, barriers, benefits and lessons-learned of BIM implementation in six real life metro projects in İstanbul. To achieve this aim, two detailed surveys and interviews are conducted. The first survey is conducted with 279 professionals to measure the BIM awareness of all technical staff in the metro projects. The second survey is conducted with 164 professionals to understand the level of the BIM application as perceived by the project participants, who are actively using BIM in their daily work. In addition, 37 in-depth interviews with experts are conducted to find the barriers encountered and describe the level of adoption in metro projects. This thesis analyzes the challenges as well as the barriers related to BIM implementation in addition to the gaps in the adoption of BIM in six real-life metro projects. The key three barriers detected i.e. 1) cultural and induvial barriers to BIM adoption in metro projects: "resistance to change (cultural/staff)", "lack of awareness" and "the need for a cultural change"; 2) economical, technological and leadership barriers to BIM adoption in metro projects: "lack of in-house expertise/skilled personnel shortage", "lack of training/education programs in universities" and "companies' lack of a strategy for the transition to BIM"; and 3) political and legal barriers to BIM adoption in metro projects: "lack of project delivery systems and organizational structures adapted to BIM", "lack of national standard, procedures and guidelines" and "lack of guidance for BIM implementation and utilization". This thesis describes the state of the art in BIM adoption and implementation in metro projects in Turkey. Further studies are needed to establish and enhance large-scale BIM adoption in the Turkish construction industry.

BIM'in benimsenmesi ile ilgili çalışmaların nispeten yeni olması hem Türkiye'deki hem de dünyadaki yapım sektörü için başlı başına bir zorluktur. 2014 yılında Türkiye'nin İstanbul Büyükşehir Belediyesi (İBB), büyük metro projelerinin planlanması, tasarımı, inşaatı, işletilmesi ve bakımı amacıyla BIM'in kullanılmasını zorunlu kılmıştır. BIM yedi yıldır farklı paydaşlarla farklı metro hatlarında uygulanmaktadır. Bu durum gelecekte daha iyi uygulama için başkaları tarafından kullanılabilecek geniş ölçekli bir bilgi (veri) sağlamıştır. Ancak, bu bilgi birikimi Türkiye'nin ilk zorunlu projeleri olmasına rağmen henüz analiz edilmemiştir. Bu tez, Türkiye'deki metro projelerinde BIM'in benimsenmesi ve uygulanması süreçlerindeki mevcut durumu belirlemeyi ve İstanbul'da hayata geçirilmiş altı metro projesindeki BIM uygulamalarının karakteristik özelliklerini, zorluklarını, engellerini, faydalarını ve öğrenilen dersleri açıklamayı amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda tezin hedefleri; uygulama detayları ve karakteristik özellikleri dahil olmak üzere metro projelerinde BIM'in benimsenmesini tanımlamak, metro projelerindeki teknik personelin BIM farkındalığını sunmak, metro projelerinde BIM'i günlük işlerinde aktif olarak kullanan proje katılımcıları tarafından algılanan BIM uygulanmasındaki en son durumu anlamak, engelleri, faydaları, zorlukları ve metro projelerinde BIM uygulamasından öğrenilen dersleri tartışmak ve katılımcıların mesleği, inşaat sektöründeki deneyimleri, çalıştıkları metro projesi türü oldukları, proje deneyimi, organizayon türü, kuruluş içindeki rol türü ve BIM deneyimine dayalı farklı bakış açılarını sunmaktır. Bu amaç doğrultusunda iki detaylı anket ve bir dizi görüşme yapılmıştır. Tezde kullanılan veri toplama yöntemleri şunlardır: 1) Belge incelemesi, 2) Teknik personele uygulanan anket, 3) Gözlem, 4) Uzmanlarla geniş kapsamlı görüşmeler. Bu çoklu veri kaynakları, metro projeleri hakkında derinlemesine ve etkili bir çalışma elde etmek için toplanan tamamlayıcı bilgiler olarak kullanılmıştır. Bu şekilde, araştırma soruları daha derinlemesine analitik cevaplar bulmayı başarırken, araştırılan problemle ilgili çoklu kanıtlar sağlanmıştır. Tezin projeleri, son zamanlardaki büyük ölçekli metro projelerinden seçilmiştir. İlk olarak, bağlamı tanımlamak için her bir projenin proje belgeleri (örneğin BIM Uygulama Planı, sözleşme detayları, teknik şartnameler, BIM süreç raporları, toplantı tutanakları ve modelleri) ayrıntılı olarak incelenmiştir. Katılımcıların algıları, yeni bir teknolojinin benimsenmesinde veya uygulanmadan önce reddedilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Kabul edildikten sonra, ilgili arenada uygulanmakta ve bu arenadaki katılımcıların çoğunluğunun gösterdiği özveri düzeyine göre uygulanmaktadır. Bu nedenle ikinci olarak, her projede anket 1 ve 2 olmak üzere iki yönlü bir anket yapılmıştır. İlk anket metro projelerinde tüm teknik personelin BIM farkındalığını ölçmek için, 279 profesyonel ile yapılmıştır. İkinci anket, günlük işlerinde aktif olarak BIM'i kullanan proje katılımcıları tarafından algılanan BIM uygulamasının seviyesini anlamak için, 164 profesyonel ile yapılmıştır. Anketlere katılan profesyoneller, her projenin ana paydaşları; yani işveren, danışman, yüklenici, tasarımcı firmalarının profesyonelleri -yöneticileri, şefleri, mühendisleri (ofis, saha)- arasından seçilmiştir. Anket-1 için katılımcılara metro projeleri popülasyonundan eşit seçilme şansı vererek toplam nüfusun algısını temsil etmek için basit rastgele örnekleme yöntemi uygulanmıştır. Anket-1, metro projelerinde teknik personel olarak görev yapan ve Anket-2'yi cevaplamamış olan profesyoneller ile yapılmıştır. Anket-2 için ise detaylı bilgi edinmek için amaçlı örneklem yöntemi uygulanmıştır. Anket-2, sıralanan faaliyetlerden birini gerçekleştirmek için sürekli olarak BIM ile çalışan profesyonellerle yapılmıştır; tasarım yazarlığı, tasarım dokümanları oluşturma, tasarım incelemeleri, maliyet tahmini (metraj alımı), kayıt modelleme, saha kullanım planlaması, dijital imalat, inşaat sistemi tasarımı, 3B koordinasyon, mühendislik analizi-enerji, mühendislik analizi-yapısal, faz planlama (4B modelleme), sürdürülebilirlik değerlendirmesi ve mevcut durum modellemesi. Anket-1 için 757 profesyonel ve Anket-2 için altı metro projesinden 229 profesyonel ile iletişime geçilmiştir. Anket-1 için %37 yanıt oranı ile 279 anket ve Anket-2 için %72 yanıt oranı ile 164 ankettir. Anket aracılığıyla BIM algısına genel bir bakış elde edildikten sonra bu anketlerde öğrenilen dersler ve belirlenen zorluklarla ilgili derinlemesine bir bakış açısı toplamak için 37 uzmanla yarı yapılandırılmış geniş kapsamlı görüşmeler yapılmıştır. Anket sonuçlarının değerlendirilmesi ile elde edilen çıkarımlar görüşme sorularının temelini oluşturmuştur. Görüşülen kişiler BIM Yöneticileri, BIM Uzmanları, Proje Yöneticileri veya Yöneticiler olarak çalışan profesyonellerdir. Ana odak noktası; BIM ile ilgili projelerde bağlamı zenginleştirmek ve zorlukları, uygulama ayrıntılarını, benimsenme düzeyini sınıflamak için benimsenme sürecinin karakteristik özelliklerini yanı sıra BIM girişimlerinin politikaları ve ayrıca metro projelerinde karşılaşılan engelleri tespit etmektir. Görüşmenin yapılandırılmış sorularının kısmında ise katılımcılardan BIM uygulanma düzeyini sınıflandırmaları ve ayrıca algılanan BIM faydalarını ve engellerini beş puanlık bir Likert ölçeğinde belirtmeleri ve sıralamaları istenmiştir. Eksik veya belirsiz verilerin toplanması için her projede doküman analizi, anket, görüşme ve gözlem sonuçlarının beraber değerlendirilmesi ve özetlenmesi yapılır yapılmaz görüşmeye katılanlarla en az üç kez yüz yüze, e-posta veya telefon yoluyla iletişime geçilmiştir. Her proje sunulmuş, gözlemlenen özellikler açıklanarak tartışılmıştır. Son olarak, BIM'in başarılı bir şekilde benimsenmesi ve uygulanması konusunda genelleme kabul etmeyi hak kazanan sonuçlar oluşturulmuş ve tartışılmıştır. Sonuçlara göre, daha erken başlayan (yani 2-3 yıl önce başlayan) metro projelerine kıyasla, yeni başlayan projelerin BIM'in benimsenmesi açısından daha ileri düzeyde oldukları tespit edilmiştir. Ancak daha önceki projelerde karşılaşılan engellerin çoğu halen çözülmemiş ve bu engeller tüm metro projelerinde görülmektedir. Bu da mevcut operasyonların yetersiz olduğunu ve yeni stratejilerin oluşturulması gerektiğini göstermektedir. Bu tez, hayata geçirilmiş altı metro projesinde BIM'in benimsenmesindeki farklılıklara ek olarak BIM uygulanmasıyla ilgili zorlukları ve engelleri analiz etmektedir. Tez, karşılaşılan ve kabul edilen üç temel engeli tanımlamıştır, 1) Metro projelerinde BIM'in benimsenmesinin önündeki kültürel ve bireysel engeller: "değişime karşı direnç (kültürel/personel)", "farkındalık eksikliği" ve "kültürel değişim ihtiyacı "; 2) Metro projelerinde BIM'in benimsenmesinin önündeki ekonomi, teknoloji ve liderlik konularında engeller: "kurum içi uzmanlık eksikliği/yetkin personel eksikliği", "üniversitelerde eğitim/öğretim programlarının eksikliği" ve "şirketlerin BIM'e geçiş stratejisi eksikliği"; ve 3) Metro projelerinde BIM'in benimsenmesinin önündeki siyasi ve politik engeller: "BIM'e uyarlanmış proje teslim sistemlerinin ve organizasyonel yapıların eksikliği", "ulusal standart, prosedür ve kılavuzların eksikliği" ve "BIM'in uygulanması ve kullanımı için kılavuz eksikliği". Tezde ayrıca, metro projelerinde BIM'in benimsenmesi ve uygulanmasının en önemli üç faydası belirlenmiştir. Metro proje uzmanlarına (görüşme yapılan kişiler) göre ilk üç fayda, 1) Görselliği artması, 2) Bilgiye kolay erişim sayesinde üretkenliğin artması ve 3) Uygulama projelerinde koordinasyon düzeyinin artması. Metro projesi uzmanlarına göre (BIM Farkındalık anketi ve BIM Benimseme ve Uygulama anketi katılımcılarına göre) en önemli üç fayda görselleştirmeyi artırması, bilgilerin kolay alınması nedeniyle üretkenliği artırması ve etkin çakışma algılamaya olanak vermesidir. Geleneksel inşaat yaklaşımlarından BIM'e geçişin başarılı bir şekilde uygulanabilmesi için uygun stratejinin yanı sıra takip edilecek uygun araçların benimsenmesini de gerektirdiğine şüphe yoktur. Tez, BIM uygulanmasının metro projelerinde verimlilik seviyelerini yükselttiğini göstermektedir. Ayrıca, BIM uygulanmasının faydalarını güçlendirmek ve uygulanmasını yaygınlaştırırken benimsenmesini hızlandırmak için çalışma uygulamaları ve süreçlerinde değişiklik yapılması gerekmektedir. Bu tür değişikliklerin güçlendirilmesi için teknolojik ve organizasyonel anlamda süreci kolaylaştıracak araç ve yapıların var olması ve kullanılabilir olması gerekmektedir. Ayrıca, halihazırda BIM'i uygulayan kamu işvereninin, BIM uygulanması ile birlikte iş uygulamalarının ve süreçlerinin nasıl değişeceği konusunda net olmadığı tespit edilmiştir. Şu anda, kamu işvereni yalnızca BIM kullanımını teşvik eden ve başlatan bir kuruluşun rolünü üstlenmektedir. Firmalara ve profesyonellere BIM süreçleri hakkında talimat ve eğitim verecek, temel beklentiyi ortaya koyacak, standart ve ortak kullanım sağlayacak ulusal standart, prosedür ve rehberlerin yetersiz olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle tez, ulusal standartlar, prosedürler ve kılavuzlara olan acil ihtiyacı da ortaya koymaktadır. Bu tez, Türkiye'deki metro projelerinde BIM'in benimsenmesi ve uygulanmasındaki mevcut durumu tasvir etmektedir. Türk inşaat endüstrisinde büyük ölçekte BIM'in benimsenmesini sağlamak ve geliştirmek için gelecekte diğer çalışmalarla desteklenmesi de önerilmektedir.