MSGSÜ Enformatik Bölümü Öğretim Üyesi ve Bölüm Başkanı Prof. Dr. Salih Ofluoğlu: BIM Destekli Tasarımlar, Daha Sürdürülebilir Yapılar Yaratıyor

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Enformatik Bölümü’nde öğretim üyesi ve bölüm başkanı olan Prof. Dr. Salih Ofluoğlu, 1991 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü’nden mezun olmuş. Aynı yıl açılan Milli Eğitim Bakanlığı Yurt Dışı Bursluluk Sınavı’nda birinci olmuş ve yurt dışında devlet resmi burslu öğrencisi olarak Bilgisayar Destekli Tasarım alanında eğitim alma hakkı kazanmış.

Ofluoğlu, bu alanda çalışmalar yapmak üzere mimarlık dalında yurt dışına gönderilen ilk isimlerden… Yüksek lisans eğitimini ABD’de Pennsylvania State Üniversitesi’nde; doktora eğitimini ise Birleşik Krallık’ta Edinburgh Üniversitesi’nde tamamlayan Ofluoğlu, eğitiminin ardından MSGSÜ’deki kariyerine başlamış ve geleceğin donanımlı mimar ve mühendislerini yetiştirmeye devam ediyor. Sürdürülebilir mimari ve tesis yönetiminde BIM uygulamalarının önemini ve bu konuda üniversite bünyesinde yapılan çalışmaları Prof. Dr. Salih Ofluoğlu ile konuştuk.

MSGSÜ Enformatik Bölümü Öğretim Üyesi ve

Bölüm Başkanı Prof. Dr. Salih Ofluoğlu 

Küresel iklim krizinin etkisini her geçen gün daha fazla hissettiğimiz günümüzde, inşaat sektörünün gündemindeki en önemli konu, sürdürülebilirlik… Çevreye duyarlı, sürdürülebilir, enerji verimli yapıların inşasında, yapı bilgi modellemesinin önemi nedir?

Cevaba geçmeden önce biraz Yapı Bilgi Modellemesinin ne olduğundan bahsetmekte fayda olduğunu düşünüyorum. Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) bir yapının sayısal ortamdaki kopyasıdır. BIM sayesinde yapının inşa edilmeden önce sanal ortamda tüm proje süreçlerinin simülasyonu gerçekleştirilir. Yapı bilgi modeli kendisinden önceki BDT yazılımlarından farklı olarak, yapıyı grafik olarak temsil etmesi dışında, onu meydana getiren öğelerini, numerik ve metinsel özellikleriyle de ifade eder. Örneğin, bir yapı bilgi modeli bir duvar elemanının kalınlık, yükseklik gibi geometrik özelliklerinin yanı sıra, duvarın tabakalarını ve bu tabakaların ısısal nitelikleri, yangın dayanımları vb. fiziksel çevre kontrolü değerlerini de bulundurur. Üç boyutlu olan bu modele zaman faktörünü dahil ederek 4D süreç, maliyetleri dahil ederek 5D maliyet tahminleri ve sürdürülebilirlikle ilgili parametreleri dahil ederek 6D sürdürülebilirlik simülasyonları oluşturulur. Bu modelin önemli faydalarından birisi sürece dahil olan tüm yapı mesleğinden paydaşlarla birlikte geliştirilebilmesidir.

Sorunuza dönecek olursak, bilindiği üzere yapı sektörü, gömülü karbon içerikli malzemelerin çokluğu, inşaat süreçleri ve işletim aşamalarında fosil tabanlı enerji kaynaklarını yoğun kullanımı nedeniyle, çevresel problemlere en fazla etki eden sektörlerden birisidir. Daha sürdürülebilir, karbon ayak izi düşük veya karbon nötr yapılar sağlanması konusunda ülkemizde ve dünyada çeşitli girişimler ve stratejiler bulunmaktadır. ABD, Architecture 2030, AB 2050 düşük karbonlu Avrupa hedeflerini takip etmektedir. Türkiye’de de bir süredir tüm yeni binaların enerji kimlik belgesi ile belirli enerji sınıfında enerji kullanımına sahip olması beklenmektedir.

Enerji verimliliğini sağlama ya da daha geniş bir bakış açısıyla sürdürülebilirlik konusu, yapı bilgi modelinin en önemli kullanım amaçlarından biridir. Yapı bilgi modeli, yapının fiziki özelliklerini doğru yansıtabildiği için binanın inşa edilmeden önce nasıl bir performansa sahip olabileceği hakkında bize öngörüde bulunma imkanı vermektedir. Yapının ne kadar enerji harcayabileceğini ve bu enerjinin ne kadarlık kısmını yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlayabileceğimizi BIM yazılımlarında gerçekleştirilen bina performans analizleri veya simülasyonları ile tahmin edebiliyoruz. Bu simülasyonlar sonucu form, arsaya yerleşim, duvar pencere oranları vb. tasarım kararlarımızı sorgulayıp revize edebiliyoruz. Bu tür simülasyonların tüm tasarım sürecince kullanımı Amerikan Mimarlar Odası gibi bazı önemi mesleki örgütler tarafından da teşvik edilmektedir. Bu simülasyonların bina inşası öncesinde gerçekleşmesinin enerji tüketimini azalttığı tespit edilmiştir.

Yapı Bilgi Modellemesi ile ilgili çalışmalarda projenin farklı aşamalarında sürdürülebilirlikle ilgili yapılacak işlemler, BIM süreciyle ilgili adımların anlatıldığı, paydaşlar ve rollerinin tanımlandığı, projede hangi belgelerin hangi aşamalarda teslim edileceğinin belirlenmiş olduğu BIM Uygulama Planları’nda bulunmaktadır. Bu planlarda hangi gelişim seviyesinde hangi tip sürdürülebilirlik analizlerinin yapılacağı da tanımlanmaktadır.

Yapı Bilgi Modellemesinin sürdürülebilirlikle ilgili kullanımı, projenin çok erken aşamasında kavramsal modeller üzerinden başlanarak detaylı modellerin oluşturulduğu süreçlere kadar devam edebilmektedir. BIM yazılımları gerek kendi içinde, gerekse veri alışverişinde bulundukları yardımcı yazılımlarla iklimsel analizler, güneş-gölge analizleri, enerji, solar enerji ve rüzgar analizleri gerçekleştirebilmektedirler.

Bina enerji tüketiminin hesaplanması yanı sıra, BIM yazılımları binaya gelen güneş ışınımını hesaplayarak binanın solar enerji üretim potansiyeli, PV kullanılacak yüzey miktarı ve bu yatırımın geri dönüşü ile ilgili veri üretebilir. Özellikle enerji analizlerinde üretilen sayısal değerler bir tasarımın sürdürülebilirlik konusunda ne derece başarılı olduğunu objektif olarak görme fırsatı vermektedir. Bu çıktılar değerlendirilerek gerektiğinde tasarım kararları revize edilebilmektedir. Bazı BIM yazılımları, LEED gibi yeşil bina sertifika sistemleri ile ilgili kredi hesaplaması da yapabilmektedir.

BIM ortamında gerçekleştirilen analizler aynı zamanda neredeyse gerçek zamanlı oldukları için, tasarım süreci duraksamalar olmadan akıcı olarak sürebilmektedir. BIM yazılımları arası verinin hem IFC gibi açık formatta, hem de yazılım aileleri arasında defakto standartlarda değişimi bu adımları kolaylaştırmaktadır. BIM yazılımları içerdikleri veritabanları ile neredeyse tüm bina tipleriyle ilgili konfor, işletme verilerine, coğrafi konum üzerinden iklimsel verilere erişerek, enerji analizlerini gerçekçi bir şekilde yapabilmektedir. Bu temel analizler tamamlandığında daha gelişmiş analizlere ihtiyaç devam etmektedir. Elektromekanik tesisat ve ekipmanlarına karar vermek için ısıtma ve soğutma yüklerinin daha detaylı hesaplanabilmesi gerekmektedir.

Üretimi sırasında büyük miktarlarda karbon salınımı yapan gömülü karbonu yüksek malzemelerden uzak durulması gerekmektedir. Bu alanda şimdilik BIM yazılımlarının önemli bir katkısı olmamaktadır. Gömülü malzemelerin kullanımı konusunda yaygın etki, ulusal düzeyde belirlenecek stratejik kararlara bağlıdır. Bu tür malzemeleri içeren ulusal obje/familya kütüphaneleri gereklidir; bu tip malzemelerin BIM yazılımlarına alınarak kullanımı sağlanabilir.

BIM, binaların projelendirme, renovasyon ve yıkım aşamalarına da önemli faydalar sunmaktadır. Projelendirme sürecinde BIM yazılımlarının proje süreçlerine önemli bir faydası 3D koordinasyon aşamasında olabilmektedir. Farklı paydaşlardan gelen modeller birleştirilerek sahada oluşabilecek sorunların çakışma kontrolleri ile önceden görülmesi sağlanabilmektedir. Modeller arası çakışmalar, ilgili modeli üreten paydaş tarafından giderilmektedir. Sahada karşılaşılabilecek iletişim sorunlarından oluşacak hatalar hem süreçlerin uzamasına yol açabilmekte hem de inşaat atıkları ve israfa neden olabilmektedir. Bu anlamda BIM yalın inşaat konseptini desteklemektedir. Renovasyon ve yıkım süreçlerinde yapı bilgi modellerinin var olması, binanın ekonomik değerini artırabilir, geri dönüştürülebilir elemanlarının tanımlanması ve yeniden kullanılmasını sağlayabilir.

İşletme aşamasına geldiğimize, sürdürülebilir binaların işletim maliyetleri daha düşük, emlak değerleri daha yüksektir. Mal sahiplerinin de zaman zaman projenin erken aşamalarında itibaren sürdürülebilirlikle ilgili simülasyonlara talepleri olabilmektedir. Bu simülasyonlar bina oluşmadan tesis yönetimi ve giderlerle ilgili bir öngörüde bulunulmasını sağlamaktadır. Tasarım aşamasındaki sürdürülebilirlikle ilgili analizlerin uygulamanın ardından ne ölçüde gerçekleştiği kıyaslaması yapılarak gelecekteki projeler için dersler çıkarılabilmektedir.

Bina tasarımı ve malzeme seçimleri (pasif sistemler) haricinde işletim sürecinde binanın sürdürülebilirliği, HVAC, cihaz yükleri, yapay aydınlatma verimi ve kullanım amaçlı sensörler gibi aktif sistemlerle ilgili seçimlerle perçinlenmektedir. Bu öğelerin de ne ölçüde verimli oldukları aktif sistem parametrelerinin de dahil edildiği BIM yazılımlarında bina performans simülasyonları ile ölçülebilmektedir. Aktif sistemlerin akıllı bina teknolojilerinin birlikte kullanımı enerji verimliliğini daha da artırabilmektedir. Özellikle Covid – 19 sonrası evden çalışmanın yaygınlaştığı ve merkezi ofis kaynaklarının daha az kullanıldığı bir dönemde bina akıllı bina otomasyon sistemleri binanın daha az kullanılan kısımları ile ilgili esnek mekansal çözümler üretebilmektedir.

Akıllı şehirlerin ve akıllı evlerin bakım – onarım ve işletim süreçlerinde BIM teknolojisinden faydalanmak mümkün mü?

Mekan ve varlık verisinin toplanması, işlenmesi ve yönetimine duyulan gereksinim giderek artmaktadır. Veri yönetimini Makro ölçekte (ulusal, bölgesel) ve Mikro ölçekte (kent, ilçe, mahalle, ada, bina) düşünebiliriz. Mikro ölçekte veri yönetimi akıllı kentler, akıllı binalar, akıllı inşaat teknolojileri, kentsel verimlilik, kent ve bina ölçeğinde enerji verimliliği, akıllı kent içi ulaşım sistemleri, acil durum ve afet yönetimi, kentsel güvenlik konularında araştırma, uygulama ve geliştirme çalışmaları hedeflenmektedir. Yapı Bilgi Modellemesi kimi zaman Coğrafi Bilgi Modellemesi gibi yazılımlarla birlikte mikro ölçekteki veri ile ilgili çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bina işletimi verinin mikro ölçekte yoğun olarak kullanıldığı alanlardan birisidir ve bir binanın yaşam döngüsünde oluşturduğu maliyetlerin en az %75’inin meydana geldiği aşamadır. Proje süreçlerinde ve özellikle işletme aşaması için BIM’in kullanımı konusunda mal sahipleri/ işverenler önemli karar alıcılarıdır. Metro ve havalimanı gibi önemli kamu projelerinde ülkemizde de BIM kullanımı özellikle talep edilmektedir. BIM kullanımının ulusal düzeyde teşvik edildiği ülkelerde mal sahiplerinin de projelerde BIM kullanımını daha fazla talep ettiği görülmektedir.

Tesis yönetimi alanında önemli ihtiyaçlardan birisi, tasarım ve yapım sürecinde üretilen bilginin doğru ve detaylı bir biçimde işletimde ihtiyaç duyulacak kısmının aktarılmasını sağlamaktır. Çoğu projede mal sahipleri ve tesis yönetimi firmasının BIM üzerinden hangi bilginin, ne tür bir formatta kullanımının kendileri için faydalı olacağını bilmemeleri ve yapı sektöründeki paydaşların da görevlerinin yapım sonrasında bittiğini düşünmelerinden ötürü bina ile ilgili BIM verisi bu aşamada verimlilikle kullanılamamaktadır. Bu nedenle birçok kez bu dağınık yapı verisinin işletim süreci için bulunması ve hazırlanması zaman almaktadır.

Bu önemli bilgi kaynağından bina ile ilgili tüm mekansal ve varlık verisini alarak, işletim süreçlerine daha hızlı ve doğru veriyle geçilmesi sağlanabilir. Bu sebeple mal sahipleri veya onların görevlendireceği tesis yöneticilerinin tasarım süreçlerine dahil olarak isteklerini projenin erken aşamalarından itibaren iletmeleri ve takipçisi olmaları önemlidir. BIM Uygulama Planları, işletme aşamasında faydalanılacak BIM kullanımlarını da içeren bir belgedir. Bu belge bu bilgi sağlama konusunda sorumlulukların tespit edilmesi ve düzenli bilgi akışının sağlanması için önemlidir. Modelin yapım sonrası kullanımı ve sahipliği konusunda dünyada detaylı bir mevzuat bulunmaktadır.

BIM süreçlerinde binanın erken aşamalarında grafik veri yoğunluklu bir çalışma sistemi varken daha ileri aşamalarında bu verinin kullanılan ekipman/varlık ve mekanların özelliklerini tanımlayan alfa- sayısal veriye döndüğünü gözlemlemekteyiz.

BIM hem mekan hem varlık envanterinin oluşturulmasına katkıda bulunmakta, mekanlar ve varlıkların tesis yazılımlarına transfer edilebilecek veri parametrelerini oluşturmaktadır. Mekan ve varlıklar için takip edilen endüstriyel standartlar BIM yazılımları tarafından da desteklenmektedir. BIM üzerinden yazılımlara aktarılan öğelerle başarılı varlık ve mekan yönetimi gerçekleşebilmektedir. Varlıklara görev atama ve kontrol listeleri oluşturmada modelden gelen bilgiler altlık oluşturmaktadır. Yapı modeli ve bu yazılımlar arasında çift yönlü güncellemeler sayesinde hem model hem de tesis yönetimi yazılımındaki bilgiler güncel kalabilmektedir.

MSGSÜ’de tesis yönetiminde BIM kullanımını içeren bir bilimsel araştırma projesi gerçekleştiriyoruz. Ortaya çıkan çalışmanın, bina ekipmanlarının bakımına, demirbaş envanterinin oluşturulmasına ve mekansal yönetime katkı sağlayabileceğini düşünüyoruz. Son zamanlarda dünyada da bazı üniversite binalarında BIM tabanlı tesis yönetimi yaklaşımın kullanıldığını görmekteyiz. Bu çalışma çerçevesinde üniversitemizin yaklaşık 60,000 m2 inşaat alanı olan Bomonti binamızın mimari ve elektro-mekanik yapı bilgi modellerini oluşturduk. Binadaki mekanlar ve varlıklardan meydana gelen önleyici bakım temelli bir envanter meydana getirdik. Bu envanterdeki ekipmanların tanımlamalarında ve adlandırmalarda Omniclass ve National CAD Standartları temelli endüstriyel standartlardan faydalandık. Bakım ve onarım amaçlı öğelerin belgelerini de BIM ve tesis yönetimi yazılımlarına bağladık. Proje kapsamında Autodesk Building Ops ve Archibus tesis yönetimi yazılımları ile yapı bilgi modellerimiz arasında senkronizasyon çalışmaları yaptık. Projenin önümüzdeki aşamalarında bu ekipmanlara tablet tabanlı erişimlerin sağlanması ve küçük çaplı, kısmi nesnelerin İnterneti destekli bir dijital ikiz oluşturmayı planlıyoruz.

Dijital ikiz konusu açılmışken, binayı meydana getiren tüm varlık ve mekanlarla ilgili bilgiler ile gerçek zamanlı olarak beslenen dijital ikiz çalışma biçimine önümüzdeki yıllarda daha fazla aşina olacağız. Nesnelerin Interneti (IOT) teknolojileriyle dünyada milyonlarca aygıt bulut üzerinden veri yollayabilmekte ve sunucu üzerinden haberleşebilir durumdadır.

Özellikle işletim ile ilgili konularda bu anlık veri bina ekipmanlarının faaliyetleri hakkında önleyici bakımı, sorunlar oluşmadan daha proaktif yönetme imkanı sağlıyor. Sensör ve sayaçlar gibi akıllı nesnelerin BIM yazılımları ile IFC gibi açık standartlarda uyumlu hale getirilmesi konusunda çalışmalar da yapılmaktadır.

Dijital ikiz yaklaşımı ile proje süreçlerinden işletime kadar bilginin paydaşlar arası paylaşımını BIM üzerinden kolaylaştıran yeni yazılım önerileri de çıkmaktadır. Yapı profesyonelleri olarak bu konularda gelişmeleri yakından takip etmemiz çok önemli.

Son olarak eklemek istedikleriniz var mıdır?

Bizler de üniversite müfredatımızda öğrencilerimizin ileride, çalıştıkları ortamlara katkı sağlayabilecekleri ve dünyayla rekabet edebilecekleri BIM çalışma yaklaşımını öğretmekten ve bu konularda araştırmalar yapmaktan mutlu oluyoruz.

Konu ile ilgili özgün bilimsel faaliyetlerini paylaşmak amacıyla İTÜ ile birlikte Eurasian BIM Forum (www.eurasianbimforum.org) isimli uluslararası bir de etkinlik düzenliyoruz. Bu yıl ikincisini düzenleyeceğimiz etkinliğimiz bu yıl ayında olacak. Türkiye’den ve dünyadan BIM konusunda çalışma yapan akademisyenler ve sektör temsilcilerinin katılımını bekliyoruz.