İnşaat sektöründe planlama ve kontrol iş akış süreçlerinin yapı enformasyonu modellemesi (BIM) kullanılarak etkinleştirilmesi: Kavramsal bir model önerisi

Abstract

Planlama ve kontrol iş akış süreçleri, projenin hedefleri doğrultusunda teslim edilmesi, zamanı, bütçeyi ve kaynakların yönetilmesini sağlayan proje yönetimi ve proje başarısı için kritik fonksiyonlardır. Genel olarak geleneksel yöntem ve tekniklerden beslenmekte olup, yüksek oranda değişkenlik ve belirsizlik içermektedir. Bu durum inşaat sektöründe değişken iş akışlarına ve genel olarak verimliliğinin düşük olmasına sebebiyet vermektedir. İnşaat sektöründe iş akışları kaynak, bilgi ve mekân akışından oluşmakta olup, çoğu zaman kontrol edilemeyen dış faktörlerden doğrudan etkilenmekte, planlamaları ve kontrol edilmeleri oldukça güçtür. Bu nedenle etkili bir şekilde yönetilmeleri gerekmekte olup, geleneksel planlama ve kontrol iş akış süreçleri özellikle karmaşık ve büyük projelerde, aktivite ilişkilerinin planlanması, görselleştirilmesi ve kontrolünde yetersiz kalmaktadır. Ayrıca iş akışları yönetimi yerine aktivite yönetimine odaklanması nedeniyle sıklıkla eleştirilmektedir. Bu yaklaşım nedeniyle birçok projenin başarısız olduğu raporlanmaktadır. Literatürde planlama süreci enformasyon teknolojileri ile bütünleştirildiğinde proje teslim sürelerinin kısalacağı ve iş programı değişkenliklerinin azalacağı belirtilmiştir. Bu sonuç göstermektedir ki proje performansının arttırılması için planlama ve kontrol iş akış sürecinin enformasyon teknolojileri ile bütünleştirilmesi bir gerekliliktir. Günümüzde, planlama ve kontrol iş akış süreçleri çoğunlukla inşaat sektörünün temel katılımcılarından biri olan genel yüklenici firmalar tarafından oluşturulup yönetilmektedir. Bu nedenle bu sürecin başarısı büyük oranda genel yüklenici firmaların planlama ve kontrol iş akış süreçlerinin etkinliğine bağlıdır. Yüklenici firmaların etkili bir planlama ve kontrol iş akış süreci yönetimi yapabilmesi için, projenin erken evreleri itibariyle doğru ve ulaşılabilir proje enformasyonuna ihtiyaçları vardır. Ancak mevcut durumda yüklenici firmalar genellikle metraj çıkarmaya uygun olmayan ve iş programı oluşturulurken faydalanamadıkları tutarlı ve kaliteli bir BIM modelin eksikliği ile mücadele etmektedirler. Bunun sonucu olarak, iş programları çoğunlukla planlama ekiplerinin eksik veya hatalı 2D proje enformasyonu algılama becerisine bağlı olarak geliştirilmekedir. Planlama süreçlerinin iyileştirilmesi için enformasyon teknolojilerinin bütünleştirilmesiyle hem proje enformasyonunun niteliğinin artması hem de koordinasyonla geliştirilmeleri gerekmektedir. Bu çerçevede, yapılan doktora tez çalışması ile birlikte planlama ve kontrol iş akış süreçlerinin BIM ile bütünleştirilerek iyileştirilmeleri çalışmanın odak noktasına alınmıştır. Söz konusu amaca ulaşmak için, bütünleşme çalışmasının nasıl ve ne şekilde yapılabileceği; gerekli girdiler, süreci çalıştıran mekanizmalar, sürecin kısıtlayıcıları ve çıktıları tanımlanarak gösterilmiştir. Bu amaçla öneri iş akış süreçleri kavramsal bir model önerisi kurgulanarak aktarılmıştır. Böylece, yüklenici firmaların tüm projelerinde söz konusu bütünleşme çalışmasını yapabilecekleri bir strateji modeli oluşturulmak istenmiştir. Böyle bir gereksinimle oluşturulmuş bir kavramsal model önerisi Türk inşaat sektöründe ve de dünyada mevcut değildir. Bu anlamda literatürde önemli bir boşluğu dolduracağı düşülmüştür. Söz konusu amaca ulaşabilmek için gerçekleştirilen doktora tezi toplamda altı bölümden oluşmaktadır. Tezin ilk bölümünde; problemin tanımlanması yapılarak, tezin amaç ve kapsamı ile yöntemine yer verilmiştir. Tezin ikinci bölümünde; inşaat sektöründe iş akışları ve güvenilirlik, geleneksel ve yalın inşaat planlama ve kontrol iş akış süreçlerini incelemeye yönelik literatür araştırması yapılmıştır. Tezin üçüncü bölümünde ise planlama ve kontrol iş akış süreçlerini literatürde bütün girdileriyle ayrıntılı inceleyebilmek, hangi kavramlarla birlikte sıklıkla ve görece az çalışıldığı, hangi yaklaşımların etkisinde geliştiği ve sürecin genelinde problemlere neden olan eksiklik ve boşlukları tespit edebilmek amacıyla yapılan bibliometrik analiz çalışmasına yer verilmiştir. Bu amaçla yine, BIM'in planlama ve kontrol iş akış süreçlerine olan etkilerini incelemek ve boşluk analizi için sırasıyla; 4D BIM'in faydaları, kullanımı önündeki engeller, otomatik iş programlarının oluşturulması, iş programı ve BIM model LOD düzeyi ilişkisi ve 4D BIM araçları anlatılmıştır. Ayrıca bu bölümde İngiltere, Çin ve Türkiye'deki planlama ve kontrol çalışmalarına ilişkin literatür araştırmasının sonuçlarına yer verilmiştir. Tezin dördüncü bölümü ise alan araştırmasının yapıldığı bölümdür. Bu bölümde, literatürde tespit edilen planlama ve kontrol iş akış süreçlerinde karşılaşılan problemleri doğrulamak ve sektördeki 4D BIM adaptasyon düzeyini tespit edebilmek için Türk inşaat sektöründe yurt içi ve yurt dışında faaliyet gösteren büyük ölçekli yüklenici firmaların planlama ve BIM departmanlarıyla karşılıklı görüşmeler yapılarak gerçekleştirilen alan araştırması bulguları ve değerlendirmeleri sunulmuştur. Beşinci bölümde kavramsal model önerisi sunularak sırasıyla; modelin amacı, kapsamı, kullanılan yöntem ve teknikler ile model önerisinin aşamaları ve öneri organizasyon yapısı anlatılmıştır. Tezin son bölümünde ise, yapılan çalışmalar özetlenerek, tez kapsamında önerilen model ve çalışmalara ait anahtar bulgulara, değerlendirmelere ve önerilere yer verilmiştir.

The project planning and control workflow process is a key to successful construction project management. It plays a significant role while managing time and budget, determining available resources flexibility, and ensuring the tasks are completed in a logical and timely manner. Although the planning and scheduling process becomes a substantial challenge for construction projects, it still relies on traditional methods and contains a high degree of variability and uncertainty. Thus, construction projects suffer from variable workflows and low efficiency in general. Construction flows can be classified into three; resource, information, and space. They are often directly affected by uncontrollable external factors, which makes them hard to plan and control. Effective management would be required. However, traditional planning and control techniques are insufficient in planning, visualizing, and controlling activity relationships, especially in complex and large projects. They are also frequently criticized for focusing on activity management rather than workflow management. Moreover, many projects are reported to have failed due to this approach. It has been stated in the literature that when the planning process is integrated with information and communications technologies, project delivery times will shorten, and work schedule variability will decrease. Thus, it is evident that the planning and control workflow process should be integrated with information and communication technologies to increase project performance. Currently, planning and control workflow processes are primarily created and managed by general contractors, one of the main participants of the construction industry. Because of that, the success of this process depends mainly on the efficiency of the planning and control workflow processes of the general contractor companies. Contractor companies need accurate and accessible project information at the early stages of the project to perform adequate planning and control workflow process management. However, in the current situation, contractors are often struggling with the lack of a consistent and high-quality BIM model while creating the work schedule. As a result, work schedules are often developed depending on the ability of planning teams to detect incomplete or incorrect 2D project information. In order to improve the planning processes, the quality of the project information should be increased by the integration of information technologies, and they should be developed in coordination. In this framework, with the doctoral thesis study, the integration of planning and control workflow processes with BIM and improving them have been the focus of the study. In this sense, in order to show how and in what way the integration work can be achieved; The necessary inputs, the mechanisms that run the process, the constraints, and outputs of the process are defined and presented. For this purpose, the suggestion workflow processes are shown by submitting a conceptual model. Thus, it has been xx targeted to create a strategy model in which contractor companies can carry out all their projects. Because of the fact that there is not such a kind of model in the Turkish construction sector and abroad, it has been thought that it will fill an essential gap in the literature. This doctoral thesis consists of six main chapters. The first chapter of the doctoral thesis is the introduction. The introduction part consists of a background of the study, problem statement, purpose of the thesis, scope of the thesis, and the methodology overview. In the second chapter of the doctoral thesis, the literature review is related to construction planning and control workflow process is provided. Firstly, the concept of workflow process and reliability are explained. Then, the traditional planning and control system is examined in detail with the related techniques and approaches. Subsequently, the lean construction system and its production control tool LPS are presented. Also, the synergy between the LPS and BIM is explained. The third chapter of the doctoral thesis includes the literature review of BIM-based planning and control processes (4D BIM). This chapter starts with the bibliometric analysis of planning and control processes. With the help of the bibliometric analysis, planning and control workflow processes are examined with all aspects in detail. The concepts which are frequently and less studied are determined. The different approaches that are developed under their influence are presented, and the deficiencies and gaps that cause problems throughout the process are identified. Then, to examine the effect of BIM on the planning process and to analyze the gap respectively; The benefits of 4D BIM, the obstacles to its use, the creation of automatic scheduling programs, the relationship between the schedules and the BIM model LOD level, and 4D BIM tools are explained. Also, in this section, the results of the literature research on planning and control studies in England, China, and Turkey are given. The fourth chapter of the doctoral thesis includes the field study about lead Turkish contractor companies' planning and control process. A semi-structured face to face interview technique is used to investigate the current planning methods and identify BIM usage in the planning and scheduling process with understanding the contractors' approach to benefit from BIM. After explaining the aim, methodology, scope, and sample group of the field study, findings are presented. To precisely explain the source of the main problem areas among the different planning stages, findings are grouped as tendering process and the implementation of construction schedules process. Accordingly, the problems of BIM adaptation and the BIM and schedule integration process are examined in detail by investigating the project and document deficiencies, stakeholder problems, and technical problems. With the research findings, a list of issues is created. The current condition highlights the problems like; tendering with missing project documents, examining 2D project drawings while scheduling, fragmentation, project manager's reluctance to use and follow project schedule, issues with updating the plan as per construction improvements and quantities, lack of investment for BIM implementation. In the fifth chapter of the thesis, the conceptual model proposal is presented. After explaining the aim, scope, methods, and techniques, the stages of the model proposal are shown. Integration Definition Language 0 (IDEF0) technique is adopted while creating model proposal, which was based on the data derived from lead Turkish contractor companies. IDEF0 is used to organize workflows in a more logical and simplified manner to create a model of activities. The conceptual model consists of LOD 250-300 model development, overall scheduling phase, LOD 350-400 model development and phase (collaborative) planning phases. Subsequently, the proposed organizational structure is generated. In this way, information management, document management, stakeholder management, organizational structure issues are re-evaluated. In order for the proposed model to be efficient and develop over time, it should be renewed with feedback and updates according to the change in information technologies and business method.Thus, it is aimed to propose a guiding sustainable model for a contractor company operating in the construction sector to successfully manage the planning and control workflow processes. The last chapter of the doctoral thesis is the conclusion. It consists of a summary of all the studies conducted through the doctoral thesis. Also, key findings, discussions, and future recommendations are explained.