User-centered interface design for BIM-IoT enabled fire emergency response system
BIM-IoT tabanlı yangın acil müdahale sistemi için kullanıcı odaklı arayüz tasarımı
- Tez No: 803857
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ MURAT GÜNAYDIN, PROF. DR. ESİN ERGEN PEHLEVAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proje ve Yapım Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Mimarlık, Mühendislik, İnşaat endüstrisi tüm dünyada, özellikle de gelişmekte olan ülkelerde hızlı bir gelişime tanık olmuştur. Son birkaç on yılda, büyük ölçekli projeler yaygınlaştı ve uluslararası hale gelmiştir. Yeni projeler için yöntemler değişti, benimsenen araçlar gelişti ve yeni ve yaratıcı teknikler tanıtıldı. Bu gelişmelere bağlı olarak, sektörün her sürecini yönetmek zorlaşmıştır. Değişimler, inşaat projelerini karmaşık ve yönetilmesi zor hale getirmektedir. Bu nedenle, bu sektörün modern yönetimi, etkinlik ve verimliliği üstlenmek için ilgili tüm taraflar arasında paylaşılmak üzere gerçek zamanlı ve doğru bilgi gerektirmektedir. Buna sektörde artan karmaşıklığı ve zorluğu yönetmek için Yapı Bilgi Modellemesi (BIM) ve Nesnelerin İnterneti (IoT) hızla gelişmekte ve yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. BIM teknolojisi ve artan kullanımı, proje ve inşaat yönetimi uygulamalarında çeşitli değişikliklere yol açmaktadır. BIM'in teknik yönü geliştikçe, farklı yönetim alanları da koordinasyon ve yönetim potansiyelleri nedeniyle sektör ve akademi tarafından ilgi görmektedir. Genel proje bilgileri ve süreçleri ve kurumsal stratejilerin karmaşık bir proje ortamından işbirlikçi ve üretken bir çalışma ortamına doğru hızlanmaktadır. Öte yandan, otomatik veri toplama ve depolamaya olanak sağlayan IoT süreçleri bu sektörün çeşitli uygulamalarında kullanılmaktadır. Akıllı sistemler, gelişmiş verimlilik ve daha yüksek üretkenlik için inşaat süreçlerinin yönetimine yönelik farklı türde bilgiler sağlamak üzere büyük miktarda veri toplamaktadır. IoT, inşaat sektörünün zaman ve kaynak kısıtlamalarını çözmesi için fırsatlar sunmaktadır. BIM modeli, işletme ve bakım dahil olmak üzere proje yaşam döngüsü boyunca tüm model bilgi havuzuna hizmet eder. Ayrıca BIM, bina bakım yönetiminin kritik bilgi ihtiyaçlarını IoT gibi bilgi teknolojisi çözümlerinin verimliliği ile entegre ederek üretkenliği artırabilir. Bir veritabanında saklanan BIM ve IoT süreci aracılığıyla toplanan bilgiler, çeşitli işletme ve bakım uygulamaları için faydalı olabilir. Bu hızlı değişen ortamda, inşaat yaşam döngüsünün işletme aşaması ve bina yönetimi son zamanlarda kuruluşlar ve akademisyenler tarafından daha fazla ilgi görmektedir. Fiziksel güvenlik için bina yönetimi, krizleri önlemek, hazırlamak, müdahale etmek ve krizlerden kurtulmak için dinamik bir plan geliştirebilir. İnsanların hayatını kurtarmak ve maddi varlıklarını korumak için acil durum yönetimi süreçleri kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, karmaşık binalarda güvenli ve korumalı operasyonel performansı dahil etmek için krizin etkin yönetimi kaçınılmazdır. Verilerin manuel olarak toplanması ve kullanılması, acil durumlar sırasında düşük verimliliğe ve yanlışlığa yol açabilir. Sonuç olarak, parçalı ve eksik bilgiye sahip olmak güvensiz ve zaman alıcı olabilir. İnsanlar, mekanlar ve süreçler hakkında gerçek zamanlı bilgilere erişmek, özellikle yangın koşullarında karmaşık binaların acil durum müdahalesinde kilit bir noktadır. BIM, IoT ve ilgili uygulamaların mimarlık, mühendislik, inşaat endüstrisinde hızla yayılması ve daha da önemlisi binaların işletme ve bakım aşamalarında modern yönetime duyulan ihtiyacın artmasıyla birlikte, işletme aşamalarında acil durum yönetiminin kullanımı için güncel bina bilgilerini ve gerçek zamanlı verileri desteklemek üzere entegre BIM-IoT bilgi sistemlerine ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Özellikle, yangın acil durum müdahalesi, yönetimi ve müdahaleyi kolaylaştırmak için gerçek zamanlı verileri yakalayan ve yerleşik bir BIM gibi bina bileşenlerinin bilgilerini güncelleyen kapsamlı bir bilgi sistemi aramaktadır. Operasyonel seviyelerdeki bu tür karar-destek sistemlerinin kullanılabilir ve verimli olması gerekmektedir. Etkili etkileşimlerin ve kullanıcı arayüzü yöntemlerinin geliştirilmesi insan-bilgisayar etkileşimi ile ortaya çıkmıştır. Etkili etkileşimlerin ve kullanıcı arayüzü yöntemlerinin geliştirilmesine odaklanır ve kullanıcı kabulü, kullanılabilirlik ve teknik konulara dayanır. Kullanıcı Merkezli Tasarım (UCD), kullanıcı deneyimlerine yönelik sistemin tasarımına rehberlik etmek için kullanıcıların ihtiyaç ve beklentilerini analiz eden yinelemeli bir tasarım sürecidir. UCD, kullanıcıyı, kullanıcı gereksinimlerini, tasarım çözümlerini ve gereksinimlere dayalı tasarımın değerlendirilmesini belirler. Kullanıcı merkezli tasarımın anahtar kavramı kullanılabilirliktir ve“bir sistemin, ürünün veya hizmetin belirli bir kullanım bağlamında belirli kullanıcılar tarafından hedeflere ulaşmak için etkinlik, verimlilik ve memnuniyetle ne ölçüde kullanılabileceği”olarak tanımlanır. Bu nedenle, acil bir yangın durumunda durumsal farkındalık için bilgi sağlamak üzere yangın müdahale ekipleri için kullanıcı dostu ve verimli bir kullanıcı arayüzü gereklidir. Bina yangını acil durumları, önemli can ve mal kayıpları açısından yüksek riskli bir alan olarak kabul edilir. ABD İtfaiye İdaresi ve ulusal yangından korunma derneği, 2020 yılında toplam 96 itfaiyecinin ve 2014-2018 yılları arasında ortalama 65 itfaiyecinin görev başında ölümlerini raporlamıştır. Doğru bilgi ve durumsal farkındalık, yangın müdahale ekiplerinin yangın acil durumları sırasında zamanında karar vermelerini ve güvenli operasyonlar gerçekleştirmelerini sağlar. BIM ve IoT gibi gelişmiş teknolojiler, yangın acil durumlarında karar vermek için gerekli bilgileri sağlama potansiyeline sahiptir. Ancak, bu teknolojilerden elde edilen bilgiler durumsal farkındalık için gerekli olan tüm kritik bilgileri kapsamamakta veya bu bilgileri kullanıcılara kullanılabilir ve etkili bir şekilde sunamamaktadır. Bu çalışmanın temel odak noktası, kullanıcıların, yani itfaiyecilerin, yangını nasıl algıladıkları, anladıkları ve süreçlerini yürütmek için BIM ve IoT'den elde edilen bilgileri kullanmak ve karar destek kullanıcı arayüzlerinin bilginin kavranmasını kolaylaştırmak için nasıl olması gerektiği kullanıcı bakış açısından anlatmaktadır. Bu araştırma, kullanıcı gereksinimlerini anlamak ve son kullanıcı perspektifinden yangın acil durum yönetimi için BIM-IoT entegre arayüzlerinin kullanılabilirlik yönlerini geliştirmek için amaçlamaktadır. Bu çalışma, yangın acil durum müdahale ekiplerinin hedef karar bilgi hiyerarşisini, durumsal farkındalık için kapsamlı üç seviyeli (algılama, kavrama, yansıtma) bilgi gereksinimleri ile tanımlamaktadır. İkinci olarak, yangın acil durum müdahale sistemlerinin geliştirilmesi için bir temel olarak BIM-IoT'ye dayalı bir davranışsal kullanım senaryosu diyagramı ve sıralama diyagramı tanımlamaktadır. Hedef karar bilgi diyagramları ve veri modellerine dayanan BIM-IoT destekli yangın acil müdahale bilgi sistemleri için bilgi mimarisi Tasarım prototi̇pi̇n özelli̇kleri̇ bu çalışmanın hedefidir. Kullanıcılar ve operasyonel bilgi gereksinimleri arasında bir bağlantı kurmak için hedefe yönelik bir yaklaşım kullanılmıştır. Ayrıca, yangın acil durum müdahale ekiplerinin hedeflerini, kararlarını ve üç seviyeli bilgi gereksinimlerini öğrenmek için on uzmanla yarı yapılandırılmış odak grup görüşmeleri, senaryo tabanlı görüşmeler ve literatür taramaları yapılmıştır. Belirlenen gereksinimlere dayanarak, yangın acil durum müdahale sisteminin dinamik yönünü ortaya çıkarmak ve müdahale ekiplerinin durumsal farkındalığını artırmak için sistemin nasıl davranması gerektiğini tanımlamak amacıyla karar destekli yangın acil durum müdahale sistemi için durumsal farkındalık odaklı kullanım senaryosu diyagramı ve sıralama diyagramı geliştirilmiştir. Kullanım senaryosu diyagramı, yangına müdahale edenlerin sistemle olası etkileşimlerini görselleştirirken, sıralama diyagramı ise etkileşimlerin sırasını ve yangın acil durum müdahale sisteminin yaşam hatları arasındaki çağrı/dönüş mesajlarını görselleştirmektedir. Hedef, Karar, Bilgi gereksinimlerinin ve veri modellerinin doğrulanması uzmanlardan geri bildirim alınarak gerçekleştirilmiş ve geri bildirimlere dayanarak modeller revize edilmiştir. Yangın acil müdahale sistemi kullanıcı merkezli arayüz tasarımı için kullanılan durumsal farkındalık hedefi karar gereksinimleri ve veri modelleri, müdahale ekiplerini daha yüksek durumsal farkındalık ile desteklemektedir. Kullanıcı arayüzünün işlevsel ve görsel gereksinimlerini belirlemek için Kullanıcı Merkezli Tasarım (UCD) yöntemine ve Kullanıcı Arayüzü (UI) tasarımı ilkelerine dayanan yinelemeli tasarım süreci kullanılmıştır; Ardından bu gereksinimler yangın acil müdahale sisteminin grafiksel kullanıcı arayüzü özelliklerini tanımlamak için kullanılmıştır. Prototip, görev odaklı ve senaryo tabanlı bir yöntem kullanılarak geliştirilmiştir. Doğrulama için yangın müdahale uzmanları, Kullanıcı Deneyimi için Kullanılabilirlik Metriği (UMUX) ve Senaryo Sonrası Anketi (ASQ) birleştiren bir anket aracılığıyla kullanıcı arayüzünün kullanılabilirliğini değerlendirmiştir. Kullanıcı arayüzünün kullanılabilirliğini değerlendirmek için beşli Likert ölçeği kullanılmıştır. Önerilen sistemin kullanılabilirliğini değerlendirmek üzere yedi yangın acil müdahale uzmanı rastgele seçilmiştir. Ayrıca, iyileştirme önerilerini almak için uzmanlarla görüşülmüş ve tasarım bu önerileri içerecek şekilde revize edilmiştir. Bulgular, geliştirilen kullanıcı arayüzünün kullanıcı hedeflerine etkili bir şekilde ulaşmaya odaklandığını ve yangına müdahale operasyonlarının etkinliğini önemli ölçüde artırma, can kaybı ve maddi hasar riskini en aza indirme potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, etkili karar destek sistemleri, özellikle itfaiyecilerin beceri ve eğitimlerinin yeterli olmadığı durumlarda acil durum müdahalesini yönlendirebilir. Bu prototipin doğrulanması, önerilen kullanıcı merkezli sistemin yüksek kullanılabilirliğini göstermiştir. Yangın acil müdahale bilgi sistemi için önerilen arayüz, navigasyon için etkili, kritik bilgilere ve işlevlere giden açık yollarla müdahale süresini en aza indirmek ve etkili durumsal farkındalık ile değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Building fire emergencies are considered a high-risk domain for significant loss of lives and property. Accurate information and Situational Awareness (SA) enable fire responders to make timely decisions and perform safe operations during fire emergencies. Advanced technologies, such as Building Information Modelling (BIM) and the Internet of Things (IoT) have the potential to supply information required for decision-making during a fire emergency. However, the information retrieved from these technologies fails to cover all the critical knowledge required for situational awareness (SA) or fails to present this information to the users in a usable and effective way. This dissertation aims to define fire emergency responders' SA Goals, Decisions, and Information (GDI) requirements to specify design characteristics of SA-oriented user-centered Fire Emergency Information Systems (FERS) based on combined Building Information Modelling (BIM) and Internet of Things (IoT) technologies. The semi-structured scenario-based interviews were conducted with ten Municipal fire department experts to determine GDI requirements. Based on the identified requirements, the SA-oriented use-case and sequence data models for decision-support FERS were developed to reveal the dynamic aspect of the FERS and to describe how the system should behave to enhance the SA of responders. The use-case data model visualizes the possible interactions of fire responders with the system, and the sequence data models visualize the order of the interactions and the call/return messages between the lifelines of the FERS. The validation of the GDI requirements and data models was performed by obtaining experts' feedback, and based on the feedback; the models were finalized. The SA GDI requirements and data models used for FERS's user-centered interface design to support responders with higher SA. The iterative design process was used based on a User-Centered Design (UCD) method and principles of UI (User Interface) design to determine the functional and visual requirements of the UI; Then, these requirements were used to define the graphical user interface (UI) characteristics of the FERS. For validation, the fire response experts evaluated the usability of the user interface via a questionnaire, which combined Usability Metric for User Experience (UMUX) and After-Scenario Questionnaire (ASQ). Also, the experts were interviewed to retrieve their suggestions for improvement and the design was revised to include these suggestions. The findings showed that the developed UI focuses on effectively achieving user goals and has the potential to significantly improve the efficacy of fire responding operations, minimizing the risk of loss of life and property damage. Besides, effective decision support systems, especially in cases where the skills and training of the firefighters are not sufficient can direct the emergency response.
Benzer Tezler
- Symbiotic data platforma receptive-responsive tool for customizing thermal comfort &maximizing energy efficiency
Symbıotıc verı platformutermal konforu özelleştirmekve enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmakiçin alıcı ve verıcı, duyarlı bir araç
ZEYNEP BİRGÖNÜL
- Artırılmış gerçeklik için oyunlaştırıcı kullanıcı arayüzü tasarımı
The design of gamifying user interface for augmented reality
EMİRHAN AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilim ve TeknolojiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGörsel İletişim Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TOMAK
- Etkileşimli e-kitap tasarımlarında kullanıcı deneyimi tasarım sürecinin incelenmesi
Investigation of the user experience design process in interactive e-book designs
GÖRKEM İŞME
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Güzel SanatlarDokuz Eylül ÜniversitesiGrafik Ana Sanat Dalı
DOÇ. MEHMET KORKUT ÖZTEKİN
- Doğal kullanıcı arayüzü tasarımı eğitiminde yenilikçi ve yaratıcı çıktıları arttırmak için drama ve mim tekniklerinin kullanımı
Learning natural user interface design through creative drama techniques: New approaches to design education
ADVİYE AYÇA ÜNLÜER
Doktora
Türkçe
2014
Güzel SanatlarYıldız Teknik ÜniversitesiSanat ve Tasarım Ana Sanat Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN ÖZCAN
- Türkiye'de ofis mobilyası sektöründe kullanıcı odaklı tasarım: Ofis sandalyesi örneği
User centered design in office furniture industry in Turkey: office chair example
BİGE ÖKTEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ER
