Geri Dön

Digital twin-driven building information modeling (BİM) for sustainable design practices in design offices

Tasarım ofislerinde sürdürülebilir tasarım uygulamaları için dijital ikiz odaklı yapı bilgi modelleri (BİM)

PDF İndir

  1. Tez No: 932251
  2. Yazar: YOUSIF O K NASSER YOUSIF O K NASSER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ MURAT GÜNAYDIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Proje ve Yapım Yönetimi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 143

Özet

Dijital İkiz teknolojisinin, Yapı Bilgi Modelleme (BIM) ile entegrasyonu, sürdürülebilir tasarım uygulamalarında dönüşümcü bir yenilik olarak geniş çapta kabul edilmektedir. Bu teknolojiler, tasarım ve inşaat aşamalarından işletme ve bakım aşamalarına kadar bina projelerinin sürdürülebilirliğini ve verimliliğini büyük ölçüde artırma potansiyeli sunmaktadır. Ancak, artan tanınmalarına rağmen, bu teknolojilerin yaygın bir şekilde benimsenmesi, farkındalık eksiklikleri, uygulama karmaşıklığı ve kaynak kısıtlamaları gibi birkaç engelle karşı karşıyadır. Bu çalışma, sürdürülebilir tasarım uygulamalarında bu teknolojilerin benimsenmesiyle ilgili faydaları, zorlukları ve potansiyel sorun alanlarını araştırarak, daha geniş bir şekilde uygulanmalarını kolaylaştırmak için uygulanabilir bilgiler sunmayı amaçlamaktadır. Çalışmanın hedeflerini ve amaçlarını tanımlamak için kapsamlı bir literatür taraması yapılmış, BIM, Dijital İkiz teknolojisi ve sürdürülebilir tasarım uygulamalarının kesişimine odaklanılmıştır. Literatür taraması, bu teknolojilerin, gerçek zamanlı performansı izleme, kaynak tahsisini optimize etme ve proje yaşam döngüsü boyunca karar verme sürecini geliştirme yetenekleri dahil olmak üzere temel özelliklerini ve faydalarını ortaya koymuştur. Ayrıca, yüksek uygulama maliyetleri, entegrasyon zorlukları ve özel eğitim ve uzmanlık gereksinimi gibi benimseme engellerine dikkat çekilmiştir. Bu bilgiler ışığında, Dijital İkiz ve BIM teknolojilerinin entegrasyonu ile ilgili profesyonellerin farkındalıklarını, algılanan faydalarını, zorluklarını ve stratejilerini ölçmek amacıyla yapılandırılmış bir anket hazırlanmıştır. Anket, mimarlar, mühendisler, proje yöneticileri ve sürdürülebilirlik profesyonelleri dahil olmak üzere mimarlık, mühendislik ve inşaat (AEC) sektörlerinden 50 uzmana uygulanmıştır. Anket verilerinden ortalama değerler, standart sapmalar, Cronbach'ın Alfa katsayısı ve Shapiro-Wilk normallik testi gibi nicel ölçütler hesaplanmıştır. Bu testler, profesyonellerin Dijital İkiz ve BIM teknolojilerinin benimsenmesini nasıl algıladıkları ve deneyimledikleri konusunda kapsamlı bir anlayış sağlamıştır. Ayrıca, vaka çalışmaları çalışmanın hedeflerinde bahsedilmiş olmasına rağmen, sürdürülebilirlik metrikleri, enerji verimliliği, yaşam döngüsü değerlendirmesi ve kaynak yönetimi gibi konularda resmi olarak incelenmemiş veya karşılaştırılmamıştır. Bu nedenle, analiz, öncelikle anket verilerine ve istatistiksel analize odaklanmaktadır. Bulgular, sürdürülebilir tasarım projelerinde BIM ve Dijital İkiz teknolojilerinin benimsenmesi ve faydalarıyla ilgili birkaç önemli bilgi ortaya koymuştur. Bu teknolojilere ilişkin farkındalık ve aşinalık, katılımcıların %87.8'i BIM ile yüksek düzeyde aşinalık bildirirken, sadece %53.7'si Dijital İkiz teknolojisi ile aşina olduklarını belirtmiştir. Algılanan faydalar açısından, gerçek zamanlı performans izlemesi en değerli avantaj olarak ortaya çıkmıştır; katılımcıların %65'i, sürdürülebilir tasarımdaki kritik rolünü kabul etmiştir. Bu özellik, bina sistemlerinin sürekli izlenmesini sağlar, böylece sorunların gerçek zamanlı olarak tespiti ve çözülmesi mümkün olur; bu da operasyonel verimliliği ve genel sürdürülebilirliği artırır. Ayrıca, daha büyük bir yaşam döngüsü değerlendirmesi, katılımcıların %57.5'inin, bina performansının tasarım aşamasından inşa ve işletmeye kadar izlenmesinin önemini vurguladığını belirtmiştir; bu da uzun vadeli sürdürülebilirliği garanti altına alır. Diğer dikkate değer faydalar arasında geliştirilmiş karar destek sistemleri %28 ve sürdürülebilirlik için prediktif analiz %35 yer almıştır; her ikisi de kaynak kullanımı ve enerji tüketimi ile ilgili daha bilinçli kararlar almaya yardımcı olan değerli veriye dayalı içgörüler sunar. Son olarak, enerji verimliliği iyileştirmeleri %32 bir diğer önemli fayda olarak vurgulanmış, Dijital İkiz destekli BIM'in operasyonel aşamada optimize edilmiş enerji tüketimine katkı sağladığı belirtilmiştir. Dijital İkiz teknolojisinin benimsenmesindeki ana zorluklar, çoğunlukla karmaşıklık ve maliyetle ilgili olup, katılımcıların %62.5'i yüksek başlangıç maliyetleri ve karmaşık uygulama süreçlerini teknolojiyi benimsemenin en büyük engelleri olarak belirtmiştir. Bir diğer önemli engel ise veri entegrasyonu ve birlikte çalışabilirliktir, katılımcıların %60'ı bunu dile getirmiştir. Ayrıca, öğrenme eğrisi ve özel eğitim gereksinimi, katılımcıların %37,5'i tarafından belirtilmiş ve bu da Dijital İkiz teknolojisinin etkin kullanımı için gereken teknik uzmanlığın eksikliğine işaret etmektedir. Sürdürülebilirlik elde etme konusunda etkinlik açısından, BIM, %87 gibi yüksek bir oranda sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmada oldukça etkili veya etkili olarak değerlendirilmiştir; bu, tasarım ve inşaat aşamalarındaki kanıtlanmış etkisini vurgulamaktadır. Buna karşın, Dijital İkiz teknolojileri, operasyonel aşama için daha faydalı olarak algılansa da, hala benimsenmesinin erken aşamalarındadır. Dikkate değer bir şekilde, katılımcıların %43'ü hem BIM hem de Dijital İkiz teknolojilerini birleştiren hibrit bir yaklaşımı tercih etmektedir. Bu yaklaşım, her iki teknolojinin güçlü yönlerinden yararlanmak için pratik bir çözüm olarak görülmektedir—BIM tasarım ve inşaat aşamaları için, Dijital İkiz ise bina yaşam döngüsü boyunca sürekli izleme ve optimizasyon için. Bu çalışmada yapılan istatistiksel analiz, anket verilerinden türetilen birkaç önemli eğilim ve bilgi ortaya koymuştur. Cronbach'ın Alfa güvenilirlik analizi, anket öğeleri arasında yüksek düzeyde iç tutarlılık göstermiş ve 0.954 gibi yüksek bir değere ulaşmıştır. Bu, anket öğelerinin güvenilir olduğunu ve Dijital İkiz ve BIM teknolojilerine ilişkin hedeflenen kavramları tutarlı bir şekilde ölçtüğünü, bu sayede toplanan verilerin daha fazla analiz için güvenilir olduğunu göstermektedir. Shapiro-Wilk testi, verilerin normalliğini değerlendirmek için kullanılmış ve sonuçlar, Dijital İkiz Teknolojisi ile Aşinalık ve Dijital İkiz'in Algılanan Faydaları gibi çoğu ölçeğin normal bir dağılım izlediğini göstermiştir. Bu, ileri analizlerde parametrik testlerin kullanılmasına olanak sağlamıştır. Ancak, Dijital İkiz ile ilgili bazı değişkenler normallik açısından zorluklar yaratmış, bu da gelecekteki analizlerde bu sapmaları ele almak ve daha doğru içgörüler elde etmek için parametrik olmayan testlerin kullanılmasını gerektirdiğini göstermektedir. Çalışma, Yapı Bilgi Modelleme (BIM)'nin mimarlık ve inşaat endüstrilerinde iyi yerleşmiş bir araç olduğunu, sürdürülebilir tasarım uygulamalarında faydalarının geniş çapta kabul edildiğini doğrulamaktadır. BIM, özellikle tasarım ve inşaat aşamalarında proje yaşam döngülerine etkin bir şekilde entegrasyon sağlamıştır. Ancak, Dijital İkiz teknolojisi uzun vadeli önemli faydalar sunsa da, hala benimsenmesinin başlangıç aşamalarındadır. Gerçek zamanlı izleme ve prediktif analiz için umut verici potansiyeline rağmen, çalışmada, daha geniş uygulamasını engelleyen birkaç engel belirlenmiştir. Bunlar arasında karmaşıklık, uygulama maliyetleri ve veri entegrasyonu sorunları yer almaktadır. Bu engeller, endüstri paydaşlarının, Dijital İkiz teknolojisinin BIM ile entegrasyonunu kolaylaştırmak için standartlaştırma, eğitim sağlama ve profesyoneller arasında işbirliğini teşvik etme gibi hedeflenmiş adımlar atmalarının gerektiğini göstermektedir. Anket sonuçları, hem BIM hem de Dijital İkiz teknolojilerinin birleşiminden oluşan hibrit bir yaklaşımın sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmada en büyük potansiyeli sunduğunu göstermektedir. BIM, proje yaşam döngüsünün tasarım ve inşaat gibi başlangıç aşamalarında, işbirliği ve planlamayı artırarak oldukça etkili bir şekilde çalışmaktadır. Bu arada, Dijital İkiz teknolojisi, gerçek zamanlı izleme, veri analitiği ve yaşam döngüsü performansı optimizasyonu kapasitesiyle sürekli faydalar sunmaktadır. Bu kombinasyon, kaynak yönetimini iyileştirerek, daha bilinçli kararlar alınmasını, prediktif yetenekler sağlanmasını ve uzun vadeli sürdürülebilirlik sonuçları elde edilmesini sağlayabilir. Bulgulara dayanarak, çalışma, sürdürülebilir tasarımda Dijital İkiz ve BIM teknolojilerinin başarılı bir şekilde entegrasyonu ve genişletilmesi için gelecekteki araştırmalar ve uygulamalar için birkaç öneri sunmaktadır. İlk olarak, sürdürülebilirlik göstergelerinin genişletilmesi çok önemlidir. Gelecekteki araştırmalar, Dijital İkiz-BIM sistemlerinin, özellikle döngüsel ekonomi ve ekosistem koruma ilkeleriyle uyumlu olan daha geniş bir sürdürülebilirlik göstergesi yelpazesini nasıl entegre edebileceğini keşfetmelidir. Bu sistemlerin daha geniş sürdürülebilirlik ölçütlerini nasıl izleyip iyileştirebileceğini anlamak, mimarların ve mühendislerin daha bilinçli ve kapsamlı kararlar almalarını sağlayacaktır. Ayrıca, Dijital İkiz uygulamalarında gerçek zamanlı veri paylaşımına olan artan bağımlılık göz önüne alındığında, gelecekteki çalışmaların veri gizliliği ve güvenliği üzerine odaklanması gerekmektedir. Blok zinciri teknolojisinin entegrasyonu, güvenli, merkezi olmayan veri yönetimi çözümleri sağlayarak, hassas bilgileri korurken sistemin bütünlüğünü sağlamaya yardımcı olabilir.

Özet (Çeviri)

The integration of Digital Twin technology with Building Information Modeling (BIM) is widely regarded as a transformative innovation in sustainable design practices. These technologies offer the potential to greatly enhance the sustainability and efficiency of building projects, from the design and construction phases through to operation and maintenance. However, despite their growing recognition, the widespread adoption of these technologies faces several challenges, including a lack of awareness, the complexity of implementation, and resource constraints. This study investigates the benefits, challenges, and potential problem areas associated with the adoption of these technologies in sustainable design practices, aiming to provide actionable insights to facilitate their broader implementation. A thorough literature review was conducted to define the study's objectives and goals, focusing on the intersection of BIM, Digital Twin technology, and sustainable design practices. The literature review identified the key features and benefits of these technologies, including their ability to monitor real-time performance, optimize resource allocation, and enhance the decision-making process during the project lifecycle. It also highlighted existing barriers to their adoption, such as high implementation costs, integration challenges, and the need for specialized training and expertise. Based on these insights, a structured questionnaire survey was developed to measure professionals' awareness, perceived benefits, challenges, and strategies related to the integration of Digital Twin and BIM technologies. The survey was administered to 50 experts from the architecture, engineering, and construction (AEC) sectors, including architects, engineers, project managers, and sustainability professionals. Quantitative metrics, such as mean values, standard deviations, Cronbach's Alpha, and the Shapiro-Wilk normality test, were calculated from the survey data. These tests provided a comprehensive understanding of how professionals perceive and experience the adoption of Digital Twin and BIM technologies. Additionally, while case studies were mentioned in the study's objectives, they were not formally reviewed or compared in addressing sustainability metrics, such as energy efficiency, lifecycle assessment, and resource management. Therefore, the analysis primarily focuses on the survey data and statistical analysis. The findings revealed several key insights regarding the adoption and benefits of BIM and Digital Twin technologies in sustainable design projects. Awareness and familiarity with these technologies showed a significant disparity, with 87.8% of participants reporting high familiarity with BIM, compared to just 53.7% for Digital Twin technology. In terms of perceived benefits, real-time performance monitoring emerged as the most valued advantage, with 65% of respondents acknowledging its crucial role in sustainable design. This feature allows for continuous monitoring of building systems, facilitating the identification and resolution of issues in real-time, which in turn improves operational efficiency and overall sustainability. Additionally, greater lifecycle assessment was identified by 57.5% of participants, emphasizing the importance of tracking building performance from the design phase through to construction and operations, thereby ensuring long-term sustainability. Other notable benefits included enhanced decision support 28% and predictive analytics for sustainability 35%, both of which provide valuable data-driven insights that help make more informed decisions regarding resource use and energy consumption. Finally, energy efficiency enhancements 32% were highlighted as another key benefit, with Digital Twin-driven BIM contributing to optimized energy consumption during the operational phase. The key challenges identified in the adoption of Digital Twin technology centered primarily on complexity and cost, with 62.5% of respondents highlighting the high initial costs and complex implementation processes as major deterrents to adopting the technology. Another significant barrier was data integration and interoperability, reported by 60% of participants. Additionally, the learning curve and the need for specialized training were mentioned by 37.5% of respondents, pointing to the lack of technical expertise needed for effective utilization of Digital Twin technology. Regarding effectiveness in achieving sustainability, BIM was overwhelmingly rated as highly effective or effective in helping achieve sustainability objectives by 87% of respondents, underscoring its proven impact in the design and construction phases. In contrast, while Digital Twin technologies were perceived as more beneficial for the operational phase, they were still in the early stages of adoption. Notably, 43% of participants favored a hybrid approach that combines both BIM and Digital Twin technologies The statistical analysis conducted in this study revealed several important trends and insights derived from the survey data. The Cronbach's Alpha reliability analysis demonstrated a high level of internal consistency among the questionnaire items, with a value of 0.954. This indicates that the survey items were reliable and consistently measured the intended concepts related to Digital Twin and BIM technologies, ensuring that the data collected was dependable for further analysis. The Shapiro-Wilk test was used to assess the normality of the data, and the results showed that most scales, such as Familiarity with Digital Twin Technology and Perceived Benefits of Digital Twin, followed a normal distribution. The survey results indicate that a hybrid approach combining both BIM and Digital Twin technologies presents the greatest potential for achieving sustainability goals. BIM proves highly effective during the initial phases of the project lifecycle, such as design and construction, where it enhances collaboration and planning. Meanwhile, Digital Twin technology offers continuous benefits through its capacity for real-time monitoring, data analytics, and lifecycle performance optimization. This combination can lead to better resource management, enabling improved decision-making, predictive capabilities, and long-term sustainability outcomes. Based on the findings, the study offers several recommendations for future research and practice to ensure the successful integration and expansion of Digital Twin and BIM technologies in sustainable design. First, it is crucial to broaden sustainability indicators. Future research should explore how Digital Twin-BIM systems can incorporate a wider range of sustainability indicators, especially those aligned with principles of the circular economy and ecosystem preservation. By understanding how these systems can monitor and enhance broader sustainability measures, architects and engineers will be able to make more informed and comprehensive decisions. Additionally, given the growing reliance on real-time data sharing in Digital Twin applications, further studies should focus on data privacy and security. The integration of blockchain technology could provide secure, decentralized data management solutions that safeguard sensitive information while maintaining the integrity of the system.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    939631

    The effects of construction 4.0 and environmental sensitivity on construction firms' performance: The mediator role of business model innovation

    İnşaat 4.0 ve çevre hassasiyetinin inşaat firmalarının performansına etkileri: İş modeli inovasyonunun aracı rolü

    OMIMAH ALSAADI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LUTFİHAK ALPKAN

  2. Tez No

    932230

    Dijital ikiz teknolojisinin şehir planlama alanındaki uygulamaları: İstanbul Tarihi Yarımada Süleymaniye Bölgesi'nde kent silueti analizi

    Applications of digital twin technology in urbanplanning: Investigation of the historical silhouette inthe Suleymaniye District through 3D modeling

    SEVENAY UZUN ALTUNTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Coğrafyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADALET DERVİŞOĞLU

  3. Tez No

    967720

    Akıllı şehir dijital ikiz örnek veri altyapısının oluşturulması: 3B kampüs örneği

    Creating a smart city digital twin sample data infrastructure:3D campus case study

    EMİNE BAŞKURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    UlaşımGebze Teknik Üniversitesi

    Ulaşım Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF ÇAĞDAŞ AYDINOĞLU

  4. Tez No

    720977

    3B nokta bulutlarının derin öğrenme yöntemiyle semantik segmentasyonu

    Semantic segmentation of 3D point clouds using deep learning methods

    MERT BEŞİKTEPE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER GÜNEY

  5. Tez No

    938166

    Yükseköğretimde dijital ikiz tasarımı: Atatürk Üniversitesi örneği

    Digital twin design in higher education: The case of Atatürk University

    MAHMUT ENSAR GÖKTAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilim ve TeknolojiAtatürk Üniversitesi

    Yönetim Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERSİN KARAMAN

Geri Dön