Geri Dön

Exploring the potential of digital twin technology to improve factors affecting construction productivity during the construction phase

Yapım aşamasında inşaat verimliliğini etkileyen faktörlerin iyileştirilmesinde dijital ikiz teknolojisinin potansiyelinin incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 945011
  2. Yazar: İREM KOMAR
  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: 189

Özet

İnşaat sektöründe verimlilik, bu alanda uzun süredir hem önemli hem de zorluk teşkil eden bir problem olarak görülmektedir. Ekonomik açıdan büyük önem taşımasına rağmen, inşaat sektörü çoğu zaman proje süreçlerinin çeşitli aşamalarında gözlemlenen verimsizlikler nedeniyle düşük performans sergilemektedir. Düşük verimlilik, yetersiz iletişim, iş gücü eksiklikleri, yetersiz planlama ve dijital teknolojilerin sınırlı entegrasyonu gibi çeşitli sorunlardan kaynaklanmaktadır. Özellikle yapım aşamasında ortaya çıkan gecikmeler, maliyet aşımı, risk unsurları ve kaynak israfı gibi etkiler sonucunda bu sorunlar inşaat projelerinin genel verimliliğini ve sürdürülebilirliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu sorunlar nedeniyle, sektör dijital dönüşüm sürecine yönelik olarak ileri teknolojilere giderek daha fazla ilgi göstermektedir. Bu bağlamda sektör, şantiye kontrolü ve izleme, karar alma süreçleri ve iş birliğini iyileştirme yönünde ilerleme kaydedebilir. Bu teknolojik yenilikler arasında yer alan dijital ikiz (DT) teknolojisi, özellikle yapım aşamasındaki ciddi verimsizlikleri giderebilecek potansiyele sahip, dikkat çekici bir kavram olarak öne çıkmaktadır. DT teknolojisi, sanal ve fiziksel ortamlar arasında eş zamanlı senkronizasyon sağlayarak performans iyileştirmeye yönelik veri temelli içgörüler sunar. Nesnelerin interneti (IoT), yapay zeka (AI), makine öğrenmesi (ML) gibi Endüstri 4.0 teknolojileriyle entegre edildiğinde, DT sistemleri tahmine dayalı bakım, gelişmiş görselleştirme, dinamik planlama ve inşaat süreçlerinin modellenmesini mümkün kılmaktadır. Güncel literatüre göre, DT kavramı özellikle yapım aşamasında önemli faydalar sunabilir; çünkü bu aşama, kaynak tahsisi, değişken zaman tahmini ve maliyet, zaman, güvenlik hedefleri açısından en karmaşık süreçlerin yaşandığı dönemdir. Bu teknoloji sayesinde, şantiye yönetimi gerçek zamanlı olarak yürütülebilir, yeniden iş yapma oranı azaltılabilir, güvenlik koşulları iyileştirilebilir ve daha hazırlıklı bir karar alma süreci sağlanabilir. Ancak bu avantajlara rağmen, DT'nin yapım aşamasındaki uygulamaları hala sınırlıdır, bunun başlıca nedenleri arasında yüksek maliyetler, teknik engeller ve farkındalık eksikliği yer almaktadır. Bu çalışma, DT teknolojisinin yapım aşamasında verimliliği artırma potansiyelini araştırmakta ve bu teknolojinin yeteneklerinin, proje performansını olumsuz etkileyen faktörlerle ne derece örtüştüğünü incelemektedir. Bu amaç doğrultusunda çalışmanın hedefleri şunlardır: (1) DT'nin inşaat sektöründeki yapı yaşam döngüsü boyunca oynadığı rolü incelemek, (2) Yapım aşamasındaki avantajlarını, zorluklarını ve önemli uygulama alanlarını belirlemek, (3) Yapım aşamasında verimliliği etkileyen faktörleri ortaya koymak, (4) Bu faktörleri DT sisteminin özellikleri ile karşılaştırarak, söz konusu teknolojinin verimlilik sorunlarını çözmedeki potansiyelini değerlendirmektir. Bu hedefleri gerçekleştirmek amacıyla iki aşamalı bir yöntem benimsenmiştir. İlk olarak, verimlilik ile ilişkili temel faktörleri ve DT sistemlerinin inşaat süreçlerindeki rolünü, fırsatlar, zorluklar ve uygulama alanları gibi, belirlemek amacıyla kapsamlı bir literatür taraması yapılmıştır. İkinci aşamada ise, literatür bulgularına dayanarak uzman görüşlerini anlamaya yönelik bir anket formu hazırlanmış ve inşaat sektörü profesyonellerine uygulanmıştır. Anket sonucunda 76 geçerli yanıt elde edilmiştir. Veriler SPSS v.29 yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Sonrasında ise tanımlayıcı istatistikler, Cronbach's Alpha güvenilirlik testi, normallik testleri, korelasyon analizi, bağımsız örneklemler t-testi ve tek yönlü ANOVA gibi çeşitli istatistiksel yöntemler uygulanmıştır. Bu analizler, değişkenler arası ilişkilerin ve katılımcı gruplar arasında algı farklılıklarının detaylı biçimde değerlendirilmesine olanak sağlamıştır. Anket bulguları, sektör profesyonellerinin DT teknolojisinin yapım aşamasındaki temel verimlilik sorunlarını çözme konusunda yüksek bir potansiyele sahip olduğunu düşündüklerini ortaya koymaktadır. Katılımcılar, iş gücü, yönetim sistemleri ve tasarıma bağlı konuları en etkili ve en sık karşılaşılan verimlilik faktörleri olarak tanımlamıştır. Ancak DT sisteminin potansiyel etkileri değerlendirildiğinde, katılımcılar en büyük iyileştirmenin tasarım kaynaklı sorunlar ve yönetim sistemlerinde gerçekleşebileceğini belirtmiştir. Bu durum, DT'nin özellikle yeni teknolojilerle entegrasyon ve zaman, maliyet optimizasyonu gibi yeteneklerinin bu alanlarda etkili olduğunu göstermektedir. Öte yandan, iş gücü en önemli verimlilik faktörü olarak görülmesine rağmen, bu faktöre karşılık gelen DT uygulama alanı olan işgücü takibi en düşük sırada yer almıştır. Bu da DT'nin iş gücü sorunlarına yönelik etkisinin sınırlı algılandığını göstermektedir. İstatistiksel analizler kapsamında, korelasyon analizinde, DT'nin faydalarına ilişkin olarak risk yönetimi, gerçek zamanlı dijital temsil ve kaynak yönetimi arasında, ayrıca zaman ve maliyet yönetimi ile kaynak yönetimi arasında güçlü korelasyonlar gözlemlenmiştir. Zorluklar kategorisinde en yüksek korelasyon veri entegrasyonu, veri yönetimi ve yüksek doğruluklu modelleme arasında bulunmuştur. Önemli uygulama alanlarında ise malzeme ve ekipman yönetimi, şantiye izleme ve zaman, maliyet optimizasyonu arasında güçlü ilişkiler belirlenmiştir. Tanımlayıcı ve korelasyon analizlerine ek olarak, bağımsız örneklemler t-testi ve tek yönlü ANOVA analizleri de yapılmıştır. T-testinde katılımcılar, DT hakkında bilgi sahibi olanlar ve olmayanlar şeklinde iki gruba ayrılmıştır. DT teknolojisinin faydaları ve verimlilik faktörleri konusunda gruplar arasında anlamlı bir fark bulunmazken, belirli alanlarda farklılıklar gözlemlenmiştir. Özellikle, iletişim faktörü için DT'den haberdar katılımcılar, teknolojinin bu alanda daha yüksek katkı sağlayacağını düşünmektedir. Ayrıca, veri entegrasyonu, yüksek doğruluklu modelleme ve beceri, eğitim ihtiyacı gibi zorluklar da DT bilgisine sahip katılımcılar tarafından daha eleştirel biçimde değerlendirilmiştir. Uygulama alanlarında ise geliştirilmiş karar alma süreçleri değişkeni anlamlı fark göstermiştir, DT bilgisi olanlar bu uygulamayı daha etkili görmektedir. ANOVA analizinde katılımcılar, mesleki deneyimlerine göre üç gruba ayrılmıştır: 2 yıldan az, 2–5 yıl ve 5 yıldan fazla deneyimi olanlar. Genel olarak benzer görüşler bildirilse de iki önemli farklılık tespit edilmiştir. Beş yıldan fazla deneyime sahip katılımcılar, adaptasyon yeteneği ve yeni teknolojilerle entegrasyon uygulama alanlarını diğer gruplara kıyasla daha yüksek puanlamıştır. Bu bulgular, deneyimli profesyonellerin DT teknolojisinin gerçek hayatla adaptasyon ve ileri teknolojilerle entegrasyonu konularında daha olumlu bir bakış açısına sahip olabileceğini göstermektedir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre sektör uzmanları, DT teknolojisine iyimser yaklaşmakta ve bu teknolojinin verimliliği belirleyen temel faktörler üzerinde olumlu etkiler yaratabileceğine inanmaktadır.

Özet (Çeviri)

In the construction industry, productivity has been a challenging and significant problem. Despite its significant economic importance, the construction sector often underperforms due to inefficiencies observed across various project stages. Low productivity is caused by a variety of problems, including insufficient communication, labor shortages, inadequate planning and a limited integration of digital technologies. These serious problems eventually decrease the general efficiency and sustainability of construction projects by causing delays, cost overruns, risk factors and resource waste, particularly during the building stage. As a result of these problems the construction sector is becoming more interested in advanced technologies in order to experience a digital transformation. Thus, the industry may achieve better site control, more effective decision making, and improved collaboration. Digital twin (DT) technology is one of these innovations that is currently gaining attention as an exciting concept that could help with major inefficiencies during the building phase. DT makes it possible for virtual and physical environments to synchronize in current time while offering insights based on data for performance enhancement. When integrated with Construction 4.0 technologies such as internet of things (IoT), artificial intelligence (AI), machine learning (ML) and others, DT systems can enable predictive maintenance, better visualization, dynamic planning and modelling construction processes. According to current literature, the DT concept may be particularly beneficial during the building stage since the construction phase is characterized by complicated resource allocation, changing scheduling and critical cost, time and safety performance goals. DT implementation during this stage might facilitate real time site management, decrease rework, enhance safety conditions and allow for a more prepared decision making process. Despite these encouraging advantages, the implementation of DT in the construction stage remains limited, largely due to high costs, technical barriers and lack of awareness. This research investigates the potential of DT technology to improve productivity in the construction phase by examining how its capabilities align with the factors negatively affecting project performance. To achieve this goal, the objectives of the study are (1) to explore the role of DT throughout the building life cycle in the construction sector (2) to identify its benefits, challenges, and key application areas in the construction stage (3) to determine the factors affecting productivity during the construction phase (4) to compare these factors with the DT system's identified capabilities to assess its potential in overcoming productivity challenges. To accomplish these goals, the research adopts a two step method. First, a comprehensive literature review was conducted to identify the most critical productivity related factors and discover the present knowledge of DT system's role in construction such as its opportunities, obstacles and major application areas. As a second step, the questionnaire was designed based on the literature findings to understand the perception of sector experts and distributed to professionals in the construction industry. This resulted in 76 valid responses. The data were analyzed using SPSS v.29. The collected data were analyzed using several statistical methods including descriptive statistics, Cronbach's alpha reliability analysis, normality tests, correlation analysis, independent samples t-tests and one-way ANOVA. These methods enabled a detailed evaluation of relationships between variables and the identification of notable variations in perceptions across participant groups. Findings from the survey suggest that industry professionals recognize the high potential of DT technology to address key productivity challenges in the construction phase. According to the survey results, professionals identified labor, management systems and design related issues as the most influential and frequently occurring productivity factors. However, when assessing DT system's potential impact, participants believed the greatest improvements would occur in design related issues and management systems. These areas where DT capabilities such as integration with emerging technologies and time, cost optimizations are particularly effective. Despite labor being the most important productivity factor, the associated DT application area workforce monitoring was ranked lowest. This may indicate that DT was not believed to have much of an impact on labor concerns. In the statistical analyses, strong correlations for the benefits of DT concept were found between risk management, real time digital representation and resource management, as well as between time and cost management and resource management. In the challenges of the DT category, the highest correlations appeared among data integration, data management and high-fidelity modeling. For key application areas of DT, strong links were observed between material and equipment management, site monitoring and time and cost optimization. In addition to descriptive and correlation analyses, the study conducted independent samples t-tests and one-way ANOVA to explore differences in perceptions among participant groups. According to t-tests and ANOVA, there were minor variations between the participant groups. For the t-test, participants were divided into two groups based on their prior knowledge of DT technology (DT-informed and uninformed). Although no significant differences were observed in perceptions of respondents on the productivity factors and the opportunities of the DT system, significant differences emerged in specific areas. Regarding the potential impact of DT on productivity related factors, a statistically significant difference was identified for the communication factor, suggesting that DT-informed participants believed DT implementation could more strongly improve communication during the construction phase. In the challenges, DT-informed participants rated obstacles such as data integration, high-fidelity modeling and the need for skill and training more critically than non-informed participants. Similarly in the key application areas of DT in the construction phase, a significant difference was observed for the enhanced decision making processes variable, where DT-informed participants rated this application area more highly than non-informed participants. For the one-way ANOVA, participants were categorized according to their professional experience: less than 2 years, 2–5 years and more than 5 years. Even though opinions were generally the same among the groups, two notable distinctions were found. First, participants with more than 5 years of experience reported a higher mean score for DT's adaptability performance compared to those with 2–5 years of experience. Second, in the integration with the emerging technologies application area, those with more than 5 years of experience again rated the application area significantly higher compared to participants with 2–5 years of experience. These findings may imply that more experienced professionals tend to perceive a more positive view of DT as more adaptable and better suited for integration with advanced technologies in construction processes. According to the results obtained from the study, industry experts are optimistic about the DT technology and believe that it can significantly influence the factors determining efficiency and positively affect the productivity in the construction phase.

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

    421257

    Exploring the potential of online platforms in product design: A study on integrating craftsmen into systems of design

    Ürün tasarımında çevrimiçi platformların potansiyeli: Zanaatkarların tasarım sistemlerine entegrasyonu üzerine bir çalışma

    BARIŞ GÜMÜŞTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEBNEM TİMUR ÖĞÜT

  3. Tez No

    948780

    Redefining public spaces through the use of augmented reality

    Artırılmış gerçeklik kullanılarak kamusal alanların yeniden tanımlanması

    İKRA GÜLER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Mimarlıkİzmir Ekonomi Üniversitesi

    Tasarım Çalışmaları Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ASLANKAN

  4. Tez No

    885928

    Kağıt mekanları: Mimari temsilin sınırları ve olanakları

    Paper spaces: The boundaries and possibilities of architectural representation

    BETÜL TAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TAN KAMİL GÜRER

  5. Tez No

    928353

    Virtual landscape pattern design analysis in digital games: A case study of Albion Online

    Dijital oyunlarda sanal peyzaj deseni tasarımının analizi: Albion Online örnek olay incelemesi

    ZEYNEP KARAMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik Üniversitesi

    Peyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ IKHWAN KIM

Geri Dön