Mimari Tasarım Sürecinin Erken Aşamalarında Bilgi Tabanlı Bakış Açısı
Afif Eymen Nalbant ■ Çoğunlukla problem çözme faaliyeti olarak kabul edilen tasarım her zaman yorumlamaya açık olmuştur. Birçok araştırmacıya göre insanlara ait en karmaşık düşünsel süreçlerden biri kabul edilen tasarım (Liu, 1996; Oxman, 1996; Gero ve McNeill, 1998) istenmeyen yan ve sonuç etkileri olmadan istenen belirli hedeflere ulaşmayı amaçlayan bir faaliyettir (Rittel ve Webber, 1973).
Her tasarım fikri, tasarımcısının o tasarım problemini ele alışını ve kendi düşünceleriyle süreci yönetmesini yansıtır (Oxman, 1997; Kryssanov vd., 2001). Tasarım, ilk üretim çalışmaları ve ardından alınan kararlara dayanan yinelemeli bir süreçten oluşur. Erken tasarım aşaması denen ilk aşamalar; tasarım probleminin tanımlanması, yorumlanması ve tekrar tekrar değerlendirilmesini içeren döngüsel bir süreci ifade eder. Bu döngüsel süreç, yaratıcı tasarım çözümleri üretebilmek için tasarım bilgisinin işlenmesi ve dönüştürülmesi gibi tasarımcının bilişsel becerilerine bağlı olarak gerçekleşir.
Tasarım sürecine dair birçok tanım ve açıklama yapılmış olsa da, doğrusal bir süreç olmaması nedeniyle birkaç temel prensibi tanımlamak dışında bu konuda tek, açık ve evrensel olarak uygulanabilir bir tanım mümkün değil. Tasarım eylemini tanımlamanın aksine, belirli tasarım problemlerini çözmek, tasarım görevlerini tamamlamak için kullandığımız araçları ve medyayı tanımlamak ve sınıflandırmak daha kolaydır. Araç seçimi, ilgili tasarım görevine, tasarım fikrine ve tasarım aşamasına bağlı olarak değişir. Eskiz ve maket benzeri geleneksel yöntemlerin yanısıra dijital yöntemlerle de tasarım üretimi gerçekleştirilebilir.
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte sayısal tasarım yöntemleri de değişiyor ve gelişiyor. Bu yeni tasarım geliştirme yöntemleri de tasarımcılara yeni bakış açılarıyla birlikte tasarım yapma yöntemlerinde yardımcı oluyor. Tasarım sürecinde kullanılan araç ve ortamlar, tasarım düşüncesini etkiliyor. Eskiz bilişsel bir araç olarak tasarım alanında yapılan çalışmalarda sıklıkla kullanılıyor. Aynı kapsamda maket yapmak da önemli bir bilişsel araç olarak görülüyor. Sayısal tasarım araçları ise uzun bir süredir varolmalarına rağmen hala gelişmeye devam ediyor.
Mimaride bilgisayar destekli tasarımın evrimi, önceden belirlenmiş rolleri yerine getirebilecek teknoloji arayışı olarak görülebilir. 1950’lerde bilgisayarların ortaya çıkışı, yeni soruların nihayetinde cevaplanabileceği konusunda yeni umutlar ve korkular getirdi; bir mimar, bilgisayarları kullanarak birçok çözüme erişebilir, yenilerini üretirken yardım alabilir, test edebilir, hatta bir düğmeye dokunarak üretebilir (Kalay, 2004). Bilgisayarlar, tasarım bağlamında en etkili faktörlerden biridir. Tasarım sürecini hesaplama ve bir bilgi tabanını bilgisayar destekli mimari tasarıma entegre etme girişimleri çoğu tasarım araştırmacısının odağı olmuştur (Carrara ve Kalay, 1994). Mimari tasarım alanında bilgisayar kullanımının artması; sayısal tasarım ve üretim teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte tasarım ve üretim yöntemleri değişmiştir.
Bilgisayar destekli tasarımdan bilgi tabanlı tasarıma geçiş
1980’li yıllarda, kişisel bilgisayarların gelişmesi, 1970’li yıllarda başlayan Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) yazılımlarının daha bilinir hale gelmesine neden oldu. Hız ve kesinlik gibi sağladığı önemli yararlara rağmen mimarlar tarafından başta geleneksel yöntemlerin doğasından farklı olması ve tasarım sürecini etkilemesi nedeniyle tepkiler çekse de daha sonraları memnuniyetle karşılanan bilgisayarda çizim sistemleri, 1970’li yıllarda klasik elle çizim yapma tekniğinden etkilenmiş ve katman tabanlı bir sistemde oluşturulmuş (Eastman vd., 2011). CAD sistemlerinin, üretkenliğin artmasına katkı sağlamak, revizyon açısından kolaylık, zaman ve insan gücü tasarrufu, kısa zamanda proje üretimi, detaylı analizler, fazla sayıda hızlıca tasarım alternatifi oluşturma, minimum düzeyde hata, yüksek kalitede çizim, kolay dökümantasyon ve standartlaştırma, iletişim kolaylığı gibi faydaları bulunuyor (Aydoğan, 2006).
Sonuç tasarım ürününe ait birçok önemli kararın tasarımın ilk evrelerinde alınması; alınan bu kararların ilerleyen evrelerde değiştirilmesinin zaman, iş gücü ve ekonomik anlamda büyük zorluklara yol açması ve bunun sonucunda tasarım ürünüyle ilgili arzu edilen düzenlemelerin yapılamamasından dolayı; tasarımın ilk evrelerinde tasarımın performansını ölçebilen, sınayabilen; tasarım ürünü ve tasarımcıyla etkileşime girerek bu süreçte tasarımcıya destek sağlayabilecek yeni araçlara gereksinim doğmuştur.
Mimari tasarım bilgi merkezli bir girişimdir: Mevcut varlık durumlarını analiz eder ve mevcut varlıklara tercih edilen yeni varlık durumları için planlar yapar. Bunu yapmak için, birçok farklı kaynaktan bilgi toplar ve işler, bilgileri yeniden düzenler, yeni bilgiler üretir, beklenen etkilerini taklit eder ve istekleri değerlendirir. Ürettiği bilgiler, daha sonra tasarım aşamasının sonuçlarını oluşturmak ve gerçekleştirmek için geleneksel, şimdiye kadar bilgi fakiri uygulamalar tarafından kullanılır (Kalay, 2004).
CAD yazılımları, bina elemanlarının biçimsel geometrisi ve uzamsal konumunu içeren bilgiyi üretmek için gerekli çizgi ve eğrilerden oluşan bir grafik dile sahip olsa da yapının uygulanabilirliği için önemli parametreler içeren alfasayısal özelliklerini (malzeme, maliyet, fiziksel çevre kontrolü verisi vb.) ifade edebilen bir veri mimarisine sahip değildir.
CAD yazılımlarının alfasayısal verileri yapı modeli ile bütünleştirememesi bu hesaplamaları yapmayı güçleştirmekte ve hesaplamalar için çoğu kez ayrı modeller oluşturulması gerekmektedir (Ofluoğlu, 2014).
Yapı Bilgi Modelleme (BIM), CAD araçlarından gelişerek farklılaşan bir işleyiş içeriyor. CAD daha çok estetik kaygılarla önplanda olurken, BIM karar destek noktasında öncüdür. CAD tasarım sistemlerinin getirdiği köklü değişiklikler, BIM sistemiyle birlikte farklı bir noktaya gelmiştir. Tüm bilgileri içerisinde barındırarak ve bu bilgileri analizler aracılığıyla yorumlayarak tasarımcının karar alma noktasında bir başvuru kaynağıdır.
BIM, tasarımcıların yaşam döngüsünün ilk aşamasından başlayarak proje maliyetini ve çevresel performansı kontrol etmesini sağlayan yenilikçi bir yaklaşımdır. Tasarımcının bina fiziksel olarak varolmadan önce tasarımlarını ve ilgili materyal ve teknolojilerini görselleştirmelerine ve analiz etmelerine yardımcı olur (Bryde vd., 2013). Fiziksel olarak varolmadan önce yapılan bu model aslında fiziksel olanın dijital ikizidir.
Tüm bilgiler bu modelde toplanır ve binanın yaşam döngüsü boyunca varlığını sürdürür.
BIM; yapı tasarım ve uygulama süreçlerinde tutarlı, işlenebilir, koordine veri yaratan ve parametrik çalışma özelliği sayesinde karar alma süreçlerine etki eden, yüksek kalitede uygulama çizimleri üretebilen, metraj ve maliyet kontrolünü sağlayan ve bina performansı konularında tasarımı test etmeye imkan tanıyan bir mimari tasarım sürecidir (Krygiel ve Nies, 2008). BIM, daha erken ve daha doğru tasarım görselleştirme, entegre ve birbiriyle ilişkili değişiklikler sağlama, doğru 2B çizimler ve binanın 3B modelinden maliyet tahminlerinin çıkarılması, ortak tasarım, sürdürülebilir tasarım iyileştirmeleri özellikleriyle tasarım sürecini tam anlamıyla değiştirmiştir (Eastman vd., 2011).
BIM’in inşaat endüstrisine birçok katkı sağladığı ve istenen özelliklerin çoğuna sahip olduğu söylenebilir. İnşaat endüstrisinin gelişmekte olan teknolojik şartlarına en iyi şekilde uyum sağlayan BIM; 4B modelleme ile inşaat süreci simülasyonları, 5B modelleme ile yapılan tahmini maliyet hesapları, 6B modelleme ile sürdürülebilirlik hedefleri, 7B modelleme ile ise inşaat sonrasında tesis yönetimine kadar birçok özelliği ile sektöre katkı veriyor.
Erken evre mimari tasarım sürecinde BIM’in yeri
“Yapı Bilgi Modelleme’nin Erken Evre Mimari Tasarım Sürecindeki Yeri: Vaka Çalışmaları” başlıklı yüksek lisans tez çalışmamda beş farklı mimarlık ofisi ile yaptığım mülakatlar üzerinden BIM ve erken evre mimari sürecini ele aldım. Mülakatlarda her firma kendi BIM tanımını yaptı, BIM’i neden kullandığını ifade etti ve BIM sürecini değerlendirdi.
Geniş bir sistem olan BIM çoğu zaman tek bir amaçla, tek bir aşamada kullanılmaz. Sistem tasarım aşamasında kullanılmayıp, sonraki aşamalarda tercih edilebilir. Bu nedenle mülakatlarda firmalar diğer tasarım yöntemlerinin ardından BIM sistemine geçenler ve tüm süreci BIM sistemi üzerinden ilerletenler olarak iki kategoride değerlendirildi. Geleneksel yöntemler, CAD ve BIM arasında karşılaştırma yapılması, BIM’in erken evre mimari tasarım sürecinde sunduğu olanaklarla bu süreçteki yerinin anlaşılması açısından önemlidir.
Erken evre mimari tasarım sürecinde BIM kullanmanın sunduğu olanaklar Erken tasarım aşamasında geometrik model üzerinden elde edilebilen ve tasarım ürününün nihai performansına bir önbakış sağlayan özellikleriyle BIM, tasarımcılara tasarım ürünleri ile ilgili sayısal ve gerçek zamanlı geri beslemelerde bulunabilir ve tasarımın her aşamasında istedikleri şartlar doğrultusunda çalışmalarını sınayabilmelerini ve geliştirebilmelerini sağlar. Analizlerin gerçekleştirilmesi, geri beslemelerin değerlendirilmesi ve tasarımın geliştirilmesi süreçleri döngüsel olarak sürdürülür ve aynı zamanda tatminkar çözüm arayışında estetik, işlev ve performans gelişiminin eşgüdümlü olarak sürdürülebilmesi sağlanır (Schade vd., 2011).
Resim 5’te yapılan mülakatlarda firmaların BIM ile ilgili tanımları, BIM’in en çok hangi konularda olanak sağladığı konusunda fikir veriyor. Tasarım koordinasyonu, çalışmanın toplam kalite kontrol standartlarına ulaşması için tüm disiplinlerden tasarımları birleştiren bir faaliyettir. Tasarım koordinasyonunda, çözülecek olası sorunları değerlendirmek için farklı disiplinlerden projeleri üst üste koymak gerekir. Bu süreç genellikle, yapı sistemlerinin kavramsal tasarımının tamamlanmasından sonra başlar ve olası
hataların tespit edilebileceği bir tür son gözden geçirme aşaması olarak görülür.
Bilgi üretimi BIM için en önemli unsurlardan biridir. Erken Evre Mimari Tasarım aşamasında, eldeki bilgilerin yetersiz ve esas olarak varsayımlara dayandığı ifade edilir. Enerji talebi üzerindeki önemli etki, sonraki planlama sürecinin temelini oluşturan tasarımın erken aşamalarındaki kararlarla yapılır. Bu bağlamda, tasarım sürecinin ilk evrelerinden itibaren tasarımcılar, hiçbir ileri mühendislik bilgisine ihtiyaç duymaksızın, tasarımlarını performans ve etkinlik kriterlerine göre analiz edebilmelerine ve elde ettikleri geri beslemelerle tasarım sürecini sürdürebilmelerine ortam sağlayacak araçlar üzerine çalışmaya başlar. Bu çalışmalarda üretilen bilgiler tasarım çalışması yaparken önemli bir kaynak oluşturur.
Mülakatlarda firmalar BIM’in eylemlerini, önceden tanımlı araçlarla gerçekleştirmesinin kısıtlayıcı etkisinden bahsetmiştir. BIM’in getirdiği bu tanımlı araç kısıtlaması yapı temsilinin doğrudan kullanıcı tarafından oluşturulmasına olanak tanımaz. Hesaplamalı tasarımla birlikte ise kullanıcı kendi araçlarını oluşturur ve modelleme biçimini belirler (Aish, 2011). Bu yol bambaşka bir mimari tasarımın da önünü açar ve bir anlamda tasarımın kendisini de değiştirir. Analizler yazılı metin üzerinden tasarımın kendisi için bir girdi olarak kullanılır. Yazılı metinle yapılan programlama değişiklikleri sonucu da değiştirir.
Ön tasarım aşamasından başlayarak projenin ihale süreci ardından projenin yapım süreci ve projenin bitimine kadar gerekli verilerden olan metraj (Monteiro vd., 2013) yapının yaklaşık maliyeti veya proje süreç planlaması gibi inşaat işletmesinin ana öğelerindendir (Liu vd., 2014). Bu veriler BIM yazılımları ve onlarla birlikte çalışan ara yazılımlarla elde edilebilmektedir. Metraj verilerini daha pratik şekilde elde etmek için ara yazılımlarla kullanıcılar tarafından kodlar da geliştirilebilir.
Üretken Tasarım (Generative Design) yaklaşımı, çeşitli öğelerin ve tasarım olanaklarının yaratılabileceği kurallara veya algoritmalara dayanan bir süreç olarak tanımlanabilir. Bu kurallar ve algoritmalar, çeşitli proje çözümleri üretmek için sistematik olarak kullanılabilen parametrelerden oluşur (Fasoulaki, 2008). Mimari kavramlar üretken kurallar olarak ifade edilir, böylece evrimleşmeleri ve gelişmeleri bilgisayar modelleri kullanılarak hızlandırılabilir ve test edilebilir. Kavramlar, form oluşturma için bir kod komut dosyası üreten genetik bir dilde açıklanır. Bilgisayar modelleri, daha sonra simüle edilmiş bir ortamda performanslarına göre değerlendirilen prototip formların gelişimini simüle etmek için kullanılır. Kısa bir sürede çok sayıda evrim adımı üretilebilir ve ortaya çıkan formlar genellikle beklenmediktir.
BIM’in sağladığı tüm bu olanaklarla birlikte bilginin üretimi sağlanır ve tasarım ürünü bilginin yardımıyla ileriki aşamalara daha net verilerle ilerler. Resim 6’da görüldüğü gibi firmalar günümüzde
BIM’i karar destek mekanizması olarak kullanmayı tercih ediyorlar. BIM’in tasarım süreci sonrası özellikleri, tasarım süreci öncesi özellikleri kadar yeterli görülmüyor. Fakat yine de tasarım BIM üzerinde gerçekleştirilmese dahi bu sistemden alınan veriler tasarım kararına önemli ölçüde etki ediyor.
Mülakatlar BIM’in bir tasarım aracı değil, tasarım geliştirme aracı olduğunu göstermektedir. Mülakat yapılan ofisler tarafından BIM, tasarım aşamasında esnek olmaması, geometrik modellemenin zaman alıcı olması gibi nedenlerle erken evre mimari tasarım sürecinde hala ayağa kalkmış bir sistem olarak görülmemiştir. BIM daha çok bilgiye ihtiyaç duyulduğu zaman kullanılan bir sistemdir. Analiz, hesaplama, dökümantasyon gibi veriler elde etmek istediklerinde ofislerin BIM’e başvurduğu ve bu aşamadan sonra
BIM’e ileri aşamalarda da devam ettikleri mülakatlarda anlaşılmıştır. Bilgiye ihtiyaç duyulmadığı zaman ise BIM’e olan gereksinim azalmaktadır. Teknoloji ne kadar ilerlese de tasarım düşüncesi geleneksel yöntemlerden beslenmeye devam etmektedir.
Erken evre mimari tasarım süreci tasarımın ilk ve sonuç üzerine etkilerinden dolayı belki de en önemlisi aşamasıdır. Eskiz ve maketle başlayan geleneksel süreç günümüzde CAD ve BIM ile desteklenir. İnşaat endüstrisinin ihtiyaçları bağlamında BIM, günümüzde en önemli konulardan biridir. BIM, erken tasarım aşaması için özellikle karar sürecindeki kullanıcılara önemli olanaklar sağlar. Mevcut haliyle hala geliştirilmesi gereken özellikleri olmasına rağmen kolay metraj, hesaplama, parametrik tasarım, üretken tasarım, tasarım koordinasyonu ve enerji analizleri gibi özellikleriyle tasarım aşamasının ilk anından itibaren karar destek amacıyla kullanılması bakımından çok güçlü özelliklere sahiptir.
■ Afif Eymen Nalbant, Y.Mimar, AEN Mimarlık.
Kaynaklar
Aish, R., “First Build Your Tools”, Inside Smartgeometry: Expanding theArchitectural Possibilities of Computational Design, (C.9781118522), 2013, s. 3649: [https://doi.org/10.1002/9781118653074.ch2]. Aydoğan, Ü., “Bilgisayar Destekli Tasarım
Yazılımlarının Stratejik Kullanımının
Değerlendirilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ, 2006. Bryde, D., Broquetas, M. ve Marc, J., “The Project
Benefits of Building Information Modelling (BIM)”,
International Journal of Project Management, 31 (7), Elsevier Ltd and APM IPMA, 2013, s. 971-80.
Carrara, G. ve Kalay, Y.E., “Past, Present, Future: Process and Knowledge in Architectural Design”, içinde: Carrara, G., ve Kalay, Y.E., (ed.), Knowledge–Based Computer–Aided Architectural Design, Amsterdam, Elsevier, 1994, s. 389-395.
Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., Liston, K., BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers, and Contractors (2. Baskı), John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2011.
Fasoulaki, E., “Integrated Design A Generative MultiPerformative Design Approach”, Yüksek Lisans Tezi, Massachusetts Institute of Technology, 2008.
Gero, J.S. ve Mc Neill, T., “An approach to the analysis of design protocols”, Design Studies, 19(1), 1998, s. 21-61.
Kalay, Y.E., Design, Architecture’s New Media: Principles, Theories, and Methods of Computer-aided Design, MIT Press, United States of America, 11, 2004. Liu, Y.T., “Is designing one search or two? A model of design thinking involving symbolism and connectionism”,
Design Studies, 17(4), 1996, s. 435-449.
Liu, H., Lu, M. ve Al-Hussein, M., “BIM-based integrated framework for detailed cost estimation and schedule planning of construction projects”,
ISARC, Proceedings of the International Symposium on Automation and Robotics in Construction, vol. 31, Vilnius Gediminas Technical University, Department of Construction Economics & Property, 2014.
Monteiro, A. ve Martins, J.P., “A survey on modeling guidelines for quantity takeoff-oriented BIM-based design”, Automation in Construction, 35, 2013, s. 238-253.
Nalbant, A.E., “Yapı Bilgi Modelleme’nin Erken Evre Mimari Tasarım Sürecindeki Yeri: Vaka Çalışmaları”, Yüksek Lisans Tezi, MSGSÜ, 2020.
Ofluoğlu, S., “Yapı Bilgi Modelleme: Gereksinim ve Birlikte Çalışılabilirlik”, Mimar.ist, 2014/1 - 49, 2014, s. 10-12.
Oxman, R., “Cognition and design”, Design studies, 17(4), 1996, s. 337-340.
Oxman, R., “Design by re-representation: A model of visual reasoning in design”, Design Studies, 18(4),
1997, s. 329-347.
Rittel, H.W. ve Webber M. M., “Dilemmas in a General Theory of Planning”, Policy Sciences, 4, 1973, s. 155169.
Schade, J., Olofsson, T. ve Schreyer, M., “Decisionmaking in a modelbased design process”, Construction Management & Economics, 29(4), s. 371-382: [https:// doi.org/10.1080/01446193.2011.552510].
Krygiel, E., Nies, B., Green BIM: Successful Sustainable Design With Building İnformation Modeling, John Wiley & Sons, 2008.
Kryssanov, V.V., Tamaki, H. ve Kitamura, S., “Understanding design fundamentals: How synthesis and analysis drive creativity, resulting in emerence”,
Artificial Intelligence in Engineering, 15, 2001, s. 329-342.