BIM’in “Robotizasyonu”: Robotlar BIM İş Akışını Nasıl İyileştirebilir?

22

Teknolojinin yaşamlarımız üzerinde önemli bir etkiye sahip olması ve mimarlık dahil tüm disiplinleri ve ana dalları etkilemesi dikkat çekicidir. Bilgi teknolojisi, mimarların işini kolaylaştırmış ve onlara çok zaman ve emek tasarrufu sağlayan yazılımlar ve uygulamalar sağlamıştır. Teknolojinin mimari üzerinde aşırı etkisi olmasına rağmen, diğer alanlar arasında en düşük üretkenliğe sahiptir [1] ; ABD Ticaret Bakanlığı ve Çalışma İstatistikleri Bürosu tarafından mimarinin son zamanlarda 60’larda olduğundan daha az üretime sahip olduğu ifade edilmiştir [2] . Bu durum birkaç nedene dayanıyor:

1. Tasarımın karmaşıklığıyla artan dokümantasyon ve evrak işlerinde boşa harcanan zaman

2. İnşaat sürecinde insan emeğine olan bağımlılık

3. Tasarım ekipleri ve yükleniciler arasındaki iletişim zayıflığı

İnşaat sektörü dışında diğer sektörler de, örneğin otomotiv, büyük ölçüde makinelerle çalışmaktadır. Bunun temel nedeni, bu tür endüstrilerin toplu ürünler üretmesi ve üretim süreçlerinin tekrara bağlı olmasıdır. Ancak diğer taraftan mimarlık; tasarım, kimlik ve bileşenlerin benzersizliğine dayanır. Yine de, robotları inşaat sürecine dahil etme düşüncesi, özellikle BIM teknolojisini benimseyen firmalar olmak üzere AEC sektörünün öncelikleri arasına girmiştir. Robotların üretkenliği artırabileceğine ve tasarım iş akışını hızlandırabileceğine inanılmaktadır. Bu yazıda, inşaatta robot kullanmanın sonuçlarını ve bunun BIM iş akışı üzerindeki etkilerini tartışacağız.

Fotoğraf: Olivier de Gruijter

Robotlar, BIM İŞ AKIŞINI nasıl geliştirebilir?

Robotizasyon, BIM teknolojisine dayalı tasarım sürecini nasıl hızlandırabilir? Bildiğimiz gibi, BIM’in tasarım sürecinde önemli faydaları vardır; mimarların ve mühendislerin görevlerini basitleştirmiş, veri alışverişi sürecini hızlandırmış ve farklı disiplinler arasındaki işbirliğini kolaylaştırmış, bürokratik işlemleri azaltmış ve bunlarla birlikte zamandan ve emekten tasarruf edilmesini sağlamıştır. Bütün bunlar mükemmel olmakla birlikte, müteahhitler ile yaşanan iletişim aksaklıkları nedeniyle inşaat sürecinde çeşitli hataların ortaya çıkması hala muhtemeldir. Neticede işlemlerin insan emeğinin bir ürünü olması nedeniyle BIM modelinin doğruluğu tam olarak oluşturulmayacak, çalışanlar ne kadar yetenekli olursa olsun, hatalar ortaya çıkacaktır. Yapının basitliği ne olursa olsun ortaya çıkacak bu teknik hatalar iş akış sürecini de etkileyecektir. Örneğin, kolon birkaç santimetre uzakta dikilmişse, kirişlerin ve diğer yapısal elemanların koordinatları revize edilmeli ve yeniden konumlandırılmalıdır. Bu durumda, yüklenici, proje yöneticisine hataları açıklayan bir teknik rapor gönderir ve proje müdürüne acil çözüm için tasarım ekipleriyle derhal toplantı yapılmasını ister. Ekip, sütunun yeniden düzenlenmesine veya tüm tasarımın hataya göre değiştirilmesine karar verir. Her iki çözüm de zaman kaybıdır ve bu da proje zaman çizelgesinde gecikmelere ve ekstra maliyet ve ücretlere yol açar. Bu nedenle ikilem, BIM ile yükleniciler arasındaki entegrasyon eksikliğinde yatmaktadır. Prefabrik yapı elemanları, eski yapının yöntemleri kullanılırsa yanlış monte edilebilir. Bu nedenle modellerin teknik verilerinin doğru bir şekilde aktarılabilmesi için teknolojinin etkin bir şekilde kullanılması gerekmektedir. Burada devreye robotların kullanımı girmektedir. Daha önce de belirtildiği gibi, çoğu endüstride robotlardan yararlanılarak üretkenlik ve verimlilik artırılmıştır.

Robotlar neden mimari için çalıştırılmasın?

Yapım sürecine robotların kesinlikle büyük faydaları olacaktır; ilk olarak, robotlar hataları ve yeniden çalışmayı azaltır, modelin titizlikle oluşturulmasını ve tam anlamıyla uygulanmasını sağlar. İkinci olarak, zamandan tasarruf edilmesine ve verimli bir zaman çizelgesi elde edilmesine yardımcı olur. Üçüncüsü, inşaat sürecini yönetilmesinde ve atık malzeme miktarının azaltılmasında kullanılır. Son olarak, robotlar daha önce inşa edilmesi imkânsız olabilecek karmaşık geometriler ve şekiller üretebilecektir. [3]

BIM Teknolojisi ile Robotların Kullanımına Örnekler

1. Tekla Structures / LM80 Elde Taşınabilir Yazılım Entegrasyonu

Tekla Structure BIM, iki teknoloji arasındaki birlikte çalışabilirliği kolaylaştıran bir yazılım geliştirmede Trimble Robotic Total Solution ile işbirliği yaptı. Trimble LM80 yazılımı, verileri Tekla Structure Layout Manager’dan Trimble Robotik İstasyonlarına doğru bir şekilde aktarabiliyor. Basitçe şantiyedeki yapısal elemanların koordinatlarını oluşturmaktadır. Swinerton Builder, bu yazılımı Honolulu’daki Waikiki Plaza Genişletme projesinde kullanan ilk firma olup, bu bağlantı sayesinde şantiyeye, iyi koordine edilmiş kesin bilgiler sunabildiklerini, Tekla Structures ve Trimble LM80 yazılımı arasındaki entegrasyondan önce, zamanın çoğunu ofiste geriye dönük kontrollerle harcadıklarını ifade etmektedirler.[4]

2. BIM için Mobil Tarayıcı Robotlar

Mobil Robot kavramı ilk olarak 40’lı yıllarda uygulandı ve günümüzde ticari ve endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazıları konuşabilen, yürüyebilen, temizlik yapabilen ve fotoğraf çekebilen bu robotlar hareketli makinelerdir. Çok sayıdaki faydasına ve avantajına rağmen, daha önce hiç mimari tasarım veya inşaat işlerinde kullanılmamışlardır. Günümüzde mobil robotlar özellikle BIM teknolojisi ile mimari amaçlara hizmet etmek üzere geliştirilmektedir. Wi-Fi bağlantısı, Yerel Konumlandırma Sistemi (LPS) ve dijital kameralarla donatılmışlardır. LPS teknolojisi, robotların binayı yatay olarak dakikada 1.000 m2’ye kadar ve dikey olarak 1.22 metre yüksekliğe kadar taramasına olanak tanır. Bu bilgiler tasarım süreci için faydalı olabilir ve koordinatlar, sıcaklık, radyasyon ve hatta hava kalitesiyle birlikte tasarım ekibine kablosuz olarak gönderilebilir.[5]

3. Skanska, Robotları BIM ile Entegre Ediyor

İsveçli inşaat firması Skanska, BIM teknolojisini uzun zaman önce benimsemiş ve tüm projelerinde etkin bir şekilde kullanmaktadır. Ayrıca BIM yazılımları ile birlikte robot teknolojisini de yapım sürecine dahil etmiştir. Norveç ofislerinde, doğruluğunu BIM modelinden alan sondaj robotları kullanmaktadırlar. BIM Müdürü Rubert Hanna, “Skanska Norveç’in yeni merkez ofisinin inşası sırasında yapılan son testte, mobil yükseltilmiş bir çalışma platformuna monte edilmiş bir delme robotu, aynı işi geleneksel yollarla yapan benzer iki kişilik bir ekipten iki buçuk kat daha hızlı performans gösterdi.” şeklinde tecrübelerini paylaşmaktadır. İsveç’te firma, kazık imalatında kullanılan inşaat demirlerini bükmek ve kaynaklamak için robotlar kullanmaktadır. Skanska İsveç bölge müdürü ise konuyu şu şekilde açıklamaktadır: “1990’lı yıllarda bu uygulama için ilk robotumuzu satın aldık ve bu yıl robotlar bu tesisin 175.000 metre beton kazık üretmesini sağlayacak.” Şirket aynı zamanda ABD ofisinde, ölçüm ve küresel koordinatlar elde etmek için Robotik Toplam İstasyon kullanma olasılığını inceleyen bir araştırmaya katılmış olup üniversite öğrencileri tarafından gerçekleştirilen çalışmada Skansa firmasının robot kullanımının Tekla Structure tarafından kullanılan Trimble Software ile aynı konsepte sahip olduğu, aradaki farkın sadece kameralarla sağlanan Görüntü Destekli İstasyon (IATS) kullanımı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.[7]

BIM İçin Kullanılabilecek Robot Teknolojisi

1. Quadcopters

Gramazio Kohler Research, yapım sürecinde quadcopters kullanımıyla ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirmiştir. Bu uçan makineleri, 1500 köpük tuğlalı 6 metre yüksekliğinde bir bükme kulesi modelini monte etmede başarılı bir şekilde kullanma deneyleri yürütülmüştür. Söz konusu deneyde Quadcopters tuğlayı seçer ve odanın tavanına monte edilmiş bir hareket yakalama sisteminden tam koordinatları alır.[8] Kurulum hızı saatte yaklaşık 100 tuğla olup yüksek irtifalarda bile kolayca yerleştirilebilen Space çerçeve yapısının elemanlarını yerleştirmek için kullanılabilir. Ayrıca, Quadcopters, kabloların taşınması ve sıkıştırılması açısından germe yapıları için kullanılabilir.[9] Tüm bu özellikleri ile birlikte Quadcopters’in bir inşaat devrimi olacağı söylenebilir.

2. Beton, Çelik ve Polimer 3D Baskı için Robotlar

Çinli Winsun şirketi, devasa bir 3D yazıcı kullanarak beton ve diğer geri dönüştürülmüş malzemelerle dolu evler inşa edebilmiştir. Şirket, projenin inşaat malzemelerinin % 60’ı, tahmini sürenin % 70’i ve işçiliğin % 80’i oranında tasarruf sağlama konusunda başarılı olduğunu açıklamıştır.[10]

İlk olarak 2007 yılında ETH Zürih’te Mimarlık ve Dijital İmalat Bölümü tarafından kurulan Polimer Printers, başlangıçta baskı malzemesi olarak raf dışı poliüretan (PU) köpük kullanmış ve katman halinde basımı yapılan ürünler dakikada 30 cm hızla ısı ile sertleştirilmiştir. Çok kullanışlı olan söz konusu polimer yazıcı iki kat eğimli ağları üretmek ve gözenekli bir malzeme olarak aşırı konsollar oluşturmak için kullanılabilir.

KAYNAK

Arch2O Staj Takımı

[1] Hack, Norman, Willi Lauer, Silke Langenberg, Fabio Gramazio, Matthias Kohler. “Overcoming Repetition: Robotic fabrication processes at a large scale.” International journal of architectural computing 3, 11 (2013): 285-99 http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/publikationen/e/papers/0/0/0.html

[2] Whaley, Mike. “How BIM, Robotics And 3-D Printing Will Improve Efficiencies On The Jobsite: Page 2 Of 2”. Construction Business Owner Magazine, August 2014 Issue. http://www.constructionbusinessowner.com/technology/project-management/august-2014-how-bim-robotics-and-3-d-printing-will-improve/page/0/1

[3] Waibel, Markus. “Architects Using Robots To Build Beautiful Structures”. Spectrum.ieee.org. September, 2011. http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/robots-in-architecture

[4] Tekla. “Swinerton Pushes BIM To The Field: Connecting Building Information Models To Robotic Total Stations”. 2013. http://www.tekla.com/us/references/swinerton-pushes-bim-field-connecting-building-information-models-robotic-total-stations

[5] Dietsch, Jeanne, and Stuart Rich. “Robots In Every Building? It’s Closer Than You Think.”. Automatedbuildings.com. February, 2009. http://www.automatedbuildings.com/news/feb09/articles/mobile/090125024654mobile.htm

[6] Skanska – Global corporate website,. “Integrating Robots Into Construction”. January, 2016. http://group.skanska.com/media/articles/integrating-robots-into-construction/

[7] Kang, Julian et al. “BIM To Field: Robotic Total Station And BIM For Quality Control.” London: eWork and eBusiness in Architecture, Engineering and Construction – Gudnason & Scherer (Eds), 2012. https://www.academia.edu/2922881/BIM_to_field_Robotic_total_station_and_BIM_for_quality_control

[8] Augugliaro, Federico, Sergei Lupashin, Michael Hamer, Cason Male, Markus Hehn, Mark W. Mueller, Jan Willmann, Fabio Gramazio, Matthias Kohler, Raffaello D’Andrea. “The Flight Assembled Architecture Installation.” IEEE Control Systems Magazine 04, 34 Cooperative Control (2014): 46–64. http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/publikationen/e/papers/0/0/0.html

[9] Mirjan, Ammar, Fabio Gramazio, Matthias Kohler. “Building with Flying Robots.” In FABRICATE: Negotiating Design and Making, edited by Gramazio, Fabio, Matthias Kohler, Silke Langenberg, 266-71. Zürich: gta Verlag, 2014. . http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/publikationen/e/papers/0/0/0.html

[10] Zimmermann, Eva. “What The Future Holds For 3-D Printing In Architecture And Design”. Houzz. January, 2016. http://www.houzz.com/ideabooks/57915631/list/what-the-future-holds-for-3-d-printing-in-architecture-and-design