Towards a convivial built environment: developing an open construction systems framework

Abstract

This thesis aspires to provide a preliminary framework for a convivial paradigm in the construction sector. So far, there is no established approach to sustainable construction in this sector. In this context, the concept of convivial technology was introduced to serve as the basis for meaningful sustainability practices in the construction sector. The construction of vernacular structures has valuable lessons to teach us in terms of building structures in an autonomous and decentralised way, as the concept of conviviality dictates.With the housing crisis forming the starting point of the research, the thesis aims to shed light on how a convivial alternative to the conventional construction approach can thrive. The implications of conventional construction practices on the three pillars of sustainability include high contribution levels to global carbon emissions, augmented rates of homelessness, and low user participation in the construction process.Hence, the focus is placed on an emerging production model based on sharing and solidarity which could constitute a tentative alternative to conventional construction practices; namely the Design Global, Manufacture Local (DGML) model. Based on the DGML model, I introduce the concept of Open Construction Systems (OCS) as a possible pathway for fostering conviviality in building construction. This concept aims to expand the focus of attention from the building structure to the ecosystem around it by considering things (such as equipment, information resources, and legal components) and devices (like community practices) required to enable the lifecycle management of building structures.The thesis uses a mixed methodological approach that consists of both quantitative and qualitative methods to allow for a multi-layered analysis of different aspects of OCS. The analysis ranges from educational and openness perspectives to the technological and institutional potential of OCS. The main objective of this thesis is to illustrate three interlocked elements that enhance the conviviality potential of OCS: design-embedded modularity, sharing practices of digital and physical infrastructures, and the potential for adaptability to local contexts. These elements stem from the analysis of the Matrix of Convivial Technology, a normative schema used to provide a comprehensive means for assessing social, environmental, and economic elements associated with the production of technologies. Future research is necessary to boost the conviviality potential of OCS, especially regarding the improvement of Building Information Modelling technology to enhance contextual information analyses, the implementation of open-source protocols for data sharing to enable the documentation process of open hardware solutions, the institutionalisation of open-source communities by governmental organisations, and the need for integration of existing open-source platforms to facilitate accessibility to construction-related information. In our path towards conviviality, lessons can be learnt from vernacular structures, which serve as successful exemplifications of how conviviality can thrive in the construction sector. The development of an OCS framework aspires to reinvigorate vernacular structures by mobilising individuals through technology to find their roles and participate actively in built-environment activities. Hopefully, this thesis will trigger discussions among engineers and social scientists, and experimentations around OCS.

Η διατριβή αυτή φιλοδοξεί να παρέχει ένα προκαταρκτικό πλαίσιο για ένα βιώσιμο παράδειγμα στον κατασκευαστικό τομέα. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει μια καθιερωμένη προσέγγιση για βιώσιμες πρακτικές στις κατασκευές. Η έννοια τεχνολογιών φιλικών προς τον χρήστη εισήχθη για να χρησιμεύσει ως βάση για ουσιαστικές πρακτικές βιωσιμότητας στον κατασκευαστικό τομέα. Οι τοπικές παραδοσιακές κατασκευές έχουν να μας διδάξει πολύτιμα μαθήματα σε ό,τι αφορά την κατασκευή κτιριακών δομών με αυτόνομο και αποκεντρωμένο τρόπο, όπως υπαγορεύει η έννοια της φιλικότητας. Με τη στεγαστική κρίση να αποτελεί το σημείο εκκίνησης της έρευνας αυτής, η διατριβή στοχεύει να ρίξει φως στο πώς μπορεί να ευδοκιμήσει μια εναλλακτική λύση που βασίζεται σε τεχνολογίες φιλικές προς τον χρήστη έναντι της συμβατικής κατασκευαστικής προσέγγισης. Οι επιπτώσεις των συμβατικών κατασκευαστικών πρακτικών στους τρεις πυλώνες της βιωσιμότητας περιλαμβάνουν υψηλά επίπεδα συμβολής στις παγκόσμιες εκπομπές άνθρακα, αυξημένα ποσοστά αστέγων και χαμηλή συμμετοχή των χρηστών στην κατασκευαστική διαδικασία. Ως εκ τούτου, η εστίαση γίνεται σε ένα αναδυόμενο μοντέλο παραγωγής που βασίζεται στον διαμοιρασμό και την αλληλεγγύη που θα μπορούσε να αποτελέσει μια εναλλακτική λύση στις συμβατικές κατασκευαστικές πρακτικές: δηλαδή το μοντέλο Σχεδιάζουμε Παγκάσμια, Κατασκευάζουμε Τοπικά (ΣΠΚΤ). Με βάση το μοντέλο αυτό, εισάγω την έννοια των Ανοιχτών Κατασκευαστικών Συστημάτων (ΑΚΣ) ως έναν πιθανό τρόπο για την προώθηση της φιλικότητας των κατασκευών προς τον χρήστη. Αυτή η ιδέα στοχεύει να επεκτείνει την εστίαση της προσοχής από τη δομή του ίδιου του κτιρίου στο οικοσύστημα γύρω του, λαμβάνοντας υπόψη στοιχεία (όπως εξοπλισμός, πηγές πληροφοριών και νομικά ζητήματα) αλλά και πρακτικές που απαιτούνται για να καταστεί δυνατή η διαχείριση του κύκλου ζωής των κτιριακών κατασκευών. Η διατριβή χρησιμοποιεί μια μικτή μεθοδολογική προσέγγιση που αποτελείται τόσο από ποσοτικές όσο και από ποιοτικές μεθόδους ώστε να επιτρέψει μια πολυεπίπεδη ανάλυση διαφορετικών πτυχών των ΑΚΣ. Η ανάλυση κυμαίνεται από εκπαιδευτικές και ανοιχτές προοπτικές έως τις τεχνολογικές και θεσμικές δυνατότητες των ΑΚΣ. Κύριο ζητούμενο αυτής της διατριβής είναι να σκιαγραφήσει τρία αλληλένδετα στοιχεία που ενισχύουν τη φιλικότητα προς τον χρήστη που προσφέρουν τα ΑΚΣ: αρθρωτός σχεδιασμός, πρακτικές κοινής χρήσης ψηφιακών και φυσικών υποδομών και δυνατότητα προσαρμοστικότητας σε τοπικά πλαίσια. Αυτά τα στοιχεία προκύπτουν από την ανάλυση του πίνακα τεχνολογιών φιλικών προς τον χρήστη, ενός κανονιστικού σχήματος που παρέχει μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση κοινωνικών, περιβαλλοντικών και οικονομικών στοιχείων που σχετίζονται με την παραγωγή τεχνολογιών. Περαιτέρω έρευνα είναι απαραίτητη για την ενίσχυση της δυναμικής των ΑΚΣ ως προς τη φιλικότητά τους, ειδικά όσον αφορά τη βελτίωση της τεχνολογίας Building Information Modeling για την ενδυνάμωση αναλύσεων πληροφοριών με βάση το ευρύτερο κοινωνικοπεριβαλλοντικό πλαίσιο, την εφαρμογή πρωτοκόλλων ανοιχτού κώδικα για κοινή χρήση δεδομένων ώστε να καταστεί δυνατή η διαδικασία τεκμηρίωσης λύσεων ανοιχτού υλισμικού, η θεσμοθέτηση κοινοτήτων ανοιχτού κώδικα από κυβερνητικούς οργανισμούς και η ανάγκη ενσωμάτωσης υφιστάμενων πλατφορμών ανοιχτού κώδικα για τη διευκόλυνση της προσβασιμότητας σε πληροφορίες που σχετίζονται με κατασκευές. Στην πορεία μας προς τη φιλικότητα, μπορούμε να αντλήσουμε μαθήματα από τοπικές παραδοσιακές κατασκευές, οι οποίες δείχνουν το πώς μπορεί να ευδοκιμήσει η φιλικότητα των κατασκευών προς τον χρήστη. Η ανάπτυξη ενός πλαισίου ΑΚΣ φιλοδοξεί να δώσει νέα πνοή σε τοπικές παραδοσιακές δομές οθώντας τα άτομα μέσω των τεχνολογιών να βρουν τους ρόλους τους και να συμμετέχουν ενεργά σε δραστηριότητες δομημένου περιβάλλοντος. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η διατριβή θα πυροδοτήσει συζητήσεις μεταξύ μηχανικών και κοινωνικών επιστημόνων και πειραματισμούς γύρω από τα ΑΚΣ.

Selle lõputöö eesmärk on tutvustada lihtsat inimmõõtmelise tehnoloogia raamistikku ehitussektori jaoks. Antud sektoris pole siiani ühtegi kindlaks kujunenud jätkusuutlikku lähenemisviisi. Töös pakutakse üheks võimalikuks variandiks inimmõõtmelise tehnoloogia kontseptsiooni, mis võiks olla mõjusate jätkusuutlike tavade aluseks ehitussektoris. Inimmõõtmelise tehnoloogia printsiibil ehitatakse struktuure autonoomselt ja detsentraliseeritult, juhindudes muu hulgas ka väärtuslikke õppetunde pakkuvatest rahvuslikest ja pärandtavadest. Uue kinnisvarakriisi tekkimist silmas pidades näitlikustab see lõputöö, kuidas edeneb ja õitseb tavapäraste ehitussektori tavade kõrval selle alternatiiv – inimmõõtmeline tehnoloogia. Traditsiooniliste ehitustavade negatiivsed mõjud jätkusuutlikkuse kolmele alustalale kujutavad endast suuri süsinikdioksiidi emissioone, suurenevat kodutusmäära ning liiga väikest kasutajapoolset osalust ehitusprotsessis. Traditsiooniliste ehitustavade alternatiivina on hetkel katsetamisel mudel nimega disaini globaalselt ja tooda lokaalselt (Design Global, Manufacture Local ehk lühemalt DGML), kus on fookus jagamisel ja solidaarsusel. DGMLi mudelile tuginedes tutvustab autor avatud ehituse süsteemi (Open Construction Systems ehk lühemalt OCS), mis kasutab just inimmõõtmelise tehnoloogia põhimõtet. OCSi eesmärk on juhtida tähelepanu ainult ehitiselt ka seda ümbritsevale ökosüsteemile, võttes arvesse ehitise elutsükli haldamiseks kasutatavaid vahendeid (nagu seadmed, teabeallikad ja õiguslikud aspektid) ja meetmeid (nagu kogukonnatavad). Selles doktoritöös on kasutatud nii kvantitatiivseid kui ka kvalitatiivseid meetodeid, et OCSi erinevaid aspekte mitmel viisil analüüsida. See analüüs ulatub õppimise ja avatuse aspektidest OCSi tehnoloogilise ja institutsioonilise potentsiaalini. Töö põhieesmärk on tuua välja kolm omavahel põimunud aspekti, mis parendavad OCSi inimmõõtmelisuse potentsiaali: disaini modulaarsus, digitaalsete ja füüsiliste infrastruktuuride jagamistavad ning kohalike kontekstidega kohandumise potentsiaal. Need aspektid on valitud inimmõõtmelise tehnoloogia maatriksi analüüsi põhjal, mis on normatiivne raamistik, mis pakub paljuhõlmavat vahendit tehnoloogiate loomisega seotud sotsiaalsete, keskkonnaalaste ja majanduslike mõõtmete hindamiseks. OCSi inimmõõtmelisuse potentsiaali suurendamiseks on vaja täiendavate uuringute ettepanekuid, eriti seoses ehitusteabe modelleerimise tehnoloogia parendamisega, et täiustada kontekstuaalse teabe analüüsimist, avatud lähtekoodiga protokollide kasutamisega andmejagamiseks, et võimaldada avatud lähtekoodiga riistvaralahenduste dokumenteerimist, avatud lähtekoodi kogukondade institutsionaliseerimisega valitsusasutuste poolt ja olemasolevate avatud lähtekoodi platvormide integreerimise vajadusega, et võimaldada ligipääsu ehitusteabele. Inimmõõtmelisuse poole püüdlemisel võime õppida rahvuslikest ja pärandtavadest, mis ilmestavad seda, kuidas inimmõõtmelisus võib ehitusvallas edukalt toimida. OCSi raamistiku loomine võib aidata rahvuslikke ja pärandtavasid taaselustada, kutsudes inimesi üles elamiskeskkonna loomises oma rolli leidma ja selles aktiivselt osalema. Autor loodab, et see doktoritöö algatab inseneride ja ühiskonnateadlaste seas vastavateemalisi arutelusid ja OCSi alaseid katsetusi.