The role of virtual reality in digitally-enabled design review: procedural guidelines for the effective implementation of immersive virtual environments for usability-focused analysis.

Research and applications related to Virtual Reality (VR) in the Architecture, Engineering and Construction (AEC) industry are steadily increasing in number and scopes. In particular, the implementation of Immersive Virtual Environments (IVE) is experiencing a period of renewed interest since the earlier research efforts of the 2000s. This growing interest in VR systems is closely linked to the ever-increasing adoption of Building Information Modelling (BIM) processes, procedures and technologies that characterises the on-going digital transition of the industry. Within that context, previous researches show how IVE could support collaboration in design review processes through improved communication and access to information for all involved stakeholders, regardless of their technical background. Three main theoretical patterns have been identified in using immersive VR in a collaborative and usability-focused analysis: exploration from a user perspective, participation in solution-finding and feedback on a design proposal. The aim is to reduce the gap between design and operations and to deeper understand the implications of design decisions. Despite the growing interest in VR systems, procedural challenges still affect the widespread implementation of these technologies in the industry. They are primarily illustrated by instances where the lack of a clear VR-aided design review agenda, the unguided navigation of users through the virtual facility prototype, or the unstructured management of the most appropriate level of detail or realism of the VR representation - on the basis of the design phase, the objective of the review and the stakeholders involved in the meeting - can greatly affect the quality of the feedback and the overall effectiveness of the design review meeting. Moreover, motion sickness and previous user experience with VR systems also affect the result of the design review and should be taken into account. The need for addressing this type of issues in a more systematic way as a guide for the design teams when planning to use VR with other stakeholders is within the scope of this study, which aims to identify the processes, procedures and procedural considerations for implementing immersive virtual reality in design review meetings, especially when client and end-users are involved. A qualitative research strategy has been applied, which is based on building theory from case studies adopting an inductive and comparative grounded theory approach to gather, synthesise, analyse and conceptualise qualitative data. Moreover, multiple data sources were selected according to a flexible data collection strategy based on the emerging theory. As main data sources, two case studies were developed involving a representative panel of design stakeholders in the evaluation of immersive virtual reality systems in usability-focused design reviews. Results from the case studies have been extended and validated adopting semi-structured interviews with a representative panel of stakeholders. Moreover, talks with VR experts from both the academia and the industry and literature comparison were used as validation methods to sharpen research generalisability and raise the theoretical level of the contribution. The procedural guidelines for the effective implementation of immersive virtual environments in the usability-focused analysis of building projects represent the main contribution of this research. The guidelines are organised in two main sections: (1) a process map representing a session protocol, where the phases and activities of a VR-aided design review meeting are defined; (2) a framework of procedural considerations to guide the users in managing each phase of the session protocol. Filling a gap in the research, the procedural guidelines, as a systematic and comprehensive procedure, aim to maximise the role and the value of immersive virtual reality in design review meetings. They represent a valuable framework for future researchers and a reliable basis to guide practitioners in the implementation of virtual reality systems.

Le ricerche e le applicazioni relative all’implementazione della realtà virtuale (VR) nel settore dell'architettura, dell'ingegneria e delle costruzioni (AEC) stanno aumentando costantemente sia in numero che in ambiti applicativi. In particolare, l'implementazione di ambienti di realtà virtuale immersiva – Immersive Virtual Environment (IVE) - sta vivendo oggi un periodo di rinnovato interesse a partire dai precedenti sforzi di ricerca risalenti ai primi anni duemila. Questo crescente interesse è strettamente legato all'adozione sempre più diffusa di processi, procedure e tecnologie di modellazione informativa - Building Information Modeling (BIM) - che caratterizzano la transizione digitale in corso nel settore. In tale contesto, ricerche precedenti mostrano come la realtà virtuale immersiva possa supportare approcci collaborativi nei processi di revisione del progetto attraverso una migliore comunicazione tra le parti e supportando l’accesso alle informazioni per tutti gli stakeholder, inclusi committenti ed utenti finali, indipendentemente dalle loro competenze tecniche. L'obiettivo è ridurre il divario tra progettazione ed uso dell’edificio al fine di comprendere più a fondo le implicazioni legate a decisioni progettuali. Nonostante il crescente interesse nei sistemi di realtà virtuale, vi sono aspetti che, dal punto di vista procedurale, continuano a condizionare l'implementazione diffusa di queste tecnologie nel settore. Questi riguardano, per esempio, la mancanza di un chiaro programma di revisione del progetto assistito dalla realtà virtuale, le procedure di navigazione degli utenti attraverso il prototipo virtuale dell’edificio, la gestione non strutturata del più appropriato livello di dettaglio o realismo della rappresentazione virtuale – in base alla fase progettuale, all'obiettivo della revisione ed agli stakeholder coinvolti nell'incontro -, la cosiddetta motion sickness o la precedente esperienza degli utenti con sistemi di realtà virtuale. Tali aspetti possono influenzare notevolmente la qualità dei feedback raccolti durante la sessione di design review, così come l'efficacia complessiva della revisione del progetto. La necessità di affrontare questo tipo di problematiche in modo più sistematico al fine di offrire delle linee guida procedurali per l’utilizzo della realtà virtuale in sessioni collaborative di revisione del progetto rientra nell’ambito di ricerca di questo studio, il quale vuole identificare i processi, le procedure e le relative considerazioni procedurali per l’efficace utilizzo della realtà virtuale immersiva, in particolare quando committenti e utenti finali sono coinvolti nelle sessioni di revisione. A tal fine è stata applicata una metodologia di ricerca di tipo qualitativo che si basa su un approccio induttivo e comparativo per raccogliere, sintetizzare, analizzare e concettualizzare i dati a partire da molteplici fonti (case study, semi-structured interview, literature comparison, talk with experts). Il risultato consiste nello sviluppo di procedural guideline per l'efficace implementazione di ambienti di realtà virtuale immersiva nei processi collaborativi di revisione del progetto. Le linee guida sono organizzate in due sezioni principali: (1) una mappa di processo in cui sono definite le fasi e le attività di una sessione di design review che prevede l’uso di realtà virtual immersiva; (2) un framework di considerazioni procedurali per guidare gli stakeholder nella gestione di ciascuna fase della mappa di processo. Le linee guida mirano a massimizzare il ruolo e il valore della realtà virtuale immersiva nel processo di design review e rappresentano una base affidabile sia per future attività di ricerca che per professionisti e committenti che vogliano implementare tali tecnologie.