Miten digitaalinen transformaatio aikaansaadaan rakennusteollisuudessa?
Kehityksen myötä tekoälyratkaisut, liiketoiminta-analytiikka, pilvilaskenta, mobiilisovellukset, rakennusten tietomallinnus (BIM), sosiaalinen media ja esineiden internet (IoT) muuttavat perusteellisesti myös rakentamisen liiketoimintaa ja ekosysteemien rakenteita. Digitaalisten teknologioiden käyttö yhdessä rinnakkaisen liiketoiminnan kehityksen kanssa ohjaavat yrityksiä kohti digitaalista transformaatiota (Fernandez-Rovira ym., 2021).
Digitaalisten innovaatioiden integroiminen nykyisiin liiketoiminnan muotoihin ei kuitenkaan ole suoraviivainen tehtävä vaan täynnä haasteita (Björkdahl, 2020; Burström ym., 2021). Yllättävää kyllä, yritykset, joilla on uusimpia tekoälyratkaisuja, kamppailevat usein markkinaosuutensa laajentamisesta, kun taas osa perinteisistä yrityksistä, jotka hyödyntävät hyväksi havaittuja teknologioita, menestyvät säilyttämään kilpailuasemansa (Burström ym., 2021). Tutkimusten mukaan vaikka yrityksellä olisi paras teknologia, tiimi ja johto, on vaikeaa luoda pysyvää kilpailuetua pelkästään digitaalisen teknologian avulla, ellei tätä teknologiaa räätälöidä yhdessä liiketoiminnan kehittämisen kanssa kilpailuympäristö huomioiden (Teece, 2010).
Edellä mainitut havainnot korostavat havaintoa siitä, että kaksiulotteinen lähestymistapa, joka koostuu vain digitaalisesta teknologiasta ja liiketoiminnan kehittämisestä, ei riitä kestävän digitaalisen transformaation saavuttamiseen. Lisäksi on otettava huomioon myös kolmas ulottuvuus - ekosysteemit - joka kattaa toimijoiden systeemisen käyttäytymisen (Peltokorpi ym., 2019) ja kattaa erilaisia digitaaliseen transformaatioon liittyviä tekijöitä.
Vaikka digitaalista transformaatiota koskeva tietämys kasvaa, on se edelleen osittain tutkimaton alue. On edelleen pitkälti epäselvää, miten uudet teknologiset innovaatiot muokkaavat organisaatioiden sisäisiä prosesseja ja siitä seuraavia vaikutuksia sosioekonomisiin, ympäristöön liittyviin ja poliittisiin ulottuvuuksiin (Cannavacciuolo ym., 2023). Suurin osa tutkimusnäkökulmista keskittyy kapeaan osajoukkoon digitaalisen transformaation kysymyksiä. Kattavat, reaalimaailman tapaustutkimukset ovat harvinaisia.
AIXCon -tutkimushankkeen avulla syvennytään kolmen ulottuvuuden - teknologian, liiketoiminnan kehittämisen ja ekosysteemien - vuorovaikutuksen (katso kuva 1) kautta pääsemään ymmärrykseen siitä miten rakennusalan yritykset paitsi pyrkivät digitaaliseen transformaatioon, niin myös miten se voidaan paremmin saavuttamaan.
Toteutimme monitapaustutkimuksen neljästä strategisesta kehitysohjelmasta kolmessa suomalaisessa yrityksessä saadaksemme käytännön aineistoa ja kehittääksemme tätä kautta käytännön läheisiä näkemyksiä. Kuvassa 1 esitetyt ulottuvuudet tarjoavat systeemisen linssin minkä läpi tarkastella käyttötapauksia, havainnoida niihin liittyviä erityispiirteitä ja lopulta tarjota ehdotuksia ratkaisuista rakentamisen digitaalisen transformaation saavuttamiseksi.
Lopulta tavoite on tarjota alan ammattilaisille ja tutkijakollegoille kuva digitaalisesta transformaatiosta rakentamisen arvoketjuissa, edistää digitaalisen transformaation kompleksisten ilmiöiden ymmärtämistä ja ehdottaa menetelmiä uusien digitaaliteknologioiden sisällyttämiseksi liiketoiminnan kehittämiseen ja ekosysteemeihin. Viime kädessä kyse on siitä, miten optimoida ja aikaansaada yritysten ja ekosysteemien digitaalista muutosta rakennusalalla.
AIXCon käyttötapauksien tarkastelu digitaalisen transformaation ulottuvuuksien kautta
Tapaus 1: Koneoppimiseen perustuva rakennesuunnittelu
Trimblen koneoppimiseen perustuvan rakennesuunnitteluratkaisun tavoitteena on parantaa rakennusteollisuutta käyttämällä olemassa olevia malleja perustana optimaalisten suunnitteluehdotusten tuottamiselle. Kun koneoppiminen sisällytetään suunnitteluohjelmistoon, ratkaisun käyttäjät saavat kilpailuetua tietoon perustuvien oppimisjärjestelmien ja nopeampien suunnitteluprosessien avulla.
Tämä auttaa Trimbleä vahvistamaan asemaansa markkinoilla kilpailijoihin nähden. Kun asiakkaana toimiva rakennesuunnitteluyritys ottaa käyttöön Trimblen ratkaisun, se liittyy samalla olemassa olevaan ekosysteemiin, tai luo ekosysteemin Trimblen ja tietojen jakamiseen osallistuvien kumppaneiden kanssa. Tämä uusi Trimblen teknologian ympärille rakentuva ekosysteemi luottaa toiminnassaan vahvoihin suhteisiin ja jaettuihin tietoihin, joilla parannetaan tietokirjastoja ja maksimoidaan koneoppimisratkaisun vaikutus rakennesuunnitteluun. Lisäksi kun toimijat investoivat dataa ja vaivaa koneoppimisjärjestelmien käyttöön, teknologioiden vaihtamisen kustannukset nousevat, mikä vähentää kilpailevien teknologioiden käyttöönoton todennäköisyyttä.
Tässä tietokeskeisessä ekosysteemissä jaetun rakennesuunnittelutiedon kokoamisesta ja analysoinnista voi tulla erillinen liiketoiminta uudessa koneoppimiseen perustuvassa rakennesuunnittelun ekosysteemissä, mikä aiheuttaa uusien ekosysteemikohtaisten liiketoimintojen syntymistä. Koneoppimisen tukema rakennesuunnittelu voi parantaa suunnitteluyritysten tehokkuutta ja siten tarjota heille merkittävää kilpailuetua, mutta se edellyttää toimivien ekosysteemien luomisen toimijoiden välillä.
Tapaus 2: Betoniterästen älykäs arvoketju
Celsa Steel Service Finland kehittää ekosysteeminsä toimijoiden kanssa älykästä betoniraudoitteiden arvoketjua, joka tukee reaaliaikaista seurantaa ja päätöksentekoa ja parantaa nykyistä betoniteräksen arvoketjua materiaalin hankinnasta ja tuotannosta kuljetukseen, varastointiin ja hyödyntämiseen työmaalla.
Ratkaisun tavoitteena on tehdä valmistettavuusanalyysejä, automatisoida tuotannon ja logistiikan aikataulutus, ennustaa kysyntää ja optimoida varastotasoja tekoälyyn perustuvien algoritmien avulla. Ratkaisun tavoitteena on lopulta edistää tehokasta yhteistyötä ja tiedonvaihtoa sidosryhmien välillä yhdistämällä logistiikkatoimittajat, rakennesuunnittelijat ja rakennusyritykset. Tämä johtaa viime kädessä tehokkaampaan ja kestävämpään lopputulokseen kaikkien uuteen älykkääseen arvoketjuun osallistuvien toimijoiden kannalta.
Kun Celsa Steel ja betoniteräksen arvoketjun toimijat pyrkivät ottamaan ratkaisun käyttöön, ne pyrkivät samalla kehittämään ekosysteemin, jossa samanaikainen tiedonkulku ja vuorovaikutus älykkäiden arvoketjuratkaisujen kanssa tarjoaa uudenlaisia ratkaisuja olemassa oleviin ongelmiin, kuten suunnittelun, valmistuksen, logistiikan ja kokoonpanon epävarmuustekijöiden poistamiseen.
Lopulta ratkaisun avulla odotetaan, että Celsa Steel voi laajentaa ratkaisuja maailmanlaajuisesti niiden toimiessa Suomessa ja vakiinnuttaa pysyvän aseman betoniteräksen tuottajana älykkään arvoketjun kehittämisen ansiosta niin kotimaassa kuin ulkomailla.
Tapaus 3: Skaalautuva tuotantojärjestelmä
Yhdistämällä projektin tuotantovaiheen sidosryhmät uudella tavalla Flow Technologies luo digitaalisen alustaratkaisun, joka hyödyntää projektin tuotannon tehokkuutta, virtaviivaistaa rakentamisprosessia ja edistää parempaa päätöksentekoa. Ratkaisu sisältää pilvipohjaisen infrastruktuurin, tehokkaat tiedonhallintatyökalut ja modulaariset tuotantoratkaisut. Näiden komponenttien ansiosta alustan käyttäjät voivat nopeasti skaalata järjestelmää suuremmaksi tai pienemmäksi muuttuvien projektivaatimusten mukaan.
Skaalautuvalla tuotantojärjestelmällä voidaan optimoida resurssien jakamista, parantaa viestintää ja vähentää riskejä. Alusta edistää myös avoimuutta ja luottamusta sidosryhmien välillä integroimalla ajantasaista tietoa vaatimuksista, tuotteista ja prosesseista, parantamalla projektin kokonaissuorituskykyä ja parantamalla sidosryhmien arvon saamista. Lisäksi skaalautuva tuotantojärjestelmä toimii digitaalisena alustana, joka mahdollistaa uudenlaisen ekosysteemin syntymisen ja uudenlaisen projektitoimijoiden suhteiden muodostumisen, jolla voi olla merkittäviä mahdollisia vaikutuksia alaan, esimerkiksi mahdollistamalla tehtäväkohtaisen työnjaon syntymisen digitaalisen alustajärjestelmän kautta.
Tapaus 4: Workflow palvelu
Trimble on luomassa workflow palvelua, joka auttaa rakennushankkeiden suunnitteluun ja tuotantoon osallistuvia osapuolia. Sen tavoitteena on mahdollistaa saumaton yhteistyö ja viestintä tehtäväpohjaisen järjestelmän avulla, jossa hyödynnetään dataan perustuvia tekoälyjärjestelmiä. Workflow palvelun tavoitteena on älykkäästi automatisoida tehtäviä ja parantaa resurssien jakamista, aikataulutusta ja riskienhallintaa hyödyntämällä datan voimaa. Antamalla sidosryhmille tietoa tuotantovirrasta historiatietojen ja projektin nykytilan perusteella järjestelmä pyrkii edistämään reaaliaikaista yhteistyötä ja tietoon perustuvaa päätöksentekoa.
Lisäksi workflow palvelu mahdollistaisi dynaamisen tietopohjan kehittämisen, joka mukautuu ja oppii jatkuvasti kertyneistä hankekokemuksista ja varmistaa jatkuvan prosessien optimoinnin ja parantamisen rakennusalalla. Mahdollistamalla uudenlaisten hanketoimijoiden ekosysteemien kehittämisen, jota tuetaan huipputeknologioiden sisällyttämisellä, järjestelmällä on potentiaalia saada aikaan merkittäviä reaalimaailman vaikutuksia. Workflow palvelulla on siis potentiaalia muuttaa ekosysteemien rakenteita toimijayhteyksien uudenlaisella kokoonpanolla, joka voi parantaa rakennustuotantoa ja siten muuttaa käyttäjien liiketoimintaa.
Kaikista käyttötapauksista voidaan yhteisesti sanoa, että tutkimuksessa olemme löytäneet merkkejä yksiulotteisista kehityspyrkimyksistä kaikissa tarkastelemissamme tapauksissa. Organisaation käyttäytyminen on usein siiloutunutta ja teknologinen innovointi tapahtuu erillään liiketoiminnan kehittämisestä. Ulottuvuuksien vuorovaikutustakin on kuitenkin havaittavissa. Teknologisia innovaatioita pidetään yleisesti tärkeänä osana nykyisten liiketoimintamallien parantamista. Uusi liiketoiminta syntyy ja kehittyy teknologisten innovaatioiden ympärille.
Ekosysteemien kehittämistä pidetään tarkastelemissamme tapauksissa liiketoiminnan kehittämisen välttämättömyytenä. Teknologiapohjaiset ekosysteemit (esim. digitaaliset alustat) nähdään uuden liiketoimintamallin syntymisen mahdollistajana ja voidaankin sanoa, että uusien innovaatioiden ympärillä kehittyvät ekosysteemit ovatkin keskeisessä roolissa kaikissa tarkastelluissa käyttötapauksissa. Yksikään esitellyistä käyttötapauksista ei voi toimia irrallisena ratkaisuna, vaan edellyttää eri toimijoiden dataa ja vuorovaikutusta, jotta parhaat positiiviset hyödyt voidaan realisoida.
Tapaukset osoittavat, että kukin ulottuvuus (teknologia, liiketoiminta ja ekosysteemi) toimii linssinä analysoida miten toimia, kuten myös linssinä havaita, miten ulottuvuuksien keskinäinen vuorovaikutus toteutuu ja painottuu.
Tutkimuksen perusteella olemme muotoilleet seuraavat väitteet:
Kuten väitteessä kaksi on esitetty, yritykset voivat tarkastella transformaation ulottuvuuksia paitsi toisistaan irrallisina, niin myös kahden ulottuvuuden keskinäistä vuorovaikusta, tai kaikkia kolmea dimensiota samanaikaisesti. Eri tarkastelutavoilla voidaan parantaa ymmärrystään digitalisaation ulottuvuuksien vaikutuksista ja alueista, joihin voidaan ja pitää eniten vaikuttaa. Näin ollen kukin ulottuvuus voidaan ja on syytä jakaa käsittelyn helpottamiseksi, mutta mitään tekijöistä ei voida jättää huomiotta. Tutkimuksen mukaan yritysten on siis korostettava digitaalisen transformaation systeemistä yhteenkietoutuneisuutta tavoitellessaan myönteistä muutosta.
Lisäksi ottamalla huomioon eri ulottuvuudet yritykset voivat kehittyä teknologisten innovaatioiden myötä, uudenlaisia teknologiapohjaisia ekosysteemejä voi syntyä, ja alan toimijat edistävät muutosta ja saavat siitä myönteisiä hyötyjä. Digitaalista transformaatiota koskevalla tutkimuksella on näin ollen suuria todellisia vaikutuksia rakennusalalle helpottamalla muutosprosessin hallintaa esittelemällä menetelmän, jolla voidaan jäsentää ajattelua. Onnistuneen digitaalisen transformaation avulla voimme mahdollisesti lisätä tehokkuutta rakentamisessa, vähentää kustannuksia ja parantaa alan kestävyyttä.
Tutkimuksesta voidaankin todeta, että luomalla parempaa ymmärrystä digitaalisen transformaation rakenteesta kulloisessakin käyttötapauksessa, voidaan tätä jäsentelyä käyttää rakentamaan tehokkaita digitaalisen transformaation strategioita. Tästä päästäänkin seuraavaan ehdotukseen:
AIXCon tutkimus tuottaa uutta tietoa digitaalisen transformaation dynamiikasta. Aiempiin tutkimuksiin verrattuna eri transformaation tekijät on pyritty kokoamaan järjestelmälliseksi näkökulmaksi, jossa tekijöiden verkottuneet vaikutukset otetaan paremmin huomioon kuin mitä aiemmin on kyetty tekemään.
Tulevissa tutkimuksissa voidaan edelleen selittää ja laajentaa ulottuvuusnäkökulmaa siten, että se kattaisi yksittäiset ajurit ja esteet kunkin ulottuvuuden sisällä, sekä tarkastella laajemmin yksittäisten ulottuvuuksien välistä vuorovaikutusta.
AIXCon hankkeen liiketoiminnan transformaatio tutkimuksesta on tehty julkaisu Interplay of Technology, Business and Ecosystems: Creating Digital Transformation in the Construction Industry (Nyqvist ym., 2023) jota esitellään EurOMA2023 konferenssissa heinäkuussa 2023.
Tutkimuksesta on myös valmisteilla kaksi laajempaa tutkimusartikkelia digitaalisesta transformaatiosta. Ensimmäisessä artikkelissa laajennetaan konferenssijulkaisun systeemistä näkökulmaa transformaation hallinnasta ja toisessa artikkelissa tarkastellaan tekoälyn etuja rakennustuotannon riskienhallinnassa.
Lähteet
Björkdahl, J. (2020), “Strategies for Digitalization in Manufacturing Firms”, California Management Review, 62(4), 17-36.
Burström, T., Parida, V., Lahti, T., & Wincent, J. (2021), “AI-enabled business-model innovation and transformation in industrial ecosystems: A framework, model and outline for future research”, Journal of Business Research, 127(-), 85-95.
Cannavacciuolo, L., Ferraro, G., Ponsiglione, C., Primario, S., & Quinto, I. (2023), “Technological innovation-enabling industry 4.0 paradigm: A systematic literature review” Technovation, 124(102733), 1-16.
Fernández-Rovira, C., Valdés, J. Á., Molleví, G., & Nicolas-Sans, R. (n.d.), “The digital transformation of business. Towards the datafication of the relationship with customers”, Technological Forecasting & Social Change, 162(-), 1-12.
Peltokorpi, A., Talmar, M., Castrén, K., & Holmström, J. (2019), “Designing an organizational system for economically sustainable demand-side management in district heating and cooling”, Journal of Cleaner Production, 219(-), 433-442.
Teece, D. J. (2010), “Business Models, Business Strategy and Innovation”, Long Range Planning, 43(-), 172-194.
Kirjoittajat
Antti Peltokorpi
Antti Ainamo
Rita Lavikka
- Julkaistu:
- Päivitetty: