Uutiset

Alustat ja automaatio mahdollistavat teollisen rakentamisen uuden aikakauden

Rakentamisen teollistaminen ratkaisee alan tuottavuusongelmia, mutta vaatii muutoksia koko tarjontaketjuun. Building 2030 -konsortio perehtyi brittiläisen Bryden Wood -yhtiön kehittämiin ratkaisuihin Aalto-yliopiston järjestämässä työpajassa.
Bryden Woodin johtaja Phil Langley Aalto-yliopiston järjestämässä työpajassa
Bryden Woodin johtaja Phil Langley

Bryden Wood on 200 hengen Design and Manufacture for Assembly (DFMA) -toimintamalliin erikoistunut yhtiö, jolla on parinkymmen vuoden kokemus rakennusten teollisesta valmistuksesta. Yhtiö on käyttänyt teollisia menetelmiä sekä valmiiksi suunnitelluissa projekteissa että varta vasten esivalmistukseen tähtäävissä hankkeissa. Aiemmin yritys jopa omisti oman koulurakennusten komponentteja tuottavan tehtaansa.

”Olemme toteuttaneet asunto-, koulutus- ja terveydenhuollon rakennuksia sekä liikenne- ja infrastruktuurikohteita”, Phil Langley, Bryden Woodin johtaja, esitteli yhtiötään. ”Jollakin tavalla yksikään projekteistamme ei ole kuitenkaan ollut täysin tyydyttävä. Emme ole missään yksittäisessä projektissa pystyneet tarjoamaan kaikkia DFMA:n ja esivalmistuksen hyötyjä.”

Palojen sammuttamisesta alusta-ajatteluun

Viimeisen vuoden aikana yhtiö on kehittänyt teollisen rakentamisen visiotaan ja toteuttanut siihen liittyen prototyyppejä. Langley esitteli automaattiseksi rakentamiseksi (Automated Construction) kutsumaansa, koko tarjontaketjun kattavaa lähestymistapaa. Hän uskoo, että se voi lopulta lunastaa esivalmistuksen arvolupaukset asiakkaille ja rakentajille.

Automaattisen rakentamisen keskiössä on alusta-ajattelu (Kuva 1). Langleyn mukaan alusta tarkoittaa tässä yhteydessä monistettavia järjestelmiä ja komponentteja, joita voi käyttää missä projektissa ja rakennuksessa tahansa. 

Britanniassa malli on saanut pontta Infrastructure Projects Authorityn tuoreesta suosituksesta, jonka mukaan kaikki valtion asunnot, koulut, toimistot tulisi hankkia alustoihin perustuvina DFMA-toimituksina.

Bryden Woodin alustaperiaate
Kuva 1. Alustaperiaate rakentamisessa
Kolme esivalmistuksen alustaa kohteen mittoihin perustuen
Kuva 2. Kolme esivalmistuksen alustaa kohteen mittoihin perustuen

Alustaratkaisut tehostavat rakentamista

Bryden Wood kehittää ja kokeilee tällä hetkellä kolmea alustaa (Kuva 2). Ensimmäinen soveltuu huonetilojen, esimerkiksi luokkahuoneiden tai sairaalan hoitotilojen rakentamiseen. Toinen kattaa laajempia tiloja, esimerkiksi avotilatoimistoja. Kolmas on tarkoitettu laajarunkoisille rakennuksille, kuten urheiluhalleille tai jakelukeskuksille.

Kunkin alustan peruskomponentit voivat olla samanlaisia. Langeley esitteli vain kahdeksaan erilaiseen kiinnikkeeseen perustuvaa teräsrakennejärjestelmää. Tämä mahdollistaa komponenttien hajautetun tuotannon ja vakioidun kokoonpanoprosessin. 

Pienten komponenttien kuljetus tiiviisti pakatuissa konteissa tehostaa logistiikkaa. Järjestelmää tullaan käyttämään mm. Heathrow'n lentoaseman toimistoprojekteissa, joissa toimintaa häiritsevien kuljetusten minimointi on merkittävä etu.

Alustojen käytön eduista on jo tutkimustietoa. Turner & Townsendin mukaan malli mahdollistaa 33 % rakennuskustannusten säästön. KMPG:n laskelmien mukaan Bryden Woodin kehittämän monistettavan julkisivujärjestelmän neliömetrikustannus on 47,5 % betonielementtirakennetta pienempi. Vakioituihin tuoteosiin perustuva rakentaminen auttaa myös hallitsemaan riskejä, koska tuotannon ja asennuksen kustannusmalli on dynaaminen ja läpinäkyvä.

Suunnittelukin on automatisoitavissa

Rakentamisen tuottavuuskeskustelussa huomio kiinnittyy rakennustyömaahan, mutta Langleyn mukaan myös suunnittelussa on pullonkauloja. Suunnittelijoista on pulaa ja suunnitteluun sisältyy paljon rutiinitehtäviä, jotka olisivat automatisoitavissa.

Teollinen standardisoitu rakentaminen ei tarkoita jäykkiä suunnitteluratkaisuja. Esimerkiksi Land Securities -yhtiön toimistorakennuksen teknisistä ratkaisuista 90 % on monistettavia, vaikka itse rakennus on hyvin yksilöllisesti suunniteltu.

Suunnittelun automaatiossa tietomallintamisella on paikkansa, mutta ei välttämättä keskiössä. Yhtä merkittäviä teknologioita ovat generatiivinen suunnittelu, tekoäly, koneoppiminen ja algoritminen suunnittelu.

Alustoihin sisältyvä systemaattinen tuotelogiikka tarjoaa hyvän pohjan suunnittelun automaatiolle. Langley esitteli kolme esimerkkiä avoimen lähdekoodin verkkotyökaluistaan, joilla rakennuksia voi suunnitella automaattisesti. 

Yksi työkalu on tarkoitettu koulujen suunnitteluun, toisella on mahdollista konfiguroida asuintaloja Lontooseen ja kolmannella teollisia rakennuksia, esimerkiksi datakeskuksia. Viimeksi mainittu sisältää tuhansia valmiita konfiguraatioita, joista järjestelmä konfiguroi automaattisesti haluttujen ominaisuuksien mukaisen ratkaisun tietylle rakennuspaikalle.

Tehdas työmaalla

Koska rakennukset ovat yleensä suurempia kuin tilat, joissa niiden osia valmistetaan, osa tehtaasta on tuotava rakennuspaikalle. Bryden Wood on kehitellyt yksinkertaisiin liikkuviin robotteihin perustuvaa järjestelmää, jonka avulla muutama työntekijä voi nopeasti toteuttaa paikalla valettavia betoniliittorakenteita (Kuva 3).

Bryden Wood ei aio patentoida tai muuten rajoittaa alustoihin liittyviä menetelmiä tai sovelluksia vaan haluaa jakaa ne koko teollisuudelle. Yhtiö kehittää niitä edelleen 80%:sti projektityön osana ja uskoo saavansa kilpailuetua soveltaessaan niitä.

”Jos asiakas käyttää paljon rahaa vuodesta toiseen rakentaessaan suurta omaisuussalkkua, ajatus alustoista on houkutteleva. Toistettavuus, läpinäkyvyys ja DFMA:n määrällinen hallinta ovat silloin todella arvokkaita. Uskomme, että 2019 on alustojen vuosi.”

Kokoonpano työmaalla

Talotekniikan esivalmistus vaatii uutta osaamista

Bryden Wood tekee arkkitehti-, rakenne- ja talotekniikkasuunnittelun rinnakkaisprosessina. Talotekniset suunnittelijat käyttävät tuotekirjastoja heti luonnostelun jälkeen, jotta esivalmisteiden mitoitukset olisivat realistisia.

Teollinen rakentaminen vaatii tarkkoihin suunnitelmiin sitoutumista varhaisessa vaiheessa. Automaatio ja tuotteistaminen nopeuttavat suunnittelua ja asiakkaan sitoutumista, jolloin muutospaineet myöhemmin prosessissa on minimoitavissa.

Perinteiset LVIS-suunnittelijat eivät ole tottuneet teollisen tuotannon vaatimaan suunnitelmien tarkkuuteen. Bryden Woodkin joutui palkkaamaan suunnittelijoita, jotka olivat toimineet alan tuoteteollisuudessa. Langley korosti, että heillä myös arkkitehtien tulee perehtyä talotekniseen suunnitteluun.

Projekteista toistettaviin prosesseihin

Langleyn mielestä muutos teolliseen rakentamiseen on mahdollinen, kun ala yhdessä siirtyy reaktiivisesta projektimaisuudesta prosessimaiseen toimintatapaan.

”Suunnittelijoina haluamme taata urakoitsijoille ja teollisille valmistajille, että tulevaisuudessa kaikki työ tulee tällä tavalla. Ei vain yhdessä projektissa, vaan kaikissa”, Langley tähdentää. 

”Asiakkailla on muutoksessa suuri merkitys. Tarvitsemme joukon asiakkaita, jotka ymmärtävät tämän ja edellyttävät samaa prosessia yhä uudestaan.”

Lisätietoja:

Artikkeleita ja esityksiä on ladattavissa Bryden Woodin Downloads-sivulta.

Building 2030

Aalto-yliopiston kokoama Building 2030 -hankekonsortio visioi, tutkii ja edistää parempaa rakentamisen tulevaisuutta.

Read more
Building 2030
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Picture: Topias Dean / Sitra.
Yhteistyö Julkaistu:

Selvitys: Rakentava vuorovaikutus ratkaisee pelin etätiimeissä

Kun etätiimeissä ratkaistaan haastavia ja monimutkaisia ongelmia, korostuvat yksilön kyvyt sanoittaa ajatuksiaan ja luoda sanallista yhteyttä muiden ajatuksiin. Tasapuolisesti osallistuvat tiimit rakensivat toistensa välille liittymäpintoja pohtivien puheenvuorojen ja avointen kysymysten avulla.
CYBER_Aki-Pekka_Sinikoski010.jpg
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Perustieteiden korkeakoulun tutkijoita mukana nyt yhteensä viidessä tutkimuksen huippuyksikössä

Suomen Akatemia on valinnut yhteensä 11 uutta huippuyksikköä. Perustieteiden korkeakoulun tutkijat ovat mukana ottamassa selvää keinotekoisesti älykkäistä materiaaleista, matematiikan viimeisimpien edistysaskeleiden sovelluksista sekä ilmakehän molekyyliprosesseísta.
Opiskelijoita laboratoriossa
Yhteistyö Julkaistu:

Aalto-yliopiston ja ABB:n yhteistyö tuottaa uraauurtavia kestävän kehityksen innovaatioita

Aalto-yliopisto ja ABB kehittävät yhdessä maailmanluokan teknologioita, kun merenkulussa siirrytään sähköisiin, autonomisiin ja päästöttömiin ratkaisuihin. Yhteistyö on tiivistä myös sähkökäyttöjen digitaalisten kaksosten sekä sähköverkon 5G-ratkaisujen parissa. Taustalla on energiamurroksen vauhdittama sähköistyminen.
Lisa Schröder
Yhteistyö Julkaistu:

Kauppakorkeakoulun lahjoittajatarinoita: Lisa Schröder

"Säilyköön Aalto-yliopisto edistyksellisenä, voimaannuttavana ja jatkuvasti kehittyvänä instituutiona, jossa minulla oli etuoikeus opiskella!"