Alustat ja automaatio mahdollistavat teollisen rakentamisen uuden aikakauden
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.
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.”
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.
Lue lisää uutisia
PAWWS – People and Animal Wellbeing at Work and in Society -konsortiohankkeelle merkittävä rahoitus Suomen Akatemialta
Aalto-yliopiston apulaisprofessori Astrid Huopalainen, Hankenin apulaisprofessori Linda Tallberg ja Helsingin yliopiston dosentti Anna Hielm-Björkman ovat hankkeen vastuullisia tutkijoita.
Vastuullisuus on tärkeä osa asumisen digitaalisia palveluita
Opiskelijat tekivät Alma Medialle yritysprojektin, jossa he kartoittivat asumisen digitaalisia palveluita kestävän kehityksen näkökulmasta.
Alumni Mira Hänninen: On inspiroivaa, että omalla työllä on positiivinen vaikutus yhteiskuntaan
Nykyisin Nesteellä työskentelevä alumnimme Mira Hänninen hakeutui Kauppakorkeakouluun yritysjuridiikan maisteriohjelmaan, sillä hän halusi enemmän käytännönläheistä yritysnäkökulmaa oikeustieteen opintoihinsa. ”Palkitsevinta opinnoissa oli juuri se, ettemme opiskelleet vain sääntelyn sisältöä vaan mietimme, millainen käytännön vaikutus sillä on yritysten liiketoimintaan ja päätöksentekoon.”