Suomen korkeat rakentajat saivat oppeja maailman parhaimmistolta

Tutkimuksellaan Building 2030 halusi selvittää parhaita käytäntöjä suunnittelun ohjaukseen ja rakentamiseen kansainvälisiltä osaajilta sekä hakea ratkaisuja pystylogistiikkaan. Lisäksi selvityksen tarkoituksena oli arvioida hukan määrää korkeassa rakentamisessa. Tutkimuksen loppuraportti paljastaa edellisten lisäksi muutamia yllättäviä havaintoja.

Mikä on korkeaa rakentamista? Sen mittarit vaihtelevat maittain, esimerkiksi Virossa 10 kerrosta ylittävät ovat korkeita, kun taas Israelissa kerroksia on oltava yli 20. Kun kerrosluku ylittää 20, erilaiset fysikaaliset ja logistiset tekijät on otettava erityistarkasteluun suunnittelussa ja rakentamisessa. Korkeus luo toisaalta uusia mahdollisuuksia tehostaa tuotantoa toistuvuuden, tahtituotannon ja uudenlaisten asennusmenetelmien ansiosta.

Korkean rakentamisen malliesimerkit maailmalta

Pitkään korkeita rakennuksia toteuttaneet yhtiöt ovat luoneet lean-rakentamiseen perustuvia menetelmiä. Tutkijat tutustuivat niihin yhdellä Kalifornian-vierailulla ja useissa haastatteluissa ja työpajoissa israelilaisten, virolaisten, brasilialaisten ja yhdysvaltalaisten asiantuntijoiden kanssa.

Israelilaisen Tidhar Constructionin prosessin lähtökohtana ovat asiakkaan liiketoiminta ja sen kriittiset, rakentamiseen vaikuttavat tekijät. Ne määrittelevät hankkeessa aikataulun, laadun ja kustannusten painoarvot. Näistä johtuu tuotantostrategia, johon sisältyy eri työlajien osallistaminen, resurssien jako hankkeiden välillä ja tuotantojärjestys. Tidharin toiminta on kaiken kaikkiaan erittäin systemaattista, visuaalista ja tarkkaan suunniteltua. Esimerkiksi rungon tuotantoaikataulu on päivätasolla, betonoinnin tunti- ja nostoaikataulut minuuttitasolla.

Tutkimushanke vertaili neljästä maasta kahdeksan korkean rakentamisen projektin tietomalleja ja tuotantoaikatauluja. Tämän vertailun perusteella Israelissa olevat yritykset olisivat tuotannon tehokkuudeltaan verrokkimaita parempia. Paikalliset yritykset optimoivat erityisesti virtaustehokkuutta. Tällöin esimerkiksi valuja voi olla jopa päivittäin harvojen isojen valujen sijaan. Tällainen virtauksen nopeuttaminen lyhentää koko rakentamisen läpimenoaikaa. Muita tehostamiskeinoja ovat rakennusosien määrän ja varioinnin minimointi, pohjaratkaisuiden standardointi ja tuotannon tarpeiden huomiointi jo suunnitteluvaiheessa.

Tahtituotannon uusi malli korkeaan rakentamiseen

Tahtituotannon periaate sopii hyvin toistuvista yksiköistä koostuvaan asuin- ja toimistorakentamiseen. Kokemuksia tästä nimenomaan korkeassa rakentamisessa ei ole kuitenkaan dokumentoitu tutkimuksissa. Building 2030 synnytti nyt uraauurtavaa tietoa tahtituotannon mahdollisuuksista tehostaa korkeaa rakentamista. Tutkijat haastattelivat yhdysvaltalaisia kokeneita rakentajia, loivat tiedonkeruun perusteella uudenlaisen tahtituotantoprosessin ja validoivat mallia työpajoissa.

Haastatteluissa paljastui korkeuden synnyttämä yllättävä etu tahtituotannolle. Matalammassa rakentamisessa tahtituotannon rytmi alkaa sykkiä tasaisesti vasta 4–5 kerroksen jälkeen. 20–50-kerroksissa rakennuksissa tahtituotannon hyödyt kasvavat siten merkittävästi suuremmiksi.

Tutkimukseen sisältyvä tahtituotannon uusi prosessimalli korkeaan rakentamiseen on seitsenosainen. Siinä on oleellista tilaajan tavoitteista ja vaatimuksista johdettu tuotannonsuunnittelu, intensiivinen tahtiohjaus ja vahva yhteistoiminnallisuus rakentamisen osapuolten välillä. Jatkuva parantaminen sekä projektissa että koko organisaatiossa on seitsemäs, tahtituotannon koko potentiaalin saavuttamisen varmistava askel.

Parempaa pystylogistiikkaa simuloimalla

Korkeus pakottaa ottamaan huomioon materiaalihallinnan ja pystysuuntaisen ihmis- ja tavaralogistiikan jo alusta alkaen. Tutkijat selvittivät logistiikan vaikutusta korkeassa rakentamisessa esimerkkihankkeessa, jossa logistiikkapalvelut ja -työntekijät oli pääosin ulkoistettu.

Mm. sisäpaikannusta hyödyntänyt tutkimus paljasti useita logistiikkaan liittyviä parannuskohteita. Suunnittelumallien määrätiedot eivät vastaa tarkan materiaalilaskennan tarpeisiin, mikä johtaa materiaalitarpeen yliarviointiin. Työmaalla tapahtui lisäksi tarpeettomia materiaalisiirtoja kerrosten välillä puutteellisen suunnittelun vuoksi.

Tohtorikoulutettava Alaa Al Barazi tutki logistiikan vaikutusta simuloimalla työntekijä- ja tavaraliikennettä kuvitteellisella, tahtituotantoa käyttävällä 40-kerroksisella rakennustyömaalla. Simulaatiossa mallinnetut resurssit olivat hissejä, työntekijöitä, tiloja ja materiaaleja. Tärkeimmät mittarit olivat järjestelmän viive ja käyttöaste. Viive kuvaa työntekijältä kuluvaa aikaa päästää työkohteeseen tai esim. taukotilaan, käyttöaste työkohteessa vietetyn ajan osuutta koko työpäivästä.

Simuloinnissa viive vaihteli yhden ja kahdeksan minuutin välillä ja käyttöaste oli 40—70 prosenttia. Nämä arvot vastasivat hyvin käytännön kokemuksia. Simulointi sisälsi kuitenkin myös yllätyksiä; taukotilojen sijoittaminen kerroksiin pelkän pohjakerroksen sijaan paransi tuloksia enemmän kuin hissien määrän lisääminen. Simulointi osoittautui siinä määrin hyödylliseksi työkaluksi, että se tuli heti käyttöön konsortiossa kahden kohteen logistiikkasuunnitteluun.

Kohti teollisempaa prosessia

Tutkimuksessa haastatellut asiantuntijat totesivat, että tehokas korkea rakentaminen edellyttää teollisia prosesseja ja ratkaisuja. Kansainvälinen tutkimus onkin nimennyt esivalmistuksen olennaiseksi osaksi teollistamista. Se tarjoaa hyviä mahdollisuuksia projektin toteutusajan selvään lyhentämiseen, etenkin jos se on osa systemaattista tahtituotantoa.

Building 2030 -jäsenet ovat lisänneet erityisesti kylpyhuone-elementtien käyttöä asuntorakentamisessa.  Niko Timonen tutki diplomityössään esivalmistettujen kylpyhuoneiden kolmen eri asennusmenetelmän vaikutusta korkean rakentamisen läpimenoaikaan. Menetelmästä riippumatta tulos oli selvä: paikallarakentamiseen verrattuna tilaelementtien käyttö voi lyhentää projektin aikataulua 2…3 kk, säästää työvoimakustannuksia jopa 15 % ja vähentää rakennusjätettä 40 %.

Kansainvälinen vertailu osoitti, että esivalmistuksen lisäksi rungon asentamisen optimointi ja runkokierron lyhentäminen ovat lean-menetelmien kanssa lisänneet korkean rakentamisen tuottavuutta. Kaikki haastatellut yritykset pitivätkin korkeaa rakentamista yhtenä kannattavimmista projektityypeistä.

Korkea rakentaminen muistuttaa teollista tuotekehitystä, jossa jatkuva oppiminen auttaa hiomaan tuotantoa ja tuotetta yhä paremmaksi. Aalto-yliopiston tutkimustyö tarjoaa suomalaisille rakentajille hyviä eväitä kehittää omaa korkeaa rakentamistaan parhaiden kansainvälisten käytäntöjen tasolle ja vielä sen ylikin.