Talotekniikan esivalmistuksen hyödyt ja vaatimukset puntarissa

Aalto-yliopiston tutkijaryhmän kansainvälinen benchmarking-tutkimus osoitti, että Suomen rakennusalalla on käyttämätöntä potentiaalia erityisesti rakentamisen teollistamisessa. 

”Esivalmistus on osa teollista rakentamista ja Suomessa on esimerkkejä sen onnistuneesta toteutuksesta. Kaikista kuuluisinta on betonielementtirakentamisen kehittäminen. Se on ainutlaatuista jo globaalistikin”, toteaa tutkijaryhmää johtanut professori Antti Peltokorpi. 

”Talotekniikan esivalmistuksessa taas USA on paljon pidemmällä kuin Suomi. Siellä on jopa talotekniikkaurakoitsijoita, jotka eivät enää tee tarjousta, jos projektissa ei ole mahdollista esivalmistaa.” USAn esimerkit kirvoittivat Building 2030 -konsortiota tutkimaan talotekniikan esivalmistusta ja sen hyödyntämistä kotimaassa.

Miksi esivalmistus ei ole meillä vielä valtavirtaa?

Ryhmä käynnisti tutkimuksen kartoittamalla talotekniikan esivalmistuksen esteitä ja hidasteita Suomessa. Noin 30 alaa kattavasti edustavan asiantuntijan haastattelusta syntyi kuva vahvuuksista ja heikkouksista.

”Suomessa putkistojen ja tuoteosien standardointi on aika pitkällä. Suunnittelu- ja asennustyö on sen vuoksi melko sujuvaa. Meillä asennus tapahtuu kuitenkin aika pienistä komponenteista”, Peltokorpi luonnehtii. Monissa vertailumaissa esivalmistetut osat ovat suurempia kokonaisuuksia. Esimerkiksi USAssa LVI-tekniikkaa sisältävien toimistokäytävien alakattoja asennetaan 6-metrisinä elementteinä.

Talotekniikan kannalta tilaaja ja pääurakoitsija tekevät suuret päätökset. Suomessa molemmilta puuttuu vielä esivalmistuksen vankkaa kokemusta ja referenssejä. 

Vaikka urakoitsija olisikin joissakin kohteissa soveltanut esivalmistusta, se ei ole systemaattisesti dokumentoinut kokemuksiaan. Esivalmistus on yleensä ollut pakon sanelema ratkaisu joko aikataulun kireyden tai työmaan pienen varastointitilan vuoksi.

Tilaaja tarkastelee hanketta yleensä käytön ja elinkaaren näkökulmasta. Tilojen käytettävyys, ylläpidettävyys ja mukautuminen tuleviin tarpeisiin ovat tärkeitä tavoitteita. Tilaajalle rakentamisajan mahdolliset edut eivät riitä perusteeksi edellyttää esivalmistusta, varsinkaan kun elinkaarihyötyjä ei ole vielä selkeästi kuvattu.

Nykyisessä rakentamisen prosessissa esivalmistus tulee mukaan liian myöhään. Rakentaja ja aliurakoitsijat on valittu ja suunnitelmat ovat pitkällä. Esivalmistus on tällöin prosessin poikkeama, joka tuottaa lisätyötä ja vaatii uutta osaamista. Se edellyttää mm. suunnittelijoilta tarkkuustasoa, johon ei ole ollut tarvetta, kun urakoitsijat ovat ratkaisseet asennuksen yksityiskohdat työmaalla.

Esivalmistuksen hyödyt

Talotekniikan esivalmistuksen potentiaaliset hyödyt ovat mittavia. Sillä on mahdollista vähentää rakennusmateriaalien hävikkiä, kohentaa rakentamisen laatua ja työturvallisuutta. Esivalmistus ei yleensä tuo säästöjä hankintakustannuksiin. Oikein toteutettu esivalmistus kuitenkin nopeuttaa työmaaprosessia, etenkin tahtituotannossa, millä on positiivisia kokonaisvaikutuksia.

Talotekniikan asennustyö vaatii erityisosaamista alalla, jolla on pulaa ammattilaisista. Kun asennustyö siirtyy tehdasolosuhteisiin, tehtävään kouluttautuminen nopeutuu kokemusten mukaan selvästi. Lisäksi asennustyö työmaalla yksinkertaistuu.

”Tarkastelumme on tähän mennessä painottunut LVI-tekniikkaan. Sähköasennusten esivalmistuksessa on vielä tutkittavaa. Sähkösarjojen esivalmistus ja testaus vaikuttavat nyt lupaavilta kehittämisalueilta”, Peltokorpi toteaa.

Esivalmistus voi tuottaa kiinteistölle elinkaarisäästöjä. Esivalmistettuihin moduuleihin on lisättävissä älykkyyttä jo tehtaalla. Integroidut anturit mahdollistavat tosiaikaisen monitoroinnin ja ohjauksen, mikä parantaa energiatehokkuutta ja sisäolosuhteiden hallintaa. Kiinnostava mahdollisuus on myös komponenttien tai jopa kokonaisten moduulien nopea vaihtaminen elinkaaren aikana.

Hyötyjä uudella prosessilla

Esivalmistuksen hyödyt toteutuvat vasta, kun toimintatapa nivoutuu rakentamisen prosessiin nykyistä varhaisemmin. Aallon tutkijatiimi löysi tästä hyviä esimerkkejä Britanniasta. ”Olemme tutustuneet mm. erääseen tilaajaan, joka on päättänyt esivalmistuksesta varhaisessa vaiheessa, teettänyt esivalmistuksen edellyttämät suunnitelmat valmiiksi ja kilpailuttanut toimittajat niillä”, Peltokorpi kertoo.

Suurissa hankkeissa allianssimallinen toteutus tarjoaa hyvän lähtökohdan varhaiseen integraation esivalmistajien kanssa. Toteutusmallista riippumatta esivalmistus vaatii uutta ajattelua. 

Aalto-yliopiston tutkijatiimi ehdottaa tutkimuksessaan uutta suunnittelu- ja rakennusprosessia. Prosessin ensimmäinen askel on esivalmistusohjelman laadinta. Ohjelma määrittelee hankkeessa -tai laajemmin koko liiketoiminnassa- hyödynnettävät esivalmisteet.

Toinen vaihe, esivalmistesuunnittelu, sisältää esivalmistekomponenttien ja niiden välisten rajapintojen suunnittelun teollista valmistusta varten.

Kolmannessa, tuotannonsuunnitteluvaiheessa, laaditaan esivalmisteiden asennuksen suunnitelma ja aikataulu sekä lasketaan määrät esivalmisteille ja työmaalle.

Brittimallissa projektisuunnittelijat tekevät esivalmistussuunnitelmat. Peltokorpi pitää kuitenkin parempana USAn mallia, jossa valmistaja tekee tehdastason suunnitelmat. Lisäksi on mahdollista käyttää kolmannen osapuolen suunnittelijoita. Peltokorpi jopa harkitsisi suunnitteluosaamisen hankkimista laivanrakennusalalta, jossa esivalmistus on ollut jo pitkään arkipäivää.

Suunnitteluun on syytä varata enemmän resursseja kuin nykymallissa. Myöhemmin, toiminnan vakiintuessa, suunnittelu voi automatisoitua ja hyödyntää valmiita komponenttikirjastoja. Yhdysvaltalainen Project Frog on jo pystynyt automatisoimaan koko rakennuksen tuotantotason detaljisuunnittelun konfiguraattorillaan.

Teollinen rakentaminen avaa kansainväliset markkinat

Rakennusalalla Suomessa on joukko talotekniikan esivalmistajia mutta ne ovat vielä melko pieniä. Ne tuottavat mm. pysty- ja vaakakanavia, konehuoneita, lämmönjakokeskuksia ja kylpyhuone-elementtejä. Lisääntynyt esivalmistus avaa markkinat kansainvälisille toimijoille Suomessa mutta myös mahdollistaa viennin Suomesta.

Aalto-yliopisto tutkii jatkossa esivalmistuksen vaikutuksia erityisesti Building 2030 -konsortion yritysten projekteissa ja tuotteissa. Konsortion yrityksiä kiinnostaa erityisesti tietää, mitkä esivalmisteet ovat kannattavia, mitkä eivät. 

Rakennusliike U. Lipsasen kautta tarkastelussa on Moduls Oy, joka valmistaa mm. konehuoneita, käytäväelementtejä ja putkistoja. Fira Modules tuottaa kylpyhuonemoduuleita. Monet rakennusliikkeet käyttävät esivalmisteita yksittäisissä projekteissa.

Tutkimuksen loppuraportti valmistuu kesäkuussa 2019. Samassa yhteydessä Aalto julkistaa mittariston ja työkalun esivalmistuksen hyötyjen arviointiin rakennushankkeissa.

”Iso kysymys on esivalmistuksen ratkaisuiden ja toimintamallien juurruttaminen prosesseiksi yrityksiin. Se ei tapahdu vain yhdessä hankkeessa. Projektissa työskentelevien on saatava kokemusta ainakin kahdesta, kolmesta hankkeesta ennen kuin prosessi jalkautuu”, Peltokorpi toteaa. ”Tämän mahdollistamiseksi ehdottaisin erityisen esivalmistusohjelman käynnistämistä alan yrityksissä.”

Lue lisää aiheesta tutkimuksen loppuraportista: