MIKA AHO TIETOMALLIPOHJAISEN RAKENNUSPROJEKTIN MÄÄRIEN HALLINTA JA HYÖDYNTÄMINEN RAKENNUSTUOTANNOSSA

Transkriptio

1 DIPLOMITYÖ I MIKA AHO TIETOMALLIPOHJAISEN RAKENNUSPROJEKTIN MÄÄRIEN HALLINTA JA HYÖDYNTÄMINEN RAKENNUSTUOTANNOSSA Diplomityö Tarkastajat: professori Jarmo Laitinen Yo-merkonomi, RI Matti Lipsanen Tarkastaja ja aihe hyväksytty Rakennetun ympäristön tiedekuntaneuvoston kokouksessa 5.toukokuu 2010

2 DIPLOMITYÖ II TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Rakennustekniikan koulutusohjelma AHO, MIKA: Tietomallipohjaisen rakennusprojektin määrien hallinta ja hyödyntäminen rakennustuotannossa. Diplomityö, 53 sivua, 3 liitesivua Kesäkuu 2010 Pääaine: Rakennustuotanto Tarkastajat: professori Jarmo Laitinen, Yo-merkonomi, RI Matti Lipsanen Avainsanat: BIM, tietomalli, tietomallipohjainen määrälaskenta Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia tietomallipohjaisen rakennusprojektin määrien hallintaa sekä tietomallista tuotetun määrätiedon hyödyntämisen mahdollisuuksia rakennustuotannon näkökulmasta. Tutkimus rajattiin koskemaan arkkitehti- ja rakennesuunnittelijan tietomallista tuotettujen määrien tarkasteluun ja hyödyntämiseen tuotannon tarpeet huomioiden. Tutkimuksen vaiheina olivat kirjallisuuteen ja käytettävien mallipohjaisten suunnitteluohjelmistoihin perehtyminen sekä käytännön työn suoritus. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta, aktiivista vuorovaikutusta tutkimuksen tilaajana toimineen Rakennusliike U. Lipsanen henkilöstön kesken sekä teorian soveltamista käynnissä olevaan Jyväskylän koulutuskuntayhtymän rakennuttamaan Jyväskylän aikuisopiston perusparannus 2. vaiheesta laadittuun tietomalliin. Kirjallisuustutkimuksen perusteella selvitettiin tietomallintamisen nykytilaa sekä tietomallipohjaisen rakennusprosessin kulkua rakennushankkeessa. Kirjallisuuden avulla selvitettiin myös rakennusurakoitsijan mahdollisuuksia tietomallien hyödyntämiseen omassa rakennustuotannossa. Työn tuloksena saatiin laadittua selvitys tietomallien hyödyntämiseen rakennustuotannossa. Rakennusurakoitsijan kannalta tietomallista tuotetun määrätiedon luotettavuus ja kattavuus on onnistuneen hankkeen perusedellytys. Määrätiedon hallinta on erityisen tärkeää, koska se on perustana rakennushankkeen kustannus-, aikataulusekä tuotannonsuunnittelulle. Tietomallintaminen tulee muuttamaan perinteistä rakentamisprosessia, eikä sen tuomia lisäetuja hallita vielä käytännön tasolla kovin hyvin.

3 DIPLOMITYÖ III ABSTRACT TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Master s Degree Programme in Information Technology AHO, MIKA: Quantity management and utilization in information model based building projects, in the field of construction industry. Master of Science Thesis pages 53, Appendix 3 pages June 2010 Major: Construction Management and Economics Examiner: Professor Jarmo Laitinen, Yo-merkonomi, RI Matti Lipsanen Keywords: BIM, information model, information model based quantity surveying The goal of this Master s thesis was to inspect the quantity management in a information model based construction project and further expand the possibilities of utilizing the quantity information produced from the information model. (From the construction industry point of view). The research was limited to cover the examination and utilization of quantity information, produced from the information model of an architect- or structural engineer, while catering for the needs of production. The research consisted of studying literature and modeling software suited for information based modeling, also including practical work. The research methods used included literary research, active interaction with the staff of Rakennusliike U. Lipsanen (the company ordering the research), and applying the theory to the information model drafted from the ongoing 2nd phase modernization of the Jyväskylä Educational Consortium acting as the future proprietor. Literary research was utilized to inspect the current state of information modeling and the progress of information model based construction process in a building project. Literature was also used to work out the possibilities of utilizing information models for a building contractor in their own projects. As a result of this research, we were able to come up with a procedure for utilizing information models in construction industry. From the viewpoint of the building contractor, the integrity and scope of the quantity data produced from an information model, is a prerequisite for a successful project. Management of the quantity information is especially important, as it acts as a base for the planning of expenses, scheduling and acquisitions in a building project. Information modeling is going to change the traditional building process and the additional benefits brought with it aren t especially well handled yet.

4 DIPLOMITYÖ IV ALKUSANAT Tämä on Tampereen teknillisen yliopiston opinnäytetyö. Se on laadittu Tampereen teknillisen yliopiston toimeksiannosta. Tutkimuksen tilaajana toimii Rakennusliike U. Lipsanen Oy. Tutkimuksessa on keskitytty rakennusalalla uuden tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin tuomien mahdollisuuksien hyödyntämiseen rakennusprojektissa. Tutkimusraportin alussa on selostettu tietomallipohjaista eli BIM suunnitteluprosessia. Työn tarkastajana ja valvojana toimi professori Jarmo Laitinen ja Yo-merkonomi, RI Matti Lipsanen, rakennusliike U. Lipsanen. Haluan kiittää heitä kaikkia työnaikaisesta avusta sekä mahdollisuudesta tehdä tämä diplomityö. Lisäksi haluan kiittää rakennusliike U. Lipsasen toimitusjohtaja Antti Lipsasta, kehitysinsinööri Jörg Hansmania sekä tarjouslaskija Sari Ilomäkeä antoisista keskusteluista tutkimuksen aikana. Lopuksi haluan kiittää kaikkia lähimmäisiäni saamastani tuesta ja kannustuksesta. Erityisesti suurin kiitos kuuluu rakkaalle vaimolleni, joka on jaksanut kannustaa ja tukea vaikeinakin hetkinä. Tampereella Mika Aho

5 DIPLOMITYÖ V SISÄLLYS Tiivistelmä... II Abstract... III Alkusanat... IV Termit ja niiden määritelmät... VI 1. Johdanto Työn tausta Tutkimuksen tavoitteet Tutkimuksen rajaukset Työnsuoritus Case-projekti Tietomallipohjainen suunnittelu, BIM Tietomallintaminen Mitä tietomallintaminen on? Tietomallipohjainen suunnittelu Tietomallin tiedonsiirto ja -hallinta Tietomallipohjainen rakennusprosessi Tietomallipohjaisen rakennusprosessin vaiheet Tietomallipohjaisen rakennusprosessin hyödyntäminen mallinnusprosessin erivaiheissa Tietomallintamisen hyödyntämisen mahdollisuudet rakennustuotannossa Tuotereseptit Törmäystarkastelut Määrälaskenta Kustannusarviot Rakennettavuusanalyysit ja tuotannonsuunnittelu Tietomallipohjaiset suunnitteluohjelmat Tutkimuksen tulokset Tietomallin visuaalinen tarkastelu Tietomallin sisältämän määrätiedon tuottaminen mallista Tietomallipohjaisen määrätiedon hyödyntäminen kustannusarvion laadinnassa ja aikataulusuunnittelussa Johtopäätökset Arvio tutkimuksen onnistumisesta Tutkimuksen aikataulu Tutkimuksen uutuusarvo tutkijalle Tutkimuksen uutuusarvo tilaajayritykselle Tutkimuksen tulosten käyttökelpoisuus Arvio aihealueen jatkotutkimusmahdollisuuksista Lähteet... 44

6 DIPLOMITYÖ VI TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT 4D BIM IFC Mittatieto Määrätieto Panos Parametrinen objekti Rakennuksen tietomalli 4D:llä tarkoitetaan aika-aspektin linkittämistä 3D-mallin rakennusosa- ja tilaobjekteihin. Aika-aspektilla voidaan kuvata esimerkiksi rakennusosien asennuksen ajankohtaa, jolloin 4D-simuloinnilla voidaan visualisoida rakentamisen etenemistä ajassa. Building Information Modeling, rakennuksen tietomallin englanninkielinen termi. IFC (Industry Foundation Classes) on kansanvälinen tiedonsiirto standardi rakentamisen ja kiinteistönpidon tuotetietojen tiedonsiirtoon ja yhteiskäyttöön. IFC määrittelee tietokonesovellusten tiedonsiirron yhteensopivuuden perustan. Tietomallissa käytettyjen objektien 3D-muodon kuvauksen perustieto. Esim. Seinän 3D-muotoa kuvaavan tilavuuskappaleen, suorakulmaisen särmiön pituus, leveys ja korkeus Määrätieto saadaan objektin mittatiedoista johdettujen määrää kuvaavia tietoja, joita voidaan summata saman rakennetyypin omaavien rakennusosien yli. Panos on jonkin (työ)suoritteen suorittamiseksi vaadittava rakennusmateriaali tai työpanos. Panos sisältää jonkin suoritteen valmistamiseksi vaadittavat materiaalit, välineet ja työpanokset. Esimerkiksi betonipilarin betonoinnin suorittamiseen vaaditaan seuraavat panokset; rakennusmiehen työ, betoni K30-2, betonin kuljetus. Järjestelmän muokkaaminen kunkin asiakkaan tarpeita vastaavaksi. Toteutetaan konfiguroimalla (engl. customization). Rakennuksen tietomalli on yksinkertaistettu rakennuksen virtuaalinen kuvaus todellisesta rakennuksesta. Rakennuksen tietomalli sisältää eritasoista tietoa rakennusosista, joita voidaan ryhmitellä erilaisten ominaisuuksien ja parametrien mukaan.

7 DIPLOMITYÖ VII Simulointi Menetelmä, jolla pyritään jäljittelemään rakennuksen erilaisia ominaisuuksia virtuaalisen mallin avulla. Suorite Suorite on rakennusosan valmistamiseen vaadittava työvaihe. Suorite koostuu panoksista. Esimerkiksi, betonipilarin valmistamiseen koostuu seuraavista suoritteista muottityö, raudoitus, betonointi. TATE Lyhennys sanasta taloteknisistä järjestelmistä, johon kuuluvat vesi-, ilmanvaihto-, sähkö- ja automaatiojärjestelmät. Tuotannon määrätieto Tuotannon määrätieto saadaan yhdistämällä rakennuksen tietomallista tuotettu määrätieto rakennuksen tuoterakenteisiin. Tuoteresepti Tuoteresepti koostuu rakennusosan valmistamiseksi tarvittavista suoritteista ja panoksista. Tuotereseptikirjasto Tuotereseptikirja on kokoelma tuotereseptejä. Visualisointi Havainnollistaa rakennuksen, tilan tai erityiskohteen luomalla siitä tietokoneohjelmistojen avulla kolmiulotteisen mallin.

8 DIPLOMITYÖ 1 1. JOHDANTO 1.1. Työn tausta Tutkimuksen tilaajana toimii rakennusliike U. Lipsanen Oy, Jyväskylä. Rakennusliike U. Lipsanen Oy on urakointiin keskittynyt rakennusliike, jonka toimintaan kuuluu julkisten tilojen, sekä liike- ja teollisuustilojen rakentaminen ja saneeraus. Yrityksen toiminta-alueena on koko Suomi.( Lipsanen, ) Rakennusliike U. Lipsanen kehittää jatkuvasti omaa toimintaansa rakentamisen eri osa-alueilla Tutkimuksen tavoitteet Tutkimuksen tavoitteena on tutkia tietomallien sisältämän määrätiedon hallintaa ja hyödyntämistä rakentamisprosessin erivaiheissa urakoitsijan näkökulmasta. Kuva 1: Tutkimuksen tavoitteiden asettelu

9 DIPLOMITYÖ 2 Tutkimuksen tavoitteet on jaettu seuraaviin osatavoitteisiin: 1. Tietomallin visuaalinen tarkastelu Tutkitaan tietomallin visuaalisen tarkasteluun soveltuvia ohjelmistoja ja niiden ohjelmistojen tuomia työkaluja mallin visuaaliseen tarkasteluun. 2. Tietomallin sisältämän määrätiedon tuottaminen mallista. Tavoitteena on tutkia määrien tuottamista tietomallista Tocoman TCM ja ilink- ohjelmistokokoonpanon avulla. 3. Määrätiedon hyödyntäminen kustannusarvion laadinnassa. Tutkia tietomallista saatavan määrätiedon hyödynnettävyyttä kustannuslaskennassa. 4. Määrätiedon hyödyntäminen aikataulusuunnittelussa Tavoitteena on tutkia tietomallista tuotetun määrätiedon hyödynnettävyyttä aikataulusuunnittelussa Tutkimuksen rajaukset Tutkimuksessa keskitytään arkkitehti- ja rakennetietomalleista poimittujen määrien hallintaan ja niiden hyödyntämiseen kustannus- ja aikataulusuunnittelussa. Tutkimuksen ulkopuolelle rajataan LVIS-tietomallien ja eri suunnittelualojen yhdistelmämallien tarkasteleminen. Tutkimukseen ei myöskään sisälly tietomalleista tuotettujen määrätiedon hyödyntämisen tarkastelua rakentamisen tuotannonsuunnittelussa eikä työturvallisuus-, ympäristö- ja elinkaarianalyysien tutkiminen Työnsuoritus Tutkimus on tehty diplomityönä Tampereen teknillisen yliopiston, rakentamisen tietotekniikan laitoksella. Tutkimustyö käynnistettiin pidetyssä diplomityön aloituspalaverissa, jossa määriteltiin tutkimustavoitteet ja rajattiin käytettävät ohjelmistot. Tutkimusmenetelmänä käytetään kirjallisuustutkimusta ja aktiivista vuorovaikutusta. Tutkimuksen vaiheet ovat kirjallisuuteen ja käytettäviin ohjelmistoihin perehtyminen sekä teorian soveltaminen käynnissä oleviin case-projekteihin. Tutkimuksen teoriaosuudessa keskitytään selvittämään tietomallipohjaisen rakennussuunnittelun tuomia muutoksia rakennusprosessin kulkuun ja tuomaan pohjatietoa kokeellisen osuuden perustaksi. Tutkimuksen kokeellisessa osuudessa testataan teoriaosuudessa esitettyjä toimintatapoja ja mahdollisuuksia mallien hyödyntämisessä case-projektien avulla. Tutkimuksen tulokset käsitellään tarkemmin luvussa 3.

10 DIPLOMITYÖ Case-projekti Tutkimuksen case-projektina käytetään Jyväskylän koulutuskuntayhtymän rakennuttamaa projektia, joiden suunnittelu on toteutettu tietomallipohjaisesti. Tutkimuksen case-projekti on Jyväskylän aikuisopiston 2. vaiheen perusparannusprojekti. Rakennusprojektin tietomallin on laatinut kohteiden projektin arkkitehti suunnittelusta vastannut arkkitehtitoimisto, Arkkitehtitoimisto Pertti Nousiainen Ky. Kohteen pääsuunnittelijana on toiminut arkkitehti Mika Kurth. Mika Kurth on vastannut myös tietomallin laatimisesta yhdessä Arkkitehti Monika Gardinin kanssa. Tutkimuksen teoriaosuutta on sovellettu Jyväskylä koulutuskuntayhtymän rakennusprojektissa, joiden toteuttajana toimii Rakennusliike U. Lipsanen. Kuva 2: Jyväskylän aikuisopisto, Viitaniementie 1, A-rakennuksen perusparannus, vaihe 2. Näkymä tuotettu archicad-suunnitteluohjelmalla Laajuustiedot: Bruttopinta-ala 6436 brm 2 Kerrosala 5932 kem 2 Tilavuus m 3

11 DIPLOMITYÖ 4 2. TIETOMALLIPOHJAINEN SUUNNITTELU, BIM Tässä luvussa kuvataan lyhyesti mitä tietomallintaminen on sekä esitellään tietomallipohjaisen rakennusprojektin kulku ja verrataan sitä perinteiseen rakennusprosessiin. Lopuksi esitellään tietomallintamisen tuomia lisäarvoja rakennushankkeen eri osapuolille. Rakennusten suunnittelu tapahtuu nykypäivänä lähes poikkeuksetta tietokoneohjelmistojen avulla. Rakennusten suunnitteluohjelmistot ovat kehittyneet voimakkaasti viimeisen 10 vuoden ajan. Kehityksen myötä ollaan rakennusten suunnittelussa siirtymässä perinteisillä CAD-suunnitteluohjelmistoilla tapahtuvasta rakennusten suunnittelusta tietomallipohjaiseen suunnitteluun. Näiden erona on se, että tietomallipohjaisesti suunnitellun rakennuksen suunnitelmia voidaan tulkita myös tietokoneilla kun taas perinteisesti toteutetun suunnittelun tuloksena syntynyttä suunnitelmaa pystyy tulkitsemaan vain ihminen. Tietomallipohjaisella suunnittelulla pyritään kokonaisvaltaiseen ja integroituun tapaan hallita rakennushankkeen tietoja digitaalisessa muodossa. Tietomallipohjaisen suunnittelun englanninkielinen termi on Building Information Modeling ja siitä käytetään lyhennettä BIM (Eastman, Teicholz, Sacks & Liston 2008,12).

12 DIPLOMITYÖ 5 Kuva 3: Tuotemallitieto rakennusprosessissa (Pro-IT) Yllä olevassa kuvassa esitetty kokonaiskuva tietomallipohjaisen rakennusprosessin tietosisällöstä. Monessa suomenkielisessä lähdeaineistossa käytetään termiä tuotemalli. Uudempi ja laajempi termi on tietomalli, joka kuvaa paremmin keskittymisestä suunnitelmien tietosisältöön Tietomallintaminen Mitä tietomallintaminen on? Tietomallintaminen on kokonaisvaltainen ja integroitu tapa hallita rakennushankkeen tietoja digitaalisessa muodossa. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa keskitytään suunnitelmien tietosisällön tuottamiseen. Tietomalliin tallennettua tietoa voidaan tallentaa ja siirtää rakennushankkeen eri osapuolien kesken nopeammin, luotettavammin ja tehokkaammin verrattuna perinteiseen dokumenttipohjaiseen suunnittelutapaan. Tietomalliin tallennettu tieto siis täydentyy kokoajan rakennushankkeen edetessä ja säilyy koko rakennushankkeen elinkaaren ajan. (Penttilä, Nissinen & Niemenoja 2006)

13 DIPLOMITYÖ 6 Lisäarvoa rakennushankkeen tietomallipohjaisesta suunnittelusta saadaan muun muassa: - Tietomallipohjaisen rakennushankeen tiedonhallinnassa on oleellisinta se, että tieto on hyödynnettävissä rakennushankkeen kaikissa vaiheissa ja kaikille osapuolille. - Tietomalli on keskeinen koordinoidun ja kumuloituvan projektihallinnan ja hankkeenohjauksen tietovarasto. - Rakennushankkeen ja rakennuksen elinkaaren kustannukset määräytyvät pääosin rakennuksen suunnitteluvaiheessa, erityisesti hankkeen alussa. - Kolmiulotteinen tietomallipohjainen suunnittelu parantaa oleellisesti suunnitelmien havainnollisuutta ja ymmärrettävyyttä. - Lisäarvoa saadaan myös suunnitelmien laadun parantumisena sekä eri suunnittelualojen laatimien mallien yhdistelemisen kautta suunnitelmien sisältämien virheiden aikaisempana havainnointina. - Tietomallin sisältämän tiedon jatkohyödyntäminen paranee. Mallista voidaan tuottaa erilaisia simulaatioita, esimerkiksi mitta- ja määrätietojen pohjalta voidaan tuottaa kustannusarvio tai rakenteiden ominaisuuksien pohjalta voidaan tuottaa rakennuksen energiatalouslaskelmia. (Penttilä ym. 2006) Tietomallipohjaisen suunnittelun tavoitteena on siis hankkeessa syntyvän tiedon keskittäminen yhteen paikkaan mahdollistaen tehokkaan tiedon jakamisen rakennushankkeen osapuolien kesken sekä tuottaa ristiriidatonta ja havainnollista tietoa päätösten tueksi Tietomallipohjainen suunnittelu Tietomallipohjaisessa suunnittelussa rakennus suunnitellaan virtuaalisten rakennusobjektien avulla. Objektit ovat parametrisiä ja niille voidaan luoda sääntöjä sekä tallentaa tietoa mm. rakennusosan koostumuksesta, lämpöteknisistä ja akustisista ominaisuuksista. Parametristen objektien käyttö mahdollistaa tietokoneella suoritettavan tietojen lukemisen ja analysoinnin suoraan tietomallista. Tietomallien suunnitteluohjelmistot mahdollistavat ohjelmistokohtaisesti suunnitelmiin tehtyjen muutosten päivittymisen välittömästi suunnitteluohjelman eri näkymissä. Suunnitelmien päivitykset ja muutosten hallinta helpottuu kun korjauksia ei tarvitse päivittää moneen dokumenttiin. Tietomalliin tallennettua tietoa voidaan myös jakaa ja hyödyntää entistä helpommin. (Eastman ym. 2008) Tietomallin tehokkaan hyödyntämisen lähtökohtana on se, että malli on laadittu oikein ja yhdenmukaisesti. Vuonna käynnissä olleessa Pro IT Tuotemallitieto rakennusprosessissa kehitysprojektin tavoitteena oli luoda tietomallintamiselle yhtenäinen suunnittelukäytäntö. Vuonna 2007 Senaatti-kiinteistöt julkaisi omat mallinnusohjeet omien kohteiden mallintamisesta. (Senaatti-kiinteistöt 2007)

14 DIPLOMITYÖ 7 Tietomallipohjaisen suunnittelun tavoitteena on parantaa rakennushankkeen tehokkuutta, laatua ja tuottavuutta. Tietomallien käytöstä saadaan merkittävää lisäarvoa jo hankkeen alkuvaiheessa perinteiseen suunnittelutapaan verrattuna. Keskeisempiä tietomallipohjaisen rakennushankkeen hyötyjä on se, että rakennushankkeen aikana tarvittava tieto löytyy yhdestä paikasta ja se on haettavissa helposti ja ohjelmistoriippumattomasti. Rakennuksen tietomallin avulla suunnitelmatieto siirretään hankeen eri osapuolille elektronisessa muodossa siten, että mallissa oleva tieto on hyödynnettävissä ilman manuaalisia välivaiheita. Tiedon siirto ei siis perustu perinteisten paperidokumenttien varaan, eikä täten sisällä inhimillisistä virheistä johtuvia tulkinta- tai tiedonsiirtovirheitä. Tietomallipohjaisen suunnittelun tavoitteena on tuottaa rakennuksen tietomallista muun muassa rakennuksen suunnitelmadokumentit, mitta- ja määrätiedot sekä havainnollisia 3D-malleja että kiinteistöhallin lähtötiedot. (Penttilä ym. 2006) Kuva 4: Rakennuksen tietomallin vaiheet. Laatinut Mika Aho (Pro-IT - Tuotemallitieto rakennusprosessissa) Tietomallintaminen on muuttanut perinteisiä piirustus- ja dokumenttikeskeisiä suunnitteluprosesseja. Pro IT Tuotemallitieto rakennusprosessissa kehitysprojektissa on esitetty tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin vaiheistus.

15 DIPLOMITYÖ 8 Tietomallipohjaisessa suunnitteluprosessissa rakennushankkeen alussa on määriteltävä tietomallille asetettava mallinnusvaatimukset, missä esitetään tehtävämäärittelyt ja suunnittelutavoitteet. Tietomallin mallinnusvaatimukset on aina sovittava suunnitteluryhmän kesken projektikohtaisesti ja yksityiskohtaisesti, jotta tietomalli saadaan laadittua alusta alkaen mahdollisimman tehokkaasti ja ennen kaikkea se olisi jatkokäsittelyä varten hyödynnettävissä. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa suunnittelun painopiste siirtyy hankkeen alkupäähän, jotta suunnittelun vaihtoehtoisten suunnitteluratkaisujen vertailut ja ennakkotarkastukset saadaan tehtyä ja mallintamisen hyödyt saavutettua. (Vakkilainen) (Pro-IT) Hanke- ja luonnossuunnittelu vaiheessa tuotemallista laaditaan mahdollisimman kevyt huomioon ottaen kyseisessä vaiheessa jatkoanalysointien kannalta vaadittavat tietotarpeet. (Pro-IT) Toteutus- ja tuotantosuunnittelu vaiheessa mallintavan suunnittelun alkuvaiheeseen tulee varata enemmän aikaa perinteiseen suunnitteluprosessiin verrattuna, johtuen rakennushankkeen toteutuksen vaatiman tiedon syöttämisestä tietomalliin. Aikasäästö perinteiseen suunnitteluun nähden syntyy suunnitteluryhmän tiedonsiirron nopeutumisesta ja tehostumisesta. Tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin edut saadaan parhaiten esille, kun eri suunnittelualojen mallintamisprosessit aloitetaan samanaikaisesti.(pro-it) Rakennushankkeen tietomalli koostuu eri suunnittelualojen tuottamista tiedoista. Eri suunnittelualojen tehtäväluettelot on laadittu lähinnä perinteistä suunnitteluprosessia silmällä pitäen, eivätkä ne sellaisenaan toimi tietomallipohjaisessa suunnittelussa. Tästä syystä suunnittelijoiden tehtäväluetteloita ollaan uudistamassa. Suunnittelijoiden ja rakennuttajien tehtäväluetteloiden uudistamistyö on aloitettu vuonna 2007 ja ne ovat tällä hetkellä kommentoitavana. (Rakli)

16 DIPLOMITYÖ Tietomallin tiedonsiirto ja -hallinta Suunnittelu, valmisosatuotanto, rakentaminen ja kiinteistönpito muodostavat monimutkaisen tietovirtoja sisältävän prosessin. Rakennushankkeissa liikkuvan tiedon määrä on myös jatkuvasti lisääntynyt. Tähän on ollut syynä esim. hankkeisiin osallistuvien yritysten lukumäärän kasvu ja talotekniikan lisääntyminen. Rakennushanketta koskeva tieto luodaan nykyisin lähes kokonaan suoraan sähköiseen muotoon. Tiedon tallennus, arkistointi ja jakelu ovat pääasiassa dokumenttipohjaisia. Pienissä rakennushankkeissa kukin osapuoli ylläpitää tavallisesti omaa dokumenttiarkistoaan ja tiedonjakelu on kahden osapuolen välistä tiedonsiirtoa. Isoissa rakennushankkeissa on yleensä käytössä eri osapuolien yhteisen projektitiedon hallintaan kehitetyt Internet-pohjaiset projektipankit. Vaikka tietoa siirretään nykyisin paljon osapuolelta toiselle sähköisesti, sitä hyödynnetään tyypillisesti paperimuodossa. (Pro-IT) Tietomallipohjaisen tiedon siirto ja yhteiskäyttö tarkoittaa sitä, että eri ohjelmistoilla voidaan yhtäaikaisesti käyttää ja päivittää samaa tietomallia. Tietomallin tietosisältö koostuu rakennuksen tiloista, rakennusosista ja teknisten järjestelmien komponenteista. Tietomalli ei sisällä digitaalisia dokumentteja. Tietomallin sisältämää tietoa voidaan siirtää sovitussa muodossa(esimerkiksi IFC-muodossa) osapuolelta toiselle. Tietomallipohjainen tiedonsiirto voidaan myös toteuttaa ns. tietomallipalvelimen avulla. Tietomallipalvelin tarjoaa yhteiskäyttöisen tietomallin tietokannan käyttäjä- ja tiedonhallinta palveluineen. Tieto tallennetaan tietomallipalvelimelle ohjelmistoriippumattomassa muodossa (esimerkikisi IFC). Tietomallipalvelimet eroavat nykyisistä projektipankeista siinä, että projektipankkeja käytetään dokumenttien jakeluun, kun taas tuotemallipalvelimia käytetään tiedon jakeluun ja yhteiskäyttöön projektien eri osapuolien kesken. (Pro-IT) IFC-tiedon siirtostandardi( Industry Foundation Classes) on kansainvälinen tiedon siirtostandardi rakentamisen ja kiinteistönpidon eri tietojärjestelmien välillä. IFC määrittelee tietomallipohjaisista suunnitteluohjelmistoista riippumattoman tavan siirtää tietomallipohjaista tietoa eri sovellusten kesken. IFC-standardia ei vielä voida käyttää kattavasti eri rakennusprosessien osapuolien tiedonsiirtotarpeisiin. Tästä syystä todellisissa hankkeissa joudutaan turvautumaan tietomallipohjaisen tiedonsiirron(ifc) lisäksi myös muihin tiedonsiirtotapoihin, kuten esimerkiksi DWG, DOC ja PDFtyyppisillä sähköisillä tiedostoilla.

17 DIPLOMITYÖ Tietomallipohjainen rakennusprosessi Tietomallipohjaisen rakennusprosessin vaiheet. Perinteinen rakennusprosessi on jaettu viiteen eri vaiheeseen: tarvesuunnittelu-, hankesuunnittelu, suunnittelu-, rakentamis- käyttöönottovaiheeseen.(rt-ohjekortisto) Perinteinen rakennusprojekti käynnistyy tilaajan käynnistämästä tarveselvityksestä, missä todetaan muuttunut tai uusi tilantarve sekä selvitetään alustavasti hankkeen toteuttamisen vaihtoehdot toteutuksen ja kustannusten näkökulmasta. Hankesuunnittelu käynnistetään tarveselvityksessä laadittujen päätösten pohjalta. Hankesuunnittelussa määritellään yksityiskohtaisemmin rakennushankkeen laajuus-, laatu-, kustannus- ja aikatavoitteet. Hankesuunnitteluvaiheen lopuksi tehdään päätös rakentamisesta. Rakennussuunnitteluvaiheessa valitaan rakennushankkeen suunnittelijat ja suunnitellaan rakennus hankesuunnittelussa määritettyjen vaatimusten pohjalta. Tässä vaiheessa luodaan kohteen arkkitehtoniset ja tekniset toteutussuunnitelmat. Suunnittelutyö jakaantuu kahteen vaiheeseen, luonnos- ja toteutussuunnitteluun. Luonnossuunnittelussa valitaan ja määritellään hankkeen suunnitteluratkaisut ja tekniset järjestelmät sekä toteutustapa. Toteutussuunnitteluvaiheessa määritellään hyväksyttyjen luonnossuunnitelmien pohjalta hankkeen urakointitapa ja laaditaan kohteen suunnitelma-asiakirjat, joiden pohjalta tehdään rakentamispäätös. Rakentamisvaiheessa toteutetaan rakennus fyysisesti. Rakentamisvaihe päättyy rakennuksen vastaanottopäätökseen, josta alkaa käyttöönottovaihe.(rt-ohjetiedosto) Kuva 5. Rakennushankkeen vaiheiden sijoittuminen Käytännössä rakennusprosessin eri vaiheet limittyvät toisiinsa. Syynä tähän ovat tiukentuneet projektiaikataulut sekä pääosapuolien kasvanut tarve tiiviimpään vuorovaikutukseen. Siirrettäessä tehtäviä rinnakkain saadaan lisää aikaa suunnittelulle kehittää suunnitelmaratkaisuja ja tuotannon suunnittelulle.

18 DIPLOMITYÖ 11 Tietomallipohjainen tiedonhallinta on aiheuttanut muutoksia perinteiseen suunnitteluprosessiin. Vuonna 2004 Pro IT kehityshankkeessa määriteltiin terminologia tietomallipohjaiselle suunnitteluvaiheistukselle; tilamalli, alustava rakennusosamalli, rakennusosa, tuoteosamalli, toteutumamalli ja ylläpitomalli. Kuva 6: Tietomallintamisen vaiheistus ( 16.) Seuraavaksi käsitellään tietomallisuunnittelun vaiheiden tietosisällöt ja niiden vaatimukset Senaatti-kiinteistöjen laatiman tietomallivaatimusohjeiden pohjalta. Tilamalli Ehdotussuunnitteluvaiheessa tilamallin avulla voidaan hakea karkealla tasolla asiakkaan tilaohjelman täyttäviä ratkaisuja. Tilamallissa tilat mallinnetaan kolmiulotteisina tilaobjekteina, jota rajaavat tilaa ympäröivät seinät. katto ja lattia. Arkkitehdin tilamallissa tilat ryhmitellään palo-osastoihin ja huoneistoihin tai osastoihin. Sama tila voi siis kuulua useaan eri tilaryhmään. Tilaryhmien lisäksi tilamalliin mallinnetaan rakennuksen ulkovaippa. Tilamalliin ei mallinneta rakentamisen lohko tai talotekniikkasuunnittelun(tate) vaatimia vyöhykkeitä. Tästä voidaan kuitenkin poiketa erikseen niin sovittaessa. (Senaatti)

19 DIPLOMITYÖ 12 Kuva 7:Tilamalli, jossa ulkoseinät on mallinnettu ( 7) Tilamalliin mallinnetaan huoneala-, bruttoala- sekä muut pinta-alaobjektit. Näiden objektien avulla voidaan mallista tuottaa automaattisesti suunnitteluohjelmistoja hyödyntäen tilojen, tilaryhmien pinta-ala ja tilavuustiedot liitettynä tilojen tunnistetietoihin ja tilaluokkiin. Tilojen tunnistetiedot lasketaan tilaobjektien geometria tiedoista, joten pinta-alojen ja tilavuuksien mallintamisessa tulee huomioida RakMK:n asettamat määräykset eri pinta-ala- ja tilavuustietojen laskennalle. (Senaatti) Alustavarakennusosamalli Alustavaan rakennusosamalliin mallinnetaan tilojen lisäksi myös rakennusosat hyväksytyn tilamallin pohjalta. Alustavan rakennusosamallin tietosisältö vastaa rakennusosamallin tietosisältöä tyyppitietoja ja eräitä detaljia lukuun ottamatta. Alustavasta rakennusosamallista tuotetaan tyypillisesti rakennusluvan hakemiseen tarvittavat dokumentit, joten mallintamisen tarkkuustason tulee vastata viranomaisten asettamia vaatimuksia. (Senaatti) Rakennusosamalli Rakennusosamalli tehdään tyypillisesti urakkatarjous-/työpiirustusvaiheessa. Lähtötietona toimii alustava rakennusosamalli, jonka tietosisältöä täydennetään rakennusosamallin vaatimaa tasoa vastaavaksi. Rakennusosamallissa rakennusosat esitetään todellisina rakennusselostuksen mukaisin tyyppitiedoin. Arkkitehdin tuottama rakennusosamalli toimii lähtötietona muiden suunnittelualojen suunnittelumalleille. (Senaatti)

20 DIPLOMITYÖ 13 Tuoteosamalli Mikäli rakennusosamallissa rakennusosat mallinnetaan tietyn valmistajan tuotteilla niin tällöin puhutaan tuoteosamallista. Toteutumamalli Toteutumamalli vastaa todellista rakentamisen lopputulosta. Malliin on päivitetty rakennusaikaiset suunnitelmamuutokset. Tietosisällöltään malli vastaa rakennusosamallia. Toteutumamallia voidaan käyttää esimerkiksi tilahallinnon, kiinteistön ylläpidon ja käytönaikaisten muutosten pohjana. (Senaatti) Verrattaessa perinteistä ja tietomallipohjaista rakennusprosessia huomataan monia yhtäläisyyksiä. Alla olevassa taulukossa on koottu näiden prosessien vaiheistus ja vaiheiden jälkeen tehtävät päätökset. Perinteinen hankevaihestus Päätökset Tietomallinnushankkeen vaiheistus Tarveselvitysvaihe >Hankepäätös Hankeohjelmointi, visualisointi, massamallit Hankesuunnitteluvaihe >Investointipäätös Vaatimusmalli(t) Tilamalli(t) Luonnossuunnitteluvaihe Alustava(t) rakennusosamalli(t) (as required) Toteutussuunnitteluvaihe >Rakentamispäätös Rakennusosamalli(t) (as designed) Rakennuksen Toteutusmalli(t) (as toteutuksen suunnitelmat planned) Rakentamisen >Vastaanottopäätös Toteutumamalli(t) (as suunnitelmien lopullinen built) toteutuma Käyttöönottovaihe >Takuiden Ylläpitomalli(t) (as Päätökset >Hankepäätös >Investointipäätös >Rakentamispäätös >Vastaanottopäätös >Takuiden vapauttaminen vapauttaminen maintened) Taulukko 1. Rakennushankkeen vaiheet perinteisesti (vasemmalla) ja tietomallihankkeessa (oikealla). (Penttilä ym. 2006) Useimmissa käytännön rakennushankkeissa ei kaikkia tietomallintamisen vaiheita tarvita. Yllä olevassa taulukossa on esitetty karkealla tasolla perinteisen rakentamisprosessin ja tietomallipohjaisen rakentamisprosessin vaiheiden vertailu. Tuotemallintamista voidaan hyödyntää kaikissa rakentamisprosessin eri vaiheissa. (Penttilä ym. 2006)

21 DIPLOMITYÖ Tietomallipohjaisen rakennusprosessin hyödyntäminen mallinnusprosessin erivaiheissa. Tietomallipohjaisesta rakennusprojektista saadaan suurin hyöty kaikille osapuolille, kun rakennus suunnitellaan heti hankkeen alusta alkaen tietomallipohjaisilla suunnitteluohjelmistoilla. Tehokkaan tietomallin hyödyntämisen perusedellytyksenä on se, että tietomalli on suunniteltu sille asetettujen vaatimusten mukaisesti. Tietomallille on aina projektin alussa asetettava vaatimuksia mallin sisällölle sekä mallin jatkohyödyntämiselle, jotta mallin sisältämää tietoa voidaan luotettavasti tulkita ja analysoida. (Vakkilainen) Tilamalli (hankesuunnittelu-vaihe) Tilamallivaiheessa tietomallipohjaisen suunnittelun tuomana suurimpana hyötynä voidaan nähdä rakennuttajan, hankkeen omistajan sekä rahoittajien päätösten tueksi tuotettavat tiedot. Tilamallin sisältämät tilat ja rakennuksen ulkovaippa voidaan havainnollistaa mallista tuettujen 3D-visualisointien avulla. Näiden avulla voidaan tutkia muun muassa rakennuksen massoittelua ja sijoittelua tontille sekä tilavaihtoehtojen toimivuutta. Tilamallista saatavia tilaobjektien geometriatietoja voidaan käyttää alustavien kustannusarvioiden laatimisessa. Kustannusarviot määräytyvät tässä vaiheessa tiedossa olevien tilavuuksien ja pinta-alojen sekä tilastotietoihin pohjautuvien tunnuslukujen perusteella. Kustannusarvion lähtötietoina olevat tilavuus ja pinta-alatiedot pohjautuvat todellisiin mallinnettuihin tietoihin ja ovat sen takia luotettavampia kuin perinteisesti lasketut pinta-alatiedot, jotka voivat sisältää inhimillisiä virheitä. Tilamallista voidaan tuottaa myös erilaisia alustavia olosuhde- ja energia-analyysejä. (Eastman ym. 2007) Eri suunnitelmavaihtoehtojen vertailujen tueksi tuotettu visuaaliset 3D-tulosteet, kustannusarviot sekä erilaiset analyysit antavat merkittävää lisäarvoa tilaajan päätöksien tueksi. (Penttilä ym. 2006) Rakennusosamalli (Suunnitteluvaihe) Tietomallipohjaisen suunnittelun edetessä tietomallissa oleva tieto lisääntyy ja tarkentuu kokoajan. Lähtökohtana tietomallipohjaisessa suunnitteluprosessissa on se, että suunnitteluvaiheesta toiseen siirryttäessä lähtötietoina käytetään edellisen vaiheen suunnittelumallia. Eri suunnittelualojen suunnittelumalleja aletaan suunnitella lähes samanaikaisesti arkkitehdin tuottaman suunnittelumallin pohjalta. (Penttilä ym. 2006) Alustavassa rakennusosamallissa ja rakennusosamallissa rakennusosat mallinnetaan todellisina rakennusselostuksen mukaisina rakenteina. Tässä vaiheessa mallista

22 DIPLOMITYÖ 15 pystytään tuottamaan luotettavia kustannuslaskelmia, jotka pohjautuvat mallissa oleviin todellisiin mitta- ja määrätietoihin. (Senaatti) Tietomallipohjainen suunnitteluprosessi tehostaa itse suunnittelutyötä ja parantaa suunnitelmien laatua. Suunnittelutyön seuranta ja ohjaus tapahtuvat tietomallipohjaisissa hankkeissa perinteistä suunnitteluprosessia keskitetymmin ja monipuolisemmin. Eri suunnittelualojen laatimien suunnitelmien yhteensovittaminen ja tarkistukset voidaan toteuttaa tietomallipohjaisten tarkastusohjelmien avulla. Näiden tarkastusohjelmien käytöllä vähennetään suunnitelmien ristiriitaisuuksia ja suunnitelmavirheitä. Suunnitteluprosessin kokonaisaika tehostuu yhtäältä eri suunnittelu alojen suunnittelun yhtäaikaistumisen ansiosta ja toisaalta sen vuoksi, että tieto on tuotettu ottaen paremmin eri tiedontarvitsijoiden tarpeet. Tietomallipohjaisten suunnitteluohjelmistojen ansiosta suunnitelmien muutosten hallinta helpottuu. Parhaimmassa tapauksessa muutostieto syötetään vain yhteen paikkaan ja muutokset välittyvät automaattisesti muihin suunnitelmadokumentteihin. (Penttilä ym. 2006) Toteutusmalli (rakennusvaihe) Toteutusmalli vastaa rakentamisvaiheen suunnittelumallia. Toteutusmalli vaiheessa tietomallipohjaisen prosessin hyödyntäjinä ovat suunnittelijat ja rakennusurakoitsijat. Keskeisimpiä tietomallintamisesta koituvia etuja rakennusurakoitsijalle on luettelomaisten määräluetteloiden automaattinen tuottaminen tietomallista. Tietomallista tuotettuja määrätietoja hyödyntää kustannuslaskelmissa tai aikataulusuunnittelussa. Vaihtoehtoisten toteutustapojen valinta on myös aiempaa helpompaa tietomallien visualisoinnin ja 4D-simulointien avulla. (Penttilä ym. 2006) Tietomallintaminen mahdollistaa tehokkaamman suunnittelutyön ohjauksen, esimerkiksi eri suunnittelijoiden suunnitelmien ristiriitaisuuksien tarkistamisen muodossa. Suunnitelmien hankalat ja vaikeat kohdat voidaan tietomallipohjaisessa suunnittelussa selvittää etukäteen yhteistyössä rakentamisen toteuttajan kanssa. Tällöin suunnitteluratkaisut voidaan laatia toteuttajan toivomien ratkaisujen mukaisesti. Tietomallipohjaisesti suunnitellun hankkeen tietojen hallinta mahdollistaa rakentajalle tietojen aktiivisen hyödyntämisen päivittäisessä työnsuunnittelussa ja toteutuksen suunnittelussa ja seurannassa sekä asennusjärjestyksen simuloinnissa. Mallipohjaisuus ja suunnitelmien visuaalisuus helpottavat rakentamisen toteutuksen seurantaa. Toteutettuja ja rakennettuja kohtia voidaan verrata helpommin tietomallissa oleviin virtuaalisiin rakennusosiin. (Penttilä ym. 2006) Tietomalliin mallinnettujen rakennusobjektien sisältämää tietoa voidaan hyödyntää rakennusosien valmistuksessa. Parhaassa tapauksessa rakennusobjektien sisältämää tieto voidaan siirtää suoraan tehtaan suunnittelu- ja työnohjausjärjestelmiin. (Penttilä ym. 2006)

23 DIPLOMITYÖ 16 Toteutumamalli (luovutus vaihe) Toteutumamalli vastaa täysin rakennettua rakennusta. Siihen on tallennettu kaikki työnaikaiset muutokset. Mallin hyödyntäjinä ovat pääasiassa rakennuksen käyttäjät, kiinteistönhoito sekä suunnittelijat. Käyttäjälle tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin tuomat edut ovat pääasiassa käytönaikaisten simulointien ja analyysien tuottama lisätieto tehtävien päätösten tueksi. Tietomallien avulla voidaan suorittaa rakennuksen elinkaarianalyysejä. Toteutumamallia käytetään rakennuksen ylläpidon ja muutostehtävien suunnittelun lähtötietoina. (Penttilä ym. 2006) 2.3. Tietomallintamisen hyödyntämisen mahdollisuudet rakennustuotannossa Tuotereseptit Yrityskohtaisten tuotereseptikirjastojen hyödyntämisellä nopeutetaan tietomallien sisältämän määrätiedon hyödyntämistä. Tuotereseptit ovat tietomallipohjaisen kustannus- ja aikataulusuunnittelun perusta. Tuoteresepti sisältää tiedon rakennusosan valmistamiseen tarvittavista työsuorituksista ja työsuorite pitää sisällään tiedon kyseessä olevan työsuoritteen suorittamiseen vaadittavista panoksista. Alla olevassa taulukossa on esitetty tuotereseptin rakenne. (Tocoma) Tuoteresepti RAKENNEOSA Rakennusosa Kantava betoniseinä SUORITE Seinän muottityöt [m2] Seinän raudoitus [kg] Seinän betonointi [m3] PANOKSET Materiaali: Teräs A500HW [kg] Raudoitus: RAM [tth] Page 1 Kuva 8: Tuotereseptin rakenne(tocoman)

24 DIPLOMITYÖ 17 Suorite koostuu rakennusosan valmistamiseen vaadittavista toiminnoista. Esimerkiksi paikalla valettu teräsbetoniseinä vaatii seuraavat työsuoritteet; - muottityöt (sisältäen muotin rakentamisen ja purun) - seinän raudoitustyöt - seinän betonityöt. Suoritteelle voidaan laskea yksikköhinta, esimerkiksi betonointi 81,13 /m3. Tämä hinta sisältää suoritteelle panoksista aiheutuneet kustannukset. Suoritteen yksikköhinta voidaan määrittää tarkemmin panoshinnastoja hyödyntäen.(tocoman) Työsuorite koostuu työsuoritteen vaatimista panoksista, materiaali- ja työpanoksista. Esimerkiksi teräsbetoniseinän betonointi vaatii seuraavat materiaali- ja työpanokset; - Työ: rakennusmies [h] - Materiaali: Betoni K30-2 [m3] - Kuljetus: [kpl] Suoritteiden ja panosten määrien määritteleminen perustuu menekkien käyttöön. Menekki vastaa kysymykseen, kuinka paljon suoritetta tai panoksia tarvitaan yhtä rakennusosan yksikköä kohti. (Tocoman) Törmäystarkastelut Törmäystarkastelut eri suunnitelmien alojen kesken on toteutettu perinteisesti asettamalla suunnitelmat päällekkäin ja vertailemalla näitä suunnitelmia manuaalisesti keskenään. Tällainen törmäystarkastelujen suorittaminen on aikaa vievää ja on erittäin altis inhimillisille virheille. Tietomallipohjainen törmäystarkastelu tarjoaa monia etuja verrattuna perinteiseen 2Dpiirustusten avulla toteutettuun törmäystarkasteluun. Tietomallipohjaiset törmäystarkasteluohjelmistot mahdollistavat automatisoidut törmäystarkastelut, jotka suoritetaan käyttäjän määrittelemien tarkastussääntöjen mukaisesti. Tarkastussääntöjen avulla voidaan kohdentaa tarkastukset kohdentumaan valittujen rakenteiden ja järjestelmien tarkasteluihin. Luotettava törmäystarkastelujen suorittaminen edellyttää, että tietomalli on mallinnettu riittävällä tarkkuustasolla. Automatisoitu törmäystarkastelu tuottaa tarkastuksesta raportin, jonka käyttäjä käy läpi törmäys törmäykseltä. Ohjelmiston avulla voidaan tarkastella törmäyskohtia visuaalisesti 3Dmallista. (Eastman ym. 2007) Tietomallipohjaiset törmäystarkastelut voidaan suorittaa joko tietomallien suunnitteluohjelmistoilla tai tietomallipohjaisilla tarkasteluohjelmistoilla. Kaikissa tietomallipohjaisissa suunnitteluohjelmistoissa on jonkinlaisia törmäystarkastelutyökaluja, jotka mahdollistavat törmäystarkastelujen tekemisen suunnittelutyön aikana. Yleensä kuitenkin halutaan tarkastella rakenteiden ja

25 DIPLOMITYÖ 18 rakennuksessa olevien talotekniikka järjestelmien yhteensopivuutta. (Eastman ym. 2007) Tietomallipohjaisilla tarkasteluohjelmistoilla yleensä tarkastellaan IFC-mallia, joka mahdollistaa törmäystarkastelujen suorittamisen riippumatta siitä, millä suunnitteluohjelmistolla suunnittelu on toteutettu. Markkinoilla käytössä olevia törmäystarkastelujen suorittamiseen soveltuvia ohjelmia ovat esimerkiksi Navisworks Manage ja Solibri Model Checker. Nämä ohjelmistot tarjoavat kehittyneet käyttöliittymät törmäystarkastelujen suorittamiseen. Näillä ohjelmistoilla on mahdollista suorittaa eri suunnitelmaversioiden vertailuja. Esimerkiksi rakennusosamallin ja toteutumamallin välisen vertailun avulla voidaan selvittää rakentamisen aikaisia muutoksia Määrälaskenta Kuva 9: Määrä- ja kustannuslaskenta rakennuksen tietomallista Määrälaskennan tarkoituksena on selvittää rakennuksen valmistamiseen tarvittavien rakennusmateriaalien ja työpanosten määrät. Rakennushankkeen määrälaskennan tulosten perusteella voidaan määrittää rakentamisen kustannuksia, suunnitella hankintoja sekä rakentamisen aikatauluja. (Vakkilainen. 2009)

26 DIPLOMITYÖ 19 Tietomallipohjainen suunnittelu ja tietomalleja hyödyntävien sovellusten tuomia merkittävimpiä etuja rakennushankkeen määrälaskentaan on: - Määrälaskennan automatisointi - Muutosten- ja kustannusten hallinta - Määrälaskennan nopeus o Määrälaskentaa voidaan suorittaa useasti hankkeen edetessä suunnitteluvaiheesta riippumatta. o Eri suunnitelmaratkaisujen vertailu - Luotettavuus ja tarkkuus paranee, kun inhimillinen tekijä minimoidaan. - Rakennusosat voidaan sitoa sijainteihin. (Eastman ym. 2007) Tietomallipohjaista määrälaskentaa voidaan suorittaa rakennusosa- tai suoritetasolla. Määrälaskentaa rakennusosatasolla suoritettaessa rakennusosan valmistamiseksi vaadittavat suoritteet johdetaan rakennusosan määrätiedon perusteella. Suoritteiden johtaminen perustuu matemaattisiin kaavoihin(menekki), jotka määrälaskija määrittelee toteutuneiden tilastotietojen perusteella. Esimerkiksi paikallavalettavan teräsbetoniseinän betonointiin tarvittava betonimäärä johdetaan seinän pinta-alan perusteella. Tämä vähentää määrälaskennan luotettavuutta, koska kaavat voivat sisältää eriasteisia virheitä. Suoritetasolla määrälaskentaa suoritettaessa tietomallin sisältämä määrätieto kohdistetaan suoraan rakennusosan suoritteelle. Tällöin määrälaskennan tarkkuus paranee, mutta toisaalta määrälaskennan vaatima työmäärä kasvaa Kustannusarviot Tietomallista voidaan tuottaa monia erityyppisiä kustannusarviota rakennushankkeen aikana, rakennuksen pinta-ala- ja tilavuustietoihin pohjautuvien tunnuslukujen perusteella laadituista kustannusarviosta tarkkoihin rakennuksen määrätietoihin perustuviin laskelmiin. Tilaajat haluavat saada tietoa rakennushankkeen kustannuksista mahdollisimman varhaisessa vaiheessa ennen suunnitteluvaiheen päättymistä. Näin voidaan varmistaa, etteivät valitut suunnitteluratkaisut ylitä rakennushankkeelle asetettua budjettia ja ohjata suunnittelua tarvittaessa taloudellisimpiin suunnitteluratkaisuihin. Tietomallipohjaisen automatisoidun määrälaskennan avulla voidaan tuottaa kustannusarviota aina suunnittelutyön edetessä ja tarkentuessa. (Eastman ym. 2007) Tietomallipohjaiselle suunnitteluprosessille on ominaista, että rakennushankkeen tietomäärä syötetään tietomalliin jo suunnitteluprosessin alkuvaiheessa. Näin ollen hankkeen osapuolilla on käytettävänä enemmän tietoa päätösten tukena verrattuna perinteiseen suunnittelu prosessiin.

27 DIPLOMITYÖ 20 Kuva 10: Tietomallin tuomia etuja rakennusprosessiin( Ilink ) Yllä olevassa kuvassa on esitetty käytettävissä oleva tietomäärä suunnitteluprosessin aikana verrattuna perinteiseen prosessin. Kuvasta nähdään, että tietomallipohjaisessa suunnitteluprosessi tuottaa tietoa varhaisemmassa vaiheessa kuin perinteinen prosessi Rakennettavuusanalyysit ja tuotannonsuunnittelu Rakentamisen onnistuminen edellyttää tuotannonsuunnittelua, valvontaa ja tuotannonohjausta asetettujen tavoitteiden saavuttamiseksi. Keskeisin osa tuotannonsuunnittelua on ajallinen suunnittelu ja ohjaus, jotka luovat perustan muun suunnittelun onnistumiselle.(ratu) Aikataulu on hankkeen toteutuksen malli. Aikataulua eli tehtävien ajoitusta ja ajankäyttöä suunniteltaessa etsitään työn realistinen toteutusmalli käytettävissä olevien tietojen perusteella. Mallissa asetetaan tavoitteet hankkeelle ja yksittäisille työtehtäville. Tavoitteet koskevat tehtävien aloittamista ja päättämistä aikataulun mukaisesti sekä työvoiman käyttöä. (Ratu) Tietomallien visuaalisen tarkastelun ja mallintarkastusohjelmien avulla on mahdollista suorittaa rakennuskohteen rakennettavuusanalyyseja. Rakennettavuusanalyysit mahdollistavat suunnitelma virheiden havaitsemisen jo suunnittelu vaiheessa. Aikaisessa vaiheessa havaitut ja korjatut virheet eivät tuo viivytyksiä työmaalla eivätkä aiheuta suuria ennakoimattomia lisäkustannuksia projektille.

28 DIPLOMITYÖ 21 Tuotannon- ja aikataulusuunnittelua varten tietomallin sisältämästä tiedosta on mahdollista laatia 4D-malli liittämällä aikaulottuvuus rakennusobjekteihin. Rakennuksen 4D-simuloinnilla on mahdollista toteuttaa eri toteutusvaihtoehtojen vertailuja sekä havainnollistaa valitun toteutustavan mahdollisia ongelmakohtia. 4Dmallia voidaan käyttää visuaalisena tukena keskusteltaessa rakentamisjärjestyksistä sekä työmaan järjestyksen ja materiaalilogistiikan hallinnassa. (Eastman ym. 2007) Eräs 4D-simulointiin soveltuva ohjelmisto on suomalainen rakennesuunnitteluohjelmisto Tekla Structures. Ohjelmasta on myös olemassa rakennusyrityksille rakennusprojektin hallintaan suunnattu ohjelmisto Tekla Structures, Construction Management. Ohjelmistokokoonpano sisältää rakennusprojektin hallinta- ja seurantatoiminnot. Sen avulla voi hallita ja välittää näitä tietoja toimitusvaiheesta asennukseen. Tietojen korostus ja visualisointi helpottaa ongelmakohtien tunnistamista. (Tekla Oyj) Structures, Construction Management- ohjelmiston avulla voidaan : - tarkastella Tekla-malleja - luoda ja tarkastella 4D-malli rakennuksen kantavista rakennusosista - määrittää ja hallita rakennusvaiheen aikatauluja - kohdistaa ajastetut tehtävät mallin objekteihin - tulostaa piirustuksia ja raportteja - luoda raportteja (kokoonpanoluettelot, osaluettelot ja määrälaskenta) - luoda raudoitusraportteja (taivutuskaaviot, painot ja määrät) (Tekla Oyj) Tietomallipohjaisen rakennusprosessin tarjoamien rakennettavuusanalyysien ja tuotannonsuunnittelun(4d-simuloinnin) edut tulevat parhaiten esille uudisrakentamisessa.

29 DIPLOMITYÖ Tietomallipohjaiset suunnitteluohjelmat Tässä luvussa luodaan lyhyt katsaus alalla yleisesti käytössä olevista ja tutkimuksessa käytetyistä suunnitteluohjelmistoista. Ohjelmistot voidaan luokitella tietomallin sisältöä tuottaviin suunnitteluohjelmiin ja muihin tietomallin tietosisältö hyödyntäviin ohjelmiin. Suunnitteluohjelmistot: ArchiCad ArchiCad on arkkitehdeille suunnattu rakennussuunnitteluohjelmisto. Ohjelmiston valmistaa ohjelmistotalo Graphisoft. Suomessa ArchiCadiä edustaa M.A.D Oy(Micro Aided Design Oy). Suomalaisista arkkitehtitoimistoista yli 70% käyttää tätä ohjelmistoa. Markkinoilla oleva uusin ohjelmistoversio on ArchiCad 13.0 (M.A.D Oy) Ohjelmistolla suunnitteleminen perustuu rakennusosien ja objektien käyttöön. Ohjelmiston avulla voidaan tuottaa tietomallista erilaisia näkymiä, esimerkiksi leikkausja 3D-näkymiä. Eri näkymissä tehtävät muutokset päivittyvät automaattisesti muihin näkymiin. Ohjelmisto tukee IFC-tiedosiirtoformaattia sekä lisäsovellusten (gbxml, Ecotec, Energy+, ARCHiPHISK ja RIUSKA) käyttöä, joiden avulla voidaan tuottaa tietomallista esimerkiksi energia ja käytettävyys analyyseja. ArchiCad:in vahvuuksiin voidaan lukea ohjelmiston helppo käytettävyys ja suuret objektikirjastot sekä tuki tuotannon ja kiinteistön hallinnan ohjelmistoille. Ohjelman heikkous on suurten tietomalliprojektien käsittelyyn riittämätön muistikapasiteetti. (Eastman ym. 2007, 59) Autodesk Revit Autodesk Revit tuoteperheeseen kuuluu mm. Revit Architecture, Revit Structure ja Revit MEP suite. Ohjelmistoperheen valmistaja on Autodesk ohjelmistotalo. Revit Architecture on kehitetty arkkitehdeille erityisesti tietomallipohjaisen suunnitellun työvälineeksi. Revit Structure on taas suunniteltu rakennesuunnittelun ja Revit MEP taloteknisten järjestelmien suunnittelun työvälineeksi. Ohjelmilla suunnitteleminen perustuu parametrisiin komponetteihin. Ohjelmisto tukee lisäsovellusten kuten gbxml, ROBOT, RISA, käyttöliittymiä. Lisäsovellusten avulla voidaan suorittaa tietomalliin perustuvia energia- ja rakenneanalyysejä. Ohjelmisto tukee myös IFC-tiedonsiirtoformaattia. (Autodesk) (Eastman ym. 2007, 59)

30 DIPLOMITYÖ 23 Tekla Structure Tekla Structure on tietomallipohjaiseen rakennesuunnitteluun suunnattu ohjelmisto. Ohjelmiston valmistaja suomalainen Tekla Oyj. Yritys on johtava mallipohjaisia rakennesuunnittelu ohjelmistoja kehittävä ohjelmistotuoteyritys. Ohjelmiston tuoteperheeseen kuuluu teräs- ja betonirakennesuunnittelu sekä lujuuslaskenta ja mitoitusohjelmistot. Ohjelmiston sisältävät kokoonpanot mahdollistavat kokonaisvaltaisen rakennesuunnittelun, liitosten suunnittelusta konepaja- ja elementtisuunnitteluun sekä työmaaohjauksen ja rakentamisen hallinnan. (Tekla Oyj) Teklalla suunnittelu perustuu parametriseen mallintamiseen. Ohjelmiston avulla voidaan tuottaa yksityiskohtaisia piirustuksia ja raportteja suunnitteluprosessin erivaiheissa. Suunnitelmiin tehtävät muutokset päivittyvät automaattisesti kaikkiin mallin osiin. (Tekla Oyj) Muut ohjelmistot: Tocoman TCM Pro Tocoman on vuonna 1989 perustettu rakennushankkeiden määrä- ja kustannushallinnan ohjelmistoja ja palveluita kiinteistöjen omistajille, rakennuttajille, suunnittelijoille ja rakennusliikkeille tarjoava yritys. Yrityksen uusin ohjelmistoratkaisu TCM Pro. TCM Pron avulla pystytään ottamaan käyttöön myös tiedonhallinnan kehittyneimmät ominaisuudet, kuten tietomallipohjainen (BIM) määrälaskenta ja integraatio ulkopuolisiin ohjelmistoihin. TCM Pro -ratkaisuun kuuluvat nyt myös Tocoman ilink-ja ilink Express -työkalut sekä keskitetty palvelinratkaisu, jonka avulla tieto saadaan kulkemaan suunnittelijan mallista erilaisiin tuotantoratkaisuihin. (Tocoman)

31 DIPLOMITYÖ 24 Kuva 11: TCM Pro ratkaisu ( Tocoman ilink-sovelluksen avulla rakennuksesta laaditun tiemallintieto sisältö yhdistetään suoraan tuotantonimikkeisiin. Tocoman Expressin avulla. Ohjelman käyttämisestä tarkemmin luvussa 3. Navisworks NavisWorks ohjelmistoperheeseen kuuluvan seuraavat tuotteet Navisworks Manage, NavisWorks Simulate ja NavisWorks Freedom sekä Desing Review. NavisWorks Manage on tämän ohjelmistoperheen ominaisuuksiltaan kattavin, muut ohjelmistot tästä ohjelmaversiosta riisutumpia versioita. NavisWorks Manage ohjelmistolla voidaan tarkastella eri suunnitteluohjelmistoilla tuotettuja tietomalleja, sillä on myös mahdollista yhdistää eri suunnittelualojen tuottamia tietomalleja yhdeksi kevyeksi yhdistelmämalliksi. NavisWorks Freedom on ilmainen ohjelmaversio, joka soveltuu ainoastaan tietomallien visuaaliseen tarkasteluun. (Autodesk) Navisworks Managen tärkeimmät ominaisuudet: - Oma erittäin pienikokoinen tallennusmuoto - Useiden tiedostomuotojen kokoaminen samaan malliin - Törmäystarkastelu ja 4D-projektihallinta (NavisWorks)

32 DIPLOMITYÖ 25 Solibri model checker Solibri model checker-ohjelmiston valmistaja on suomalainen ohjelmistotalo Solibri Oy. Ohjelman pääkäyttö on suunnitelmien laaduntarkastamisessa. Ohjelmiston avulla voidaan tarkastella eri suunnitteluohjelmistoilla laadittuja tietomalleja. Käyttäjä voi tarkastella eri suunnittelualojen tuottamia tietomalleja ja verrata niitä keskenään sekä suorittaa suunnitelmien törmäystarkasteluja. Ohjelmistoon voidaan luoda säännöstöjä joiden mukaan tietomalleja verrataan ja tarkastellaan. (Solibri)

33 DIPLOMITYÖ TUTKIMUKSEN TULOKSET 3.1. Tietomallin visuaalinen tarkastelu Tietomallin visuaalisella tarkastelulla tarkoitetaan tietomallista tuotetun 3D-mallin tarkastelemista joko käyttäjän avulla tai mallin tarkasteluun laadituilla ohjelmistoilla. Ohjelmistoilla tapahtuvan tarkastelun avulla voidaan tarkistaa mallin laatua halutulla tasolla. Ohjelmistoihin voidaan luoda tarkistussääntöjä esimerkiksi mallin sisältämien mallinnusobjektien törmäystarkasteluiden suorittamiseen tai päällekkäisten rakennusobjektien tarkistamiseen. Tietomallin virheiden tarkistaminen esimerkiksi päällekkäisten objektien kannalta on ehdoton edellytys ennen automatisoidun määrälaskennan suorittamista. Ohjelmistopohjaisella tietomallin virheiden tarkastelulla lisätään merkittävästi tietomallin luotettavuutta. Tietomallia voidaan tarkistella tietomallien suunnitteluohjelmistoilla tai mallien tarkasteluun valmistetuilla mallin tarkistusohjelmilla, joita nykypäivänä on markkinoilla esimerkiksi Solibri Model Checker ja Navisworks tuoteperheen ohjelmistoilla. Seuraavaksi käydään tarkemmin läpi Solibri Model Checker-ohjelmiston toimintaa ja Case-kohteen tietomallin tarkastelua. Solibri Model Checker Solibri Model Checker on tietomallien analysointiin ja laadulliseen tarkasteluun tarkoitettu ohjelmisto. Ohjelmiston käyttö ei ole riippuvainen käytetystä tietomallien suunnitteluohjelmistosta, sillä se tukee IFC-muotoisia tietomalleja. (Solibri) Solibri Model Chekker-ohjelmistolla on mahdollista suorittaa muun muassa seuraavia toimintoja: - Ohjelmiston avulla voidaan analysoida eri tietomallipohjaisilla suunnitteluohjelmistoilla tuotettuja IFC-malleja. - Tuottaa tietomallista visualisoitu 3D-malli. - Tarkistaa tietomalli laadittujen tarkastussääntöjen pohjalta. - Luoda tarkastusanalyysin pohjalta raportti tietomallissa olevista mahdollisista ongelmista. - Laatia esitys tietomallissa olevasta tarkasteltavasta kohteesta.

34 DIPLOMITYÖ 27 - Luoda yhdistelmämalleja eri suunnittelualojen tuottamista tietomalleista ja analysoida yhdistettyä mallia. (Solibri) Ohjelmiston avulla nopeutetaan merkittävästi suunnitelmien tarkastuksia perinteiseen dokumenttipohjaiseen rakennusprosessiin verrattuna. Tietomallien analysointien pohjalta pystytään havaitsemaan suunnitelmavirheet jo hyvissä ajoin ennen tuotannon aloittamista. Näin jää aikaa suunnitelmavirheiden korjaamiselle ja kustannustehokkaiden ratkaisujen suunnittelemiselle. SMC-ohjelmistolla voidaan avata seuraavat tiedostotyypit.dwg,.ifc,.smc,.zip,.dwg or.ifczip eli ArchiCad-suunnitteluohjelmalla luotu tietomalli joudutaan muuntamaan IFCtiedostomuotoon. Mallin tarkastelu 3D-visuaalinen tarkastelu Solibri Model Chekker- ohjelmistolla voidaan tarkastella tietomallin pohjalta tuotettua 3D-mallia. IFC-pohjaisen 3D-mallin tarkastelu on melko jouhevaa verrattuna tietomallipohjaisten suunnitteluohjelmien avulla tapahtuvaan 3D-näkyminen tarkasteluihin. Näkymäikkunassa voidaan valita mallista rakennusobjekteja ja tutkia sen ominaisuuksia. Kuva 12: Tietomallin visuaalinen tarkistelu Solibri Model Checkker- ohjelmiston avulla.

35 DIPLOMITYÖ 28 Rakennuksen kolmiulotteista mallia voidaan lohkoa paloittelutyökalun avulla(sectioning). Näin voidaan tuottaa mallista havainnollisia kolmiulotteisia rakennusleikkauksia. Mallissa olevia rakennusobjekteja voidaan myös piilottaa tai asettaa läpinäkyväksi halutun kohteen havainnollisuuden parantamiseksi. (Solibri) Mallin tarkastus ohjelman tarkastustyökalulla Solibri Model Checker- ohjelmalla voidaan analysoida tietomallia käyttäjän määrittelemän säännöstöjen pohjalta. Ohjelma sisältää valmiiksi joitain valmiita säännöstöjä, joilla voidaan suorittaa yhdistelmämallien törmäystarkasteluja tai eri mallirevisioiden vertailuja, esimerkiksi rakennusaikaisten muutosten selvittämiseksi. Ohjelma palauttaa analysointiraportin mallin mahdollisista ongelmista. Ohjelma luokittelee havaitut mahdolliset ongelmat, jotka käyttäjän on käytävä läpi. Ongelma kohtia voidaan tarkastella visuaalisesti ohjelman 3D-näkymässä. (Solibri) Solibri Model Chekker ohjelman virheiden luokittelu: rule is passed rule is accepted (or at least one entity attached to some issue is accepted) rule is irrelevant rule is rejected (or at least one entity attached to some issue is rejected) rule has critical issues rule has moderate issue rule has issues with low severity

36 DIPLOMITYÖ 29 Kuva 13: Rakennusomallin ja toteutusmallin vertailu Solibri Model Chekker-ohjelmiston avulla. Yllä olevassa kuvassa on suoritettu Jyväskylän aikuisopiston perusparannuksen 2. vaiheesta laaditun urakkalaskentavaiheen aikaisen mallin, eli rakennusosamallin ja työnaikaisen, eli toteumamallin vertailu. Kuvassa on esitetty seinärakenteet, joissa on tapahtunut määrämuutoksia. Ohjelma lajittelee tulokset lisättyihin, poistettuihin ja muutettuihin objekteihin. Vertailuanalyysi tuotti suuren määrän tuloksia. Kyseinen toiminto tarjoaa oivan työkalun rakennusten aikaisten muutosten seurantaan. Törmäystarkasteluja ei kyseisen kohteen tietomallista suoritettu, koska talotekniikkasuunnittelun tuottamien tietomallien tarkastelu rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle.

37 DIPLOMITYÖ Tietomallin sisältämän määrätiedon tuottaminen mallista. Rakennushankkeen määrälaskennan tavoitteena on selvittää rakennusosalle tai suoritteelle suunnitelmissa esitetyt määrät. Perinteisessä dokumenttipohjaisessa rakennushankkeessa määrät on esitetty joko hankkeen rakennuspiirustuksissa tai työselostuksissa. Määrälaskenta tapahtuu pääosin käsin sisältäen mahdollisuuden inhimillisille virheille. Tietomallipohjaisessa suunnittelussa tavoitteena on, että kaikki oleellinen tieto tallennetaan rakennuksen tietomalliin. Tietomallipohjainen määrälaskenta perustuu tietomallin sisältämään määrätietoon. Tietomallin määrätieto saadaan tuotettua mallinnettujen rakennusobjektien geometria tiedon perustella. Tietomallipohjaisen määrälaskennan lähtökohtana on se, että rakennuksesta laadittu tietomalli sisältää kaikki tarvittavat rakennusosat ja se täyttää projektin alussa määritellyt mallin vaatimustavoitteet sekä kohteesta on laadittu rakennustapaselostus ja tietomalliselostus. Tietomalliselosteen avulla mallin sisältämää tietoa voidaan tulkita luotettavammin ja tehokkaammin. Määrälaskenta prosessi Tietomallipohjainen määrälaskentaprosessi BIM-Malli Rakennereseptien valinta Mallin ryhmittely reseptien mukaan Ryhmien kytkentä resepteihin. (Luodaan linkitys mallin ja määrien välille) Määrien siirto määrä- ja kustannusohjelmaan 2D- Documentit Ei mallissa olevan tiedon laskeminen Määrälinkitysten tarkistus Määrien yhteenveto Määrätiedon muokkaaminen Kustannusarvio Aikataulutus Hankinta Kuva 14: Tietomallipohjainen määrälaskenta prosessi

38 DIPLOMITYÖ 31 Yllä olevassa kuvassa on esitetty tietomallipohjaisen rakennushankkeen määrälaskentaprosessi. Tietomallipohjaisessa määrälaskennassa määrätiedon päälähteenä käytetään rakennuksesta laadittua tietomallia. Lisäksi tarvitaan perinteisiä dokumentteja, piirustuksia ja selostuksia laskennan tueksi, koska kaikkia asioita ei tietomallissa ole tarpeen esittää. Liian tarkka mallintaminen kasvattaa tietomallin kokoa ja siten voi hankaloittaa mallin käyttöä. Tietomallipohjainen määrälaskenta prosessi koostuu seuraavista toiminnoista: Rakennusosan valmistukseen tarvittavan tuotereseptien laadinta tai valitseminen tuotereseptikirjastosta. Tietomallipohjaisen määrälaskennan käyttöönoton alussa tuotereseptit täytyy luoda, mikäli niitä ei ole vielä olemassa yrityksen tuotereseptikirjastossa. Ajan kuluessa yrityksen tuotereseptikirjasto laajenee kattamaan yleisimmät rakennusosat. Rakennuksen tietomallin ryhmittely käsittää tietomallin näkymien muokkaamisen sellaiseksi, että tiettyjen rakennusosien tai rakennusosaryhmien valitseminen on mahdollista. Huolellisella tietomallin ryhmittelyllä nopeutetaan tuotereseptien ja tietomallin rakennusobjektien linkittämistä toisiinsa. Linkityksen avulla tuotereseptin ja tietomallin rakennusobjektin välille luodaan yhteys. Linkityksen aikana määritellään mihin rakennusobjektien määrätietoon (pituus, pintaala, tilavuus) yhteys halutaan luoda. Linkityksen määrätieto julkaistaan määrä- ja kustannusten hallintaohjelmaan. Julkaisun avulla kaikki linkitetty määrätieto siirtyy valituille tuoteresepteille. Rakennushankkeessa esiintyy aina joitakin määriin vaikuttavia asioita, joita ei pystytä tai ei kannata viedä rakennuksen tietomalliin. Perinteisissä dokumenteissa oleva määrätieto yhdistetään tietomallista tuotetun määrätiedon kanssa.

39 DIPLOMITYÖ 32 Seuraavaksi käsitellään tarkemmin tietomallipohjaista määrälaskentaprosessia käytettäessä Tocoman BIM-määrien hallinta ratkaisua. Kuva 15: Tocoman BIM-määrienhallinta ratkaisu. (Tocoman) Tocoman BIM-ratkaisu pitää sisällään seuraavat sovellukset; Tocoman TCM Pro, Ilink sekä Tocoman express desktop. Tocoman TCM Pro on määrien ja kustannusten hallintasovellus, jonne tietomallista saatu määrätieto julkaistaan. Tocoman TCM Pro:n käyttö tapahtuu Tocomanin serveriyhteyden avulla. Sovellus ja sen tietokantaan tallennetut tiedot ovat fyysisesti Tocamanin hallinnoimalla serverillä. (Tocoman) Ilink on tietomallisuunnittelusovellusten lisälaajennus, jonka avulla lasketaan tietomallin sisältämiä määrätietoja. Ilink sovelluksen avulla rakennuksen tietomalli ryhmitellään rakennusosittain, jotka linkitetään TCM Pro:ssa tallennettuihin rakennusosiin tai suoritteisiin. Tutkimustyön aikana julkaistiin Ilink-sovelluksesta uusi versio 4.0. Tocoman Express Desktop- sovelluksen avulla voidaan TCM Pro sisältämää määrätietoa hyödyntää esimerkiksi aikataulusuunnistelussa Planet ohjelmissa.

40 DIPLOMITYÖ 33 Tietomallipohjaisen määrälaskennan suorittaminen Määrien tuottaminen tietomallista Ilinkin avulla sisältää viisi askelta. 1. Avaa tietomallisuunnitteluohjelma ArchiCad ja suunnitteluohjelman lisälaajennus Ilink. 2. Valitse tuotereseptit. Tuotereseptit tulee olla syötettynä TCM Pro-sovellukseen tai niitä voidaan luoda Ilink -sovelluksen kautta. Linkitys voidaan suorittaa tuoteresepteihin rakennusosa- tai suoritetasolla. Tuote reseptit tuodaan Ilinksovellukseen Ilink Quantity takeoff-ikkunan kautta. 3. Malli ryhmitellään tuotereseptien mukaisesti. Ryhmittelyssä tulee huomioida haluttu linkitystaso (rakennusosa- tai suoritetaso). Malli ryhmitellään Ilink Model Browser-ikkunassa. 4. Ilink Model browser-ikkunassa oleva ryhmitelty määrätieto linkitetään Quantity takeoff-ikkunassa oleviin tuoteresepteihin. 5. Tietomallin määrätieto siirretään linkityksen jälkeen TCM Pro palvelimelle. Ilink-sovelluksella on mahdollista tallentaa suoritettu linkitystyö linkitystiedostoksi, jonka pääte on.tlx. Linkitystiedostoon tallentuu mallin ryhmittelyssä käytetyt määrittelyt sekä ryhmittelyn ja tuotereseptien väliset linkitykset. Sovelluksen avulla voidaan tarkistella mallissa olevaa määrätietoa visuaalisesti. Tietomallin sisältö voidaan ryhmitellä muun muassa mallinnusobjektien seuraavien ominaisuuksien perusteella: - rakennusobjektin ID - rakennusobjektin mallintamiseen käytetyn suunnittelutyökalun - käytetyn kuvatason - rakennusobjektille määritellyn täyteominaisuuden perusteella. Määrien tuottaminen CASE Viitaniemi Rakennushankkeen suunnittelu kokonaisuudessaan on toteutettu alusta lähtien tietomallipohjaisesti. Kohteesta on laadittu arkkitehti- ja rakenne- sekä TATEsuunnittelutietomallit. Kohteen urakkakilpailu on suoritettu tietomallista tuotettujen määrätietojen pohjalta. Tietomallipohjaisen määrälaskennan suoritti Tocoman Oy. Tutkimuksen aikana rakennusliike U. Lipsasen edustajien ja kohteen arkkitehtien kesken pidetyssä tutkimustyön seurantapalaverissa sovittiin, että tuotetaan määrätiedot rakennusosatasolla urakkalaskentavaiheen tietomallista eli rakennusosamallista sekä työnaikaisilla muutoksilla päivitetystä tietomallista eli toteutumamallista. Lisäksi verrataan tietomallien sisältämää määrätietoa keskenään sekä samalla tutkitaan määrälaskennan automaattisia ominaisuuksia.

41 DIPLOMITYÖ 34 Määrälaskenta Tocoman BIM-ohjelmistoratkaisulla. Lähtötilanne: Arkkitehti malli: VNA IFTpvtty Määrälaskenta suoritettiin rakennusosatasolla, joten tuotereseptit laadittiin rakennustapaselosteessa esitetyille rakennusosille rakennetyyppien mukaisesti. Rakennusosien luokittelu tehtiin talo-80 määrälaskentaohjeiden mukaisesti. Kuva 16: Tocoman TCM Pro Estimate käyttöliittymä Ennen tietomallin ryhmittelyä jaettiin tietomalli Ilink-sovelluksen sisältämän sijaintiprisma-työkalun avulla kolmeen lohkoon( A,B ja C). Kerrosten sijaintitieto saadaan Ilinkin avulla ArhciCad-ohjelmaan määritellyistä kerrosasetuksista. Tietomalli ryhmiteltiin Tocoman Ilink-sovelluksen Model Browser- työkalun avulla rakennusosittain. Tietomalli oli laadittu siten, että jokaisella tietomallissa mallinnetuille rakennusosatyypeille oli määritelty oma yksilöllinen ID. Rakennusosatyypeille määritelty ID vastasi rakennustyöselostuksessa määriteltyjä rakennusosatyyppien tunnuksia. Tocoman Ilink-sovelluksen Model Browser- työkalu tarjoaa useita vaihtoehtoja tietomallin ryhmittelyyn. Ryhmittelyn voi suorittaa joko hakemalla jokainen rakennusosa kerrallaan tai ns. Wizard-toiminnon avulla määrittelemällä ryhmittely kriteerit, joiden mukaan tietomallin rakennusobjektit jaotellaan. Wizardtoiminnon avulla voidaan nopeuttaa merkittävästi tehtävää mallin ryhmittelyä.

42 DIPLOMITYÖ 35 Kuva 17: Mallin ryhmittely Model Browser-työkalun avulla. Mallissa visualisoitu AK32-alakattu tyypin ryhmittelyä. Yllä olevassa kuvassa tarkastellaan tietomallin ryhmittelyä. Ilink-sovelluksen avulla voidaan visuaalisesti esittää tarkasteltavien kohteiden sijainti mallissa. Kuva 18: Linkitetyn määrätiedon visualisointi Quantity takeoff-työkalun avulla. Visualisoitu uusi kantava teräsbetoniseinä VS31. Tuotereseptien ja tietomallin sisältämän määrätiedon linkittäminen toisiinsa tapahtuu manuaalisesti määrälaskijan toimesta. Model Browser-ikkunasta siirretään valittu

43 DIPLOMITYÖ 36 rakennusosa Quantity take-off-ikkunassa olevalle vastaavalle tuotereseptin päälle. Tämän jälkeen valitaan linkitettävän määrätiedon tyyppi. Linkitettävän määrätyypille on monia vaihtoehtoja riippuen rakennusosasta. Linkitettäviä määrätiedon tyyppejä voi olla rakennusobjektin pituus, pinta-ala tai tilavuus tieto. Linkityksen jälkeen Quantity takeoff-ikkunan sisältämä määrätieto julkaistaan Tocoman TCM Pro Estimate ohjelmaan, jonka avulla määrätietoa voidaan hyödyntää kustannusarvioiden laatimisessa tai aikataulusuunnittelussa.

44 DIPLOMITYÖ 37 RAKENNEMÄÄRÄLUETTELO Määrien vertailu Rakennusosamalli Toteutumamalli koodi selite määrä yks määrä yks 1100 REIKÄ H kpl 36 kpl 1120 REIKÄ H kpl 46 kpl 1135 REIKÄ H kpl 139 kpl 1142 REIKÄ H kpl 40 kpl 2631 Betonilaatta kantava (AP31) 426 m2 392 m Uusi maavarainen alapohja, kellari, poikittaiss.(ap32) 172 m2 172 m Uusi maavarainen alapohja, tekn.tila (AP33) 41 m2 41 m Uusi kantava alapohja, Wc/siivousk. (AP34) 37 m2 37 m Uusi maavarainen alapohja, suihkutilat (AP35) 17 m2 17 m Uusi maavarainen alapohja, sisäänkäynti liuska 157 m2 46 m Uusi kantava alapohja sähkölab. (AP42) 117 m2 117 m Maavarainen laatta Kylmälaite labra (AP43) 249 m2 249 m Maavarainen laatta luokkatilat, kkrs. A3-siipi (AP44) 294 m2 294 m Maavarainen laatta, työsalit ja taukot. A3-siipi (AP45) 303 m2 303 m Pakastetilan alapohja (AP46) 7 m2 7 m Uusi kantava teräsbetoni seinä (VS31) 208 m2 201 m Uudet teräspilarit (PI31) 47 kpl 47 kpl 3331 Vanhat porrasaukot( VP31) 34 m2 34 m Pääkäytävän välipohja (VP32) m m Poikittais siipi,välipohja uusittavat kerr. (VP33) 770 m2 769 m Suihkutilat, WC/siivoust. vanhalaatta, uusittavat 81 m2 81 m2 pintakerrokset 3336 Uusi välipohja poistet. avoporrasaukon kohd.wc-tilat 28 m2 28 m2 (VP36) 3337 Uusivälipohja IV-konehuone (VP39) 590 m2 597 m Uusi välipohja IV-kohuone/luokkat. nyk. aud. (VP40) 74 m2 73 m Uusi ulkoseinä, Kellari/valokuilu, (US31) 535 m2 525 m Uusi tukimuuri, kellari-ikkunoiden terassoinnit (US33) 577 m2 884 m Räystään korotus, rapattu harkkoseinä (US39) 207 m2 207 m Profiilipeltiverhottu ulkseinä IV (US40) 801 m2 786 m2 Yllä olevassa taulukossa on esitetty rakennusosamallista ja päivitetyssä toteutumamallista osa tuotettujen määrien vertailusta. Toteutumamallin määrätieto on tuotettu rakennusosamallin määrälaskennassa luodun linkitystiedoston avulla automaattisesti. Ainoastaan uusien rakennusobjektien kohdalla linkitys joudutaan suorittamaan uudelleen. Tietomallien määrien vertailu on esitetty kokonaisuudessaan liitteessä 1.

45 DIPLOMITYÖ 38 Analysoitaessa eri tietomallien sisältämiä määrätietoja, voidaan huomata muun muassa suunnittelutyön tarkentumisesta aiheutuneet pienet määrämuutokset. Tämä on melko yleistä saneerauskohteissa, joissa olemassa olevien rakenteiden lähtötietojen epätarkkuus aiheuttaa suunnitteluun virheitä, joita korjataan rakennustöiden etenemisen mukaan. Edellä esitetyissä tietomallien sisältämien määrätietojen tarkasteluissa on pohjauduttu ainoastaan arkkitehdin laatimaan tietomallin käsittelyyn, vaikka käytössä oli myös rakennesuunnittelijan laatima tietomalli. Rakennesuunnittelijan tietomalli ei tässä kohteessa tarjonnut määrälaskentaan juurikaan lisäarvoa, kaikki määrälaskennan kannalta oleellinen tieto löytyi myös arkkitehdin laatimasta tietomallista. Tutkimuksen aikana todettiin että rakennesuunnittelijan tietomallin hyödyntäminen tuo merkittäviä hyötyjä rakennusprosessille uudisrakennushankkeissa. Tällöin tietomallista pystytään tuottaman kattavasti kantavien rakennusosien määrätiedot ja hyödyntämään sitä rakennusliikkeen tuotannonsuunnittelussa.

46 DIPLOMITYÖ Tietomallipohjaisen määrätiedon hyödyntäminen kustannusarvion laadinnassa ja aikataulusuunnittelussa Tietomallipohjaisen määrätiedon tehokkaan hyödyntämisen kustannusarvion laadinnan perusedellytyksenä on se, että tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin alussa tietomallintamiselle on asetettu vaatimukset. Vaatimusten määrittelyssä on huomioitava tietomallipohjaisen määrälaskennan vaatimukset. Tietomallin sisältämä määrätieto on linkitetty määrä- ja kustannuslaskenta ohjelmistojen tuoteresepteille. Kustannusarvio perustuu tuotereseptien ja määrätiedon hyödyntämiseen. Kustannusarvio voidaan laatia rakennusosa-, suorite- tai panostasolla. Laadittaessa kustannusarviota: - rakennusosatasolla kustannukset määräytyvät rakennusosan yksikkökustannusten mukaan. Tällöin yksikkökustannukset pitävät sisällään kaikki rakennusosan valmistamisesta aiheutuvat kustannukset. Esimerkiksi alapohjan yksikkö kustannus /m2 pitää sisällään alapohjan eristämisestä, raudoituksesta ja betonoinnista aiheutuvat kustannukset. - suoritetasolla kustannukset määräytyvät suoritteen yksikkökustannusten mukaan. Suoritteen yksikkökustannus pitää sisällään rakennusosan valmistamiseksi vaadittavien työsuoritusten kustannukset. Esimerkiksi alapohjan valmistamiseen eräs vaadittava suorite on alapohjan betonointi. Alapohjan betonoinnin yksikkökustannus /m2 pitää sisällään betonoinnista aiheutuvat työja materiaalikustannukset. - panostasolla määräytyvät kustannukset rakennusosan valmistamiseen vaadittavien suoritteiden vaatimien työ- ja materiaalipanosten mukaan. Työ- ja materiaalipanosten määrä saadaan menekkitietojen mukaan. Työ- ja materiaali menekkitiedot saadaan yleisistä tai yrityskohtaisista tilastollisista menekkitiedostoista. Kustannusarvioiden tarkkuustaso riippuu valitusta kustannusten määräytymistasosta. Panostasolla kustannusarviosta saadaan tarkin, mutta toisaalta se on myös kaikkein työllistävin.

47 DIPLOMITYÖ 40 Kustannuslaskenta TCM Pro Estimate avulla TCM Pro Estimate-sovellus on osa Tocoman BIM - ratkaisua, TCM Pro Esitimaten avulla on mahdollista hyödyntää tietomallipohjaista määrälaskentaa luonnos- ja tarjousvaiheen määrä- että kustannuslaskennassa kuin myös rakentamisvaiheen määrien ja kustannusten hallinnassa. TCM Pro Estimate:lla on mahdollista hallita reaaliaikaisesti määrä- ja kustannustietoa tietomallin sisältämien määrien muuttuessa.(tocoman) Kustannuslaskelmat voi koota rakennusosien avulla tai perinteisesti suoritteiden avulla. Hinnoittelu tapahtuu joustavasti panoslajipohjaisesti, panospohjaisesti tai näiden yhdistelmänä. Sovelluksella voidaan myös ylläpitää yrityksen panoshinnastoa.(tocoman) Luonnosvaiheen kustannuslaskelmat laaditaan tehokkaasti rakennusosiin perustuen ja puuttuvat kustannuserät lisätään rakennusosalaskelmaan omilla prosenttipohjaisilla laskentamalleilla. Laskelman sisältöä voi muokata jopa panostasolla, kun suunnitelmat tarkentuvat. Jos kustannuslaskelmat halutaan tehdä perinteiseen tapaan suoritetasolla, voidaan suoriteluettelon laatimista ja suoritemäärien laskentaa ja määrien hallintaa merkittävästi tehostaa rakennusosien ja tilalaskennan avulla. Kuva 19: TCM Pro Estimate määrien ja kustannusten laskentaohjelmisto.