Rakentaminen nopeammaksi -seminaari. Tutkittua tietoa Suomesta ja maailmalta

Transkriptio

1 Rakentaminen nopeammaksi -seminaari Tutkittua tietoa Suomesta ja maailmalta Antti Peltokorpi Apulaisprofessori, rakentamisen tuotantotalous Aalto-yliopisto, Rakennustekniikan laitos

2 Rakennustekniikan laitos Aaltoyliopistossa Antti Peltokorpi Olli Seppänen Vishal Singh

3 Tutkimusteemoja ja -projekteja Intelligent Construction Site (icons) Reality Capture (ReCap) Digitalized Construction Flows (DiCtion) Suorarakentaminen VISIO konsortio Visio 2030 rakennusalalle Tahti suunnittelussa ja tuotannossa Talotekniikan esivalmistus Healing and Modular Healthcare Facilities (HeMoHes) Toimittajien arviointi ja kehittäminen Suurten hankkeiden johtaminen

4 Visio 2030 hanke Uuden sukupolven kouluttaminen (Aalto) TOP DOWN Visio 2030 Määritetään tavoite Määritetään tarvittavat digiratkaisut Ongelmalähtöiset tutkimushankkeet (Aalto, yritykset) Nykyprosessin ongelmat, innovaation esteet BOTTOM UP Ratkaistaan ongelmia, kehitetään alaa, tuottavuusloikka Määritetään askeleet ja aikataulu Yhteiskunnallinen vaikuttaminen (Aalto) Toimitusjohtajatason Työryhmätyöskentely (Yritykset, (Aalto) ) Tutkimus (KV-benchmarking, muiden alojen benchmarking, teknologian kehitys) (Aalto) Department of Civil Engineering 2/7/2018 4

5 Konsortion nykyiset jäsenyritykset Ohjausryhmä Kuunteluoppilaat Department of Civil Engineering 2/7/2018 5

6 Visio 2030 tutkimusteemat Vuosi 1 (2016-8/2017) 1. Rakentamisen tehostaminen - parhaiden kv. käytäntöjen kartoitus (toimitusjohtajaryhmä) 2. Lean suunnittelun ohjaus 3. Luottamuksen synnyttäminen ja hyödyntäminen rakentamisessa Vuosi 2 (9/2017-) 1. Rakennusalan vision muodostaminen (toimitusjohtajaryhmä) 2. Tahti suunnittelussa ja tuotannossa 3. Talotekniikan esivalmistus Department of Civil Engineering 2/7/2018 6

7 Toimitusjohtajatyöryhmä Department of Civil Engineering 2/7/2018 7

8 Kv. tutkimus parhaista käytännöistä Canada Timber, prefabrication USA Modularization, panelization, Integrated Project Delivery (IPD), Last Planner Sy stem Norway Speed-upproject, Lean Design Management, Takt time planning UK Prefabrication and industry-wide initiatives Netherlands Innovative construction processes Brazil Prefabricated concrete walls Finland Ship buildingindustry Germany Takt time planning Switzerland Robotics Greece IGLC Conference China 3D Printing, Prefabrication, Robotics Singapore BIM, Prefabrication, Modularization Japan Prefabricated houses, Zero energy mass custom isation, Takt time planning, Kaizen, Logistics Department of Civil Engineering 2/7/2018 8

9 Löytyneet teemat Lean planning and control of design and production minimize waste Takt planning Production management Lean in Design Management Lean Production Management Logistics Supply Chain Management BIM for planning and control Collaborative contract forms Towards more collaborative and trustful construction Collaborative technologies Collaborative techniques Improvement and significance of trust Digitalization of site Real-time monitoring tools Digitalization of construction site Reality Capture Process automation Industrialized construction Digitalization of quality assurance Construction robotics, 3D Printing Modularity concept Off site construction Automated factories Building Information Modeling as common platform BIM-based change management Subcontractor BIM Procurement BIM Organizations need to be multicultural and continuously learning Learning organizations Multicultural organizations Department of Civil Engineering 2/7/2018 9

10 Last Planner System Last Planner työkaluja ilmaantuu kiihtyvään tahtiin Esim. vplanner, Touchplan, Autodesk BIM 360 Plan, LeanSight, Suomessa VisiLean jne. Department of Civil Engineering 2/7/

11 Robotic Total Stations Laajasti käytössä Yhdysvalloissa, Iso- Britannia, Australia Erityisesti paikallavalut, väliseinät, talotekniikka 1 mies mittaa 5 x enemmän pisteitä päivässä kuin 2 miestä perinteisin menetelmin Suffolk Construction: Toteutumamalli päivitetään reaaliajassa takaisin suunnittelijoille, jotka reagoivat saman tien poikkeamiin Department of Civil Engineering 2/7/

12 Laserkeilaus työn aikana Esim. lattian tasaisuus, seinien suoruus, vertailu BIM-geometriaan yleisiä sovelluskohteita Alussa: määrien mittaus, automaattinen toteutuman seuranta Department of Civil Engineering 2/7/

13 Robotic cranes Singapore Nosturin kuljettaja näkee BIM-mallin ja asennusjärjestyksen Nosturin koukussa kamera + GPS-paikannus Näyttää seuraavaksi nostettavan elementin / moduulin ja nostokohteen Department of Civil Engineering 2/7/

14 Top laser projectors Singapore / Japani Erityisesti moduulituotannossa Näyttää asennettavien elementtien sijainnit BIM-mallien pohjalta Department of Civil Engineering 2/7/

15 Drones / rovers Automaattinen tietojenkeruu Dronet: yleisiä infrahankkeissa, yleistymässä maanrakennus-, runkoja julkisivuvaiheessa. Yksittäisiä testejä sisällä (Disney Kiina) Rover: alkuvaiheessa, pilotteja sisäpuolen ratkaisu Kuvatiedon käsittely vielä pääosin manuaalista Department of Civil Engineering 2/7/

16 Real time tracking Aalto icons Worker Data storage cloud RFID tags Beacon 2 Gateways Materials 2 Beacon Locations 3 Equipment Foreman / Superintendent Department of Civil Engineering 2/7/

17 Reality Capture Cloud system Progress automatically monitored BIM model automatically updated Mobile robot Quality inspection Automatic schedule update Laser scanner Project Team Augmented reality Drone with camera

18 Rakennushankkeen nopeuttaminen 1. Tahti tuotannossa ja suunnittelussa 2. Talotekniikan esivalmistus Department of Civil Engineering

19 Germany BMW Lean Building Takt Time Planning

20 Mitä on tahti? Sanan takt alkuperä on latinan sanasta tactus : kosketus, tunne (Haghsheno et al. 2016) Saksan kielen sana takt tarkoittaa rytmiä tai kadenssia (Frandson et al. 2013) Tahtiaika on ajan yksikkö, jossa tuote täytyy valmistaa (supply rate), jotta päästään samaan tahtiin kuin tuotetta tarvitaan (demand rate)." (Hopp and Spearman 2008)

21 Tutkimusten raportoimia hyötyjä Työn virtauksen paraneminen Hukan väheneminen Tuottavuuden lisäys Käynnissä olevan työn (WIP) vähennys Projektien kustannussäästöt Laatuvirheiden väheneminen Työryhmät tietävät, missä ja milloin työskennellä Ylituotannon estäminen Työprosessien vakauttaminen Varastojen ja odotusaikojen väheneminen työvaiheiden välillä Tilaisuus keskustella muiden työryhmien kanssa ongelmista Kuljetusten optimointi jatkuvan virtauksen avulla Toimitusaikojen vähentäminen

22 Frandson et al. (2013) ehdotti tahdin käyttöön kuutta vaihetta: Dlouhy et al. (2016) määrittivät kolme tahdin tasoa 1. Tiedonkeruu 2. Tahtialueiden määrittely 3. Työjärjestyksen ymmärtäminen 4. Yksittäisten tehtävien kestojen ymmärtäminen 5. Työn virtauksen tasaaminen 6. Tahtisuunnitelman tekeminen

23 Yksinkertainen aikataulu Department of Civil Engineering 2/7/

24 Tahti loistavia tuloksia muilla aloilla, nyt tulossa rakennusalalle BMW: 50% rakennuskestojen lyhennys. Uusi automalli vuotta aiemmin markkinoille Cathedral Hill Hospital, San Francisco: 10% keston lyhennys, 30% tuottavuuden parannus Skanska Norjassa: 50% keston lyhennys sairaalahankkeessa Suomessa tehty vielä aika vähän caseja rakentamisessa mutta laivan hyttisaneeraus: tuottavuus 380%, keston lyhennys 73% (Heinonen & Seppänen 2016) Department of Civil Engineering 2/7/

25 Esim. Californian sairaalahanke Tahtituotanto - tahtisuunnittelu Kerrokset jaettu alueisiin Jokainen urakoitsija saa viikon alueella Vain yksi urakoitsija alueella kerrallaan Kaikki materiaalitoimitukset vain omalle alueelle Juna liikkuu perjantain ja maanantain välisenä aikana työt valmiiksi perjantaina, uusi mesta alkaa maanantaina

26

27 BMW Janosch Dlouhy vierailun tärkeimmät opit - tahtisimulaatio Tahtisimulaatio Kierros 1: perinteinen suunnitelma perustuen kestoarvioihin tavoite 15 min, toteutuma 30 min. Kierros 2: Jako 9 tahtialueeseen, ei muuta suunnitelmaa kuin tahti toteutuma 15 min Kierros 3: Jako pieniin alueisiin, tarkka suunnitelma, työn uudelleen jako (mm. logistiikka), ohjauspalaveri, toteutuma 10 min

28 Simulaation oppeja Pienet sijainnit ja nopea tahti toimivat yllättävän hyvin Pelko resurssitehottomuudesta simulaation pohjalta liioiteltu Logistiikan irrottaminen työstä helpotti huomattavasti Tahti joustavaa kun huomattiin, että ei pysytty tahdissa, tahtia pidennettiin Tahdin puskurit: 1) Projektin loppu, 2) Viikonloput, illat, 3) Puskurivaunut Joustavampaa kuin olemme pelänneet Dynaaminen alueiden vaihto Tehtävien siirto vaunusta toiseen

29 Mielenkiintoisia caseja Esim. supermarket saneeraus case keston lyhennys 10 päivää 2,5 pv. Jaettiin 1-2?m levyisiin kaistaleisiin tunnin tahdilla Kuivumisajat alkoivat dominoida vaihdettiin nopeasti kuivuvaan betoniin

30 Tahdin suunnittelun vaiheet (Haghsheno et al. 2016) Standard Space Unit (SSU) pienin toistuva kokonaisuus Määrät, työvaiheet ja riippuvuudet selvitetään tarkasti yhdelle SSU:lle Tahtialue yhdistää useita SSU:ta Työvaiheita yhdistetään vaunuihin (vrt. suurtehtävä) Vaunut mahdutetaan tahtiin Tahdin pituus: 1 vko 15 min

31 Talotekniikan esivalmistus: ratkaisut, esteet ja mahdollistajat Tavoitteena on edistää talotekniikan esiasennuksen hyödyntämismahdollisuuksia suomalaisessa rakentamisessa Tutkimuskysymykset - Mitkä ovat talotekniikan esivalmistuksen mahdollisuudet ja esteet ja miten esteet poistetaan? - Miten suunnittelun tehtävät ja prosessi muuttuu esivalmistuksen lisääntyessä? Tutkimus toteutetaan keräämällä näkemyksiä, kokemuksia ja mielipiteitä useilta eri toimijoilta - Tilaajia, pääurakoitsijoita, suunnittelijoita, Tate-urakoitsijoita, työntekijä- ja toimialaliittoja, esivalmistusyrityksiä jne

32 Tunnistettuja ratkaisuja mm. erilaiset konehuoneet, pystykuilut, käytäväelementit, kannakkeet, talotekniikkaelementit huoneisiin, jäähdytyspalkit, esiasennetut jakotukit, kylpyhuoneet, leikkaussalit, seinäelementit, sähköasennussarjat, materiaalipaketit

33 Mielenkiintoisia esimerkkejä: Saint Joseph Heritage projekti (MEP) Kokonaiskesto: 36 kk 29,5 kk Vain seinäelementeissä suorat valmistuskustannukset alhaisemmat Suurin hyöty nopeutuneesta aikataulusta Lähde: Antillón et al. (2014)

34 Tate esivalmistuksen hyötyjä Aikataulu, aikataulu, aikataulu! Työturvallisuus Tuottavuus Laatu Työvoiman saatavuus

35 Esteitä ja haasteita 1. Asenteet ja lukkiutuneet toimintatavat Halvinta hintaa ja pirstaleisuutta edistävät hankemuodot Ansaintamallit ja projektikannustimet 4. Tuotteet kehitysasteella Moduulit liian isoja Toleranssit ja tuotteiden rajapinnat tökkii 2. Prosessi puuttuu Päätös hyödyntää esivalmistusta tulisi tehdä aikaisessa vaiheessa Suunnittelun resursseihin, vaiheistukseen ja yhteistyöhön panostetaan liian vähän 3. Toimittajien kyvykkyydessä kehitettävää Ratkaisujen markkinointi ja urakoitsijan / tilaajan konsultointi Aikatauluhyötyjen ulosmittaus ja todentaminen Ei ole riittävästi toimittajia 5. Liitot & työvoima pitää saada mukaan Liittojen välinen kilpailu TES jäykkä esivalmistuksen näkökulmasta

36 Miten tämä kaikki liittyy rakentamisen nopeuttamiseen? Lean suunnittelunohjaus Materiaalien täsmätoimitukset Tahti tuotannossa Täsmällinen tuotannonohjaus Modulaarinen tuoterakenne Tehostunut suunnittelun ja asennustyön arvovirta Teollinen rakentaminen Esivalmistus ja -asennus Automaatio Luottamus ja avoimuus Prosessin läpinäkyvyys Digitaalinen tilannekuva Department of Civil Engineering