Tietomallipohjainen LVI-suunnittelu avoimessa rakentamisessa

Joonas Puustinen Tietomallipohjainen LVI-suunnittelu avoimessa rakentamisessa Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten. Espoossa 9.2.2015 Valvoja: Professori Risto Kosonen Ohjaaja: Diplomi-insinööri Tuomas Laine

Aalto-yliopisto, PL 11000, 00076 AALTO www.aalto.fi Diplomityön tiivistelmä Tekijä Joonas Puustinen Työn nimi Tietomallipohjainen LVI-suunnittelu avoimessa rakentamisessa Koulutusohjelma Energia- ja LVI-tekniikka Pääaine LVI-tekniikka Koodi K3008 Työn valvoja Professori Risto Kosonen Työn ohjaaja Diplomi-insinööri Tuomas Laine Päivämäärä 9.2.2015 Sivumäärä 88+5 Kieli suomi Tiivistelmä Avoimen rakentamisen periaate on jakaa rakennus päätöksenteon kannalta sopiviin osiin, joiden väliset riippuvuudet pyritään minimoimaan. Rakennus jaetaan elinkaariltaan erimittaisiin osiin, kiinteään perusosaan ja muuntuvaan tilaosaan. Jaon tavoitteena on muuntojoustavuuden lisääminen ja muutosten helpottaminen elinkaaren aikana tapahtuvien tarpeiden muutosten myötä. Rakennuksen suunnitteluvaiheessa voidaan varautua käyttöön, jota ei vielä tunneta tarkasti. Avoimen rakentamisen periaate soveltuu kaikkiin rakennushankkeen toteutusmuotoihin. Erityisen hyvin ajatus soveltuu kohteisiin, joissa käyttäjien toiminta muuttuu nopealla syklillä, eikä tulevaisuuden tarpeita voida määrittää tarkasti. Näin on toimitiloissa, kauppakeskuksissa ja sairaaloissa. Avoimessa rakentamisessa ei voida laatia toteutussuunnitelmatasoisia suunnitelmia urakkalaskentaa varten, jos tilojen käyttäjä ei ole tiedossa. Muuntuvista tilaosista laaditaan tilakonsepteja, jotka esittävät tila-alueen erilaisia käyttöratkaisuja. Kiinteän perusosan mitoitus perustuu muuntuvan osan tilakonseptien maksimiominaisuuksiin. Tilaosien suunnitelmat laaditaan ensikäytön mukaisiksi käyttäjäpäätösten jälkeen. Käyttäjät voivat vaikuttaa tilaratkaisuihin ja suunnitteluvaiheen hukka vähenee kun suunnitelmia ei laadita puutteellisilla lähtötiedoilla. Suunnittelu painottuu perinteistä enemmän alkuvaiheen suunnitteluun. Erityisen tärkeää suunnittelun alkuvaiheessa on määrittää toiminnat, joihin rakennuksen käytössä varaudutaan. Avoin rakentaminen mahdollistaa elinkaaren aikana joustavamman muuntumisen tilan käyttäjien tarpeisiin. Avoimessa rakentamisessa suunnittelutiedon hallinnan merkitys korostuu. Tietomallinnustyökalut tarjoavat menetelmiä suunnittelutiedon hallintaan, päätöksenteon tueksi ja vaatimusten täyttämisen todentamiseksi. Ehdotussuunnitteluvaiheessa on tärkeää määrittää kiinteän ja muuntuvan osan rajapinta. Minkälaiselle tilan käytölle varaudutaan tulevaisuudessa ja millä tavoin käyttäjämuutos toteutetaan. Verkosto- ja laitemallinnus tulee tila-alueen osalta aloittaa mahdollisimman myöhäisessä vaiheessa. Yleissuunnitteluvaiheessa käytetään tilakonseptin mukaisia tilatyyppejä, jotka linkitetään arkkitehdin tilamalliin. Tilatyyppiin linkitettyä tietoa voidaan käyttää periaateratkaisuin tapahtuvissa hankinnoissa. Palvelualueiden ja vaatimusmallien luonti tietomallipohjaisesti mahdollistaa suunnittelutiedon nopean käsittelyn ja eri ratkaisujen vertailun havainnollisella tavalla. Tietoja voidaan hyödyntää myös olosuhdesimuloinnin lähtötietona, vaatimusten täyttymisen varmistamiseksi. Avoin rakentaminen ja tietomallinnushankkeet edellyttävät hyvää yhteistyötä ja kommunikointia osapuolten kesken. Yhteistoimintaan kannustavat sopimusmallit ja Lean construction periaatteiden soveltaminen voi parantaa hankkeiden toteutusta. Avainsanat Avoin rakentaminen, tietomallinnus, Lean construction, LVI-suunnittelu, suunnitteluprosessi

Aalto University, P.O. BOX 11000, 00076 AALTO www.aalto.fi Abstract of Master's Thesis Author Joonas Puustinen Title of thesis BIM-Based HVAC Design in Open Building Degree programme Energy and HVAC Technology Major HVAC Technology Code K3008 Thesis supervisor Professor Risto Kosonen Thesis advisor Tuomas Laine, M.Sc. (Tech.) Date 9.2.2015 Number of pages 88+5 Language Finnish Abstract The principle of Open Building is to divide building into distinct levels of decisionmaking while minimizing interference and conflict between subsystems. Support level involves the parts of a building which are common to all users. Infill level offers flexible space to user. The aim of the division is to increase adaptability and enable the changes in the space usage during the building life cycle. In the building design phase it is possible to prepare for the usage that is not yet clearly defined. The principle of Open Building is suitable for all project delivery methods in construction. Especially in cases where user s behaviour changes with a fast cycle or when future needs are not accurately known. This is common in business premises, shopping centres and hospitals. The principle of open building requires that implementation plans should not be too complete when the contractor is being chosen. The flexible infill part is described by concepts which illustrate the different kinds of usage solutions of the space. The support level accommodates and limits the lower infill level which in turn determines its requirements to the support level capacity. Plans are compiled only when the final users of the spaces in the building have committed. Thus users can affect to infill decisions and the wasted work during design phase is reduced because plans incomplete information. The early phase of design is emphasized. In early stages of the design phase it is particularly important to determine the activities to prepare for in the infill level. Finding of the study emphasised design data management in the design process. Building information modelling tools provides methods for the design information management, supports decision making and verification of fulfilling the requirements. In conceptual design phase, it is important to determine the interface between fixed and variable parts. What kind of space usage is prepared in the future and how are the changes implemented? Network and device modelling should be started as late in the phase as possible. In the conceptual design phase infill level modelling should be based on service charts and requirement models. Service area charts and requirement models enable fast design data processing and comparison of different solutions in an illustrative way. The requirement model can also be used as input data to the simulations to ensure that design is accordance with requirements. The Open Building projects require good co-operation and communication between the parties. Implementation of projects can be improved with integrated project delivery (IPD) and Lean construction principles. Keywords Open Building, building information modelling, Lean construction, HVAC design, design process

4 Alkusanat Tämä diplomityö on tehty opinnäytteeksi Aalto-yliopiston Insinööritieteiden Korkeakoulussa. Työn toimeksiantajana oli Granlund Oy. Diplomityön aihe syntyi Granlundilla toteutetuissa projekteissa havaittujen ongelmien perusteella. Tavoitteena oli analysoida avoimen rakentamisen suunnitteluprosessia ja tuoda esiin avoimessa rakentamisessa huomioitavat seikat LVI-suunnittelussa. Aihe osoittautui haastavaksi, koska kokemukseni rakennushankkeista ja suunnittelusta oli entuudestaan melko vähäinen. Diplomityötä ovat rahoittaneet Granlund Oy ja LCIFIN2-hanke, jonka tavoitteena on Lean-ajattelutavan mukaisten periaatteiden tutkiminen, kehittäminen ja soveltaminen rakennusteollisuudessa. Haluan kiittää työn ohjaajaa, Tuomas Lainetta ideoista ja kehitysehdotuksista työn aikana. Kiitos Markku Jokelalle, joka eläkepäivillään halusi perehdyttää minut avoimeen rakentamiseen ja antoi hyviä kommentteja työn sisällöstä. Kiitos myös Tero Järviselle teknisestä ohjauksesta, kommenteista ja perehdyttämisestä tietomallinnukseen. Työn valvojaa professori Risto Kososta kiitän työn tarkastamisesta ja tutkimuksellisen otteen säilyttävästä palautteesta. Lopuksi haluan kiittää Iinaa kannustuksesta opintojeni ja diplomityön kirjoittamisen aikana. Helsingissä 9.2.2015 Joonas Puustinen

5 Sisällysluettelo Diplomityön tiivistelmä Abstract of Master s Thesis Alkusanat... 4 Käsitteet... 7 1 Johdanto... 9 1.1 Työn tausta... 9 1.2 Tavoitteet ja rajaus... 10 1.3 Tutkimuksen toteutus... 10 2 Rakennussuunnittelu ja hankkeen toteutusmuoto... 12 2.1 Rakennussuunnittelu... 12 2.1.1 Suunnittelupäätös... 13 2.1.2 Suunnittelun tehtäväluettelot... 13 2.1.3 Uudistetut tehtäväluettelot TELU12... 14 2.2 Rakennushankkeen toteutusmuoto... 15 2.2.1 Pääurakkamuoto... 16 2.2.2 Suunnittele ja rakenna urakkamuodot... 16 2.2.3 Projektinjohtorakentaminen... 17 2.2.4 Talotekniikan johtamisurakka... 18 2.2.5 Suunnittelun ongelmat projektinjohtorakentamisessa... 19 2.2.6 Allianssimalli ja Integroitu projektitoimitus... 20 3 Suunnittelun ohjaus ja avoin rakentaminen... 21 3.1 SUKE-malli... 21 3.2 Avoimen rakentamisen synty... 21 3.3 Avoimen rakentamisen periaate... 22 3.3.1 Kiinteän perusosan ja muuntuvan tilaosan määrittely... 24 3.4 Avoimen rakentamisen hyödyt ja haasteet... 25 3.4.1 Rakennuksen joustavuus... 25 3.4.2 Yhteistyö ja talotekniikan jakaminen... 26 3.4.3 Avoimen rakentamisen case kohteet... 27 3.5 Suunnittelun ohjaaminen rakennushankkeessa... 27 3.5.1 Suunnitelmapaketit ja hankintapaketit... 28 3.5.2 Suunnitelmien valmiustaso eri hankintamuodoissa... 30 3.5.3 Hankintamuotoihin soveltuvat urakkamuodot... 31 3.5.4 Projektisuunnittelu hankkeen ohjaamisessa... 32 3.6 Tavoitteiden asettaminen ja hallinta... 33 4 Tietomallinnus ja Lean construction... 36 4.1 Tietomallinnus... 36 4.1.1 Tarve rakennusten tietomallinnukselle... 36 4.1.2 Rakennuksen tietomalli... 36 4.1.3 IFC-tiedonsiirtostandardi... 37 4.1.4 Tietomallinnuksen mahdollisuudet ja tavoitteet... 38 4.1.5 Tietomallit konseptisuunnittelussa... 39 4.2 Lean periaatteet rakentamisessa... 40 4.2.1 Lean construction käytännössä... 41 4.2.2 Last Planner suunnittelun ohjauksessa... 43 4.2.3 Uudet sopimusmallit... 45 4.2.4 Tavoitehinta- ja tavoitearvosuunnittelu... 45 4.2.5 Joukkopohjainen suunnittelu... 46 4.2.6 Tuotteistaminen... 46

4.2.7 Big Room ja solmutyöskentely... 47 4.2.8 Lean Construction avoimessa rakentamisessa.... 48 4.3 Tietomallipohjainen suunnitteluprosessi avoimessa rakentamisessa... 49 4.3.1 Hankeprosessi avoimessa rakentamisessa... 49 4.3.2 Tietomallit hankkeen eri vaiheissa... 51 4.3.3 Yleiset Tietomallivaatimukset... 52 4.3.4 Tarveselvitys... 53 4.3.5 Hankesuunnittelu... 53 4.3.6 Ehdotussuunnittelu... 54 4.3.7 Yleissuunnittelu... 57 4.3.8 Toteutussuunnittelu... 58 5 Avoimen rakentamisen LVI-suunnitteluprosessin analyysi... 61 5.1 Tietomallipohjaisen suunnitteluprosessin ongelmat... 61 5.1.1 Suunnittelumallin tarkkuustaso... 61 5.1.2 Suunnittelun vaiheistus ja yhteistoiminta... 61 5.1.3 Yhteenveto... 62 5.2 Suunnittelun vaiheistus avoimessa rakentamisessa... 62 5.3 Suunnitteluprosessin analysointi ja huomioitavat tekijät... 63 5.3.1 Avoimen rakentamisen tavoitteet hankesuunnittelussa... 63 5.3.2 Joustavan tilaohjelman mukainen mitoitus... 65 5.3.3 Järjestelmävaihtoehtojen vertailu ehdotussuunnittelussa... 66 5.3.4 Kiinteän perusosan ja muuntuvan tilaosan rajapinta... 67 5.3.5 Järjestelmävalintoihin vaikuttavat tekijät... 69 5.3.6 Koko rakennuksen kattava yleissuunnitelma... 70 5.3.7 Tilatyypit yleissuunnitteluvaiheen perustana... 71 5.3.8 Kiinteän perusrakennuksen ja muuntuvien tilaosien toteutussuunnittelu. 72 5.3.9 Yhteenveto suunnitteluprosessista... 73 5.4 Avointa rakentamista tukevat suunnittelumenetelmät... 74 5.4.1 Palvelualueiden luonti tietomallipohjaisesti... 74 5.4.2 LVI-tekniikan vaatimusmalli... 76 5.4.3 Menetelmien hyödyt... 78 6 Yhteenveto ja johtopäätökset... 80 6.1 Jatkotutkimusehdotukset... 81 Lähdeluettelo... 83 Liiteluettelo... 88 6

7 Käsitteet Hankintajako on hankkeen hankintapakettien luettelo. Hankinta- ja suunnitelmajako suunnitellaan ennen toteutussuunnittelun alkua. Hankintajako ja yksittäisen hankinnan sisältö täsmentyy hankkeen etenemisen myötä. (Kruus. 2008, s. 14.) Hankintapaketti on toimitus tai urakkasuoritus, jonka ajoitus tapahtuu yhtenä kokonaisuutena. Hankintapaketti on pienin suunniteltava hankintakokonaisuus. Paketti voidaan jakaa tai yhdistää varsinaisiksi hankinnoiksi sisällön tarkentuessa tai markkinatilanteen muutosten mukaan. (Kruus. 2008, s. 14.) Hankintastrategia on projektinjohdon ja tilaajan laatima kuvaus menettelystä, jolla, suunnitelmille ja toimituksille asetetut tavoitteet pyritään saavuttamaan. Hankintastrategia sisältää hankintojen osittelun eli hankintajaon ja ajoituksen, sekä hankintamuotojen valinnat. (Kruus et al. 2006, s. 37 38.) Kiinteä perusosa (support, shell & core) Kiinteä perusosa käsittää muuntojouston ja jaettavuuden perusteella valitut rakennusosat, jotka toteutetaan yhtenäisenä perusrakennuksena. Kiinteä perusrakennus ja muuntuvat tilaosat määritellään hankeohjelmassa tai projektiohjelmassa (Kruus. 2008, s. 14). Sen tehtävänä on tarjota sääsuojattua tilaa, sisältäen kaikki rakennuksen yhteiset järjestelmät, kuten sisäänkäynnit, porrashuoneet, hissit sekä tekniset tilat. (Kiiras et al. 2007, s. 19.) Lean construction tarkoittaa Toyota Production Systemin (TPS) perusteiden soveltamista rakentamisessa. Leanin tavoitteena on kokonaisvaltainen hukan poistaminen, asiakasarvon maksimoiminen ja jatkuva parantaminen. Lean construction ja tietomallinnus ovat toisistaan riippumattomia, mutta paras hyöty saavutetaan niiden yhteisellä käyttöönotolla. (Sacks et al. 2010.) Muuntuva tilaosa (infill, fit out) Muuntuva tilaosa tarjoaa tarpeisiin joustavaa tilaa käyttäjälle (Kendall & Teicher. 1999). Muuntuva tilaosa käsittää muuntojouston ja jaettavuuden perusteella valitut tilat, jotka suunnitellaan ja rakennetaan vasta kun käyttäjäratkaisut ovat tehty. (Kiiras et al. 2007, s. 7.)Muuntuvaan tilaosaan kuuluu esimerkiksi tilan LVI-laitteet, väliseinät, saniteettikalusteet ja sisäpinnat. Rakennuttaja on organisaatio, joka vastaa rakennuttamisesta. Rakennuttajan vastuulla on tilaajan tavoitteiden mukaisten tarpeiden täyttäminen. Rakennuttajakonsultti toimii tilaajan edustajana suunnittelijoihin, urakoitsijoihin ja muihin rakentamisen osapuoliin nähden. Rakennuttaja asettaa hankkeelle laatu-, laajuus-, aika-, kustannustavoitteet. Rakennuttaja valitsee hankkeelle suunnittelijat. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 13.)

8 SUKE-malli on erityisesti projektinjohtototeutukseen kehitetty avoimeen rakentamiseen perustuva toteutuksen malli. Se on kehitetty Helsingin Yliopiston teknisen osaston ja Teknillisen Korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion yhteisessä kehitysprojektissa, Suunnittelujärjestelmän kehittäminen SUKE. Kehitysprojekti toteutettiin vuosina 2003 2007. SUKEn tarkoitus oli kehittää projektinjohtorakentamiseen toimintamalleja ja luoda pohjaa tehtäväluetteloiden kehittämiseen. (Kruus. 2008, s. 16 21.) Suunnitelmajako on toteutussuunnittelun suunnitelmapakettien luettelo, ja se päätetään ennen toteutussuunnittelun aloitusta. Suunnitelmajako ja hankintajako ovat toisiaan täydentäviä luetteloita ja niiden sisältö täsmentyy hankkeen edetessä. (Kruus. 2008, s. 15.) Suunnitelmapaketti on samanaikaisesti suunniteltava toteutussuunnitelmien kokonaisuus, joka palvelee yhtä tai useampaa hankintapakettia. Hankintapakettien edellyttämien suunnitelmien toimitus voidaan porrastaa. Suunnitelmapaketteja voidaan jakaa osiin tai laatia uusia hankkeen sisällön täsmentyessä. (Kruus. 2008, s. 15.) Tehtäväluettelot (TELU) ovat suunnittelutehtävien tilaamisen helpottamiseksi julkaistuja yleisiä RT-ohjekortteja (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 36). Tehtäväluetteloilla määritetään talonrakennusta koskevien suunnittelutehtävien sisältö ja laajuus ja ne soveltuvat kaikenlaisiin kohteisiin, erilaisten hankinta- ja palkkiomuotojen kanssa (RT 10-11105. 2013). TELU12 on lyhenne vuonna 2013 käyttöönotetuista tehtäväluetteloista, jotka korvaavat TELU95 tehtäväluettelot. TELU12 sisältää tehtäväluetteloita hankeen johtamisen, rakennussuunnittelun ja muiden suunnittelu- ja asiantuntijatehtävien tilaamiseen (RT 10-11105. 2013). Tilaaja on rakennuksen omistaja, lopullinen käyttäjä tai rahoittaja, joka vuokraa tilan eri käyttäjille. Tilaaja ei yleensä hoida kaikkia rakennuttamistehtäviä itse, vaan tilaa rakennuttamispalveluita rakennuttajakonsultilta. Tilaaja yhdessä rakennuttajan kanssa määrittelee hankkeelle toiminnalliset, tekniset ja laadulliset tavoitteet sekä arvioi hankkeen laajuuden ja kiireellisyyden. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 12 13.) Tila-alue tai osasto on yhtenäinen rakennuksen osa, joka palvelee yleensä yhtä käyttäjää. Tila-alueen suunnitelmat ja rakentaminen tehdään yhtenä kokonaisuutena. (Kruus et al. 2006, s. 7.) Tilakonseptit ovat yleissuunnitelman osia, jotka esittävät tila-alueen tai tilatyypin erilaisia ratkaisuja ja niiden perusteella voidaan laatia kustannusarvio. Tilakonseptien perusteella käyttäjä voi suunnitteluttaa tilaan oman ratkaisunsa. (Kruus. 2008, s. 15.) Tilatyyppi on tiettyä toimintaa palveleva tila, kuten liiketila tai WC-tila (Kruus et al. 2006, s. 6). Tuoteosakauppa on suunnittelua sisältävä urakkamuoto, jossa tuoteosan toimittaja vastaa itsenäisen ja toiminnallisen kokonaisuuden suunnittelusta, valmistuksesta ja asennuksesta (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 32; Kruus. 2008, s. 35, 100). Tuoteosakaupan etuina on suunnittelun ja tuotannon lähentyminen, uusien innovaatioiden kehittäminen ja ulkopuolisen asiantuntemuksen osallistuminen projektin suunnitteluun (Kruus. 2008, s. 35).

9 1 Johdanto 1.1 Työn tausta Kauppakeskus- ja toimitilarakentamiselle on tyypillistä, että ne käynnistetään tilanteessa jossa ei tiedetä tilojen ensikäyttäjiä. Usein hankkeet toteutetaan projektinjohtototeutuksena, jolle on tyypillistä hankkeen eri vaiheiden ajallinen limittyminen. Suunnittelu, hankinnat ja rakentaminen tapahtuvat osittain samanaikaisesti ja ensikäyttäjät varmistuvat osin rakentamisen aikana. Suunnitelmia ei voida laatia toteutussuunnitelmiksi ennen rakentamisen alkua, kuten kiinteähintaisissa pääurakkamuodoissa. Projektinjohtototeutus edellyttääkin suunnittelutyön entistä tarkempaa suunnittelua. (Kruus. 2008.) Avoimen rakentamisen periaate soveltuu erityisesti hankkeisiin, joissa käyttäjäpäätökset tapahtuvat myöhäisessä vaiheessa. Avoimen rakentamisen periaate on jakaa rakennushanke päätöksenteon kannalta sopiviin osiin. Ositus mahdollistaa suunnittelun, vaikka tilojen käyttäjät eivät olisi tiedossa. Avoimen rakentaminen mahdollistaa joustavan toteutuksen, kun tilan käyttäjän tilarakenteet ja järjestelmät voidaan päättää rakennustyön aikana. Tämä mahdollistaa käyttäjien tarpeiden huomioimisen tilajaon, tilavarusteiden ja talotekniikan suhteen. Avoimen rakentamisen piirteet ja eri vaiheiden ajallinen limittyminen on tyypillistä erityisesti projektinjohtototeutuksissa. Tilan käyttäjien muuttuvat tarpeet vaikuttavat rakennukselta odotettaviin ominaisuuksiin ja toiminnallisuuksiin ja edellyttää rakennukselta muuntojoustoa (Kendall & Teicher. 1999). Kaupan alan rakenteellinen muutos on johtanut tyhjien liiketilojen lisääntymiseen. Pääkaupunkiseudulla tyhjää liiketilaa on jo 20 jalkapallokentän verran, kun suurille automarketeille ei ole kysyntää. Ison liiketilan muuttaminen useaksi pieneksi liiketilaksi on kallista, kun siihen ei ole suunnitteluvaiheessa varauduttu. (Mäntymaa. 2014.) Ratkaisu tähän ongelmaan voi olla avoin rakentaminen, joka mahdollistaa varautumisen muuntojoustoon suunnitteluvaiheessa. Limitetty nopealla aikataululla toteutettava rakennushanke vaatii suunnittelun aikataulun ja sisällön sovittamista. Tietomallinnus mahdollistaa eritasoisten suunnittelutietojen hallinnan ja havainnollisen esitystavan. Tietomallipohjaisella LVI-suunnittelulla tarkoitetaan rakennuksen virtuaalimallin mallintamista ja suunnittelua. Tietomalliin lisätään rakennukseen liittyvää informaatiota, joka liitetään rakennusosiin ja laitteisiin. Virtuaalimallille sovitaan yhteisesti toiminnallinen ja geometrinen tarkkuustaso. Nykyinen projektinjohtototeutus tähtää rakennushankevaiheen tehtäviin, rakentamiseen ja hankintoihin, jättäen kiinteistön käytönaikaisen elinkaarihallinnan pienemmälle huomiolle. LVItekninen tietomalli tulee kuitenkin tehdä myös elinkaarinäkökulma huomioiden. Tietomallin englanninkielinen termi on Building Information Model (BIM). Mallintamisen merkittävin hyöty on se, että yhteistyö tehostuu sidosryhmien välillä ja tiedon käyttömahdollisuudet elinkaaren aikana parantuvat. Mallintamisen hyöty pääsee aidosti oikeuksiinsa hankkeissa, joissa panostetaan yhteistyöhön (Sacks et al. 2010). Tämä diplomityö tehdään osana suomalaisen Lean Construction Instituutin ryhmähanketta LCIFIN2. Hanke on Teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskuksen (Tekes) rahoittama. Lean Construction Instituutti (LCI-Finland) on avoin, itsenäinen ja itsenäinen organisaatio. jonka tavoitteena on tutkia, kehittää ja soveltaa Lean ajattelu- ja johtamistavan mukaisia periaatteita rakennusteollisuudessa, sekä löytää parhaita käytäntöjä

10 jäsenorganisaatioiden sovellettavaksi. Instituutin tehtäviin kuuluu tutkimustulosten jakaminen, erilaisten työpajojen ja seminaarien järjestäminen ja tutkimushankkeiden tukeminen. LCIFIN2-hankkeesssa on mukana 10 yritysorganisaatiota, Liikennevirasto ja tutkimuslaitoksena Oulun Yliopisto. 1.2 Tavoitteet ja rajaus Avoimen rakentamisen periaatteet eivät nykyisellään toteudu riittävällä tasolla LVIsuunnittelussa, jotta suunnitteluprosessi olisi tehokas. Ongelmia on syntynyt suunnittelun epäselvästä vaiheistuksesta ja liian aikaisessa vaiheessa, liian tarkalle tasolle laadituista suunnitelmista. Projektinjohtorakentamisessa epäselvät urakkarajat ja vastuut ovat aiheuttaneet ongelmia. Syntyviä haittavaikutuksia ovat aikatauluongelmat, puutteelliset suunnitelmat ja uudelleensuunnittelu. Perinteinen kokonaisuuden suunnittelutapa soveltuu huonosti avoimeen rakentamiseen. Tämä aiheuttaa haasteita talotekniikalle, joka usein käsitellään koko rakennusta palvelevana jakamattomana järjestelmänä. Suunnitteluprosessia tulisi kehittää siten, että se huomioi avoimen rakentamisen periaatteen ja mahdollistaa reagoinnin myöhäisiin käyttäjäpäätöksiin. Käyttäjätarpeiden mukaan asetettujen tavoitteiden hallinta tulee olla osana koko prosessin hallintaa. Hankesuunnitteluvaiheessa hankkeelle asetettujen tavoitteiden toteutuminen tulee varmistaa jokaisen suunnitteluvaiheen yhteydessä. Limittyneeseen ja nopeasti tapahtuvaan rakennushankkeeseen ei voida soveltaa perinteistä kokonaisuuden suunnittelutapaa ja prosessia. Hankkeiden aloituspäätös ei ole täysin riippuvainen tilojen tulevista käyttäjistä vaan hankepäätös voidaan tehdä esimerkiksi markkinatilanteen perusteella. Limittyneissä hankkeissa suunnittelu tapahtuu usein samanaikaisesti rakentamisen kanssa ja myöhäiset käyttäjäpäätökset aiheuttavat suunnittelulle kiireellisyyttä. Hankevaiheiden limittämisellä pyritään hankkeen kokonaisajan lyhentämiseen. Kiinteistösijoittajat tai perustajaurakoitsijat ryhtyvät usein hankkeisiin perustaen hankepäätöksen arvioihin markkinoiden kysynnästä, siten että vain osa käyttäjistä on varmistunut. Tämä aiheuttaa ongelmia hankintojen tekemisessä, koska hankintoja ei päästä tekemään puutteellisilla suunnitelmilla. Suunnitelmat tulisi laatia sisällöltään sopivina ja hankintaa tukevina paketteina. Työn tavoitteena on esittää LVI-suunnittelun näkökulmasta avoimessa rakentamisessa huomioon otettavat asiat hankkeen eri vaiheissa. Tarkoituksena on kuvata huomioon otettavat asiat ja esittää niistä esimerkkejä. Lisäksi esitetään erilaisia tietomallinnusmenetelmiä, jotka mahdollistavat eritasoisten suunnitelmien havainnollistamisen. Tavoitteena on selvittää näiden työkalujen hyödyntämismahdollisuuksia suunnittelutiedon hallitsemisessa ja esittämisessä. Työssä ei rajata hankkeen toteutusmuotoa, vaan tarkoituksena on tarkastella suunnittelutiedon hallintaa hankkeissa, joissa käyttäjäpäätökset tapahtuvat myöhäisessä vaiheessa. 1.3 Tutkimuksen toteutus Tutkimus koostuu kirjallisuustutkimuksesta, jossa perehdytään avoimeen rakentamiseen tietomallinnukseen ja Lean constructioniin. Avoimeen rakentamisen yhteydessä esitetään SUKE-projektin keskeinen sisältö. SUKE-projekti on Teknillisen Korkeakoulun

11 Rakentamistalouden laboratorion ja Helsingin Yliopiston Teknisen Osaston tutkimusprojekti Suunnittelujärjestelmän kehittäminen projektinjohtorakentamisessa. SUKEn tavoitteena oli kehittää projektinjohtorakentamiseen toimintamalleja ja luoda pohjaa tehtäväluetteloiden kehittämiseen. Kirjallisuustutkimuksen tavoitteena on lisätä taustatietoutta ja nykytilaa tutkimusalueesta. Tutkimus suoritetaan laadullisena tutkimuksena, pyrkien ymmärtämään tutkittavaa ilmiötä ja sen merkitystä kokonaisvaltaisesti. Kirjallisuustutkimuksen ja ohjausryhmän haastatteluiden perusteella kehitetään avoimeen rakentamiseen soveltuva LVIsuunnitteluprosessi ja esitetään huomioon otettavia asioita. Tutkimus suoritetaan työpaja menetelmällä, jossa asiantuntijaryhmän kanssa pohditaan avoimeen rakentamiseen soveltuvaa tietomallipohjaista prosessia. Prosessiin kehitetään sitä tukevia tietomallipohjaisia LVI-suunnittelumenetelmiä, jotka mahdollistavat suunnitelmien laatimisen täydentyvänä, ilman suuria suunnitelmamuutoksia. Työssä kuvataan avoimen rakentamisen suunnitteluvaiheet ja niiden sisältö tietomallintamisen näkökulmasta. Mallintamiskeinoja havainnollistetaan mallisuunnitelmilla. Suunnitelmasisällön havainnollistamiseen käytetään referenssiprojektina Kouvolassa sijaitsevaa kauppakeskus Veturia. Tarkoituksena on kehittää työkaluja ja menetelmiä mallintamiseen, jotta suunnitelmia voidaan laatia ohjattavina ja oikeantasoisina, hankkeen toteuttamiseksi ilman turhaa lisätyötä ja viivästyksiä.

laatutaso aika kustannukset laajuus resurssit

13 Rakennushankkeen toteutusosapuolten yhteistyön merkitys korostuu etenkin vaativissa hankkeissa. Suunnittelijoiden ja toteuttajien hankintavaiheessa ei voida määritellä lopputuotteen tavoitteita ja ominaisuuksia tarkasti. Suunnittelupalveluiden laadulla on keskeinen merkitys hankkeen onnistumiselle. Projektin osapuolten valinnassa tulisi tukeutua rakennuttajan tavoitteiden toteuttamisedellytyksiin, ei ensisijaisesti hintaan. (Kruus. 2008, s. 48.) 2.1.1 Suunnittelupäätös Suunnittelun toimeksiantajana on usein hankemuodosta riippuen, joko rakennuttaja tai kokonaisvastuurakentamisessa pääurakoitsija. Näiden suorassa ohjauksessa suunnittelijat laativat rakennuksen suunnitelmat. Suunnittelunohjaukseen sisältyy hankkeen tavoitteiden tarkastaminen ja suunnittelutavoitteiden määrittäminen. Suunnittelun ohjauksella varmistetaan tavoitteiden mukaisen ja ristiriidattomien suunnitteluratkaisuiden saaminen. (Sandberg. 2014, s. 17.) Rakennuttaja valitsee suunnittelijat joko kilpailuttamalla suunnittelutoimistoja tai neuvottelemalla muutaman ehdokkaan kanssa. Suunnittelutoimeksiannon tehtävien määrittelyyn on käytetty tehtäväluetteloita, talotekniikan toimialalla TATE95 ja TATE12, Taloteknisen suunnittelun tehtäväluetteloita. (Sandberg. 2014, s. 17.) 2.1.2 Suunnittelun tehtäväluettelot Suunnittelutehtävät määritetään pääasiassa suunnittelun tarjouspyynnön yhteydessä. Suunnittelutehtävien määrittäminen ja vastuunjako on projektin onnistumisen kannalta keskeistä. Onnistuneen sopimussuhteen edellytyksenä on selkeä tehtävien määrittely ja eri osapuolten välinen yhteisymmärrys tehtävien jaosta ja sisällöstä. Tehtävän määrittelyn helpottamiseksi on laadittu toimialakohtaisia tehtäväluetteloita. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 36.) Tehtäväluetteloita käytetään talonrakennushankkeen suunnittelutehtävien sisällön ja laajuuden määrittelyyn, suunnittelukokonaisuuden hallintaan ja suunnittelun laadunvarmistukseen. Talonrakennuksen tehtäväluettelot sisältävät tavanomaisen hankkeen suunnittelutehtävät ja niiden ohjeelliset tulokset. Kunkin hankkeen kohdalla määritetään mitkä tehtävät ovat tarpeellisia. Suunnittelutehtävien suorittajaa ei ole määrätty, vaan se on hankekohtaisesti valittavissa. Tehtäväluettelot soveltuvat kaikenlaisiin kohteisiin, erilaisten toteutus- ja palkkiomuotojen kanssa. Tehtäväluettelo liitetään suunnittelusopimukseen ja sen asema sopimusasiakirjana on määritelty Konsulttitoiminnan yleisissä sopimusehdoissa (KSE 1995 ja KSE 2013) kohdassa 9. (RT 10-11105. 2013.) Mikäli sopimusasiakirjoissa on ristiriitaisia määräyksiä, niiden keskinäinen pätevyysjärjestys on seuraava (RT 13-11143. 2014): a) konsulttisopimus b) sopimuksessa eritellyt liitteet c) konsulttitoiminnan yleiset sopimusehdot d) ao. järjestöjen vahvistamat tehtävämäärittelyt e) muut asiakirjat sopimuksessa mainitussa järjestyksessä.

14 Näin ollen suunnittelusopimuksen liitteenä oleva tehtäväluettelo on ristiriitatilanteissa pätevyysjärjestyksessä toisena suunnittelusopimuksen jälkeen. 2.1.3 Uudistetut tehtäväluettelot TELU12 Uusimmat suunnittelun tehtäväluettelot on julkaistu vuoden 2013 aikana. Uudistuksen perusteina on ollut avoimen rakentamisen periaatteiden jalkauttaminen rakennushankkeisiin. Vakiosuorituksista on siirrytty hankekohtaisiin tehtäväkokonaisuuksiin. Joustavalla tila-ohjelmalla määritetään reunaehdot muuntojoustavalle toteutukselle. Kokonaisen rakennuksen toteutussuunnitelman sijaan käsitellään perusosan ja tila-alueiden suunnitelmia. Suunnitelma-asiakirjoja ei käsitellä yksittäisinä, vaan suunnitelmapaketteina. Yhtenäisestä toteutussuunnitelmasta erotetaan perusosa ja tila-osa, jotka suunnitellaan erillisinä. (Kess. 2014.) Uudet tehtäväluettelot soveltuvat paremmin kaikkiin hankkeisiin toteutusmuodosta riippumatta (Kess. 2014). Tehtäväluetteloiden vaihejakoa on uudistettu ja se perustuu SU- KE-tutkimushankkeessa kehitettyihin tehtäväsisältöihin ja tuloksiin (RT 10-11105. 2013, s. 2). Johtamiselle ja rakennussuunnittelulle ja muille suunnittelu ja asiantuntijatehtäville löytyy omat tehtäväluettelonsa (Kuva 2) (Kess. 2014). Kuva 2. Suunnittelun ja johtamisen tehtäväluettelot TELU12 (RT 10-11105. 2013). Talotekniikan aikaisempi tehtäväluettelo on vuodelta 1995 (TATE95). Hankeen johtamisen ja rakennuttamisen ja suunnittelualojen tehtäväluetteloiden laatimisessa on yhteisesti ollut mukana rakennusalan suunnittelijat ja rakennuttajatoimistot sekä ammattiliitot (RT 10-11105. 2013). Taloteknisen suunnittelun tehtäväluettelot TATE12 Taloteknisen suunnittelun tehtäväluettelossa (TATE12) on määritelty talonrakennuksen taloteknisten (lvi- rakennusautomaatio- ja sähkö-) suunnittelutehtävien sisältö ja laajuus (RT 10-11129. 2013). Uudistetut tehtäväluettelot antavat rakennuttajalle paremmat suuntaviivat tietomallipohjaisen suunnittelun ja energiasimulointien tilaamiseen. TA- TE12 muuttaa suunnittelun painopisteen prosessin alkupäähän, johon on jo aiemmin projektinjohtohankkeissa totuttu. (Valli. 2014.) Tehtäväluettelo 2012 koostuu 11 vaiheesta (A-K) ja vaiheet jakautuvat kuuteen alakohtaan, joissa tehtävät on määritelty. Kuvassa on vertailu vuoden 1995 ja 2012 tehtäväluetteloiden suunnitteluvaiheista (Kuva 3).

2012 1995 A. B. C. TARVESELVITYS HANKESUUNNITTELU SUUNNITTELUN VALMISTELU 1. TARVESELVITYS 2. HANKESUUNNITTELU D. EHDOTUSSUUNNITTELU E. YLEISSUUNNITTELU 3. LUONNOSSUUNNITTELU F. G. H. I. RAKENNUSLUPATEHTÄVÄT TOTEUTUSSUUNNITTELU Hankintoja palveleva kokonaisuus Toteutusta palveleva kokonaisuus RAKENTAMISEN VALMISTELU RAKENTAMINEN 4. TOTEUTUSSUUNNITTELU 5. RAKENTAMINEN J. K. KÄYTTÖÖNOTTO TAKUUAIKA 6. KÄYTTÖÖNOTTO

16 Rakennuksen toteutusmuodot voidaan ryhmitellä tilaajan ja urakoitsijan välisen vastuunjaon suunnittelun ja hankintojen osalta. Pääryhmittely on pääurakkamuoto, suunnittele ja rakenna ja projektinjohtorakentaminen. Kustakin päämuodosta on olemassa erilaisia, tilaajan tarpeita paremmin palvelevia muotoja. (Kiiras. 1999; Kankainen & Junnonen. 2004, s. 27.) Tässä luvussa esitettävät hankkeen toteutusmuodot perustuvat Jouko Kankaisen ja Juha- Matti Junnosen Rakennuttaminen (2004) kirjassa esitettyihin toteutusmuotoihin, sekä Juhani Kiiraan Toteutusmuodon valinta julkaisuun. Vastaavanlaisia toteutusmuotoja on esitetty myös ulkomaisissa lähteissä. 2.2.1 Pääurakkamuoto Perinteisessä pääurakkamuodossa rakennuttaja suunnitteluttaa rakennuksen toteutussuunnitelmat, joiden perusteella urakoitsijat tarjoavat kohteen toteutuksen yleensä kokonaishinnalla. Suomessa hankkeet ovat perinteisesti toteutettu pääurakkamuodolla. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 28.) Pääurakkamuodoista sovelluksena on kokonaisurakka ja jaettu-urakka. Kokonaisurassa tilaaja on sopimussuhteessa suunnittelijoiden ja rakennuttajakonsultin kanssa sekä pääurakoitsijan kanssa joka vastaa kohteen hankinnoista ja rakennustyöstä. Jaetussa urakassa tilaajalla on sopimussuhde myös erikois-urakoitsijoihin tai materiaalitoimittajiin. Yleensä ne ovat alistettu pääurakoitsijan alle, jolla on urakoiden yhteensovitus ja koordinointivelvollisuus. (Kankainen & Junnonen. 2004, s 28 29.) Kokonaisurakassa vastuunjako on selvä ja yksinkertainen. Tilaaja vastaa suunnitelmista ja urakoitsija vastaa työmaan johdosta, hankinnoista, rakennustyöstä ja hintariskistä (Kiiras. 1999). Jaetussa urakassa tilaaja voi saavuttaa aikataulu- ja kustannussäästöjä, mutta joutuu tekemään useiden sopimussuhteiden yhteensovittamisen (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 28). 2.2.2 Suunnittele ja rakenna urakkamuodot Suunnittele ja rakenna muoto (SR-muoto) on urakkamuoto, jossa suunnittelu sisältyy urakkasuoritukseen. SR-urakkatarjoukset voidaan pyytää jo hankesuunnitteluvaiheessa havainne- ja viitesuunnitelmin (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 31). Tilaaja määrittelee projektin tavoitteet ja kohteen toiminnalliset vaatimukset, joiden perusteella urakoitsijat ja suunnittelijat laativat urakkatarjouksen. SR-muodon etuna ovat tarjouksissa esiintyvät useat yleisratkaisut, joissa urakoitsijat voivat tarjota edullisempia, laadukkaampia ja innovatiivisia tuotantoteknisiä ratkaisuja, jotka soveltuvat heidän toteutustapaan. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 31.) Suunnittele ja rakenna muoto (SR-muoto) voidaan jakaa laatu-, edullisuus ja hintakilpailuun. Sopivan muodon valinta riippuu rakennuttajan tavoitteista hankkeelle. SRlaatu-urakka on laatukilpailu, jossa urakoitsija laatii toteutussuunnitelmat rakennuttajan antaman hinnan perusteella. Laatupainotteisessa SR-urakassa laadultaan paras suunnitelma voittaa tarjouskilpailun. (Kiiras. 1999.) SR-hintakilpailussa rakennuttaja määrittelee rakennuksen laatuvaatimukset, joiden perusteella urakoitsija tekee vaatimukset täyttävän tarjouksen. Edullisuuskilpailussa ura-

17 koitsijan valintaan vaikuttaa tarjouksen hinta ja laatu yhdessä, suhteellisesti painotettuina. SR-hinta- ja edullisuuskilpailuja kutsuttiin aiemmin kokonaisvastuurakentamiseksi (KVR-urakaksi). (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 31.) Teknisten ratkaisujen urakassa (TR) vain osa suunnittelusta on sisällytetty urakoitsijan suoritettavaksi. Ratkaisun valinta perustuu hintaan tai elinkaarikustannuksiin. Elinkaarimallissa hankkeen toteuttaja sitoutuu suunnittelun ja toteutuksen lisäksi hoitamaan kohteen ylläpidon sopimuskauden ajan. (Kiiras. 1999.) Tuoteosakauppa on hankintamuoto, jossa urakoitsija suunnittelee, valmistaa ja asentaa tuoteosan tilaajan määrittämien vaatimusten mukaisesti (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 32). 2.2.3 Projektinjohtorakentaminen Projektinjohtorakentaminen (PJ-toteutus) on yleistynyt vaativien rakennushankkeiden toteutusmuotona, jossa käyttäjät ja siten tila-alueiden lopulliset vaatimukset eivät ole tiedossa. Projektinjohtorakentamisen tärkein tavoite on joustavuus suunnitelmien muutoksille toteutusvaiheessa. Käyttäjien tilatarpeet tarkentuvat vähitellen hankkeen edistyessä, jolloin muutoksia tapahtuu tilojen tilaratkaisuissa, tilajaossa ja tilojen talotekniikassa. (Kiiras et al. 2007, s. 5.) Projektinjohtototeutuksella pyritään lyhentämään hankkeen kokonaiskestoa limittämällä vaiheita ajallisesti sekä ohjaamaan ja alentamaan kustannuksia. Suunnitelmien kehittäminen on joustavampaa ja suunnitteluaika on limittymisen johdosta pidempi. Projektinjohtototeutus mahdollistaa aidot hinta- ja laatuvalinnat, kun tilaajalla säilyy päätösvalta hankinnoissa. (Kruus et al. 2006, s. 12; Kiiras et al. 2007, s. 13.) Projektinjohtorakentaminen voidaan kuvata osaurakkamuotona, jossa rakennustyö on jaettu osakokonaisuuksiin, aliurakoitsijoiden toteutettavaksi. Tilaajalla säilyy kuitenkin päätösvalta hankintoihin. (Kankainen & Junnonen. 2004, s. 29.) Projektinjohtorakentamisessa toteutussuunnittelu, hankinnat ja rakentaminen limitetään ajallisesti jakamalla rakennustyö hankintoihin. Hankinnat kilpailutetaan vaiheittain rakennuksen ja suunnitelmien valmistuessa. Rakennushanketta johtaa projektinjohtototeuttaja (PJ-toteuttaja) läheisessä yhteistyössä tilaajan kanssa. (Kruus et al. 2006, s. 11; Kruus. 2008, s. 30.) Kaaviossa (Kuva 4) on esitetty PJ-toteuttajan tehtävävastuut projektinjohtorakentamisen eri hankemuodoissa. Projektinjohtorakentaminen voidaan jakaa kolmeen eri toteutusmuotoon riippuen siitä kenen nimiin hankinnat tehdään ja kenellä on työmaan johtovelvollisuus. Projektinjohtorakennuttamisessa (PJR) rakennuttajakonsultti vastaa kohteen projektinjohtotehtävistä. Hankintasopimukset tehdään tilaajan nimiin. Projektinjohtopalvelussa (PJP) PJ-toteuttaja vastaa projektinjohtotehtävien lisäksi työmaanjohtovelvollisuuksista. Hankintasopimukset tehdään kuitenkin tilaajan nimiin. Projektinjohtourakoinnissa (PJU) PJ-urakoitsija vastaa projektinjohdosta, työmaan johtovelvollisuuksista sekä varsinaisesta rakentamisesta. Hankintasopimukset tehdään PJ-urakoitsijan nimiin. Perinteisestä pääurakkamuodosta eroten rakennustyöt tehdään hankinnoittain, joihin tilaajalla on lopullinen päätösvalta. (Kruus. 2008, s. 31.)

18 Kuva 4. PJ-toteuttajan tehtäväryhmät projektinjohtorakentamisen eri muodoissa (Kruus et al. 2006, s.18). 2.2.4 Talotekniikan johtamisurakka Talotekniikan hankinnassa on Suomessa totuttu käyttämään toimialakohtaisia, kiinteähintaisia jaettuja urakoita. Talotekniikka on jaettu ilmanvaihto- putki- sähkö- ja rakennusautomaatiourakoiksi. Projektinjohtorakentamisessa tilaratkaisujen päätökset voidaan tehdä myöhäisessä vaiheessa, jolloin edellä mainittu muoto soveltuu hankemuotoon huonosti. Kiinteähintaisten urakkamuotojen käyttö edellyttää valmiita toteutussuunnitelmia urakkahintojen saamiseksi. Valmiiksi suunniteltuihin tila-alueisiin joudutaan tekemään muutoksia tila-alueiden päätöksien varmistuttua, mistä syntyy turhaa suunnittelutyötä. (Kruus. 2008, s. 67 68.) Talotekniikan johtamisurakka on toteutusmuoto, jossa talotekninen urakoitsija toimii taloteknisten töiden projektinjohtourakoitsija jakaen kohteen hankintoihin. Hankinnat voivat olla asennusurakoita, tuotehankintoja tai näiden yhdistelmiä. Hankinnat toteutetaan tilapäätösten jälkeen suunnitelmien valmistuttua. Hankinta voi koskea myös kokonaista tila-aluetta, jolloin tila-alueen toteutus hankitaan tilaurakkana. (Kruus. 2008, s. 68.) Talotekniikan johtamisurakka sopii parhaiten suuriin, vaativiin ja nopealla aikataululla toteutettaviin kohteisiin. Kuten projektijohtourakoissa, talotekniikan johtamisurakoissa

19 päätösvalta laitteisiin ja järjestelmiin säilyy tilaajalla. Tällöin taloteknisten järjestelmien kokonaistaloudellisuus ja elinkaariajattelu on paremmin saavutettavissa. (Kruus. 2008, s. 34 35.) 2.2.5 Suunnittelun ongelmat projektinjohtorakentamisessa Perinteisissä pääurakkamuodoissa suunnittelijat ovat tottuneet tekemään suunnitelmat valmiiksi ennen rakentamisen aloitusta. Suunnitelmat ovat päätöksenteon kannalta liian valmiita, jolloin käyttäjätarkennukset aiheuttavat suunnitelmamuutoksia, joihin ei ole varattu resursseja. (Kruus et al. 2006, s. 5.) Käyttäjätietojen tarkentuminen myöhäisessä vaiheessa on sekoittanut suunnitteluprosessia, heikentäen suunnitteluratkaisuja, vaikeuttaen käyttöönottoa ja lisäten kustannuksia. Kokonaishintakilpailutus sopii huonosti projektinjohtorakentamiseen, koska se edellyttää liian pitkälle vietyjä suunnitelmia. (Kiiras et al. 2007, s. 5.) Projektinjohtototeutuksessa suunnitelmia laaditaan hankintoja varten, jolloin niiden tulee valmistua hankinta-aikataulun mukaan, rakentamisen edistyessä. Suunnittelijoiden näkökulmasta hankintojen edellyttämien suunnitelmien kokonaisuus ja sisältö on ollut vaikeasti ymmärrettävissä. (Kruus et al. 2006, s. 5.) Pitkälle viety detaljitason suunnittelu ei valmista myöskään tuoteosakauppaan, jossa suunnitteluvastuu siirretään toimittajalle ja hyödynnetään siten toimittajan osaaminen, laatutekijät, sekä innovatiivisuus (Kruus. 2008, s. 35). Tuoteosakauppa edellyttää oikean tasoista suunnittelua. Tuoteosakaupoissa tehtävät ja vastuut eivät ole olleet selvät, mikä on johtanut ratkaisuihin, jotka eivät ole tyydyttäneet tilaajaa ja suunnittelijoita. (Kruus et al. 2006, s. 5.) Keskustelut Granlund Oy:n LVI-osaston projektipäälliköiden ja suunnittelijoiden kanssa on tuonut esiin ongelman nopealla aikataululla edistyvissä hankkeissa. Lähtötietojen myöhäinen saaminen ja muuttuminen aiheuttavat kiirettä tiukkaan suunnitteluaikatauluun. Kauppakeskuskohteissa myöhään tapahtuvista vuokralaisneuvotteluista seuraa kiirettä suunnitteluun, kun liikkeen avaamispäivästä on vaikea joustaa. Suunnitelmia on myös laadittu liian tarkalle tasolle urakan tarjouspyyntösuunnitelmia varten, jolloin niitä on jouduttu suunnittelemaan uudelleen. Projektinjohtorakentaminen edellyttää suunnittelua oikeassa vaiheessa ja sopivalla tietosisällöllä, mikä tukee myöhäisiä käyttäjäpäätöksiä. Suunnittelussa yhteistoiminnan merkitys suunnittelijoiden ja projektinjohdon välillä korostuu ja vaatii suunnittelijalta aktiivista osallistumista. Projektinjohtorakentamisen ongelmat eivät kuitenkaan johdu pelkästään suunnittelusta. Projektinjohtototeuttajien panostus suunnitelmiin on ollut puutteellista, eikä hankintakyselyissä osata hyödyntää projektiryhmän osaamista. Suunnittelun ja hankinnan välisessä vuorovaikutuksessa on ollut ongelmia yhteisen kielen puuttuessa. Projektinjohtototeutus vaatii osapuolten tiiviimpää yhteistyötä, kun suunnitelmat eivät ole valmiita rakentamisen alkaessa. Suunnittelunohjauksen ongelmat ovat yleisiä projektinjohtorakentamisessa, mutta myös muissa toteutusmuodoissa. (Kruus. 2008, s. 23.)

20 2.2.6 Allianssimalli ja Integroitu projektitoimitus Monimutkaisiin rakennushankkeisiin soveltuu yhteistoimintaan kannustavat integroidut toimitustavat. Niiden perustan muodostuvat kolme tukijalkaa. Yhteistoimintaan kannustava sopimusmalli, joka sitouttaa osapuolet yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi, suunnitteluprosessia ja laadunvarmistusta tukeva tietomallinnus sekä Lean-ajattelutapa prosessin ja toimintatapojen kehittämiseen (Kuva 5). Yhteistoimintamallissa rakennusorganisaatio kootaan sopimuksella työskentelemään yhdessä ja pyrkimään korkealuokkaiseen toteutukseen. (Sandberg. 2014, s. 17.) Kuva 5. Rakennushankkeen kolme tukijalkaa (Sandberg. 2014, s. 17). Allianssimalli on yhteistoimintaan perustuva toteutusmalli, jossa projektiryhmä yhteisellä sopimuksella suunnittelee rakennuksen ja päätöksenteko perustuu yksimielisyyteen. Suunnitteluallianssin osapuolet jakavat yhteisesti suunnittelun taloudelliset riskit ja saavutetut hyödyt. Allianssimallissa suunnitteluvaihe on projektinjohtorakentamisen tavoin limitetty. Vaikeankin projektin on todettu olevan nopeampi kuin suunnittele ja rakenna -malli tai kokonaisurakka. (Pesonen. 2014.) Integroitu projektitoimitus (Integrated project delivery, IPD) on yhteistoimintaan perustuva hankkeen toteutusmalli. The American Institute of Architects (AIA) määritelmän mukaan integroitu projektitoimitus yhdistää ihmiset, järjestelmät, liiketoimintarakenteet ja työkalut kokonaisuudeksi, joka yhteisesti pyrkii vähentämään hukkaa ja tehostamaan toimintaa kaikissa hankkeen vaiheissa. (Dave et al. 2013, s. 23.) Integroitu projektiryhmä koostuu tilaajasta, tai tilaajan edustajasta, suunnittelijoista ja urakoitsijoista. Projektiryhmä toimii yhteistyössä käyttäen parhaita menetelmiä ja pyrkii saavuttamaan tilaajan vaatimukset merkittävästi alhaisemmista toteutuksen kustannuksista ja lyhentyneestä ajasta. (Eastman et al. 2011, s. 9.) Integroitua projektitoimitusta kutsutaan suomessa usein allianssimalliksi (Sandberg. 2014, s. 17). Uudet toteutustavat tarvitsevat yhteisiä malleja ja sopimusmuotoja onnistuakseen. Johtavat julkiset hankintayksiköt käynnistivät elokuussa 2014 ryhmähankkeen uusien yhteistoimintaan ja riskienhallintaan soveltuvan urakka- ja sopimusmallin kehittämiseksi. Kehitettävä toteutusmalli on tarkoitus perustaa Australiassa käytettyyn allianssimalliin ja amerikkalaiseen integroituun projektitoimitukseen. (Vison Alliance Partners. 2014.)

21 3 Suunnittelun ohjaus ja avoin rakentaminen Tässä luvussa kootaan kirjallisuustutkimuksena avoimen rakentamisen periaatteet ja ominaisuudet ja esitetään SUKE-tutkimuksessa kehitettyjä suunnittelun ohjauksen periaatteet. SUKE-mallissa kehitetyt ratkaisut eivät muodosta kokonaista suunnittelun ohjausjärjestelmää. Esitetyt ohjauksen periaatteet kuvaavat menetelmiä, jotka soveltuvat rakennuttajan myöhäisiin tilapäätöksiin ja mahdollistavat alihankkijoiden ratkaisujen ja tarjousten hyödyntämisen hankkeen toteutuksessa. (Kruus. 2008, s. 52.) 3.1 SUKE-malli SUKE-malli on Teknillisen Korkeakoulun rakentamistalouden laboratorion projektinjohtorakentamisen tutkimukseen pohjautuva malli. SUKE, Suunnittelujärjestelmän kehittäminen talonrakennuksen projektinjohtorakentamisessa. Kehitysprojekti toteutettiin vuosina 2003 2007. SUKE-malli pyrkii vähentämään projektinjohtohankkeissa havaittuja ongelmia suunnittelussa. SUKE-projektin yhteydessä on laadittu päätutkija Matti Kruusin väitöskirja, SUKE Suunnittelun ohjausta tukevien menettelyjen kehittäminen projektinjohtorakentamisessa. Lisäksi osana projektia syntyivät SUKE-vihkot, Malli suunnittelun ohjaukseen projektinjohtohankkeissa ja Malli talotekniikan suunnitteluun ja hankintojen ohjaukseen projektinjohtohankkeissa sekä diplomitöitä. (Kruus. 2008, s. 8.) SUKE-mallissa projektinjohtorakentamista ja avointa rakentamista käytetään erityisesti suurissa rakennushankkeissa, joissa käyttäjät eivät ole rakentamisen alkaessa tiedossa tai he eivät pysty määrittelemään suunnitteluvaatimuksiaan (Kiiras et al. 2007, s. 13). SUKE-tutkimuksen hypoteeseina olivat (Kruus et al. 2006, s. 6): suunnittelu vaiheistetaan yleissuunnitteluun ja toteutussuunnitteluun, molemmissa vaiheissa erotetaan alueen, rakennuksen ja tilojen suunnittelu, toteutussuunnittelu tehdään suunnitelmapaketteina hankintoja varten, suunnitelmilla on eri valmiusasteet hankintaa ja toteutusta varten sekä lisätään osapuolten tiedonvälitystä suunnitelmista ja hankinnoista. SUKE-mallin mukainen vaiheistus ja avoimen rakentamisen periaatteet ovat olleet keskeisessä osassa uusien tehtäväluetteloiden laatimisessa (RT 10-11105. 2013). 3.2 Avoimen rakentamisen synty Avoimen rakentaminen perustuu John Habrakenin ja Age van Randenin 1960-luvulla kehittämään ajatukseen rakennuksen jakamisesta päätöksenteon kannalta sopiviin osiin (Kiiras et al. 2007, s. 18). Ajatuksen syntyyn vaikutti toisen maailmansodan jälkeinen väestönkasvu ja asumistiheyden laskeminen. Ihmiset tarvitsivat enemmän tilaa ja vaatimukset asumiselle kehittyivät jatkuvasti. Siksi ajatusta sovellettiin ensiksi asuntorakentamiseen, vaihtoehtona ajalle tyypillisellä massarakentamiselle. (Cuperus. 2001). Perusajatuksena on jakaa rakennus alijärjestelmiin, joiden välillä on pienimmät mahdolliset riippuvuudet. Rakennettu ympäristö, ja rakennus sen osana, koostuu alijärjestelmis-

22 tä, joita voidaan muuttaa vapaammin vastaamaan uusia käyttötarkoituksia (Kendall & Teicher. 1999, s. 31; Kruus et al. 2006, s. 22). 3.3 Avoimen rakentamisen periaate Avoimen rakentamisen periaate on jakaa rakennus kahteen tai useampaan osaan, joiden väliset riippuvuudet pyritään minimoimaan. Osien väliset vähäiset riippuvuudet mahdollistavat niiden erillisen muuttamisen ilman että kokonaisuus tarvitsee suunnitella uudestaan. Avoimen rakentamisen periaatetta on käytetty paljon asuntotuotannossa, jossa sillä lisätään käyttäjien vaikutusmahdollisuuksia tilaratkaisuihin. (Kruus. 2008, s. 37.) Avoin rakentaminen muodostuu päätöksentekotasoista, jotka ovat elinkaareltaan erimittaisia. Kaupunkirakentamisessa voidaan erottaa maankäytön ja urbaanin verkoston taso (land use ja tissue-level), kiinteä perusrakennus (support-level) ja muuntuva tilaosa (infill-level) (Kuva 6). (Kendall & Teicher. 1999, s. 6 7.) Avoimen rakentamisen viitekehyksessä ylempi taso muodostaa kehyksen alemman tason suunnitteluratkaisuille ja alempi taso määrittelee vaatimukset ylemmälle tasolle (Cuperus. 2001). Käyttäjämuutosten muuntuvalla alueella ei pitäisi vaikuttaa perusrakennuksen toimintaan ja mitoitukseen. Kiinteä perusrakennus tulisi pitää mahdollisimman irrallaan muuntuvasta osasta, jolloin muuntuvan tilaosan muutokset voidaan toteuttaa itsenäisesti häiritsemättä muun rakennuksen toimintaa. (Kendall & Teicher. 1999, s. 7.) Kuva 6. Päätöksenteon tasot avoimessa rakentamisessa (Kendall & Teicher. 1999, s. 6). Avoimen rakentamisen tavoitteena on vastata monimuotoisten ja muutettavien tilojen kysyntään, jossa käyttäjä osallistuu päätöksentekoon (Zeiler et al. 2009, s. 139). Avoimessa rakentamisessa rakennettu ympäristö nähdään ihmisten toiminnan mukaan muuttuvana kokonaisuutena. Muutosten seuraukset tulee tunnistaa ja ymmärtää. Rakennus on jatkuvassa muutosprosessissa, jossa ympäristön tai alueen muutokset tapahtuvat osa kerrallaan. (Meno & Amundarain. 2010.) Habraken on kuvannut avoimen rakentamisen

23 ajatusta hyvin: Meidän ei tule ennustaa mitä tulevaisuudessa tapahtuu, vaan yrittää varautua ennennäkemättömään. (Cuperus. 2001.) Habraken ja Randen esittivät rakennuksen jakamisesta kahteen osaan, kiinteään perusosaan ja muuntuvaan tilaosaan. Kiinteä perusosa (support, core & shell, base building) sisältää ne osat, joita ei tarvitse muuttaa rakentamisen ja rakennuksen käytön aikana. Kiinteä osa muodostaa korkeamman hierarkiatason (Open Building Implementation. 2006). Yleensä siihen kuuluu porrashuoneet, tekniset tilat ja nousuhormit. Kiinteään perusosaan voidaan sisällyttää myös erikoistilat, joiden muuttamiseen ei varauduta, kuten auditoriot. (Kruus et al. 2006, s. 23.) Muuntuva tilaosa (infill, fit-out) muodostuu valitun muuntojouston ja jaettavuuden perusteella määritetyistä rakennusosista sekä tiloista, jotka suunnitellaan, hankitaan ja rakennetaan vasta, tilaratkaisu on päätetty. Avoin rakentaminen käytännössä mahdollistaa muuntojouston ja käyttäjätarpeiden huomioimisen muuntuvan osan tasolla. Muuntuva tilaosa voidaan suunnitella ja rakentaa käyttäjän tarpeiden mukaiseksi, vaikuttamatta kiinteän osan ratkaisuihin. (Kendall & Teicher. 1999, s. 4.) Muuntuva osa on alhaisemmalla hierarkiatasolla kiinteään osaan nähden (Open Building Implementation. 2006). Muuntuvan tilaosan kalustukseen kuuluu LVIS-järjestelmät, jakavat väliseinät, ovet, laitteet, saniteettikalusteet ja sisäpinnat (Kruus et al. 2006, s. 23). Muuntojoustolla tarkoitetaan rakennuksen kykyä mukautua muuntuviin tarpeisiin. Rakennuksen elinkaaren aikana rakennuksen sosiaalinen, taloudellinen ja fyysinen ympäristö ja käyttäjän on keskeinen suunnitteluperuste toimitila- ja liikerakennusten rakentamisessa. Muuntojouston käsite voidaan jakaa strategisiin tavoitteisiin, jotka voidaan saavuttaa suunnitelmamuutoksilla, vaihtoehtoisilla materiaaleilllaa ja järjestelmillä. Muuntojouston tasoja ovat (Russel & Moffat. 2001, s. 2; Seppänen. 2004): 1) Muunneltavuus 2) Joustavuus 3) Laajennettavuus Muunneltavuudella tarkoitetaan varautumista väliseinien siirroille ja pienille tilamuutoksille (Russel & Moffat. 2001). Täydellinen muunneltavuus ilmastoinnin osalta tarkoittaa että jokaisessa moduulissa on omat ilmastointilaitteet, jolloin väliseiniä voidaan siirtää moduulien kerrannaisina. Yleensä tyydytään kuitenkin kohtuulliseen muunneltavuuteen, jossa muutokset tapahtuvat säätövyöhykkeen sisällä. Joustavuudella tarkoitetaan varautumista käyttötarkoituksen muutokseen, esimerkiksi toimistotilan muuttaminen neuvottelutilaksi, johon tarvitaan enemmän ilmavirtaa. Täydennettävyydellä tarkoitetaan järjestelmän tason nostamista myöhemmässä vaiheessa. Tason nosto voi tarkoittaa jäähdytyksen tai kostutuksen lisäämistä ilmastointijärjestelmään. (Seppänen. 2004, s. 298 299) Lisäksi täydennettävyyttä on ilmanvaihdon tarpeenmukainen säätyminen läsnäolon tai hiilidioksidin perusteella. Avoimen rakentamisen tavoitteena on saavuttaa muunto- ja käyttöjoustavuutta. Muuntojoustavuudella tarkoitetaan muuntokykyä tulevaisuuden käyttäjätarpeisiin. Käyttöjoustavuudella tarkoitetaan mukautumista nopean syklin muutoksiin. Tämä tarkoittaa esimerkiksi tilojen yleispätevyyttä ja käytön mukaan säätyvää ilmanvaihtoa. (Kruus et al. 2006, s. 22.) Avoimessa rakentamisessa joustavuus ja muunneltavuus on enemmin varautumista käyttötarkoituksen ja vaatimusten muuntumiseen, mikä mahdollistaa erilaiset toiminnot rakennuksen elinkaaren aikana (Beisi. 2010, s. 97).