Firstname Lastname RAKENNETTU YMPÄRISTÖ Tarvitaanko tätä palkkia? Uudet väylät: tuotannon vaatimat toteutusmallit ja mallipohjainen laadunvarmistus Pasi Nurminen, Destia Oy Built Environment Process Innovations Reengineering Page 1
Tuotannon vaatimat toteutusmallit: työkoneautomaatio ja toteutusmallin laatimisohje Page 2
Työkoneautomaatio: digitaalisesta mallista rakentaminen Pasi Nurminen, Destia Oy työkoneet varustettu tarkoilla paikannuslaitteilla sekä tietokoneilla, joihin suunnitelmatieto tuodaan digitaalisesti kolmiulotteisena toteutusmallina kuljettaja näkee ohjaamiseen tarvittavat tiedot työkoneessa olevalta näyttöruudulta maastoon merkintää ei pääsääntöisesti enää tarvitse tehdä merkittävä hyöty tuotantoprosessissa parempi työteho parempi lopputuotteen laatu vähemmän materiaalihukkaa toiminnan joustavuus turvallisuus vähemmän hukkaa, vähemmän päästöjä nopeampi läpimenoaika työn mielekkyys teknologian useat lisämahdollisuudet 3
Suunnitelma-aineistot ja työkoneautomaatio Destia: 90% työkoneautomaation toteutusmalleista laaditaan työmaalla, 10% suunnittelijan toimesta ST-urakkamuodon myötä Infra-alan kokonaisurakoiden aineisto ollut lähes poikkeuksetta kelpaamatonta työkoneautomaation tarpeisiin sellaisenaan aineistoa joudutaan työmaalla viimeistelemään, pahimmassa tapauksessa suunnittelemaan uudelleen Suunnittelun tarjouspyynnöissä on pyydetty yleisellä tasolla koneohjaukseen soveltuvia malleja, esim. mittaussuunnitelma koneohjausmalleineen tai koneohjausmalli InfraModel muodossa Toteutusmalleille ei ollut yksikäsitteistä, riittävän yksityiskohtaista määrittelyä 4
InfraFINBIM -toteutusmallin laatimisohje pähkinänkuoressa Määrittelee rakennussuunnittelun lopputuloksen mallipohjaiseksi Tavoitteena tuottaa mahdollisimman hyvin tuotantoa tukevaa aineistoa Valmius ottaa heti käyttöön suunnittelutoimeksiannoissa Sisällytetään osaksi alan InfraBIM ohjeita 2013 Keskeinen ja konkreettinen ensiaskel kohti mallipohjaisen hankinnan visiota Pasi Nurminen, Destia Oy Suunnitelmien ja rakentamisen laatu paranee! Page 5
InfraFINBIM: toteutusmallin laadintaohje Toteutusmalli on suunnittelujärjestelmän sisältämästä suunnitelmamallista muodostettava rakennettavan kohteen (digitaalinen 3D) malli Ohjeen tavoitteena rakennussuunnitteluvaiheessa tuotetuista toteutusmalleista yhdenmukaisia suoraan työkoneohjausjärjestelmien käyttöön soveltuvia malleja käytännönläheinen työkalu sekä suunnittelun tilaajille ja suunnittelijoille Väylärakenteen toteutusmalli sisältää pääsääntöisesti seuraavia INFRA 2006 rakennusosanimikkeistön (InfraRYL) mukaisia rakennusosia: 1400 Pohjarakenteet 1600 Maaleikkaukset ja kaivannot 1800 Penkereet, maapadot ja täytöt 2100 Päällysrakenteen osat 2400 Ratojen päällysrakenteet Page 6
Jokaisesta pinnasta mallinnetaan vain ne viivat, joiden kohdalla on rakenteen pinnassa taite Pasi Nurminen, Destia Oy Page 7
InfraFINBIM: toteutusmallin laadintaohje ohjeistus sisältää mm. aineiston jatkuvuusvaatimukset sekä geometriset tarkkuusvaatimukset kaikki taiteviivat oltava kauttaaltaan jatkuvia ja sisäisesti yhdensuuntaisia taiteviivoja liittymäalueet, kiertoliittymät, rakennekerrosten muutokset, ramppien liittymiset jne. mallinnetaan ohjeistettu mm. taiteviivojen tavoitepituus eri kaarresäteiden ja pyöristyskaarien arvoilla ohjeet toteutusmallin tarkastamisesta ja toteutusmalliselostuksesta tarkastuslista suunnittelijalle toteutusmalliselostuksen sisältö ohjeet aineistokokonaisuudesta ja niiden formaateista geometrialinjat, taiteviivat, kolmioverkot lähtökohtana InfraModel -formaatti ohjeet pintojen ja tiedostojen nimeämisestä nimeämiskäytäntö InfraFINBIM kehitystyön pohjalta: lyhenteet, koodit tiedostokansiorakenne ja nimeämisohje Page 8
Pilottikohteiden kokemukset Tulos, mitä opittu prosessin kehittämisen kannalta? erittäin tärkeää ymmärtää missä vaiheessa mitäkin tulisi mallintaa ja millä tarkkuudella väylärakenteen toteutusmallia ei tule vaatia tie/katu/ratasuunnitelma vaiheissa jokaisen suunnitteluvaiheen tarkkuusvaatimukset tulee määritellä erikseen Tuliko käytännön tasolla sellaista tulosta, että prosessia voi muuttaa? vaatimusmäärittelyn mukainen aineisto on saanut mittaajien ja rakentajien hyväksynnän toteutusmallin vaatimusmäärittely on saanut InfraFINBIM konsortion hyväksynnän ja se voidaan ottaa vaatimuksena käyttöön. Mitä hyötyä mallintamisesta? Aineisto suoraan työkoneiden ohjausjärjestelmiin soveltuvaa. Parantaa myös valmiuksia perinteiseen / muuhun mittaustoimintaan. toteutusmallit laatii suunnittelija: tarkkuus paranee ja vastuuraja on selvä tarkempi suunnittelu tarkoittaa myös teoreettisten massojen oikeellisuuden paranemista Virheet nähdään jo etukäteen, korjailu vähenee. Taloudellinen hyöty rakentamisvaiheessa. Mitä opetuksia saatiin mallintamisen kehittämisen ja käyttöönoton kannalta? ST-urakoissa suunnittelunohjaus korostuu: aikataulutuksessa ja ettei tehdä moninkertaista työtä suunnittelukonsulteilla ja ohjelmistotaloilla riittää haasteita, jotta vaatimukset täytetään helpommin mallintamisesta vielä paljon määrittelemättömiä asioita, etenkin aiemmista suunnitelmavaiheista Toteutusmallin tarkastusmenettelyt tilaajan näkökulmasta ratkaistava Page 9
Mallipohjainen laadunvarmistus Page 10
Työkoneautomaatio ja lopputuotteen laatu Tutkimus: Destian työkoneautomaatiota hyödyntäneiltä kohteilta kerätty takymetrillä mitattua toteutumamittaustietoa Case: Virpiniementien kevyenliikenteenväylä Maaleikkaus RTK-GNSS kaivukoneella korkeustason laatuvaatimus +0-100 mm keskimääräinen poikkeama: -20 mm ja keskihajonta 35 mm 99,9 % todennäköisyydellä työskentely toteutuu tämän perusteella välille -14-26 millimetriä suunnitellusta Kantava kerros, takymetriohjatulla tiehöylällä korkeustason laatuvaatimus ± 20 mm keskimääräinen poikkeama: -4 mm ja keskihajonta 14 mm 99,9 % todennäköisyydellä työskentely kantavan kerroksen osalta toteutuu tämän perusteella välille -2-6 millimetriä suunnitellusta. Lähde: Juha Schönberg 2012 Page 11
Mallipohjainen laadunvalvontaprosessi Uuden sukupolven laadunvarmistusmenetelmä väylärakentamiseen. Ohje osaksi InfraBIM-ohjekokonaisuutta. Nykytilanteen ongelma on toteutuneista rakenteista edellytetyt suuret mittausmäärät ja niiden työläs dokumentointi (tulee yleisistä vaatimuksista) Laadunvalvontaprosessin pääkohdat: 1. Toteutusmallin tarkastus 2. Työkoneautomaation paikannustarkkuuden seuranta varmistetaan työkoneautomaation tarkkuus ja luotettavuus säännöllisillä tarkastuksilla 3. Lopputuotteen tarkemittaus toteutetaan harvennettuna menettelynä nykyiseen verrattuna väylärakenteen poikkileikkauksen tarkemittaus 200 m välein 4. Laadunvalvonnan dokumentointi toteutusmalliin päivitetään muutokset => toteutumamalli tarketietojen luovutus tilaajan tarpeiden mukaan Page 12
Mallipohjainen laadunvarmistus Tulos, mitä opittu prosessin kehittämisen kannalta? Tuotantoprojekteilla selkeä tarve väylän maarakenteiden laadunvarmistuksen kehittämiseen uusia menetelmiä hyödyntäväksi Työkoneautomaation yleistymisen vuoksi työmailla mittausresursseja tarvitaan aiempaa vähemmän, mutta toisaalta osaaminen on lisääntynyt. Resursseja tulisi suunnata enemmän itse prosessin laadunvalvontaan kuin jälkijättöiseen tarkemittaamiseen. Laadunvarmistusprosessia mahdollista tehostaa uusilla työkaluilla: työkoneilla tehtyjen toteutumamittausten tulokset reaaliaikaiseen näkymään Toteutusmallin ja työkoneiden koneohjausjärjestelmien säännöllinen tarkastus työmaalla on erittäin tärkeää ja proaktiivista laadunvarmistusta Tuliko käytännön tasolla sellaista tulosta, että prosessia voi muuttaa? Käytännön valmiudet olemassa, menetelmää kokonaisuudessaan ei ole vielä päästy toteuttamaan Mallipohjaisen laadunvarmistuksen menettelyt olleet Destian käytössä työkoneautomaatiota käyttävillä työmailla, mutta tarkemittaukset tehty (jouduttu tekemään) myös InfraRYLlin mukaan Tarvitaan vielä muiden toimijoiden kokemuksia (etenkin tilaajan näkökulma) ja IFB-pilottien kommentteja ja menetelmän ohjeistuksen viimeistely tarvitaan tilaajilta myötävaikutusta muutoksen läpivientiin Page 13
Mallipohjainen laadunvarmistus Mitä hyötyä mallintamisesta? Mallipohjainen tuotanto vähentää merkittävästi toleranssin ylityksiä ja poikkeaman hajontaa tuotantoprosessissa Toteutusmalli käy myös toteutumamallina ( luovutusmallina ) niiltä osin, kun toteutus on tehty toleranssien mukaisena Toteutumamalli, (johon on päivitetty suunnitellusta poikkeavat rakenteet) on tilaajalle arvokkaampi aineisto kuin toteumaerotaulukot Mitä opetuksia saatiin mallintamisen kehittämisen ja käyttöönoton kannalta? Projektikohtainen sopiminen menetelmän käyttöönotosta vaikeaa, jos asiakkaan valvoja ei tunne uusia menetelmiä ja hankintamenettelyjen kehittämistavoitteita Uusien menetelmien käyttöönotto edellyttää osaamisen kehittämistä eri osapuolille Laadunvarmistusmenetelmän yhteyteen tulisi kytkeytyä digitaalinen luovutusmalli. Menetelmän pilotointi jää irralliseksi, jos koko prosessi ei ole mallipohjainen alusta lähtien. Työkoneella tehtävä laadunvarmistusmittaus soveltuu joihinkin rakenneosiin, mutta laajempi soveltaminen edellyttää vielä keskustelua ja pilotointia Asiakkaan uudet vaatimukset (kuten Kokkola Ylivieska radalla) tervetulleita ja mallipohjaista toimintatapaa voidaan viedä askelittain eteenpäin Page 14