1 (11) BUILT ENVIRONMENT PROCESS RE-ENGINEERING (PRE) WP5: InfraFINBIM Pilotti: Mallipohjaisen radanrakennustyömaan dynaamisen ohjausjärjestelmän kehittäminen InfraFINBIM pilottiraportti Muutoshistoria: Versio Pvm Tila Tekijä(t) Huomautukset (luonnos / ehdotus / (määrittely / toteutus / hyväksytty) dokumentointi) 1.0 28.2.2014 Luonnos Eija Heikkilä (EHe) raportointiluonnos kommenteille 1.0 3.3.2014 Luonnos Tuula Hakkarainen (THa) kommentointi ja Juha Hyvärinen (JHy) 1.1 14.4.2014 Ehdotus EHe ehdotus valmiiksi raportiksi
InfraFINBIM pilottiraportti 2 (11) SISÄLTÖ 1 Johdanto... 3 1.1 Tausta... 3 1.2 Pilottia tukevan hankkeen kuvaus... 3 1.3 Pilotoinnin osapuolet ja viestintä... 3 2 Pilotin tavoitteet... 3 2.1 Hankkeessa pilotoivat asiat... 3 2.2 Keskeisimmät kehitysaskeleet ja oletetut riskit... 4 3 Pilotin dokumentointi... 5 3.1 Pilotin kulku... 5 3.2 Tietotekninen ympäristö... 5 3.3 Prosessikuvaus... 6 3.4 InfraFINBIM-nimikkeistöt ja ohjeet... 6 4 Johtopäätökset... 6 4.1 Havaitut hyödyt ja ongelmat, edistysaskeleet ja kehitystarpeet... 6 4.2 Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi... 7 4.3 Jatkotoimenpiteet... 7 Liite A Kokonaisyhteenveto pilotista... 8 Liite B Haastattelututkimuksen kysymykset... 10
InfraFINBIM pilottiraportti 3 (11) 1 Johdanto 1.1 Tausta Pilotti toteutettiin VR Track Oy:n sisäisenä hankkeena yhteistyössä ohjelmistotoimittajien kanssa. Pilottiin osallistuivat Eija Heikkilä, ja Kimmo Laatunen VR Track Oy:stä sekä Teppo Rauhala CC Infra Oy:stä. Pilotin tavoitteena oli selvittää mallipohjaisen suunnittelun ja rakentamisen synnyttämät kehitystarpeet radanrakennustyömaan ohjauksessa ja kehittää mallipohjainen ja dynaaminen ohjausmenetelmä vastaamaan mallipohjaisen rakentamisen ja laadunvalvonnan tarpeisiin. 1.2 Pilottia tukevan hankkeen kuvaus Pilotti toteutettiin Infra FINBIM -pilottina VR Track Oy:n toimesta 4/2013-4/2014 aikana. Pilottiin sisältyvä haastattelututkimus kohdistettiin VR Track Oy:n rakentamisen liiketoiminnan rakennuspäälliköille, projektipäälliköille ja muulle työmaahenkilökunnalle. Pilottiin sisältyvät ohjelmistokokeilut suoritettiin VR Track Oy:n radanrakennustyömaalla Kokkola-Riippa kaksoisraideprojektissa kesän ja syksyn 2013 aikana diplomityöntekijän ja työmaahenkilökunnan toimesta. 1.3 Pilotoinnin osapuolet ja viestintä VR Track Oy vastasi pilotin toteutukseesta ja vastuuhenkilönä oli Kimmo Laatunen. Eija Heikkilä teki pilotista diplomityön VR Track Oy:lle, jonka ohjaajina olivat Pasi Kråknäs VR Track Oy:sta, Rauno Heikkilä Oulun yliopistosta ja Teppo Rauhala CC Infra Oy:sta. Ohjelmistojen tuottajat antoivat koulutusta ohjelmistojen käyttöön diplomityöntekijälle sekä ohjelmistojen kokeiluun osallistuneille työmaahenkilöille ja vastasivat kokeilujen aikana heränneisiin kysymyksiin. Pilotista on tehty diplomityö Dynaamisen ohjausmenetelmän kehittäminen rautatien tietomallipohjaiseen maanrakennustyöhön, jota ei ole vielä julkaistu. Diplomityö on saatavilla myöhemmin Lumoflow:ssa ja se on julkinen. 2 Pilotin tavoitteet 2.1 Hankkeessa pilotoivat asiat Pilotin tavoitteena oli selvittää mallipohjaisen suunnittelun ja rakentamisen synnyttämät kehitystarpeet radanrakennustyömaan ohjauksessa ja kehittää mallipohjainen ja dynaaminen ohjausmenetelmä vastaamaan mallipohjaisen rakentamisen ja laadunvalvonnan tarpeisiin. Pilotissa perehdyttiin radanrakennustyömaiden nykyiseen ohjausmenetelmään sekä pyrittiin löytämään sen ongelmat ja kehityskohteet. Tavoiteena oli kehittää työmaanohjausmenetelmä mallipohjaista suunnittelua, rakentamista ja laadunvalvontaa sekä jatkuvaa kehitystä tukevaksi panostamalla ohjauksen dynaamisuuteen ja radanrakennustyömaan yhteisölliseen johtamiseen. Pilotissa tutkittiin myös Inframodel3- tiedonsiirtoformaatin ominaisuuksia ja kehityskohteita mallipohjaisen radanrakennustyömaan dynaamisen ohjausmenetelmän tiedonsiirrossa. Inframodel3- tiedonsiirtoformaatin kokeilun tulokset eivät ehtineet valmistua tähän raporttiin, mutta tulokset ovat luettavissa Eija Heikkilän diplomityöstä.
InfraFINBIM pilottiraportti 4 (11) Pilotissa dynaamisen työmaanohjauksen työkaluina kokeiltiin Tekla Oyj:n Tekla Civil - työmaasovellusta, Hohto Labs Oy:n Kuura-palvelua, Vianova Systems Finlandin Novapoint Virtual Map for Construction (VMC) -sovellusta ja Topconin 3D Office- järjestelmää. Pilotti sijoittuu infran elinkaaressa välille suunnittelu-rakentaminen-rakennetun todentaminen (ks. Kuva 1). Hankesuunnittelu Suunnittelun ohjaus Rakentamisen valvonta Käyttö, hoito ja ylläpito Kunnon seuranta Lähtötietojen hankinta Suunnittelu Rakentaminen Rakennetun todentaminen Käyttö, hoito ja ylläpito [lähtötieto] [suunnittelu] [toteutus] [toteuma] [ylläpito] [jäännösarvo] Rekisterit Rekisterit [päivitys] Kuva 1. Pilotin sijoittuminen infran elinkaaressa. 2.2 Keskeisimmät kehitysaskeleet ja oletetut riskit Keskeisimpänä kehitysaskeleena oli kehittää uudenlaista toimintatapaa työmaanohjaukseen vastaamaan tietomallipohjaisten suunnitelmien, koneautomaation ja mallipohjaisen laadunvalvonnan yleistymisen myötä ilmaantuneisiin tarpeisiin. Dynaamisen työmaanohjauksen odotetaan parantavan työmaiden aikataulun hallintaa, parantavan rakentamisen laatua sekä tuottavan kustannussäästöjä ja edistävän muidenkin työvaiheiden kehittymistä innovaaatioiden kautta. Odotettavissa olevia ongelmia ovat työmaan dynaamisen ohjauksen vaatimien toimintojen puuttuminen nykyisin työmaan tarjolla olevista sovelluksista, huonojen verkkoyhteyksien ja muiden työmaaolosuhteiden vaikutukset sovellusten toimivuuteen sekä sovellusten toimivuus alustariippumattomasti työmaaolosuhteisiin tarkoitetuilla tablettitietokoneilla.
InfraFINBIM pilottiraportti 5 (11) 3 Pilotin dokumentointi 3.1 Pilotin kulku Pilotin alussa kartoitettiin dynaamisen työmaanohjauksen perusteita, radanrakennustyömaan ominaispiirteitä sekä työmaan ohjaukseen tarjolla olevia kaupallisia sovelluksia kirjallisuustutkimuksilla. Alun tietokartoituksen jälkeen pyydettiin valituilta ohjelmistotuottajilta sovelluksia kokeiluun ja järjestettiin haastattelututkimus (Liite B) työmaan ohjauksen ja laadunvalvonnan kehitystarpeista VR Track Oy:n henkilökunnalle ja koneohjausjärjestelmien kanssa toimineille yhteistyökumppaneille. Haastatteluun osallistuivat VR Track Oy:n projektipäällikkö Mikko Ylikulju, aluevastaava Antti Heikka ja mittausvastaava Janne Mikkonen Kokkola-Riippa työmaalta. Muita VR Track Oy:stä haastatteluun osallistuneita olivat tuotekehityspäällikkö Kimmo Laatunen, työpäällikkö Markus Malmivuori, tarjouspäällikkö Jyrki Kataja, rakennuspäälliköt Pasi Kiiski, Timo Pouta, Mika Tepsa ja Katja Pekkanen, projektipäälliköt Antti Korhonen ja Eemeli Kaasinen, vastaava työnjohtaja Timo Lehto, kehitysinsinööri Pasi Kråknäs sekä asiantuntija Jarmo Mikkola. Muita haastatteluun osallistuneita olivat aluemyyntipäällikkö Mikko Salonen, 3Dasiantuntija Pekka Kotala ja 3D-asiantuntija Sami Mäkelä Scanlaser Oy:stä sekä projektipäällikkö Teppo Rauhala CC Infra Oy:stä. Kirjallisuustutkimuksen ja haastattelujen pohjalta kehitettiin dynaamisen radanrakennustyömaan ohjauksen menetelmäkuvaus. Haastattelujen tulosten perusteella tarkempaan kokeiluun valittuja sovelluksia kokeiltiin työmaaympäristössä Kokkola-Riippa työmaalla ja kokeilusta saatujen käyttökokemuksien perusteella kirjattiin testaajien havainnot ja vaatimukset dynaamisessa ohjauksessa tarvittavalle työmaasovellukselle. Työmaasovelluksissa hyödynnettiin aiemmin työmaata varten suunniteltuja tietomalleja, koneohjausmalleja sekä toteumamalleja työnohjauksessa ja laadunvalvonnassa. Inframodel3 -tiedonsiirtoformaattia tutkittiin radanrakennusprojektin informaation siiron kehittämisen näkökulmasta tuottamalla radan maarakennustöissä tarvittavat tietomallit kahdella eri suunnitteluohjelmistolla (Novapoint ja Tekla Civil) ja tutkimalla ja vertaamalla näiden tiedostojen siirtymistä, kuvautumista ja käyttäytymistä avaamalla luotuja tietomalleja kyseisillä ohjelmistoilla. 3.2 Tietotekninen ympäristö Pilotissa kokeiltiin dynaamisen työmaanohjauksen työkaluina Tekla Oyj:n Tekla Civil - työmaasovellusta, Hohto Labs Oy:n Kuura-palvelua, Vianova Systems Finlandin Novapoint Virtual Map for Construction (VMC) -sovellusta ja Topconin 3D Office- järjestelmää. Näistä Tekla Civil -työmaasovellus ja Kuura-palvelu valittiin tarkempaan kokeiluun työmaaympäristöön tehdyn haastattelututkimuksen tulosten perusteella. Sovelluksia käyettiin win7-alustaisella Panasonic FZ-GI työmaatabletilla sekä ios5- käyttöjärjestelmää hyödyntävällä ipad2-tabletilla. Tiedonsiirto eri sovellusten välillä toteutettiin Inframodel2- ja gt-formaateissa. Topconin koneohjausjärjestelmiin mallit siirrettiin tp3-formaatissa.
InfraFINBIM pilottiraportti 6 (11) 3.3 Prosessikuvaus Työmaanohjauksessa kokeilluissa kaupallisissa sovelluksissa hyödynnettiin suunnittelijoiden Kokkola-Riippa radanrakennustyömaata varten tekemiä koneohjausmalleja ja mittauksen ja työkoneiden tuottamia toteuma- ja tarkemittauksia. Inframodel3- tutkimuksessa muodostettiin kolmiuloitteiset tietomallisuunnitelmat Tekla Civilillä ja Novapointilla, joiden pohjalta laadittiin toteutusmallit Väylärakenteen toteutusmallin laatimisohjeen mukaisesti (3mm tarkkuustaso). Toteutusmalleja ei käyetty työmaalla koneohjauksessa, vaan niiden avulla tutkittiin tiedon siirtymistä, kuvautumista ja käyttäytymistä (ks. Kuva 2). Kuva 2. Pilottihankkeen tiedonsiirto. 3.4 InfraFINBIM-nimikkeistöt ja ohjeet Pilotissa hyödynnettiin InfraBIM-nimikkeistöä toteutus- ja toteumamallien rakennepintojen lyhenteissä sekä Väylärakenteen toteutusmallin laatimisohjetta ja Inframodel3 - käyttöönottoohjetta Inframodel3-formaatin tutkimusaineiston tuottamisessa. 4 Johtopäätökset 4.1 Havaitut hyödyt ja ongelmat, edistysaskeleet ja kehitystarpeet Pilotti onnistui, sillä siinä pystyttiin tarkoin määrittelemään työmaiden ohjauksen kehitystarpeet, jotta ohjausta voitaisiin kehittää vastamaan tietomallien ja koneohjauksen tuomiin uusiin vaatimuksiin. Pilotissa löydettiin myös muutamia ratkaisuja havaittuihin puutteisiin, kuten esim. kaupallisia sovelluksia ja niiltä toivottuja ominaisuuksia. Tietomallipohjaisuudessa suurin ongelma työmailla on se, että tietomallien ja erityisesti toteutusmallien tarkasteluun ei pilotointihetkellä ollut työmaahenkilökunnalla työkaluja. Työkoneiden kuljettajat näkivät mallit ja suunnittelijat pystyivät tarkastelemaan niitä, mutta työnjohto joutui turvautumaan malleista tulostettuihin paperitulosteisiin.
InfraFINBIM pilottiraportti 7 (11) Haastattelututkimuksen tuloksista ilmeni, että työmaille tarvitaan kiireellisesti uusia työkaluja ja työmaan ohjaukseen uusia toimintaprosesseja tietomallipohjaisten suunnitelmien ja koneautomaation tehokkaaseen hyödyntämiseen. Nykyistä ohjausprosessia on muutettava joustavammaksi sekä parannettava sen reagointikykyä ja nopeutettava työmaanohjauksen reagointiaikaa. Ohjausprossesin olisi siis omaksuttava dynaaminen toimintatapa ja sitä olisi muokattava myös yhteisöllisemmän ohjauksen suuntaan, jotta uusista työkaluista saavutetaan mahdollisimman paljon hyötyä ja toimintaa pystytään jatkuvasti kehittämään kaikkien työmaalla toimivien henkilöiden innovaatioiden pohjalta sekä tuotannosta pystytään eliminoimaan Lean-johtamisfilosofian mukaisia arvoatuottamattomia hukkia jokaisen henkilökohtaisella panostuksella oman työtehtävän kehittämiseen. 4.2 Tietomallintamisen haasteellisuuden arviointi InfraFINBIM hanketta varten VTT on kehittänyt arviointisapluunan, jonka avulla arvioidaan pilottihankkeiden tietomallinnusvalmiuksia. Arviointisapluunatutkimus tehtiin pilottihankkeen loppuvaiheessa tai hankkeen päättymisen jälkeen haastattelututkimuksena. Haastattelussa pilotin vastuuhenkilö arvioi pilotin tason oman näkemyksensä mukaisesti. Mallipohjaisen radanrakennustyömaan dynaamisen ohjausjärjestelmän kehittäminen pilotti valmistui huhtikuussa 2014, jolloin InfraFINBIM hankkeen arviointisapluunahaastattelut oli jo saatu päätökseen. Tämän vuoksi pilottia ei arvioitu arviointisapluunaa käyttäen. 4.3 Jatkotoimenpiteet VR Track Oy:llä käynnistettiin Rakennustuotannon projektinohjauksen kehitysprojekti, jossa projektin ohjauksen nykyisiä työkaluja kehitetään ja pyritään löytämään uudet työkalut projektin ohjauksen helpottamiseksi.
LIITE A 8 (11) Liite A Kokonaisyhteenveto pilotista Taulukko 1. Yhteenveto pilotista Mallipohjaisen radanrakennustyömaan dynaamisen ohjausjärjestelmän kehittäminen. Pilotin nimi Mallipohjaisen radanrakennustyömaan dynaamisen ohjausjärjestelmän kehittäminen Pilotin tyyppi Pilottihankkeen kuvaus Pilotti Pilotissa testattiin erilaisia kaupallisia mallipohjaiseen työmaan ohjaamiseen kehitettyjä työmaasovelluksia Kokkola-Riippa radanrakennustyömaalla ja kehitettiin näiden pohjalta diplomityössä VR Track Oy:lle prosessikuvausta mallipohjaisen työmaan ohjaukseen. Aikataulu 4/2013-4/2014 Toteutusmuoto Pilotoitavat prosessit Osapuolet ja käytettävät ohjelmistot Pilotoitava(t) asia(t) ja pilotin tavoitteet Tietomallin käyttö hankkeessa Hankemuoto 1. kaupalliset työmaasovellukset (Tekla Civil, Kuura, jne.) 2. työmaan tarpeet mallipohjaisessa toimintaympäristössä 3. IM3 toimivuuden testaaminen 4. laadunvarmistusohjeen testaaminen 5. koneohjausmallien hyödynnettävyys tuotannonohjauksessa VR Track Oy Tekla Oyj Tekla Civil -työmaasovellus, Hohto Labs Oy:n Kuurapalvelu, Vianova Systems Finlandin Novapoint Virtual Map for Construction (VMC) -sovellus ja Topcon 3D Office- järjestelmä 1. kaupalliset työmaasovellukset (Tekla Civil, Kuura, jne.) 2. työmaan tarpeet mallipohjaisessa toimintaympäristössä 3. IM3 toimivuuden testaaminen 4. laadunvarmistusohjeen testaaminen 5. koneohjausmallien hyödynnettävyys tuotannonohjauksessa Toteutus- ja toteutumamallia pyritään hyödyntämään mahdollisimman monella eri tavalla työmaaympäristössä. Työmaan ennakkosuunnittelu, toteutuman seuranta ja laadunvarmistus. Pilottihankkeen erityispiirteet suhteessa tietomallinnukseen Keskeisimmät kehitysaskeleet ja niihin liittyvät odotukset Työmaan tarpeiden kartoitus työmaasovellusten suhteen ja sovellusten pilotointi Kokkola-Riippa radanrakennustyömaalla. Parhaiten soveltuvien sovellusten jatkokokeilu ja käyttökokemusten kartoitus tuotannon näkökulmasta.
LIITE A 9 (11) InfraBIM -mallinnusohjeiden kehitystarpeiden selvittäminent tuotannon näkökulmasta. Keskeisimmät esiin nousseet ongelmat ja kehitystarpeet Käytännön pilotin nimi Hankkeen kuvaus Aikataulu Toteutusmuoto Osapuolet ja käytettävät ohjelmistot Pilotoitava(t) tiedonsiirtotapaukset (ER), toimintamallit, ymv. Tietomallin käyttö hankkeessa Pilottihankkeen erityispiirteet suhteessa tietomallinnukseen Keskeisimmät onnistumiset ja kehitysaskeleet Keskeisimmät esiin nousseet ongelmat ja kehitystarpeet
LIITE B 10 (11) Liite B Haastattelututkimuksen kysymykset KYSYMYKSET: Työmaan ohjauksen nykytila ja sen kehityskohteet 1. Miten työmaan toteutuman/etenemän seuranta on nykyään toteutettu? 2. Miten toteutuman seurantaa voitaisiin kehittää, esim. valmiusasteen laskentaan ja laskutukseen? (mikä toimii, mikä ei, mitä tietoja työmaa tarvitsee?) 3. Kuinka työmaan aikataulutus ja aikataulussa pysymisen seuranta on toteutettu? Miten aikataulua ohjataan? 4. Mitä kehitysmahdollisuuksia aikataulutuksessa ja sen seurannassa on? (puutteet ja ongelmat, uudet ohjelmistot ja toimintatavat, työvaihesuunnittelu jne.) 5. Miten työmaan tiedonkulku (rakentamiseen liittyvät informaatiot, havainnot, poikkeukset, tiedostot, metatiedot jne.) toimii ja miten tätä voisi parantaa? 6. Miten radanrakentamista (maarakennus, sillanrakennus, päällysrakennus jne.) ohjataan, miten työkohteiden ja resurssien määritys ja ohjaus toteutetaan? 7. Hyödynnetäänkö koneohjausmalleja eli ns. toteutusmalleja muuten kuin työkoneiden ohjauksessa? (Aikataulutus, sijainnit, mittaus jne.) 8. Miten suunnittelusta saatavien (toteutus)mallien hyödyntämistä voitaisiin kehittää ja saada niistä lisäarvoa työmaalle? 9. Radanrakennustyömaan organisaatiorakenne. Kehitysideoita esim. tiedonkulun, koneohjauksen, laadunvarmistuksen kannalta? 10. Mitä ominaisuuksia työmaan ohjauksessa käytettävältä ohjelmistolta vaaditaan eli mitä ohjelmistolla pitäisi pystyä tekemään, esim. maastossa ja toimistolla? (esimerkkejä suluissa, lisäksi toivoisin kommentoimaan ominaisuuksien painoarvoa eli mikä ominaisuus on tärkein (5), ei tärkeä (1) asteikolla 5-1) Paikannus (oma, työkoneiden, työntekijöiden sijainnit sekä sijainnin mukainen suunnitelmien tarkastelu) Massat ja määrät (määrien laskenta, valmiiksi merkitseminen) Aikataulutus (aikataulun muutokset, toteutuman mukaan) Säätiedot (sadetutkat, lämpötilat, ilman suht. kosteus) Raportointityökalu (muistion kirjoitus, valokuvat, paikkatietoon sidottu raportointi) Työmaaliikenteen ohjaus (maansiirron ja työmaateiden suunnittelu) Resurssien hallinta (ihmiset, koneet, jne. mihin tehtävään sidottu ja mille aikavälille, koneiden käyttötiedot ja tehot. Lisäarvona se, että esim. onnettomuustilanteessa nähtäisiin heti vaara-alueella olevat ihmiset ja koneet)
LIITE B 11 (11) Laadunvarmistuksen nykytila ja sen kehityskohteet 11. Millä tavoin laadunvarmistus on nykyisin toteutettu ja miten sitä ohjataan, mitä ongelmia nykyisessä toimintatavassa on? 12. Miten laadunvarmistusta voitaisiin kehittää (koneohjauksen hyödyntäminen mittauksessa, silmämääräinen (toiminnallisuuden toteaminen ja valokuvaus) tarkastus yhdistettynä takymetrimittauksiin)? 13. Onko koneohjauksella suoritettu toteutumamittauksia ja onko niistä havaittu saatavan hyötyä tai havaittu ongelmia, miten tätä voisi kehittää? 14. Miten laadunvarmistusmenettelyä ohjataan kokonaisuudessaan urakan aikana, miten näet tämän kehitysmahdollisuudet? 15. Tuottaako ennakoiva laadunhallinta ts. työmaan reaaliaikainen seuranta tärkeää lisäarvoa työmaanohjaukselle verrattuna jälkikäteen tapahtuvalle laadun toteamiselle? Miten reaaliaikainen laadunhallinta pitäisi toteuttaa? 16. Hyödynnetäänkö toteutumamittauksia/tarkemittauksia ennakoivassa laadunhallinnassa, miten tätä voitaisiin kehittää? 17. Muut radanrakennustyömaan tutkimus- ja kehitysehdotukset?