Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin Arto Kiviniemi Johtava tutkija, TkT, arkkitehti SAFA Puheenvuoroni rakenne ja sisältö Mikä tuotemalli on? Yhteiskäyttöisyys? Tiedon elinkaari ja arvo? Liiketoimintamalli? Esimerkkejä mallien käytöstä Missä nyt ollaan? Mihin ollaan menossa? Yhteenveto Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 2 1
Mikä tuotemalli on? Tuotemalli? Tuotemalli (Product Model ~ Building Information Model) kuvaa tuotteen rakenteen ja sisältää sen tuottamiseen tarvittavan tiedon; ei siis pelkkä 3D malli CADin avulla tuotetaan piirustuksia, mutta tuotemalli sisältää kohdetta kuvaavia ominaisuuksia, esim: Seinä on tuotemallipohjaisessa ohjelmistossa olio, jolla on ominaisuudet (pituus, korkeus, paksuus, materiaalit, massa, äänen-, palon- ja lämmöneristävyys, jne.) Se voi liittyä muihin rakennuksen osiin (kerrokseen, tiloihin, oviin, ikkunoihin, pilareihin, palkkeihin, laattoihin, sähköputkitukseen, jne.) Tämä mahdollistaa virtuaalisen rakennuksen ; tietojen hyödyntämisen eri tarkoituksiin Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 4 2
Tuotemalli Tuotemallissa olioiden välille voidaan ohjelmoida myös käyttäytymissääntöjä, joiden avulla muutosten vaikutukset siirtyvät automaattisesti muihin osiin. Säännöt voivat koskea myös eri suunnittelualojen olioita eikä niiden käyttö rajoitu vain fyysisiin rakennusosiin ovi voi reagoida seinän paloluokkaa sähkörasia oven paikkaan ja kätisyyteen ilmastointikanava palkin korkeuteen hankintaohjelmisto oven materiaaliin aikataulu rakennusrungon tyyppiin Rajana on tässä on lähinnä mielikuvitus ja tarkoituksenmukaisuus; kuinka paljon sääntöjä järjestelmään halutaan Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 5 Mitä tuotemallisuunnittelu on tai ei ole? Tuotemallisuunnittelu ei tarkoita sitä, että rakennus on koottava ennalta määritellyistä tuotteista; suunnittelu- ja rakentamisprosessin peruslogiikka ei muutu: Suunnittelu on iteratiivinen prosessi, jossa tiedot tarkentuvat vaiheittain tarkoituksenmukaisella tavalla: Luonnosvaiheessa ovi on vain symboli tilojen yhteystarpeelle. Myöhemmin sen paikka ja koko alkavat täsmentyä. Lopulta ovi sisältää tarkat tuotetiedot, mukaan luettuna heloituksen. On mietittävä, mitä tietoa missäkin vaiheessa tarvitaan päätöksenteossa ja muissa tehtävissä: Tarkoituksenmukainen tietosisältö eri vaiheissa voi olla osin erilainen kuin perinteisessä prosessissa. Mittakaavan asettamat rajoitukset katosivat jo CADin käyttöönoton yhteydessä. Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 6 3
Yhteiskäyttöisyys? Dokumentti/2D-pohjainen prosessi Informaatio kulkee pääosin paperien välityksellä osapuolelta toiselle, jolloin sekä aikaa että työtä haaskaantuu ja virheet lisääntyvät Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 8 4
Integroitu tuotemallipohjainen prosessi Informaatio kulkee datana hyödynnettävässä muodossa järjestelmästä toiseen Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 9 Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin Rakennusteollisuus - 01.12.2005 RT ry 10 5
Standardoinnin merkitys Kiinteistöjen ylläpito Korjaus ja saneeraus Myynti- ja vuokraustoiminta Omaisuudenhoito Markkinointi Laitteistojen huolto IFC-malli Visualisointi LVISsuunnittelu Rakennusautomaatio 3D mallinnus Rakennesuunnittelu Arkkitehtisuunnittelu Kiinteistö- ja rakennusalalla on lukuisia tehtäviä, joissa perusdatan tarve on yhteinen Kaikkien tehtävien sisältöä ei ole mielekästä pyrkiä standardoimaan, ainoastaan yhteinen osuus IFC on kiinteistöja rakennusalan ohjelmistojen Esperanto Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 11 IFC 6
Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 13 Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 14 7
Tiedon elinkaari ja arvo? Rakennuksen ohjelma As built- tiedot Kustannustiedot Rakennuksen purkaminen Muutosohjelma Oppiminen Luonnostiedot Suunnittelutiedot Kiinteistönhallintatiedot Rakentamistiedot Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 16 8
Tila liiketoiminnan resurssina Kaupallisissa toimistorakennuksissa investointi on vain pieni osa kokonaisuudesta: Suhteelliset arvot 25 vuoden tarkastelussa: Investointi- Käyttö ja Liiketoiminnan kulut ylläpito arvo 1.0 5.0 200 (Source: The Long Term Costs of Owning and Using Buildings, Royal Academy of Engineering, UK) 1.0 3.8 42.6 (Source: Davis Langdon Consultancy, UK, used capital interest 6%) Investointikulut on vain 2-0.5% liiketoiminnan arvosta ja suunnittelukulut vain noin 10% investoinnista Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 17 Oikea painopiste tiedon elinkaariajattelussa? Asiakkaan liiketoiminta Muutostarve Missä ovat todelliset hyödyt? Muutokseen sopeutuminen Kiinteistöpalvelut Rakennuttaminen Suunnittelu Rakentaminen Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 18 9
Liiketoimintamalli? Miksi investoida kehittämiseen? Tehokkaampi prosessi - oman toiminnan kustannukset: Mallintaminen on osaavissa käsissä tehokkaampaa kuin perinteinen piirtäminen Kokonaisvaltaisempi tiedonhallinta Erilaisten näkymien (puoli)automaattinen tuottaminen Korjausten päivittyminen mallista generoitaviin tulosteisiin Suunnitelmien yhteensovittamisen helpottuminen Ristiriitojen tarkempi havaitseminen riittävän aikaisin Parempi tuote - asiakkaan saama lisäarvo: Projektin eri osapuolien työn tehostuminen ja virheiden väheneminen; laatu-kustannus suhteen paraneminen Kustannusten ja elinkaariominaisuuksien hallinta Mahdollisuus osoittaa ominaisuudet ymmärrettävästi ennen rakentamista Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 20 10
Missä liiketoiminnan mahdollisuudet? Mitä suunnittelija myy asiakkaalleen? Halvinta hintaa? - Tuskinpa kovin hyvä liiketoimintamalli... Piirustuksia? - Arkkitehtuurigrafiikka on tuskin asiakkaan tavoite Aikaa? - Miksi asiakasta kiinnostaisi suunnittelijan ajankäyttö? Ammattitaitoa tai lisäarvoa? - Tietenkin, mutta miten se osoitetaan? Erottautuminen kilpailijoista tärkeää. Mitä asiakas on ostamassa rakennusprojektissa? Tilaa, joka palvelee hänen tarkoituksiaan? Liiketoiminta, asuminen, vapaa-aika Tarkoituksenmukaista laatua? - Mitä se sitten tarkoittaakin Lisäarvoa? Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 21 Sijoittuminen teknologia-aaltoon JÄLKIJOUKKO katoavat markkinat ainoa kilpailukeino on hinta alhaiset kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa ei houkuttele lahjakkaita työntekijöitä Markkinavolyymi Teknologinen kehitysaste Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 22 11
Sijoittuminen teknologia-aaltoon TAVANOMAINEN TASO suuret markkinat tärkeimmät kilpailukeinot ovat hinta ja ydinosaaminen paljon kilpailua, vaikea erottautua tavanomaiset kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa ei mitään teknologiaetua Markkinavolyymi Teknologinen kehitysaste Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 23 Sijoittuminen teknologia-aaltoon KORKEA TEKNOLOGIA kasvavat markkinat tärkeimmät kilpailukeino on ydin- ja teknologiaosaaminen vähän kilpailua, helppo erottautua korkeat kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa melko korkeat riskit houkuttelee lahjakkaita työntekijöitä Markkinavolyymi Teknologinen kehitysaste Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 24 12
Sijoittuminen teknologia-aaltoon KÄRKIYRITYS hyvin pienet markkinat hyvin vähän kilpailua hinnoittelu ei ole merkittävä asia erittäin korkeat kustannukset sekä investoinneissa että koulutuksessa houkuttelee huippulahjakkaita työntekijöitä erittäin korkeat riskit Markkinavolyymi Teknologinen kehitysaste Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 25 Esimerkkejä liiketoimintamalleista 13
Esimerkki 1: Oman prosessin kehittäminen Esimerkit 2 & 3: Oman prosessin kehittäminen Mielikuva: Mallintaminen on liian kallista Arup's Melbourne Office reported a 30% reduction in documentation effort on their structural work since working with CSIRO in a CRC CI project Eureka Tower, architect Fender Katsalidis: Comparison of two residential towers of similar standard and complexity: Project A, traditional documentation vs. Eureka Tower, an integrated 3D model Project A Eureka Tower Size 45 stories 88 stories Time to document 100% Size 50% >76% Number of staff 100% almost 66% reduction double Working hours per week 72 hrs 51 hrs In addition, working directly with a 3D model allowed a number of coordination issues to be identified and resolved earlier than otherwise. (Source: Robin Drogemuller, CSIRO) Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 28 14
Esimerkki 4: Oman prosessin ja lisäarvotuotteen kehittäminen Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 29 Some 4D Examples DPR Emeryville project; large shopping mall Spending in 3D/4D modeling $39,720, which was 0.06% of the total $72 million budget Project gained 3 weeks in the schedule Esimerkit 5 & 6: Other benefits: Better sequencing Säästöpotentiaali Seeing and resolving problems early Better understanding of the project and problems Gehry's Experience Music Project in Seattle Contractor spent $12,000 in 4D modeling The main discovery was the location problem of the crane, which company s best experts could not see before the modeling in spite of the extensive planning effort Savings from the modeling at least $2 million Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin Source: Virtual - 01.12.2005 Builders Roundtable at DPR, June 2002 30 15
Rekisteri Muokkaa Näkymä Ikkuna Ohje VIITEKOHDE MENETELMÄT Tehtävä Osatehtävä Osatehtävä Tehtävä Tehtävä Tehtävä PANOKSET Rekisteri Muokkaa Näkymä Ikkuna Ohje VIITEKOHDE MENETELMÄT Tehtävä Osatehtävä Osatehtävä Tehtävä Tehtävä Tehtävä PANOKSET YIT Cost and Value Engineering Tool YIT-HOUSE COVE Quantity Management Method Data Base Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 Product Model Time Standard Solutions Cost Knowledge Tender Calculation Task Management Project Database Delivery Management The model based system saves Quantities 50-80% & Locations PlaNet+ of the work in cost estimation, and the Scheduling accuracy in the early stages improves from +/- 15% to +/- 3% Procurement Needs Esimerkki 7: Oma prosessi Delivery Database Supplier register MAIN GOAL IN SKANSKA S TECHNOLOGY STRATEGY New tools New process Results CUSTOMER Information systems based on product modeling Space utilisation plan Sketches Working drawings PRODUCT SUBASSEMBLY PRODUCER Industrialized building process Customer satisfaction Cost savings = Good profitability Schematic drawings Animations Virtual premises Marketing Use Maintenance Servicing Service log Building management Alteration data Construction Details 4-D time schedules Simulations Architectural design Bills of quantity Structural and Product component libraries Structural engineering Prefabricated Panel engineering Reinforcement Panels Production Building automation Electrical design Lighting JOB SITE Cost estimates Procurement HPAC design Thermal loadst SPECIAL DESIGN Esimerkki 8: Oma prosessi 16
Esimerkki 9: Kysyntä Missä nyt ollaan? Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 34 17
Hype Cycle: Myths/Realities Visibility? Technology Trigger Peak of Inflated Expectations Trough of Disillusionment Slope of Enlightenment Time Myth: The use of models is not growing; it will wither and die Reality: Customer enthusiasm is limited, but growing Reality: Customers are confused about the actual offerings Reality: The model is still in transition Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 35 Plateau of Productivity Mallien käyttö ja ominaisuudet Käyttö Paperi & 2D tiedonsiirto USA Suomi Nykytilanne Tuotemallipohjainen tiedonsiirto Demonstraatiot Pilotit Tuotanto Ominaisuudet = kyky tarjota Informaatiota kohteesta Paperi & 2D tiedonsiirto Tuotemallipohjainen tiedonsiirto Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 36 18
IFC:n kansainvälinen käyttö? IAI on kehittänyt IFC standardia vuodesta 1994, kansainvälisenä yhteistyönä vuodesta 1996 alkaen Suomi on yhä kansainvälisesti kärjessä Singapore jatkaa Corenet projektiaan rakennusvalvonnan automatisoimiseksi Norja on aktivoitunut voimakkaasti viime vuosina; useita kaupallisia ohjelmistoja syntynyt/syntymässä US General Service Administration (GSA) on ilmoittanut alkavansa vaatia IFC malleja vuonna 2006 rahoitettavissa projekteissaan US Army Corps of Engineers ja US Coast Guard ovat alkaneet IFC:n käytön joissakin projekteissaan Lokakuussa 2005 IFC 2x Platform sai virallisen ISO/PAS 16739:2005 statuksen Syksyllä 2005 Kiina päätti tehdä IFC 2x:stä kansallisen standardin Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 37 Mihin ollaan menossa? Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 38 19
GRANLUND SOFTWARE BUILDING SIMULATION ANNUAL ENERGY CONSUMPTION RIUSKA Simulation 1 ANNUAL ENERGY CONSUMPTION AND COST MWh/a mk/a 700 150000 600 120000 500 MWh 150 90000 400 120 300 60000 90 200 60 30000 30 100 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MONTHLY HEATING ENERGY MONTHLY COOLING ENERGY MWh MWh Heating energy: 150 150 158.4 mk/mwh 120 120 (VAT not included 2%) Electric energy: 90 90 270.0 mk/mwh 60 60 (VAT not included 2%) Cooling electricity includes 30 30 the electric ity consumption of 0 0 the compressors, condensers 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 and circulation pumps. COP of cooling = 3 HEATING OF ROOM EQUIPMENTS COOLING OF ROOM EQUIPMENTS HEATING OF SUPPLY AIR COOLING OF SUPPLY AIR DOMESTIC WATER HEATING Integroitujen järjestelmien arvoverkko LCA/LCC analyysit, energiasimulointi, Vaatimusten aset- Ympärist ristö- ja ympärist ristövaikutus- taminen ja hallinta elinkaaritiedot ten ja ergonomian simulointi Tuotemallipohjaiset Valmistajien tuote- suunnitteluohjelmistot tiedot Tuotannonsuunnittelu ja -ohjaus Sähköinen kaupankäynti Kiinteistönhallinta nhallinta Toteutustiedot Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 39 Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 40 20
Identification - Classification - Free product name - Manufacturer LifePlan Project Description and technical properties Environmental impact - Environmental profile - Other environmental aspects Service life and its prerequisite Estimated service life; in years Method of estimation; when relevant Prerequisites: 1 Environment 2 Use 3 Structures and details 4 Transporting and storage 5 Workmanship and assembling 6 Care and maintenance Life cycle costs Expressed as present value - Acquisition - Care and maintenance - Renewal Tarja Häkkinen, VTT Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 41 Virtual Space 4D Pekka Tuomaala, VTT Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 42 21
Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 44 22
Tuotemallipalvelimet Tiedostopohjainen tiedonsiirto ei ole toimiva ratkaisu Mallien koko aiheuttaa ongelmia eikä koko mallin siirto ole järkevää, jos tehdyt muutokset ovat pieniä Ohjelmistojen tietorakenteet ja sisällöt ovat erilaisia Tietojen omistajuutta ja versioita ei voi hallita luotettavasti Tarve tietojen jakamiseen; tuotemallipalvelimet Osamallien siirto Kukin ohjelmisto käsittelee ainoastaan tarvitsemiaan tietoja Jaetun datan omistajuuden hallinta mahdollista perustuen rooleihin Versionhallinta objektitasolla Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 45 Projekti koostuu useista malleista Requirements Model Alternative Solutions Design Model(s) Version 1 Alternative Solutions Production Model(s) Version 1 Integrated Project Model Design Model(s) Version 2 Production Model(s) Version 2 Design Model(s) Version 3 Production Model(s) Version 3 Facility Management Model Arto Kiviniemi - Premiss Project 2003-2005 - VTT & Stanford University Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 46 23
Model Server Structure for Multiple Models Architectural model HVAC model Structural model Production model Maintenance model Integrated Project Model etc Control level: access and change permissions, revisions, etc. Link layer: corresponds with the real world objects Column Domain specific property level: geometry, attributes, etc. etc Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 47 IMSvr Structure Yoshinobu Adachi - IMSvr Project - Secom/VTT 2001-2002 Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 48 24
Mallipalvelimien rajapinnan standardisointi Markkinoilla on jo kolme IFC-pohjaista mallipalvelinta - IMSvr, EDM ja Eurostep - tulevaisuudessa enemmän Jos rajapintaa ei standardisoida, täytyy ohjelmistoihin rakentaa tuki kaikille SABLE projektissa on kehitetty avoin API Patrick Houbaux SABLE Project 2002-2005 Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 49 Yhteenveto Teknologia on edellä sen laajamittaista hyödyntämistä: Suurimmat hyödyntämisen esteet ovat inhimillisiä, vaikka teknisiäkin ongelmia on. Uuden teknologian tuottamat hyödyt ovat kiinteästi sidoksissa liiketoiminnan uudistamiseen: Teknologiatyöntöön perustuvalla muutoksella on nopeasti seinä vastassa. Ilman teknologian kehittämistä muutos ei kuitenkaan olisi mahdollista. Tuotemallinnuksen uskotaan olevan avain tuottavuuden parantamiseen; mennään mukaan kun muutkin menevät Liiketoimintahyötyjä ei kuitenkaan vielä nähdä riittävän konkreettisina; muutos on toistaiseksi johtanut vain harvoin uusiin toimintamalleihin. Muutos ei ole helppo eikä mitään viisastenkiveä ole, mutta paikalleen jääminen on varmin keino pudota kilpailusta. Tuotemallit muuttavat rakennusprosessin - 01.12.2005 50 25