Building 2030 tutki: Parempia rakennusprojekteja hajautetulla työnsuunnittelulla

Rakentamisen suunnittelussa on ratkaisevia puutteita

Aalto-yliopiston toteuttamat Building 2030 -konsortion aiemmat tutkimushankkeet olivat paljastaneet aikataulusuunnittelun ja siitä johdetun työnsuunnittelun puutteet. Pääurakoitsijoiden aikataulusuunnittelu nojautuu yleensä enemmän toiveisiin ja vanhojen aikataulujen kierrättämiseen kuin työmailla vallitsevaan todellisuuteen. Tuloksena on aikatauluja, jotka eivät toteudu eivätkä tue asentajien ja työnjohdon tarpeita.

Toinen haaste liittyy suunnitelmiin, jotka ovat toteutuksen lähtökohtana. Liian usein suunnitelmat eivät ota huomioon rakennettavuutta. Suunnitelmien esitystapa ei myöskään helpota niiden tulkintaa.

Edellä mainituista syistä johtuen asentajat ja työnjohto – nokat – joutuvat ratkaisemaan paikan päällä ja työn aikana aikataulu- ja toteutuskysymyksiä, joiden olisi pitänyt olla selvillä alusta alkaen. Nämä ongelmat eivät ole harvinaisia edes tarkkaa aikataulutusta edellyttävässä tahtituotannossa.

Tutkimusprojektin tarkoituksena oli kehittää hajautetun työnsuunnittelun menetelmiä, joissa asentajat ja nokat osallistuvat nykyistä enemmän toteutuksen suunnitteluun. Lisäksi hanke selvitti hajautetun työnsuunnittelun periaatteiden soveltamista suunnitteluprosessiin. Tähtäimenä on nykyistä pienempi hukka ja hankkeiden parempi hallittavuus, joilla on vaikutusta tuottavuuteen ja projektien onnistumiseen kokonaisuutena.

Toteutettavuus alkaa hyvästä teknisestä suunnittelusta

Teknisten suunnitelmien tarkoitus on esittää asiakkaan tarpeiden, määräysten ja toteutuksen kannalta optimaalinen ratkaisu. Se, kuinka hyvin suunnitelmat palvelevat toteutusta, vaihtelee suunnittelijoiden ammattitaidon, kenttäkokemuksen ja käytettyjen ratkaisumallien mukaan.

Aalto-yliopistossa opiskelevan Timo Hiitolan valmisteilla oleva diplomityö paneutuu paikallavalurakenteiden toteutettavuuteen. Paikallavaluun liittyy monia käsi- ja koneavusteisia työvaiheita, joten se sopi hyvin tutkimuksen kohteeksi.

Tutkimuksen tuloksena on kehitysehdotuksia, joilla suunnittelun saa palvelemaan toteutusta nykyisiä käytäntöjä paremmin. Paikallavalurakenteet pitää ensinnäkin mallintaa asennustasoisesti ja komponenttikohtaisesti.  Tällöin rakennettavuus on etukäteen tarkistettavissa ja vaikeat kohdat ratkaistavissa ennen kuin suunnitelmat päätyvät työmaalle. ”Jos työ on vaikeaa mallintaa, se on myös vaikeaa asentaa”, Hiitola toteaa.

Määrälaskentaa, aikataulutusta ja logistiikkaa helpottaa suunnittelu, joka on ottanut huomioon valualueet ja jossa raudoitteet on sidottu valulohkoihin. Esimerkkinä tämän käytännön eduista on Tukholman lähibussiliikenteen terminaalityömaa, jossa raudoitukset oli mallinnettu valulohkoittain. Asentajat saivat valmiin paketin suunnitelmia ja raudoitteita värikoodattuina nippuina lohkoittain. Asennusta palveleva suunnittelu ja mallinnus toimi niin hyvin, että 18 kuukauden suunniteltu työn kesto supistui 12 kuukauteen ja raudoitusryhmien määrä kolmesta kahteen.

Toinen toteutusta palveleva kehitysehdotus on suunnitelmien yksinkertaistaminen. Rakenneratkaisuja voi standardoida ja toistaa, jolloin työmaa voi hyödyntää uudelleen käytettäviä muottijärjestelmiä ja tehdasvalmisteisia raudoituselementtejä. Suunnitelmien esitystavassa värikoodaukset, räjäytyskuvat ja työmaaolosuhteissa käytettävät tietomallit helpottavat asentamista entisestään.

Tilannekuva ja eräkoon pienentäminen uudistavat suunnitteluohjausta

Rakennussuunnittelun prosessien optimointi on tähän asti painottunut kunkin suunnittelualan sisäisten toimintojen parantamiseen. Projektin suunnittelunohjaus perustuu eri alojen tuottamiin dokumentteihin, jolloin kenelläkään ei ole ajantasaista kuvaa suunnittelun kunkin hetkisestä tilanteesta ja tarkkuustasosta. Puutteellinen tiedon virtaus johtaa helposti virheisiin, jotka tulevat ilmi vasta toteutusvaiheessa. Ajantasainen tilannekuva ja nopeasyklinen yhteistyö ratkaisisivat näitä ongelmia.

Building 2030 -hankkeissa on syntynyt kokonaisprosessi, joka ohjaa suunnittelua toteuttajien ja suunnittelijoiden yhdessä sopimien välitavoitteiden mukaan. Last Planner –menetelmää käyttäen organisaatiot sopivat, mitä tietoa tarvitaan ja milloin, mikä osa tiedoista pitää toimittaa sijainneittain ja mikä järjestelmittäin. Suunnitelmien tiedon tarkkuustaso nousee prosessin aikana tarvetta vastaavasti.

Suunnittelun tilannekuvan parantamiseksi tutkijat ehdottavat suunnittelutyön eräkoon pienentämistä. Käytäntö on yleistynyt ohjelmistokehityksessä, jossa ns. vesiputousmallin on pitkälti korvannut Scrum. Siinä työ ositetaan yhteisesti sovitun tehtävälokin mukaisesti Sprinteiksi, joiden kesto on 1–4 viikkoa. Pieni eräkoko ja systemaattiset kokouskäytännöt mahdollistavat tarpeen mukaisten tulosten toimittamisen ajallaan ja tilannekuvan päivätasolla. Scrum-työskentelyä tukevat ohjelmistot, jotka mahdollistavat tehokkaan viestinnän ja hajautetut suunnittelutiimit.

Tahtituotannon hajauttaminen päästää tekijät ääneen

Lean-rakentamisen menetelmistä tahtituotanto on viime vuosina yleistynyt, vaikka mitään valtavirtaa siitä ei vielä ole tullutkaan. Hidasta etenemistä selittävät takaiskut, joiden suurimpia syitä ovat projektiosapuolten huono osallistaminen ja vastuuttaminen prosessin aikana. Ristiriidat ylhäältä johdetun tahtisuunnitelman ja eri toimijoiden omien aikataulusuunnitelmien välillä ovat nekin haitanneet tahtihankkeiden menestymistä. Työntekijät ja nokat tekevät myös tahtihankkeissa huomattavan määrän omia päätöksiään, jotka eivät heijastu tahtiaikatauluun.

Ratkaisuna näihin ongelmiin ovat mm. kalifornialaiset rakentajat käyttäneet teknisen tuotantosysteemin ja sosiaaliseen prosessin yhdistämistä Last Planner Systemin avulla. Tämäkään ratkaisu ei kuitenkaan toimi, jos se on täysin pääurakoitsijavetoinen.

Tämä hanke esittää tahtituotannolle kuusivaiheisen prosessimallin, joka osallistaa kaikki oleelliset tekijät suunnitteluun. Prosessi käynnistyy tiedonkeruulla ja karkean tason suunnittelulla. Toinen vaihe on vaunujen karkean tason suunnittelua, kolmas niiden tarkempaa suunnittelua ja tiimien muodostamista. Neljännessä vaiheessa tuotantosuunnitteluun sisällytetään tahtien ulkopuoliset alueet ja junat aikataulutetaan. Tuotanto käynnistyy viidennessä vaiheessa ja tuotannon päivittäinen johtaminen tapahtuu kuudennessa.

Oikein käytettynä prosessin pitäisi ottaa tasapainoisesti huomioon sekä prosessin virtaus että työryhmien virtaus.

Oppeja kolmesta hankkeesta

Raportti esittelee prosessimallin testausta ja soveltamista kolmessa hankkeessa: Valtran traktoritehtaan laajennuksessa Suolahdella sekä Helsingin Puistosairaalan (Skanska) ja Espoon Keilaniemen toimistorakennuksen (YIT) saneerauksissa. Valtran hankkeessa tahtituotannon malli oli täysmääräisesti käytössä sisävaiheessa, kun taas kahdessa muussa rakentaminen oli ”perinteistä” tahtituotantoa.

Kussakin hankkeessa tekijät pääsivät osallistumaan tuotannonsuunnitteluun. Hankkeissa tahtituotannon käyttö tuotti mitattavia hyötyjä, mutta useita kehityskohteitakin tuli esille.

Tutkimustulosten perusteella tahtituotanto soveltuu toistuvuutta sisältäviin korjauskohteisiin. Kun toistuvuutta on vähän ja epävarmuutta paljon, suunnitteluun kuluu enemmän aikaa ja kompromisseja on pakko tehdä. Tahtituotannon suunnittelu on suositeltavaa toteuttaa korjauskohteissa pääurakoitsijavetoisesti. Varsinkin taloteknisesti vaativissa korjauksissa kumppanit on silti syytä ottaa mukaan suunnitteluun jo varhain.

Tuotantovaiheessa tarkka vaiheiden yhteensovitus on oleellista. Kattava tilannekuva ja digitaalinen tuotannon jalanjälki mahdollistavat tehokkaan hajautetun tuotannon ja jatkuvan parantamisen.

Hajautetun tahtituotannon kuusivaiheinen prosessimalli täsmentyi case-hankkeiden kokemuksiin perustuen. Tutkijat ehdottavat malliin seitsemättä vaihetta – hankkeen sisäistä ja hankkeiden yli tapahtuvaa jatkuvaa parantamista. Vaikka monet tahtihankkeet ovat tuottaneet mitattavia etuja on ensiyrittämällä, suurimmat hyödyt syntyvät toiminnan systematisoinnista sekä jatkuvasta oppimisesta ja parantamisesta.

Kun toimintatavat kehittyvät, hyödyt konkretisoituvat

Tutkimus ja case-hankkeet toivat selvästi esille hajautetun työnsuunnittelun ja tahtituotannon edellytyksiä ja kehittämistarpeita. Hajautettu tahtituotanto paljastui case-hankkeissa sangen haastavaksi toteuttaa käytännössä, minkä vuoksi eteneminen pienin askelin pitkien harppausten sijaan voi olla oikea strategia.

Tahtituotannossa aikataulutus ja sen systemaattinen toteuttaminen ovat ratkaisevia menestystekijöitä. Työntekijöiden mukaan ottaminen aikataulusuunnitteluun kannattaa; case-hankkeissa heidän arvionsa työn kestoista olivat realistia ja selvästi pienempiä kuin karkean tason aikatauluissa.

Jotta rakennettavuus paranisi, toteuttajien äänen on kuultava suunnittelussa. Tämän edistämiseksi raportti ehdottaa suunnittelualoittain koottavia työryhmiä, joissa on suunnittelijoiden, pääurakoitsijoiden ja työntekijöiden edustajia. Ryhmät voisivat laatia ohjeistuksia asentajalähtöiseen suunnitteluun samaan tapaan kuin 1980-luvulla tehtiin betonirakenteille.

Suunnittelun osalta olisi syytä päivittää toteutusmalleja ja pohtia, kuka olisi hankkeessa oikea maksaja toteutussuunnittelulle. Suunnittelijoiden olisi paneuduttava asennusta tukevaan suunnitteluun ja käytettävä nykyistä useammin toistettavia ratkaisuja.

Monimutkaistuvassa rakentamisessa visuaalinen johtaminen ja tilannekuva antavat toteuttajille mahdollisuuden tehdä työnsä mahdollisimman tehokkaasti ja parhaan lopputuloksen tuottaen. Siksi Building 2030 –konsortio onkin päättänyt rahoittaa niitä koskevan uuden tutkimushankkeen.

Raportti https://www.aalto.fi/fi/building-2030/loppuraportit