Talotekniikan esivalmistus: Myytit, haasteet ja mahdollisuudet

Ajatus siitä, että talotekniikan esivalmistus on kallista ja se sotkee suunnitteluaikataulut, elää sitkeästi rakennusalalla. Uuden tutkimuksen mukaan väitteessä on perää, mikäli  tarkastelukulma on kapea ja päätöksiä tehdään liian myöhään. Oikein suunniteltu esivalmistus taas lyhentää aikatauluja ja parantaa prosessin ja lopputuotteen laatua.

Esivalmistus tuottaa laatuhyötyjä, mutta se ei riitä

Syksyllä 2023 järjesteyissä työpajoissa Building 2030 -konsortion edustajat pohtivat esivalmistuksen mahdollisia käyttökohteita ja etuja. Jotta tarkastelu konkretisoituisi, osallistujat arvioivat esivalmistuksen käyttökohteita opetusrakennuksessa.

Yli puolen tusinan esimerkin joukosta tarkempaan tarkasteluun päätyivät esivalmistettu ilmanvaihtohormi ja ovipieli.

Kun hormien ja ovipielten esivalmistusta verrattiin paikalla rakentamiseen, tulokset vaikuttivat selkeiltä. Esivalmisteet päihittivät paikalla toteutetut lähes kaikissa laadullisissa tekijöissä, joita arvioijat pitivät tärkeinä. Näitä olivat esimerkiksi materiaalihukka, turvallisuus, työskentelyergonomia ja virheettömyys. Perinteinen tapa koettiin paremmaksi ainoastaan suunnittelun joustavuudessa ja ajoituksessa.

Laadulliset edut eivät kuitenkaan vaikuttaneet lopullisessa valinnassa, jossa paikalla rakentaminen voitti, sillä valtaosa osallistujista arvioi esivalmistuksen tulevan kalliimmaksi. Käytännössä urakoitsijan ei yleensä kannata tarjota esivalmistetta, koska sen hinta on paikalla toteutettua korkeampi.

Hyötyjen mittaamisessa on puutteita

Yhdessä case-kohteista, sairaalan uudisrakennuksessa, käytettiin esivalmistettuja ilmanvaihdon pystykuiluja. Esivalmisteen käyttöön päädyttiin aikataulusyistä, sillä esivalmistus kohdistui hankkeen keston kannalta kriittiseen vaiheeseen, jonka nopeutuminen lyhensi koko projektin läpimenoaikaa.

Kannattavuusarvioinnissa aikasäästön rahallista arvoa (noin 70 000 e/pv yleiskustannus) ei kuitenkaan otettu huomioon. Myöskään muita etuja, kuten parantuneen työturvallisuuden arvoa, ei laskettu mukaan.

Myös toisessa kohteessa, hotelliksi muutetussa toimitilakiinteistössä, aikataulusäästö oli esivalmistuksen päämotiivi. Päätös esivalmistuksesta tuli kuitenkin vasta toteutussuunnitteluvaiheessa, minkä takia LVI-suunnittelija joutui tekemään noin 600 tunnin edestä muutossuunnittelua. 

Työmaa ei tässäkään hankkeessa pystynyt arvioimaan aikatauluhyödyn vaikutusta kokonaiskustannuksiin tai vertaamaan sitä lisäsuunnittelun hintaan.

Esivalmistus voi tuottaa merkittäviä aikataulu- ja muita säästöjä, mutta se ei yksin tarkasteltuna ole yleensä kiinnostava. Hyödyt konkretisoituvat, kun se on osa teollista rakennusprosessia ja mahdollistaa esimerkiksi tahtiaikojen lyhentämisen.

Aikainen päätös esivalmistuksesta kannattaa

Esivalmistuspäätöksen ajankohdalla on vaikutusta sen kannattavuuteen. Edellä kuvatun esimerkin tavoin vasta toteutussuunnitteluvaiheessa tehty päätös tuottaa erilaista hukkaa: uudelleensuunnittelua, erillishankintoja ja logistisia haasteita. Tutkimuksen esimerkkikohteessa pelkkä hormiesivalmisteen lisääminen myöhäisessä vaiheessa kasvatti suunnittelubudjettia seitsemällä prosentilla.

Tutkimusraportin mukaan esivalmistuksesta olisi päätettävä mahdollisimman varhain, jo hankesuunnitteluvaiheessa. Aiempi Building 2030 -tutkimus kehitti esivalmistusprosessin ja päätöksentekomallin, jota noudattamalla esivalmistuksen hyödyt saataisiin täysimittaisina.

Valmistusta palveleva suunnittelu on ehdoton vaatimus

Oikean ajoituksen lisäksi suunnitelmien rakennettavuus on toinen esivalmistuksen menestystekijöistä. 

Toistaiseksi taloteknisiä suunnitelmia on arvioitu toiminnallisten vaatimusten toteutumisen, ei rakennettavuuden, kannalta. Tällöin asentajille jää mahdollisuus ja usein pakko improvisoida asennuksen yksityiskohdat paikan päällä. 

Esivalmistus edellyttää rakennettavia suunnitelmia ja tarkkoja materiaaliluetteloita, mikä muuttaa nykyisiä suunnittelukäytäntöjä.

Suunnittelu asentamista varten

Suunnittelun ja toteutuksen erojen tutkimiseksi Tuomas Valkonen kartoitti viemärihajotusten rakentamista asuinkerrostalotyömaalla. Selvityksen perusteella suurin osa eroista suunnitellun ja toteutetun ratkaisun välillä johtui suunnittelutavasta.

Suunnitteluohjelmat käyttävät geneerisiä komponentteja, ei todellisia tuotteita, joita asentaja käyttää. Tämän takia asennus ei yleensä vastaa suunnitelmaa. Valkosen testin mukaan suunnitteluohjelmat eivät estä todellisilla tuotteilla ja mitoilla suunnittelua, kunhan valmistajien tuotekirjastot ovat käytössä.

Asentamista palveleva suunnittelu on tarkasti mitoitettua, mutta asennuspaikka ei välttämättä ole aina suunnitelmien mukainen. Varsinkin betonirakenteisissa kohteissa esivalmistussuunnittelussa on otettava huomioon varsin suuret toleranssit. Joskus nekin ylittyvät, jolloin puhutaan toleranssiongelmasta. 

Tutkimus esittää, että projektissa on vaadittava ja valvottava toleranssien noudattamista. Suunnittelijan tulee varautua mittavaihteluun. Vaihtelua voi tapahtua vaikka toleransseja ei ylitetä.

Uudenlaista suunnittelun työnjakoa ja -sisältöä

Rakennettavuuteen tähtäävä suunnittelu vaatii muutoksia nykyisiin käytäntöihin. Tärkeintä on päättää, kuka tekee detaljitason suunnittelun ja missä hankkeen vaiheessa. Tutkimus ehdottaa suunnittelutiimiin erityistä detaljoijaa, asentajataustaista ammattilaista, joka saa mallinnuskoulutusta. Esimerkiksi yhdysvaltalainen Southland Industries toimii näin ja on saanut mallilla aikaan hyviä tuloksia.

Talotekniikkasuunnittelijat eivät mallinna kannakointia, vaan sen sijoittelun ratkaisevat asentajat työmaalla. Tästä syntyy asennusjärjestykseen ja asennustilan käyttöön liittyviä ongelmia, jotka kannakoinnin suunnittelu eliminoisi. 

Kuvitteellisessa kolmikerroksisessa toimistorakennuksessa täydellinen kannakointisuunnittelu veisi arviolta kolmisenkymmentä henkilötyöpäivää. Sen vaikutus asennuksen tuottavuuteen olisi oletettavasti merkittävästi suurempi.

Esivalmistus etenee, kun panostajatkin hyötyvät

Aiempien Building 2030 -tutkimusten mukaan nykyistä tarkempaan suunnitteluun ja yhteensovitukseen kannattaa panostaa. Se mahdollistaisi tuottavuusloikan jopa ilman esivalmistusta. 

Tekniset edellytykset esivalmistuksen lisäämiselle ovat olemassa, nyt tarvitaan päätöksentekijöille tietoa sen kokonaishyödyistä. On oleellista, että ne, jotka esivalmistukseen panostavat, saavat siitä todennettavia aikataulu-, laatu- ja kustannushyötyjä.

Lue loppuraportti Talotekniikan esivalmistussuunnittelu.