Talotekniikkatöiden tuottavuus nousuun asennusta palvelevalla suunnittelulla ja esivalmistuksella

Tuomas Valkonen on Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava, jonka ammatillinen tausta on energia-asiantuntijana ja LVI-suunnittelijana Granlund Kuopio Oy:ssä. Väitöskirjan tekemiseen häntä pohjusti mielenkiinto toimialan kehittämiseen ja ongelmanratkaisuun. Hän haluaa vapauttaa suunnittelijat mekaanisesta rutiinityöstä ja auttaa asentajia keskittymään ydintehtäväänsä, asentamiseen.

Vaikka rakennusalan digitalisaatio on kiihtynyt, työn tuottavuus- ja laatukehitys laahaavat muiden toimialojen jäljessä. Esimerkiksi Aalto-yliopiston tuoreen tutkimuksen mukaan LVIS-asentajat pääsevät käyttämään vain runsaat 19 % työajastaan itse asennustyöhön.

Yksi tuottavuuden jarruista on suunnitelmien ja asennustyön välinen kuilu. Jos mielii tehostaa rakentamista, työstä on tultava enemmän asentamista ja vähemmän improvisointia. Valkosen mukaan suunnittelun mittavia rutiinitehtäviä on voitava automatisoida ja suunnittelu on saatava palvelemaan asennusta nykyistä paremmin. Molemmat tavoitteet toteutuvat teollistamalla talotekniikkarakentamista esivalmistuksen avulla.

Esivalmistuksella teollisempi prosessi

Prosessi- ja meriteollisuus käyttävät paljon esivalmistusta, ja toimintamallia on sovellettu myös tietyissä talotekniikan toteutuksissa. Esimerkiksi Jyväskylän Nova-sairaalaprojektissa esivalmistettiin potilasosastojen käytäviin sijoittuvaa tekniikkaa. Ilmanvaihtokoneita, sähkö- ja lämmönjakokeskuksia sekä asuntojen LVI-asennuksia on niin ikään tuotettu teollisesti.

Esivalmistusta on kahdenlaista. Tehdasolosuhteissa tapahtuva esivalmistus muistuttaa mitä tahansa teollista prosessia. Toisaalta esivalmistusta tai -valmistelua voi tehdä työmaalla sille erikseen varatuissa tiloissa.

Esivalmistus nopeuttaa asentamista, parantaa työturvallisuutta ja helpottaa laadunhallintaa. Laajamittaisen esivalmistuksen hyödyntämisen tiellä on kuitenkin hidasteita.

Hankeosapuolilla ei ole yleensä varmuutta esivalmistuksen hyödyistä ja hyötyjistä, joten tahtotilaa menetelmän käytölle ei synny. Ehkä suurin este esivalmistuksen käytölle projekteissa on sen tulo tilaajan asialistalle liian myöhään. Suunnitelmien tarkkuustaso ei tuolloin vastaa esivalmistuksen vaatimuksia, mikä johtaa muun muassa suunnitelma- ja aikataulumuutoksiin. Esivalmistuksen nettohyöty voi tällöin jäädä pieneksi.

Tarkempi toteutussuunnittelu on tarpeen

Esivalmistus lisää suunnittelijoiden työmäärää, koska suunnittelu on vietävä tarkemmalle, asennusta palvelevalle tasolle. Asentamista palveleva suunnittelu ylittääkin nykyisten tehtäväkuvausten rajat. Jos sitä ei ole sisällytetty suunnittelijan toimeksiantoon, lisätyölle on tietenkin oltava maksaja.

Valkonen arvelee, että vaikka mainitun lisätyön maksaja löytyisi, suunnittelun tarkkuustason nostaminen on haasteellista. Suunnittelijoilla ei ole välttämättä riittävää tietoa esivalmistuksen vaatimuksista. Niitä ovat esimerkiksi asennusjärjestyksen, kannatus- ja tukirakenteiden suunnittelu ja oikeiden tuotevalintojen tekeminen.

Valkonen uskoo, että asennettavuuden ja esivalmistuksen suunnitteluhaasteisiin on vastattava automaatiolla. Rakennusalalle on syntynyt yrityksiä, jotka kehittävät digitaalisia alustoja, joiden avulla suuri osa suunnittelurutiineista ja datatuotannosta on automatisoitavissa teollisen tuotannon ehdoilla.

Asentajat suunnittelijoina -käytäntö tuottaa ongelmia

Tapahtuipa asennustyö sitten työmaalla tai tehtaassa, suunnitelmien tulisi tukea sitä mahdollisimman pitkälle. Valkonen selvitti työmaan todellisuutta uudis- ja korjaushankkeessa vertaamalla suunnitelmia toteutettuun työhön. Tulokset osoittivat, että asentajat tekevät suunnitteluratkaisuja paikan päällä sekä optimoidakseen omaa työtään että paikatakseen suunnitelmien puutteita tai ristiriitoja.

Esimerkkihankkeissa toistui tuttu ilmiö: monet asennuksen yksityiskohdat jäivät työmaan ratkaistavaksi. Suunnitelmista puuttuvat asennuksessa tarvittavat kannakkeet. Joissakin tiloissa asentajat olivat lisänneet käytännön syistä kaapelihyllyjä, joita ei myöskään ollut suunnitelmissa. Kun kannakointia ei ole suunnitelmissa, suunnittelija ei ole voinut ottaa huomioon niiden vaikutusta kanavien ja putkistojen sijoitteluun ja asennusjärjestykseen.

Asentajat saattavat myös yksinkertaistaa asennuksia. Joskus tämä on järkevää, mutta toisinaan paikalla suunnittelu johtaa törmäyksiin, kun seuraavaksi asennettavan järjestelmän tila- ja reititystarpeet eivät olleet selvillä. Suunnittelijan oudolta vaikuttavan ratkaisun syy paljastuisi, jos kaikkia suunnittelumalleja tarkastelisi yhdessä. Asennusten uudelleenjärjestely työmaalla voi johtaa esimerkiksi alakattojen korkeusmuutoksiin, millä saattaa olla arvaamattomia seurannaisvaikutuksia.

Tuottavuutta lisäävä suunnittelu

Pelkkä nykyisten toimintojen digitalisointi ei riitä parantamaan rakentamisen tuottavuutta. Valkonen esittää useita ratkaisuja, joilla yhdessä suunnitelmien asennettavuus ja esivalmistettavuus edistyvät.

Korkeampi suunnitelmien tarkkuustaso

Suunnittelun tarkkuustason lisääminen on asennettavuuden ja esivalmistuksen kehittämiseksi välttämätöntä. Britanniassa ja USAssa taloteknisen suunnittelun tarkkuustaso on lähtökohtaisesti kotimaista korkeampi, joten mallia voi hakea sieltä. Suunnittelun työmääräkään ei välttämättä kasva kohtuuttomasti, jos on mahdollista käyttää suunnitteluatomaatiota.

Suunnittelu toteuttajien kanssa

Asennusten tekijöillä on paras asiantuntemus työstään. Kun urakoitsijat ovat mukana suunnittelussa mahdollisimman varhain, toteutettavuus tulee otettua huomioon oikeassa vaiheessa. Asennusjärjestyksen suunnittelu ja oikeiden komponenttien valinta varmistavat, että ongelmia ei ratkota enää työmaalla. Toteuttajien varhainen osallistuminen vaatii kuitenkin yleensä muutoksia urakoitsijoiden hankintamalliin.

Toistuvuuden kasvattaminen

Tahtituotanto yhdistettynä esivalmistukseen voi yli kaksinkertaistaa työmaan tuottavuuden. Tahtituotanto soveltuu parhaimmin tilallisesti toistuviin kohteisiin, ja tällöin myös taloteknisiin asennuksiin syntyy luontevasti toistuvuutta. Standardointi on kaiken kaikkiaan teollisessa tuotannossa oleellista. Esimerkiksi yhdysvaltalainen Southland Industries on modularisoinut ja teollistanut taloteknisen rakentamisen mahdollisimman pitkälle juuri standardoinnin ja toistettavuuden avulla.

Suunnitelmien yhteensovittaminen

Eri suunnittelualojen tuottamien tietomallien tulisi olla ristiriidattomia ennen kuin työmaa alkaa hyödyntää niitä. Törmäysten korjauskustannus on huomattavasti pienempi suunnitteluohjelmistoissa kuin työmaalla. Tälle yhteensovitukselle varattu aika tuottaa korkoa toteuttajille.

Suunnitelmien luettavuus

Koska robotit eivät vielä tee kuin pienen osan teollisesta rakennustyöstä, ihmiset tulkitsevat suunnitelmia. Tietomallit ovat käytössä jo ainakin suurimmilla työmailla ja auttavat suunnittelemaan asentamista, koska ne voivat esittää kaikkien järjestelmien muodostavan kokonaisuuden tasokuvia luettavammin. Isometriset ”räjäytyskuvat” palvelevat taas esivalmistusta erityisen hyvin.

Kuka hyötyy?

Edellä kuvatut muutokset voivat parantaa koko alan tuottavuutta merkittävästi, mutta yksittäisten yritysten ikuisuuskysymys on: mitä me hyödymme? Koska monet vastaavat tähän enemmän tuntuman kuin tiedon pohjalta, uusien toimintamallien hyötyanalyysi on tarpeen.

Joskus hyötyanalyysin tulos voi olla yllättävä. USAssa tietyt urakoitsijat ovat design-build-hankkeissa maksaneet tarkemman tason suunnittelun, koska siihen sijoitetun pääoman tuotto jo yhdessä projektissa on suurempi kuin millään tavanomaisella sijoituksella.

Tuomas Valkonen jatkaa tutkimustyötään, jonka tulokset toivottavasti herättävät keskustelua ja innostavat kokeilemaan teollisempaa rakentamisen prosessia. Hän esittää yksinkertaisen ratkaisun liikkeellelähtöön: ”Esivalmistus edistyy parhaimmin päättämällä, että esivalmistusta käytetään”.