Mallinnuksen suurimmat hyödyt saavutetaan yksittäisten vaiheiden sijaan hyödyntämällä digitalisaatiota hankkeen koko elinkaaren aikana, jolloin tieto virtaa ja rikastuu koko ketjussa. Kustannuksiin ja hyötyihin voidaan vaikuttaa eniten käyttämällä mallinnusta jo hankesuunnittelussa esimerkiksi väylän eri linjausvaihtoehtojen vertailuun.
”Tietomallinnuksen hyödyntämisessä on puhuttu pitkään suunnittelusta ja koneohjauksesta ja soveltaminen on ollut usein luonteeltaan pilotointia jollain osa-alueella. Viime aikoina on kuitenkin onneksi alettu ymmärtää, että suurimmat hyödyt saadaan silloin kun digitalisaatiota hyödynnetään koko hankkeen elinkaaren aikana hankesuunnittelusta sekä eri väylänlinjaus- ja toteutusvaihtoehtojen vertailusta infraverkostojen ylläpitoon asti”, Civilpoint Oy:n toimitusjohtaja Tuomas Hörkkö sanoo.
Ennen huhtikuussa tapahtunutta nimenvaihdosta Vianovana tunnettu Civilpoint markkinoi infra-alan mallinnus- ja muita ohjelmistoja. Hörkön mukaan yhtiön asiakkaita ovat pitkään olleet ensisijaisesti suunnittelu- ja konsulttiyritykset, mutta viime aikoina enenevässä määrin myös rakennusliikkeet.
”Kehitykseen on osaltaan vaikuttanut esimerkiksi allianssimallien kaltaisten uusien toteutusmuotojen lisääntyvä käyttö”, Hörkkö sanoo.
”Suomi on kohtalaisen pieni maa globaalissa markkinassa, mutta aika monien päät kääntyvät Suomeen kun lähdetään katsomaan missä mallinnus menee tällä hetkellä. Suomi on mielestäni edelleen hyvin kärkikahinoissa mukana mallinnuksessa ja tietomallien hyödyntämisessä.”
Digitalisaation ja tietomallintamisen suurin hyöty ei ole Hörkön mukaan siinä, että suunnittelua ja rakentamista voidaan tehdä entistä yksityiskohtaisemmin tiedoin, vaan siinä että erilaisten vaihtoehtojen vertailu ja muutosten tekeminen helpottuvat ennen kuin kaikkia asioita lyödään yksityiskohtaisesti lukkoon.
”Rakennushankkeissa pyritään usein etenemään varsinaiseen suunnitteluvaiheeseen ja tarkkaan mallintamiseen mahdollisimman nopeasti. Suurimmat säästöt ja hyödyt voidaan kuitenkin saavuttaa hyödyntämällä digitalisaatiota jo hankesuunnitteluvaiheesta lähtien, kun esimerkiksi eri väylävaihtoehtoja ja toteutustapoja vertaillaan. Tietomallien hyödyntäminen voidaan aloittaa karkeammilla malleilla ja tarkentaa niitä suunnittelun edetessä, mutta olennaista on että tietomallintaminen mahdollistaa eri vaihtoehtojen paremman ja nopeamman vertailun hyödyntämällä kaikkia saatavissa olevia lähtötietoja tehokkaammin kuin muuten olisi mahdollista”, Tuomas Hörkkö sanoo.
Mallinnus helpottaa vaihtoehtojen vertailua
Hörkkö muistuttaa, että suunnitteluvaiheen osuus hankkeen kokonaiskustannuksista on keskimäärin vain noin viisi prosenttia, mutta suunnitteluratkaisuilla lyödään lukkoon 65 prosenttia kokonaiskustannuksista. Kaikkein eniten kokonaiskustannuksiin sekä esimerkiksi väyläratkaisulla saavutettaviin liikenteellisiin hyötyihin vaikutetaan kuitenkin jo hankesuunnitteluvaiheessa väylän linjauksen ja toteutustavan valinnalla.
”Sen jälkeen kun maastokäytävä on lyöty lukkoon, suunnittelijan vaikutusmahdollisuus kokonaiskustannuksiin ja väyläratkaisun toimivuuteen on huomattavasti rajallisempi. Ketjussa viimeisenä olevan urakoitsijan vaikutusmahdollisuus on enintään kymmenen prosentin suuruusluokkaa.”
Hörkkö korostaa, että tietomallintamisen hyödyntäminen jo varhaisessa vaiheessa mahdollistaa nimenomaan vaihtoehtojen helpomman vertailun ja muutosten tekemisen ennen kuin kustannusten ja hyötyjen kannalta suurimmat päätökset lyödään lukkoon. Digitalisaation ja mallintamisen hyödyntämisessä suurimmat pullonkaulat saattavatkin liittyä asenteisiin.
”Suomalainen insinööri on luonteeltaan tarkka, ja helposti ajattelemme että hyvä suunnittelu on yksityiskohtaista. Kestävän sekä kustannuksiltaan ja hyödyiltään optimaalisen kokonaisratkaisun valinta asiantuntijana yhdessä tilaajan kanssa on kuitenkin lopulta se kaikkein tärkein lähtökohta ja perusta hyvälle suunnittelulle.”
Norjan Tiehallinto ja Vianova AS tekivät vuonna 2013 vertailuhankkeen, josta puolet tehtiin perinteisin menetelmin ja puolet 3D-mallinnuksella. Muutostöiden kustannukset olivat perinteisin menetelmin 18–19 prosenttia ja 3D-mallinnuksella 7,5 prosenttia kokonaiskustannuksista.
”Kun olen kertonut tästä tuloksesta esityksissä, minulle on sanottu että Suomessa muutostöiden kustannukset ovat vielä suurempia.”
Tiedon pitää virrata ja jalostua prosessissa
Digitalisaation perusajatuksena tulee Hörkön mukaan olla aina se, että tieto virtaa sujuvasti koko prosessin läpi ja eri osapuolet voivat rikastaa tietoa omalla osaamispanoksellaan. Tällöin digitalisaatiosta voidaan saada erityisen suuria hyötyjä rakentamisen kaltaisessa verkottuneessa liiketoimintaprosessissa, jossa on paljon osapuolia ja suuri osa niistä vaihtuu hankkeesta toiseen.
”Jo aikanaan rakennusneuvos Jaakko Heikkilä sanoi, että perinteisillä menetelmillä 30 prosenttia kunkin suunnitteluvaiheen kustannuksista meni sen selvittämiseen mitä edellisessä suunnitteluvaiheessa oli tehty, eli lähtötietojen kokoamiseen varsinaista suunnittelutyötä varten.”
Tietomallintamisessa pitäisi Hörkön mielestä ottaa nykyistä laajemmin huomioon tiedon elinkaari hankesuunnittelusta ylläpitoon ja tuleviin korjauksiin sen sijaan että tietomallin hyödyntäminen painottuu vain varsinaiseen suunnittelu- ja rakentamisvaiheeseen.
”Jo hankesuunnitteluvaiheessa alkaa syntyä sellaisia tietoja joita tarvitaan ylläpidossa. Meidän pitäisi saada toimimaan tiedon siirtäminen hallitusti ja dokumentoidusti koko hankkeen elinkaaren aikana niin, että tilaajat ja tiedon loppukäyttäjät saavat tietomalleista enemmän irti. Esimerkiksi sähköisessä huoltokirjassa asiakas ei ole omistaja tai rakennuttajakonsultti, vaan huoltomies joka sitä tietoa tarvitsee.”
Jos suunnitellaan esimerkiksi pumppaamo ja viemäriverkosto jolla täytyy olla tietty välityskyky, niin jo suunnitteluvaiheessa tulisi ottaa huomioon että myös huoltomies saisi mallista helposti tiedot siitä miksi pumppaamo tarvitaan juuri tässä, mikä on sen mitoitus, huoltoväli ja huoltotoimenpiteisiin liittyvät tiedot.
”Tällaiset tiedot ovat hyvin arvokkaita kun on kulunut vaikka kymmenen vuotta rakentamisesta. Suunnittelussa ja mallintamisessa keskitytään usein hyvin paljon yksittäisen liittymän ja rakenteen mallintamiseen detaljitasolla, mutta aina tulisi muistaa kokonaisuus ja hankkeen pitkä elinkaari. Mallintamisessa olisi tärkeää vertailla kustannuksia saavutettuihin hyötyihin. Jos rakentaja pystyy ratkaisemaan jonkin asian minuuteissa työmaalla niin kannattaako sen mallintamiseen käyttää tunteja, jos samaan aikaan mallista puuttuu keskeisiä kokonaisuuksia kuten valaistus tai tukimuurit.”
Lisätty todellisuus helpottaa ylläpitoa
Tuomas Hörkkö painottaa, että vaikka infra-alalla on yleiset mallinnusohjeet, on tärkeää miettiä hankekohtaisesti mitä osa-alueita mallinnetaan ja mitä mallit sisältävät. Kilpailuttamisessa, tilaamisessa, valvonnassa ja laadunvarmistuksessa pitäisi hakea kokonaisuuden kannalta tärkeitä asioita.
”Paikkatietojen ja ominaisuustietojen saaminen talteen on erityisen tärkeää sellaisissa rakenteissa jotka peitetään, jotta niitä voidaan hyödyntää tulevaisuuden erilaisissa tietotarpeissa. Maan päälle jäävät rakenteet, rakennukset ja maasto voidaan nykyisin laserkeilata dronella tai autolla hyvin helposti, ja siksi niistä ei välttämättä tarvitse tallentaa kaikkea äärimmäisen tarkasti suunnitteluvaiheessa. Esimerkiksi routimisen ja kasvillisuuden takia tällainen malli pitää joka tapauksessa tehdä joskus uudestaan kun tarvitaan ajantasaisia tietoja, mutta maan alla olevasta datasta meidän täytyy huolehtia.”
Lisätty todellisuus tuo täysin uudenlaisia mahdollisuuksia tietomallien hyödyntämiseen.
”Esimerkiksi tie- ja rataverkoston kunnossapito- ja auraustöissä on helppo nähdä, että tuon lumikasan alla on sähkökaappi tai vesiposti. Tällöin niitä osataan varoa, eikä vain mennä silmät sokkoina.”
Digitalisaation, tietomallinnuksen ja sujuvan tiedon virtauksen avulla koko rakentamisen ketjua pystytään nopeuttamaan, mutta Tuomas Hörkön mielestä olisi paljon järkevämpää käyttää säästynyt aika erilaisten vaihtoehtojen vertailuun sekä parempaan kustannusten ja laadun hallintaan.
”Merkittävää hyötyä saavutetaan sillä, jos asioita tehdään vain kerran, kun meillä on käytössä tällaisia tietomallipalvelimia joissa pilvipalveluun pystyy monta ihmistä tekemään yhtä aikaa töitä ja kaikki näkevät toistensa lopputulokset. Eräs tilaaja sanoi, että kun he ostavat suurelta konsulttitoimistolta töitä he olettavat saavansa käyttöönsä konsulttitoimiston parhaan silta- ja geoteknisen suunnittelun asiantuntemuksen riippumatta siitä missä toimistoissa se sijaitsee. Paikallinen toimisto on heille vain yhteys tähän osaamiseen. Parhaat resurssit pystyvät hyödyntämään yhdessä mallia ja olemaan reaaliaikaisesti vuorovaikutuksessa tilaajan ja muiden suunnittelijoiden kanssa.”
Asfalttikoneet viestivät jo keskenään
Hörkkö muistuttaa, että mallinnuksen tulisi tarkentua sitä mukaa kun suunnitteluvaiheet tarkentuvat hankesuunnittelusta yleissuunnitteluun ja tiesuunnitteluun.
”Nykyisin katusuunnitelmat laaditaan usein rakennussuunnitelman tasoisena, vaikka ennen näiden suunnitteluvaiheiden tarkkuustasoissa on ollut selkeä ero. Alan pitää keskustella sitä, pitäisikö näitä vanhoja raja-aitoja kaataa ja poistaa joitakin vaiheita.”
Tuomas Hörkkö oli Las Vegasissa tutustumassa maatalouskoneisiin, jotka kulkevat pelloilla ilman ohjaajaa. Vastaava kehitys tulee tapahtumaan myös rakentamisessa ja liikenteessä.
”Esimerkiksi asfalttikoneissa on jo paljon automatisoituja toimintoja. Peräkkäisiä työvaiheita tekevät koneet kommunikoivat keskenään niin, että asfalttimassa tulee oikeaan aikaan eikä väliin tule kylmiä kohtia siksi että koneita pysäytetään väärällä hetkellä.”
Autonomisesti liikkuvat autot muuttavat myös väyläsuunnittelua ainoastaan niille tarkoitetuilla väylillä, kun inhimillisten virheiden riskiä ei tarvitse huomioida ja turvamarginaaleja voidaan esimerkiksi väylien leveyden osalta pienentää. Automaattiohjaus ei herpaannu eivätkä autot ”seilaa”, vaan ne pysyvät tarkasti määritellyllä ajolinjoilla.
”On keskusteltu, voidaanko kaistaleveyksiä ja kaarresäteitä tulevaisuudessa muuttaa ja saada esimerkiksi nykyisen nelikaistaisen moottoritien leveyteen mahtumaan kuusi kaistaa. Infrarakentamista olisi mahdollista myös optimoida yhdistämällä eri infraverkostoja tiiviisiin käytäviin ja saavuttaa sitä kautta kokonaissäästöjä rakentamisessa ja ylläpidossa.”
Suomi on asukaslukuun nähden hyvin suuri maa, jossa on valtavasti erilaisia infraverkostoja, eikä niitä ole välttämättä juurikaan optimoitu keskenään. Tietomallinnus helpottaa myös tällaisten koottujen verkostokäytävien suunnittelua sekä lukuisten erilaisten vaihtoehtojen vertailua ja kokonaisuuden optimointia.
Trimble Construction Continuum on konsepti, jossa infrahankkeen vaiheet seuraavat sulavasti toisiaan ja hyötyvät toisistaan. Sen etu on koko infrahankkeen aikana karttuva tieto, joka palvelee kaikkia hankkeen parissa työskenteleviä.
Ohjelmat oppivat ja ehdottavat ratkaisuja
Digitaalisuuden ja tietomallinnuksen hyödyntäminen laajasti mahdollistaa entistä monipuolisemman tietojen yhdistämisen ja kommunikoinnin esimerkiksi väylän kanssa. Kun tiedetään väylän geometrinen toteumamalli tarkasti ja yhdistetään tietoa tien lämpötilasta ja sateen määrästä voidaan automaattisia nopeusrajoituksia ottaa aktiivisesti käyttöön ja sään huonontuessa laskea nopeuksia kesälläkin, mikä parantaa turvallisuutta.
”Teknologia kehittyy niin nopeasti, että nyt olisi tärkeää Suomessa kehittää aktiivisesti myös lainsäädäntöä ja ohjeita niin että pysymme kehityksen vauhdissa mukana eikä teknologian soveltamiselle tule pullonkauloja. Muuten muut maat ajavat pikkuhiljaa meistä ohi. On hyvä että infra-alalle on saatu yhteiset mallinnusohjeet vuonna 2015, mutta näitä ohjeitakin pitäisi jatkuvasti kehittää vuorovaikutuksessa markkinoiden kanssa”, Tuomas Hörkkö sanoo.
”Tietokone on ollut todella pitkään piirustusalusta ja nyt me käytämme sitä mallintamiseen, mutta jatkossa hyödynnämme sitä entistä enemmän iterointiin ja parhaiden vaihtoehtojen hakemiseen. Tekoälyä hyödynnetään jo tietyssä mielessä esimerkiksi talonrakentamisen mallien törmäystarkasteluissa, mutta ohjelmat alkavat yhä enemmän oppia ja ehdottaa vaikkapa suunnittelijalle että kun olet käyttänyt näissä kohdissa aina tällaista liitosta niin voisinko tehdä nämä loput samalla tavalla. Kertoohan kännykkänikin minulle töistä lähtiessä että olen kotona arviolta 36 minuutin päästä, vaikka en ole kertonut sille että olen menossa kotiin.”
Teksti: Sampsa Heilä
Artikkeli on ilmestynyt alun perin RIA-lehden numerossa 3/17.