Dataan pohjaava suunnittelun ja käytön hallinta tulee rakennusalallekin
Posted on August 30, 2021
Cadmatic on vahva tekijä rakennussektorilla. Mittavan kokemuksemme ja referenssiemme pohjalta toimimme ponnahduslautana rakennusalan toimijoille datapohjaisen suunnittelun ja digitaalisen ylläpidon maailmaan.
Dataan pohjaava suunnittelu ja ylläpito ovat olleet jo pitkään todellisuutta teollisuudessa, ja pian ne ovat arkipäivää rakennusalallakin. Tavoitteena on, että lähtötieto tarvitsee syöttää järjestelmään ja mallintaa vain kerran, minkä jälkeen sitä päivitetään ja täydennetään aina tarpeen tullen. Millaisia haasteita ja mahdollisuuksia tähän ja digitaalisten kaksosten luontiin nykyisellään liittyy? Cadmaticin ja Senaatti-kiinteistöjen asiantuntijat vastaavat keskeisimpiin kysymyksiin.
Data-driven design eli tiedolla ohjattu suunnittelu on aina ollut Cadmaticin filosofia. Tietomallinnus on jo tuttu juttu rakennusalalla, ja digital twin eli digitaalinen kaksonen on tietomallin jalostuneempi muoto: rakennuksen täydellinen digitaalinen ja virtuaalinen vastine, jonka sisältö täydentyy käytöstä ja toiminnasta saatavan tiedon mukaan. Rakennussektori hyötyy digitaalisista kaksosista yhtä lailla kuin valmistusmaailmakin.
Mitkä ovat suurimmat haasteet digitaalisten kaksosten yleistymiselle rakentamisen sektorilla ja miksi kannattaa maksaa rakennuksen digitaalisen version ylläpidosta? Tarvitaanko tähän yhteinen avoin alusta ja valtion tukea ja ohjeistusta, kuten tietomallinnuksen edistämiseksi on saatu? Entä kenen vastuulla on ylläpitää rakennuksen digitaaliversiota sen elinkaaren aikana? Muun muassa näihin kysymyksiin tarvitaan vastauksia, jotta teollisuuspuolen tehokkuusajattelua päästään hyödyntämään kiinteistö- ja rakennusalalla.
Data ohjaa suunnittelua siirryttäessä digitaalisiin kaksosiin
– Data on viime aikoina noussut puheenaiheeksi rakennusalalla, sanoo Cadmaticin rakennustoimialan johtaja Jyrki Metsola.
– Tietomallintamisesta eli BIMistä puhuttaessa on yhä selvemmin oivallettu, mitä lyhenteen I-kirjain eli information tarkoittaa. 3D-mallintamisen ohella tuotetaan ja jalostetaan kaikkea tietoa, mikä kohteeseen liittyy. Mielestäni olemme jo vahvasti matkalla mallilähtöisestä suunnittelusta eli model-driven designista datapohjaiseen suunnitteluun eli data-driven designiin, joka kytkeytyy aukottomasti digitaalisen kaksosen käsitteeseen. Ensimmäinen on edellytys toiselle, data syntyy ja jalostuu suunnittelun ja rakentamisen aikana, ja lopputuloksena rakennuksen valmistuttua on digitaalinen kaksonen.
– CADMATIC Electrical -ohjelmistomme sähkö- ja automaatiosuunnitteluun perustuu vahvasti siihen, että projektin kaikki suunnitteludata on yhdessä keskitetyssä tietokannassa. Sähkökomponenteilla on tietty määrä esiintymiä 3D-malleissa ja kaavioissa, mutta tieto on kaikki yhdessä paikassa. Kun yksittäisen komponentin tieto jalostuu suunnittelun aikana, tieto tarvitsee muuttaa vain yhdessä paikassa, mistä se päivittyy automaattisesti kaikkiin esiintymiin. Tämä on selvästi entistä tehokkaampi ja suunnittelun laatua edistävä toimintatapa ja mitä suurimmassa määrin dataan pohjaavaa suunnittelua. Se toimii hyvänä pohjana digitaaliselle kaksoselle, kunhan rakennusvaiheessa tehdään asiat oikein, Metsola sanoo.
Keskeisessä roolissa tietosisältöjen vakiointi ja koneluettavuus
– Prosessissa on keskeisessä roolissa tietosisältöjen vakiointi. Suunnitteluohjelmistosta riippumatta esimerkiksi IFC-muotoisena tuotetun tiedon pitää olla vakiomuotoista, jotta sen voi lukea koneellisesti. Suomessa vakiointityö on jo käynnissä buildingSMART Finlandin talotekniikkaryhmän johdolla, ja tuloksia sen suhteen on odotettavissa hyvin pian. Valtion mukaantulo nostaa yleisten tietomallivaatimusten eli YTV:n statusta, ja niiden uudistustyö on käynnistymässä. Syksyllä 2020 rakennusalan toimijat nostivat asian esiin julkilausumassaan, ja nyt uudistyöhön pitää saada riittävästi rahoitusta. Ympäristöministeriö on onneksi tullut mukaan projektiin, sillä asian eteenpäin vienti edellyttää vahvaa johtajuutta. Virossa valtio on ottanut keskeisen roolin tietomallintamisen edistämisessä, ja tuloksia on jo näkyvissä, Metsola vinkkaa.
– Koneluettavuus on noussut keskeiseksi teemaksi MRL:n kokonaisvaltaisessa uudistusprosessissa. Tavoitteena on, että tietomalleja voitaisiin hyödyntää jo rakennuslupaprosessissa ja tiettyjä tarkastuksia automatisoida. Tavoitteena on myös valtakunnallinen tietomalliarkisto tai -rekisteri, jonne suunnittelu- ja toteumamallit tallennettaisiin. Rakennuksen omistaja voisi päivittää rekisteriin korjaukset, jotka eivät edellytä lupaa, ja päivitysvastuu koskisi korjauksia, jotka aiheuttavat muutoksia rakennus- ja huoneisto- eli RH-tietoihin, Metsola kertoo.
Teollisuudessa ymmärretään digitaalisten kaksosten rooli yrityksen prosesseissa
Miksi digitaaliset kaksoset ovat arkipäivää teollisuudessa mutta eivät rakennussektorilla? Löytyykö tähän selittäviä tekijöitä?
– Granlundin teettämän kattavan Building Digital Twins -tutkimuksen henkilöhaastatteluissa nousi esiin useita esteitä digitaalisten kaksosten läpimurrolle, muun muassa se, että piirustukset tai mallit eivät pysy ajan tasalla rakennuksen elinkaaren aikana ja että tietomallinnuksen avoimen standardoinnin pitää vielä kehittyä. Koska kaikki tiedostavat, että kehitys vaatii taloudellista panostusta, on oltava hyvin selvillä siitä, mistä digitaalisiin kaksosiin sijoittamisen tuotto muodostuu, Metsola korostaa.
– Meillä Cadmaticilla on pitkä kokemus teollisuussektorin Digital Twin -toimituksista, Metsola jatkaa. – eShare-ohjelmistomme avulla esimerkiksi paperitehdas hallitsee kaikkea tehtaan prosessiin liittyvää dataa yhden käyttöliittymän eli 3D:n kautta. Data on linkitetty toisiinsa, jolloin 3D-mallissa olevaa automaatiolaitetta ohjaavan järjestelmän PDF-muotoinen piirikaavio löytyy 3D-käyttöliittymän kautta. Järjestelmän älykkyys yltää PDF-dokumentin sisälle jopa yksittäisiin komponentteihin. Yhtä lailla toiminnanohjausjärjestelmästä haettava tai mittausjärjestelmän tuottama data saadaan näkyviin samaan käyttöliittymään.
Senaatti on edelläkävijä tietomallinnuksessa ja hyödyntää olosuhdemalleja
Senaatti-kiinteistöt on Suomen valtion kiinteistöasiantuntija ja toimitilakumppani. Yhtiö luo asiakkaidensa toimintaa tukevia työympäristöjä, vastaa niiden ylläpidosta, kehittää valtion kiinteistövarallisuutta ja pitää huolta kulttuurihistoriallisista kohteista. Toiminnan ytimessä on vastuullisuus ja tavoitteena tarjota parhaat mahdolliset olosuhteet ja edellytykset töihin, jotka tekevät Suomesta maailman toimivimman ja turvallisimman maan.
Meidän versiomme digitaalisesta kaksosesta on olosuhdemalli, kertoo Senaatti-kiinteistöjen ylläpidon digitalisaation erityisasiantuntija Esa Halmetoja.
– Siinä on luotu rakennuksen tietomallin pohjalle kolmiulotteisia näkymiä, joissa pystytään esittämään erilaisia suureita, kuten lämpötilaa ja hiilidioksidi- tai kosteuspitoisuutta sekä numeroina että värikarttana. Myös rakennuksen käyttäjien antama olosuhdepalaute voidaan visualisoida. Palautetta annetaan omalla älypuhelimella lukemalla tilassa oleva QR-koodi. QR-koodin avulla voi myös tehdä tiloja koskevia palvelupyyntöjä. Palvelu toimii Web-selaimella. Kiinteistönhoito on ottanut järjestelmän hyvin vastaan ja reagoi palautteisiin viikoittain. Käyttäjiltä on saatu pelkästään myönteistä palautetta.
– Seuraavassa vaiheessa järjestelmään ollaan viemässä talotekniikan, lähinnä ilmanvaihdon mallit, joissa ovat mukana kanavat ja päätelaitteet, jotta vika-aluetta palveleva laite ja kanavisto selviävät tarvittaessa nopeasti. Ensimmäinen kohde valmistuu tuotannolliseen pilotointiin syksyn 2021 aikana. Seuraavat kohteet toteutetaan ensi vuonna, tavoitteena 10 kohdetta lisää vuoden 2022 loppuun mennessä.
Olosuhdemallikohteita on yhteensä noin 20, esimerkkeinä Saamelaiskulttuurikeskus Inarissa, Helsingin kansallismuseo ja Turun Itsenäisyydenaukion virastotalo. Olosuhdemalli lisää kiinteistöpalvelun avoimuutta ja ongelmien ennustettavuutta ja säästää vaivaa kumminkin puolin. Tärkeintä on saada kiinteistönhoito kokeilemaan järjestelmää tabletin kanssa ja osoittaa käyttötapausten kiinnostavuus ja vaikutus asiakaspalveluun kokonaisuutena, Halmetoja sanoo.
Sähkösuunnittelu vielä haasteellinen mallintaa digitaalisen kaksosen tasolle
– Sähkösuunnittelun kenttä on hieman haasteellinen paristakin eri syystä. Hallinnassamme on paljon rakennuksia, joista on mallinnettu kaikki muu paitsi sähköt. Nyt markkinoilla alkaa kuitenkin olla jo paljon enemmän toimistoja, joilla on tähän tarvittavat ohjelmistot ja osaaminen. Digitaalisesta lähtöaineistosta on valtavasti hyötyä, jotta pystytään suunnittelemaan etukäteen, näytetäänkö tietomallissa vain pintoja vai myös rakenteiden sisälle, esimerkiksi purettavat valaisimet tai kaapelihyllyt. Projektin edetessä malli voidaan päivittää toteutuksen mukaiseksi. Teemme olosuhdemalleja kohteisiin, joissa osassa on ollut pohjana arkkitehtimalli ja osassa DWG-kuvat, mutta nyt meillä on pilottikohteena vuonna 2008 valmistunut valtionkoulu, josta on olemassa todella hyvät mallit niin sähkö- kuin LVI-suunnittelustakin ja vielä päivitetty as built- eli toteumamalli hyvin suurella vastaavuudella, mikä luo jo hyvän pohjan digitaalisen kaksosen luomiselle, Halmetoja arvelee.
– Toinen haaste sähkösuunnittelun mallintamisessa on se, että komponentit, kuten pistorasiat ja kytkimet, ovat niin pienikokoisia. Niitä saa hakemalla hakea mallista tai ne pitää korvata näkyvällä symboliikalla. Valaisimien ja kaapelihyllyjen objektit saa suoraan valmistajien listoilta, joten ne tulevat malliin oikean kokoisina ja oikeisiin paikkoihin. Sähkökeskusten objekteissa riittää valmistajilla vielä kehittämistä, Halmetoja jatkaa.
Mitä suunnittelulta tulisi edellyttää, jotta digitaaliset kaksoset olisivat mahdollisia?
– Mallintamisen näkökulmasta riittää, että noudatetaan YTV:tä. Olosuhdemalli vaatii lähtökohtaisesti standardinmukaista toteutusta ja vain vähän lisävaatimuksia. Suunnittelijat ovat jonkin verran kommentoineet asian työläyttä, mutta minusta mallinnettaessa pitäisi käyttää kattavasti 7-numeroisia standardoituja sähkönumeroita, jotta dataa pystyttäisiin hyödyntämään ulkopuolisissa järjestelmissä ja löytämään ja tilaamaan esimerkiksi pistorasia tai kytkin klikkaamalla valmistajan tuotelehteä. Numeron perusteella tietää heti, mikä tuote on kyseessä, ja suunnittelija voi lisätä nämä tiedot valmiiksi tietomalliin. Nämä tiedot sisältyvät automaattisesti joidenkin valmistajien tuoteominaisuuksiin, ja sama koskee LVI-puolta. Maksamme mielellämme suunnittelijoille tästä vaivannäöstä, Halmetoja lupaa.
– Jos numerointi tuotetaan malliin, se helpottaa ja tarkentaa huimasti määrälaskentaa. Tuotteiden välillä voi olla jopa 300 prosenttia hintaeroa, ja mitä tarkemmin ja yleisemmillä komponenteilla malli on tehty, sitä helpompi määrälaskenta on suorittaa. Mielestäni tämän pitäisi olla lähes pakollista urakoitsijoille. Senaatti-kiinteistöt on reilu tilaaja, ja maksamme aina todellisen perustellun työmäärän mukaan, vaikka se ylittäisi tarjouksessa annetun arvion. Meillä ei ole tarvetta kurittaa urakoitsijoita, ja annamme mielellämme sekä suunnittelun että urakoinnin käyttöön niin tietomallit kuin massaluettelotkin, ja jos tulee virhe, Senaatti kantaa vastuun. Organisaatiossamme on hyvin ymmärretty, että hankkeet toimivat parhaiten tällä periaatteella, Halmetoja kehuu työnantajaansa.
Alustatalouden ilmentymä ja merkittävä mahdollisuus ison kiinteistömassan hallintaan
– Olosuhdemallien ja digitaalisten kaksosten käyttöönotto on huikea ja kovasti odotettu harppaus kiinteistö- ja rakennusalalle. Ei ehkä verrattuna siihen harppaukseen, joka otettiin, kun antiikin Kreikassa ja Roomassa alettiin rakentaa isoja rakennuksia, mutta merkittävä tehostustoimenpide kuitenkin. Kyse ei ole pelkästään teknologiasta ja kivannäköisistä 3D-kuvista, joita voi katsella eri kulmista, vaan perusteellisesta toimintatapojen muutoksesta, Halmetoja sanoo.
– Senaatti-kiinteistöille tiedolla ohjaamisessa ja johtamisessa on kyse alustatalouden ilmentymästä. Keräämme talteen kaiken digitaalisen datan, joka kiinteistöstä on saatavilla, kuten huoltokirjat, käyttöohjeet, laitteiden tekniset tiedot, reaaliaikaiset olosuhdemittaukset ja käyttäjien palvelupyynnöt, ja annamme ne palveluntuottajakumppaniemme käyttöön. Palveluntuottajillamme on vapaus analysoida ja yhdistellä dataa mielin määrin, kunhan tuloksena saadaan älykästä kiinteistönhoitoa ja -huoltoa, fiksuja toimenpiteitä ja tyytyväisiä asiakkaita. Perustana on yhteinen palvelualusta PoT eli Platform of Trust, jonka kautta kaikki data liikkuu. Kumppanimme laativat itse käyttöliittymät, joiden kautta he ottavat dataa vastaan ja visualisoivat tiedot kiinteistönhoitajiensa käyttöön. Tämä on merkittävä askel lähemmäs digitaalisia kaksosia ja tarveperustaista kiinteistönhoitoa, Halmetoja sanoo.
Pandemia on osaltaan vaikuttanut valtion digiloikkaan isoista virastoista hajautettuihin työpisteisiin.
– Tämänhetkisen arviomme mukaan seuraavien kymmenen vuoden aikana poistuu puolet toimistotiloista, mutta edelleen on paljon ryhmiä, jotka tarvitsevat toimivia ja turvallisia tiloja kodin ulkopuolella. On mielenkiintoista nähdä, kuinka paljon maailma muuttuu tämän pandemian seurauksena, sanoo Halmetoja, joka väitteli vuonna 2020 Aalto-yliopistoon sisäympäristötekniikasta. Hän korosti väitöksessään sisäilmaongelmien merkittävyyttä kansantaloudellisena haasteena, johon liittyy tilankäyttäjien kokemaa epätietoisuutta ja huolta. Tietomallinnuksen, käyttäjäpalauteratkaisujen ja tarkkojen olosuhdemittausten yleistyessä digitaalisen tiedon määrä rakennuksissa kasvaa, mutta tiedon keräämisen, analysoinnin ja hyödyntämisen mallit ovat vasta tulossa kiinteistö- ja rakennusalalle, Halmetoja totesi väitöksessään.
Kaipaatko lisätietoa? Ota yhteyttä.