Pohjoismainen malli: BIM ja avoimet standardit ratkaisevat rakennusalan tehokkuuskriisin

Johdanto: Rakennusteollisuuden tuottavuushaaste pohjoismaisesta näkökulmasta katsottuna

Rakennusteollisuuden osuus maailman BKT:stä on noin 13 prosenttia, ja se työllistää maailmanlaajuisesti yli 200 miljoonaa ihmistä. Tästä taloudellisesta merkityksestä huolimatta rakennusteollisuuden tuottavuus on pysynyt lähes muuttumattomana useiden vuosikymmenten ajan. McKinsey Global Instituten tutkimuksen mukaan työn tuottavuus rakennusteollisuudessa on kasvanut viimeisten 20 vuoden aikana vain 1 prosentin vuosivauhtia, kun se teollisuudessa on kasvanut 3,6 prosenttia ja koko maailmantaloudessa 2,8 prosenttia.

Tuottavuuden pysähtyminen ei kuitenkaan ole jakautunut tasaisesti kaikille alueille. Pohjoismaat – Tanska, Suomi, Norja ja Ruotsi – ovat nousseet maailman johtaviksi maiksi rakentamisen tehokkuudessa ja digitaalisessa räätälöinnissä. Niiden menestys tarjoaa arvokkaita oppeja maailmanlaajuiselle alalle, joka kamppailee tuottavuusvajeen kanssa ja menettää vuosittain arviolta 1,6 biljoonan dollarin arvoa realisoitumattomana.

Tässä artikkelissa tarkastellaan pohjoismaista lähestymistapaa rakentamisen tehokkuuteen ja kiinnitetään erityistä huomiota siihen, miten rakennusten tietomallintamisen (BIM) ja avointen standardien käyttöönotto on nostanut nämä maat alan digitaalisen muutoksen eturintamaan.

Pohjoismainen etu: tehokkuusjohtajuuden määrällinen arviointi

Pohjoismaiden rakennusteollisuudessa on huomattavasti korkeampia tuottavuuslukuja verrattuna maailmanlaajuisiin keskiarvoihin:

• Stanfordin yliopiston Global Projects Centerin mukaan työn tuottavuus Ruotsin rakennusalalla on noin 40 prosenttia korkeampi kuin Yhdysvalloissa.
• Aalto-yliopiston tutkimuksen mukaan suomalaisissa infrastruktuurihankkeissa kustannusylitykset ovat keskimäärin noin 11 prosenttia, kun maailmanlaajuinen keskiarvo on 28 prosenttia.
• Tanskan julkisissa rakennushankkeissa aikatauluviivästykset ovat Tanskan rakennus- ja kiinteistöviraston mukaan vähentyneet 45 prosenttia sen jälkeen, kun pakolliset BIM-vaatimukset otettiin käyttöön.

Tämä tehokkuushyöty näkyy konkreettisena taloudellisena hyötynä. Vuonna 2019 tehdyssä KPMG:n tutkimuksessa arvioitiin, että jos maailmanlaajuinen rakennusteollisuus ottaisi käyttöön pohjoismaiset tehokkuuskäytännöt, ala voisi säästää vuosittain yli 400 miljardia dollaria.

Mikä selittää tämän pohjoismaisen edun? Vaikka useat tekijät vaikuttavat asiaan, digitaalinen sopeutuminen – erityisesti BIM:n käyttöönotto ja sitoutuminen avoimiin standardeihin – on alueen menestyksen keskiössä.

Pohjoismaisen rakennusteollisuuden kehitys: perinteisestä digitaaliseen rakentamiseen

Pohjoismaiden matka kohti rakentamisen tehokkuutta ei tapahtunut yhdessä yössä. Se on vuosikymmeniä kestäneiden tietoisten poliittisten valintojen, alan yhteistyön ja teknologiainvestointien tulos.

Historiallisesti Pohjoismaiden ankara ilmasto loi luonnollisia kannustimia tehokkuuteen. Lyhyet rakentamiskaudet ja haastavat sääolosuhteet merkitsivät sitä, että perinteinen rakentaminen paikan päällä oli usein epäkäytännöllistä. Tämä johti siihen, että alueella siirryttiin elementtivalmistukseen aikaisemmin kuin monilla muilla markkinoilla. Esimerkiksi Ruotsin moduulirakenteinen asuntoteollisuus on peräisin 1940-luvulta, jolloin Lindbäcks Byggin kaltaiset yritykset olivat teollisen rakentamisen edelläkävijöitä.

1990-luku merkitsi käännekohtaa, kun varhaiset digitaaliset työkalut otettiin käyttöön. VTT:n Teknologian tutkimuskeskus alkoi kehittää eräitä ensimmäisistä BIM-sovelluksista ja Tanskan rakennustutkimuslaitos keskittyi luomaan standardoituja digitaalisia puitteita alalle.

2000-luvun alussa Pohjoismaiden hallitukset tunnustivat digitaalisen rakentamisen mahdollisuudet ja ryhtyivät toteuttamaan politiikkaa, jolla nopeutettiin digitaalisen rakentamisen käyttöönottoa:

• Suomi velvoitti käyttämään BIM:ä kaikissa yli 2 miljoonan euron julkisissa hankkeissa vuonna 2007.
• Norja seurasi vastaavilla vaatimuksilla vuonna 2010 Statsbyggin kautta.
• Tanska asetti pakolliset BIM-vaatimukset kaikille julkisille hankkeille vuonna 2011.
• Ruotsi otti BIM-mandaatit käyttöön Ruotsin liikennehallinnon kautta vuonna 2015.

Nämä toimeksiannot synnyttivät kriittisen massan BIM:n käyttöönotolle, joka muutti markkinoita. Dodge Data & Analyticsin mukaan BIM:n käyttöaste on nykyään Pohjoismaissa yli 80 prosenttia kaikista hankkeista, mikä on korkein osuus maailmassa, kun se monilla muilla kehittyneillä markkinoilla on 20-30 prosenttia.

BIM on pohjoismaisen digitaalisen rakentamisen kulmakivi

Rakennustietomallinnus on pohjoismaisen rakentamisen tehokkuusmallin perusta. Toisin kuin perinteinen CAD, joka tuottaa yksittäisiä piirustuksia, BIM luo rakennuksesta kattavan digitaalisen kaksosen, jossa kaikki komponentit on mallinnettu parametrisina objekteina, jotka sisältävät sekä geometrista että ei-geometrista tietoa.

Pohjoismainen BIM-lähestymistapa menee perus-3D-mallinnusta pidemmälle ja sisältää alan asiantuntijoiden mukaan "BIM-kypsyystasoja":

• Taso 1 (3D-koordinointi): Eliminoidaan tilapäällekkäisyydet ennen rakentamista.
• Taso 2 (4D-suunnittelu): Rakennustoimet liitetään malliin.
• Taso 3 (5D-kustannuslaskenta): Tuottaa määrät ja kustannukset suoraan mallista.
• Taso 4 (6D-kiinteistönhallinta): Mallia käytetään koko rakennuksen elinkaaren ajan.

Lundin yliopiston tutkimuksen mukaan pohjoismaiset hankkeet toimivat usein tasoilla 3-4, kun taas useimmat kansainväliset hankkeet pysyttelevät tasoilla 1-2.

Tämä edistynyt BIM-toteutus tuottaa mitattavia hyötyjä:

• Norjan tiede- ja teknologiayliopiston tutkimuksessa todettiin, että laaja BIM:n käyttö vähensi suunnitteluvirheitä 40 prosenttia ja muutostilauksia 45 prosenttia.
• Norjan johtava tutkimusorganisaatio SINTEF dokumentoi, että BIM:n avulla toteutettu törmäysten havaitseminen lyhensi hankkeen toimitusaikaa 15-25 prosenttia.
• Tanskan teknillinen yliopisto havaitsi, että BIM:n käyttöönotto vähensi elinkaarikustannuksia 18 prosenttia toiminnan ja kunnossapidon parantamisen ansiosta.

Suuret pohjoismaiset rakennusalan yritykset ovat rakentaneet liiketoimintamallinsa näiden valmiuksien varaan. NCC, yksi Ruotsin suurimmista urakoitsijoista, raportoi 30 prosentin tuottavuusparannuksista BIM:n mahdollistaman virtuaalisen suunnittelun ja rakentamisen ansiosta. Vastaavasti Suomen suurin rakennusalan yritys YIT toteaa, että sen laajamittainen BIM-toteutus on lyhentänyt hankkeiden toimitusaikaa 20 prosenttia.

Avoimet standardit: pohjoismaisen BIM-menestyksen salaisuus

Pohjoismaiden BIM-etu ei johdu pelkästään teknologian käyttöönotosta, vaan myös siitä, miten teknologia otetaan käyttöön. Alueen lähestymistavassa keskeistä on sitoutuminen avoimiin standardeihin, jotka mahdollistavat saumattoman tiedonvaihdon rakentamisen hajanaisessa arvoketjussa.

Tärkein näistä standardeista on Industry Foundation Classes (IFC), jonka on kehittänyt buildingSMART International -järjestö, jolla on vahva pohjoismainen edustus. IFC tarjoaa valmistajariippumattoman tiedostomuodon BIM-tietojen siirtoon eri ohjelmistoalustojen välillä, ja sillä ratkaistaan yhteentoimivuushaasteet, jotka usein rajoittavat BIM:n hyötyjä.

Pohjoismaat ovat olleet IFC:n vahvimpia kannattajia:

• Suomen COBIM (Common BIM Requirements) edellyttää IFC-yhteensopivia tuotoksia kaikissa julkisissa hankkeissa.
• Norjan Statsbygg BIM -käsikirjassa (Statsbygg BIM manual) IFC otettiin käyttöön pakollisena tiedonsiirtomuotona vuonna 2011.
• Tanskan BIM-verkosto edistää IFC:tä digitaalisen yhteistyön perustana.

IFC:n lisäksi Pohjoismaat ovat olleet edelläkävijöitä täydentävien avointen standardien kehittämisessä:

• bSDD (buildingSMART Data Dictionary) standardoituja objektien ominaisuuksia varten.
• BCF (BIM Collaboration Format) ongelmien hallintaa varten.
• IDM (Information Delivery Manual) prosessikartoitusta varten.
• MVD (Model View Definition) IFC:n osajoukkojen määrittelyyn.

Tämä standardeihin perustuva lähestymistapa vastaa yhteen rakennusalan perustavanlaatuisista haasteista: pirstaloitumiseen. Avoimet standardit varmistavat, että eri sidosryhmät voivat jakaa tietoja ilman tietojen häviämistä, ja ne mahdollistavat tuottavuutta edistävät integroidut työnkulut.

Metsä Woodin Open Source Wood -aloite näyttää esimerkkiä tästä filosofiasta luomalla avoimen alustan modulaariselle puurakentamiselle ja osoittamalla, miten avoimuus voi nopeuttaa innovointia perinteisesti suljetuilla aloilla.

Rakenteelliset mahdollistajat: pohjoismainen politiikka ja toimialan rakenne

Pohjoismainen rakennusala hyötyy rakenteellisista ominaisuuksista, jotka helpottavat digitaalisen teknologian käyttöönottoa:

HALLITUKSEN JOHTAJUUS

Kaikki Pohjoismaat ovat laatineet kansalliset digitalisaatiostrategiat, joissa rakentaminen on yksi painopistealoista:

• Tanskan digitaalisen kasvun strategia
• Suomen KIRA-digi -ohjelma rakennettua ympäristöä varten
• Norjan digitaalistrategia
• Ruotsin Smart Built Environment -aloite

Nämä aloitteet tarjoavat sekä sääntelykehyksen että rahoitusta digitaaliselle muutokselle. Esimerkiksi Suomen KIRA-digi -ohjelmassa investoitiin 16 miljoonaa euroa 139 kokeiluhankkeeseen vuosina 2016-2018, mikä synnytti innovaatioita, joita nyt toteutetaan koko alalla.

TOIMIALAN KONSOLIDOINTI 

Toisin kuin globaalisti vallitsevassa äärimmäisessä pirstaloituneisuudessa, pohjoismaisilla rakennusmarkkinoilla on enemmän konsolidoituneita toimijoita, jotka pystyvät ylläpitämään innovaatioinvestointeja:

• Ruotsin viisi suurinta urakoitsijaa hallitsevat noin 65 prosenttia markkinoista.
• Suomen YIT:n ja SRV:n yhteenlaskettu markkinaosuus on yli 40 prosenttia kaupallisesta rakentamisesta.
• Norjalaiset urakoitsijat, kuten Veidekke ja AF Gruppen, ovat jatkuvasti investoineet 2-3 prosenttia tuloistaan T&K:hon.

Keskittyminen ei poista pienempiä toimijoita, vaan luo "innovaatiojohtajia", jotka luovat digitaalisia standardeja, joita muut noudattavat. Skanska, jolla on pohjoismaiset juuret mutta maailmanlaajuiset toiminnot, osoittaa, miten alueelliset innovaatiot voidaan skaalata kansainvälisesti, ja se soveltaa Ruotsissa kehitettyä BIM-osaamista hankkeisiin maailmanlaajuisesti.

YHTEISTYÖKULTTUURI 

Pohjoismainen yrityskulttuuri korostaa yhteistyötä kilpailun sijasta yhteistä etua koskevilla aloilla. Tämä lähestymistapa on virallistettu toimialajärjestöjen kautta:

• Byggherrarna Ruotsissa
• BuildingSMART Nordic koko alueella
• DiKon (Digital Convergence) Tanskassa

Järjestöt helpottavat tiedon jakamista ja yhteistä ongelmanratkaisua. Pohjoismaisen teollisuusyhteistyön tuloksena kehitetty BIMEYE-alusta on esimerkki tästä lähestymistavasta luomalla yhteisiä BIM-objektikirjastoja, jotka vähentävät turhaa mallinnustyötä.

Työn murros: pohjoismaisen digitaalisen rakentamisen inhimillinen puoli

Pohjoismainen menestys digitaalisessa rakentamisessa ei ole pelkästään teknologista, vaan se heijastaa kokonaisvaltaista lähestymistapaa työvoiman kehittämiseen, jossa otetaan huomioon innovaation inhimilliset ulottuvuudet.

Pohjoismainen rakennusalan koulutus on uudistettu siten, että siihen on sisällytetty digitaaliset taidot:

• Chalmersin teknillinen yliopisto Ruotsissa tarjoaa erikoistunutta BIM-koulutusta.
• Tanskan teknillinen yliopisto sisällyttää BIM:n kaikkiin arkkitehtuuri- ja insinööriohjelmiinsa.
• Oslo Met tarjoaa jatkuvaa ammatillista kehittymistä digitaalisessa rakentamisessa.

Ammattiliittojen osallistuminen on toinen pohjoismainen erityispiirre. Sen sijaan, että pohjoismaiset rakennusalan ammattiliitot vastustaisivat teknologiaa, ne ovat omaksuneet digitaaliset työkalut keinona parantaa työoloja ja työn laatua. Ruotsin Byggnads (Svenska Byggnadsarbetareförbundet) on tehnyt yhteistyötä urakoitsijoiden kanssa digitaalisten koulutusohjelmien järjestämisessä, koska se on todennut, että digitaalinen lukutaito parantaa työntekijöiden työllistettävyyttä.

Tämä yhteistyöhön perustuva lähestymistapa työvoiman kehittämiseen on johtanut siihen, että rakennusala on samanaikaisesti digitalisoituneempi ja vakaampi kuin kansainväliset kollegansa. Suomen rakennustyövoiman vaihtuvuusaste on 12,5 prosenttia, mikä on lähes puolet vähemmän kuin Yhdysvalloissa, jossa se on 21,4 prosenttia, kertoo Tilastokeskus.

Pohjoismaisia menestystarinoita: BIM ja avoimet standardit käytännössä

Pohjoismainen lähestymistapa digitaaliseen rakentamiseen on tuottanut merkittäviä tuloksia eri hanketyypeissä:

INFRASTURKTUURIHANKKEET

Tukholman ohitustie on yksi Euroopan suurimmista infrastruktuurihankkeista, sillä se käsittää 18 kilometriä tunneleita Ruotsin pääkaupungin ympärillä. Hankkeessa toteutettiin se, mitä Ruotsin liikennevirasto kutsuu "BIM-taso 3:ksi" – täysin mallipohjainen toimitus, jossa kaikki suunnittelu, määrät ja kustannukset johdetaan integroiduista malleista.

Tämä kattava BIM-toteutus mahdollisti:

• 30 prosenttia vähemmän suunnitteluristiriitoja
• 25 prosentin parannus aikataulussa pysymisessä
• materiaalihävikin väheneminen 18 prosenttia

Ohitustiehanke osoittaa, miten BIM:llä voidaan hallita monimutkaisuutta mittakaavassa, kun yli 60 eri mallinnusryhmää tekee yhteistyötä avoimien IFC-standardien avulla.

SAIRAALAHANKE

Skanskan Ruotsissa toteuttama uusi Karolinska Solnan yliopistollinen sairaala on yksi maailman kunnianhimoisimmista BIM-toteutuksista. 2,1 miljardin euron suuruinen laitos suunniteltiin ja rakennettiin kokonaan BIM:n avulla, ja mallit toimivat yhtenä totuuden lähteenä kaikille hanketiedoille.

Skanskan tapaustutkimuksen mukaan tämä lähestymistapa johti seuraaviin tuloksiin:

• suunnittelun koordinointiaika lyheni 20 prosenttia
• 50 % vähemmän työmaalla havaittuja ristiriitoja
• 35 prosentin parannus kiinteistöhallinnan tehokkuudessa

Projektiryhmä laati yli 40 000 mallipohjaista esivalmistuspiirustusta, mikä mahdollisti komponenttien tarkan valmistuksen työmaan ulkopuolella ja vähensi huomattavasti työmaalla tarvittavaa työvoimaa.

ASUMISEN INNOVAATIO

IKEAn ja Skanskan yhteistyössä toteuttama BoKlok on esimerkki siitä, miten BIM ja moduulirakentaminen voivat mullistaa kohtuuhintaisen asumisen. Yrityksen digitaalisuuteen perustuvassa lähestymistavassa suunnitellaan BIM:ä käyttäen standardoituja asuntomoduuleja, jotka valmistetaan valvotuissa tehdasympäristöissä ja kootaan paikan päällä.

Prosessi lyhentää rakentamisaikaa jopa 70 prosenttia perinteisiin menetelmiin verrattuna ja säilyttää samalla korkean laadun ja kohtuullisen hinnan. BoKlok on toimittanut yli 12 000 asuntoa eri puolilla Pohjoismaita, ja kustannukset ovat tyypillisesti 30 prosenttia alle vastaavien kiinteistöjen markkinahintojen.

Kun BoKlok tekee suunnittelujärjestelmästään avoimen IFC-muodossa, toimittajat voivat tehdä muutoksia vakiintuneiden reunaehtojen puitteissa ja parantaa järjestelmää jatkuvasti säilyttäen samalla yhteensopivuuden.

Tie eteenpäin: Pohjoismaisesta mallista saadut kokemukset

Pohjoismaiden rakennusalan menestys BIM:n ja avointen standardien avulla tarjoaa arvokkaita opetuksia maailmanlaajuiselle alalle:

INTEGROIDUT POLIITTISET PUITTEET

Hallituksen politiikka on edistänyt pohjoismaista digitaalista siirtymää seuraavin keinoin:

• BIM-mandaatit julkisissa hankkeissa
• investoinnit tutkimukseen ja kehitykseen
• tuki standardien kehittämiselle
• koulutusaloitteet

Maiden, jotka pyrkivät jäljittelemään pohjoismaista menestystä, olisi harkittava samankaltaista kattavaa poliittista lähestymistapaa yksittäisten aloitteiden sijasta.

AVOIMIEN STANDARDIEN OMAKSUMINEN INFRASTRUKTUURINA

Pohjoismainen avoimuuden korostaminen – erityisesti IFC:n ja täydentävien standardien avulla – on luonut "digitaalisen infrastruktuurin", joka vastaa fyysistä infrastruktuuria, kuten teitä ja yleishyödyllisiä palveluja. Tämä standardoitu perusta mahdollistaa innovoinnin ja varmistaa samalla yhteentoimivuuden.

BuildingSMART Finlandin lähestymistapa, jossa avoimia standardeja pidetään julkishyödykkeinä, jotka ansaitsevat julkisia investointeja, tarjoaa mallin yhdenmukaistamisen nopeuttamiseksi maailmanlaajuisesti.

ELINKAARINÄKÖKULMA

Pohjoismaisen lähestymistavan ehkä erityisin piirre on se, että siinä painotetaan rakennuksen koko elinkaarta eikä vain rakentamista. BIM-mallit käsitetään pohjoismaisissa hankkeissa digitaalisiksi hyödykkeiksi, jotka tuottavat arvoa myös käytön ja ylläpidon aikana – vaiheissa, joissa 80 prosenttia rakennuskustannuksista syntyy.

Statsbyggin vaatimus, jonka mukaan BIM-toimitusten on sisällettävä kaikki kiinteistönhallinnassa tarvittavat tiedot, on osoitus tästä kokonaisvaltaisesta näkökulmasta.

YHTEISTYÖHÖN PERUSTUVAN EKOSYSTEEMIN KEHITTÄMINEN

Digitaalisen rakentamisen pohjoismainen menestys kuvastaa myös ekosysteemiin ja yhteistyöhön perustuvaa lähestymistapaa, joka tuo ihmiset yhteen:

• Valtiolliset virastot, jotka määrittelevät suunnan
• Innovaatioita kehittävät tutkimuslaitokset
• Oppilaitokset, jotka valmistavat työvoimaa
• Alan järjestöt koordinoivat täytäntöönpanoa
• Yksityiset yritykset, jotka edistävät kaupallisia sovelluksia

Tällä koordinoidulla lähestymistavalla ratkaistaan rakentamisen innovointia usein lamaannuttava kanan ja munan ongelma, jossa millään yksittäisellä taholla ei ole riittävää kannustinta ottaa ensimmäistä askelta.

© Voll Architects

Johtopäätös: Pohjoismaisen mallin maailmanlaajuinen merkitys

Maailmanlaajuisen rakennusalan kohdatessa tuottavuushaasteensa pohjoismainen kokemus tarjoaa hyväksi havaitun tien kohti digitaalista muutosta. Asettamalla BIM ja avoimet standardit politiikan, koulutuksen ja alan yhteistyön kattavan strategian keskiöön Pohjoismaat ovat osoittaneet, että rakennusteollisuuden tehokkuuskuilu ei ole väistämätön.

Tulokset puhuvat puolestaan: suurempi tuottavuus, vähemmän viivästyksiä, vähemmän jätettä ja lopulta enemmän arvoa asiakkaille ja yhteiskunnalle. Vaikka kunkin maan on mukautettava nämä lähestymistavat paikallisiin olosuhteisiin, perusperiaatteet – avoimuus, yhteistyö, standardointi ja elinkaariajattelu – ovat yleispäteviä.

Alan johtajille kaikkialla maailmassa viesti on selvä: rakennusteollisuuden digitaalinen muutos ei ole ensisijaisesti teknologinen haaste, vaan järjestelmähaaste, joka edellyttää koordinoitua toimintaa useilla eri aloilla. Ottamalla oppia pohjoismaisesta mallista maailmanlaajuinen rakennusteollisuus voi alkaa kuroa umpeen 1,6 biljoonan dollarin tuottavuusvajettaan ja luoda tehokkaamman ja kestävämmän rakennetun ympäristön tulevaisuutta varten.

Kuten YIT:n digitalisaatiojohtaja Juhani Reen totesi World Economic Forum 2020 -tapahtumassa: "Rakentamisen tulevaisuus ei ole erilaista rakentamista, vaan erilaista ajattelua. Pohjoismaat eivät vain digitalisoineet olemassa olevia prosesseja, vaan suunnittelimme koko järjestelmän uudelleen, ja sen ytimessä oli data."

LÄHTEET

1. McKinsey Global Institute. "Reinventing Construction: A Route to Higher Productivity." 

2. Stanford University Global Projects Center. "Comparing Construction Costs Between Countries: A Focus on Building Roads." 

3. KPMG. "Global Construction Survey 2019." 

4. Dodge Data & Analytics. "Smart Market Reports: BIM." 

5. Lunds Universitet. "Building Information Modelling for Managing Design and Construction." 

6. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. "BIM Lab." 

7. SINTEF. "Digital Construction Research." 

8. Statsbygg. "BIM Manual 2.0." 

9. Trafikverket. "Förbifart Stockholm" 

10. Skanska. "New Karolinska Solna University Hospital Case Study." 

11. buildingSMART International. "Open Standards for Infrastructure and Buildings." 

12. Smart Built Environment. "Digitalization in Construction."