Moduulijärjestelmän jakotapa: Esimerkkinä betonikerrostalon huoneistokerros
Untamala, Olivia (2023)
2023
Arkkitehdin tutkinto-ohjelma - Master's Programme in Architecture
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202304264651
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202304264651
Tiivistelmä
Rakennusalaa pyritään kehittämään kohti tehokkaampaa teollista rakentamista. Keskeinen tavoite on rakennusajan lyhentäminen muun muassa vähentämällä vaihtelua.
Suunnitteluratkaisujen vakiointi on johtanut melko yksipuoliseen asuntotarjontaan. Rakennusliikkeet tarjoavat lähes samanlaisia asuntoja, vaikka jokainen rakennus suunnitellaan projektikohtaisesti.
Asuinrakennuksia ei voida täysin vakioida, koska esimerkiksi käyttäjät, viranomaiset, kaava, ympäristö ja ilmastonmuutos asettavat erilaisia vaatimuksia. Sen vuoksi rakennus on syytä suunnitella niin, että tarvittava muuntelu voidaan toteuttaa systemaattisesti ja kustannustehokkaasti. Se tapahtuu konfiguroinnin ja moduloinnin avulla.
Tuote voidaan pilkkoa moduuleiksi usealla eri tavalla. Logiikkaa jonka mukaan modulaarinen rakenne on määritetty kutsutaan jakotavaksi. Se on moduulijärjestelmän ydin, sillä se määrittää tuotteen muunneltavuuden. Jakotavan suunnittelussa on olennaista selvittää, miten jakotapa tukee paitsi muuntelutarpeita myös liiketoiminnan tavoitteita.
Tässä Fira Oy:n toimeksiantona valmistuneessa diplomityössä tutkittiin jakotavan suunnittelua GEMS-ohjelmistotyökalun avulla ensi kertaa rakennusalan kontekstissa. Tehtävänä oli selvittää, mitä aihepiiristä tiedetään alalla ja voidaanko tällä lähestymistavalla parantaa asuinrakennuksen asiakasarvoa ja tuottavuutta.
Kirjallisuuskatsauksesta kävi ilmi, että rakennusalalla ei tunneta jakotavan käsitettä eikä muuntelua vaativien rakennusosien hallinnan menetelmiä. Rakennusalalla keskitytään komponenttien ja rakennusosien vakiointiin, joita virheellisesti pidetään modulointina. Moduloinnin käsitteitä käytetään, mutta niiden merkitykset eivät ole yksiselitteisiä ja ne eroavat tutkimuksen määritelmistä.
Tämän työn tapaustutkimuksessa suunniteltiin uusi jakotapa betonirakenteisen asuinkerrostalon huoneistokerrokselle. Vertailua varten mallinnettiin rinnalle nykytilannetta vastaava jakotapa.
Tärkeimpiä tuloksia on kaksi. Nykykäytännössä useat muuntelutarpeet leviävät hallitsemattomasti, sillä jakotapa noudattaa alalle tyypillistä tapaa jäsentää rakennus fyysisiin osakokonaisuuksiin. Muuntelutarpeet heijastuvat useaan rakennusosaan muun muassa talotekniikan muuttuvien reittien myötä. Toiseksi valtaosa huoneistokerroksesta suunnitellaan projektikohtaisesti. Esimerkiksi jokainen kantava väliseinäelementti suunnitellaan joka hankkeessa erikseen, vaikka asukkaalle on samantekevää, missä kohdissa raudoitukset ovat tai mitä kautta sähkövedot kulkevat toivotuille pistorasian paikoille seinäelementissä.
Uudessa jakotavassa esimerkiksi väliseinäelementti esisuunnitellaan konfiguroitavaksi moduuliksi. Moduulit suunnitellaan toimituskohtaisesti vain, jos asunnosta tulee sillä tavalla ostajalle arvokkaampi. Uusi jakotapa luotiin painottaen muuntelutarpeiden kapseloinnin näkökulmaa niin, että muuntelu ei leviä.
Tämä diplomityö valottaa moduulijärjestelmän merkitystä ja haastaa rakennusalan käsitykset moduloinnista ja rakentamisesta, joita tällä hetkellä dominoivat rakennustapa ja elementtien jako fyysisiin tai teknisiin osakokonaisuuksiin. Työssä hyödynnetty lähestymistapa huomioi käyttäjän ja liiketoiminnan tarpeet ja avaa rakennusalalle uusia näköaloja muuntelun hallintaan, joiden tutkimista tulisi jatkaa. Efforts are being made to develop the construction sector towards a more efficient industrial construction. The main objective is to reduce construction time by, for example, reducing variation.
The standardisation of design solutions has led to a rather one-sided housing provision. Construction companies offer almost identical floor plans for housing units, although each building is planned on a project-by-project basis.
Residential buildings cannot be fully standardised because users, authorities, land use planning, environment and climate change, among others, impose different requirements. It is therefore appropriate to design the building in such a way that the necessary modifications can be carried out in a systematic and cost-effective manner. This can be done by configuration and modularisation.
A product can be divided into modules in several different ways. Reasoning of the modular structure is called partitioning logic. It is the core of the module system as it determines the variability of the product. In the planning of the partitioning logic, it is essential to find out how to support not only the need for variation but also the objectives of the business.
This thesis, commissioned by Fira Oy, study the planning of the partitioning logic by using the GEMS software tool for the first time in the context of the construction sector. The task was to find out what is known about the topic in the sector and whether this approach could be utilized to improve the customer value and productivity of a residential building.
The literature review showed that neither the concept of partitioning logic nor the methods of managing elements that require modification are known in the construction sector. The construction sector focuses on the standardisation of components and building parts, which is mistakenly regarded as modularisation. Concepts of modularisation are used but their meanings are not unambiguous and differ from the definitions of the study.
In the case study of this work, a new partitioning logic was designed for the residential floor of a concrete residential building. For comparison, a corresponding partitioning logic of the current situation was modelled.
There are two main results. First of all, in current practice, many variation needs are uncontrollably spread, as the partitioning logic follows the typical way of the construction sector to divide a building into physical sub-assemblies. Many variations spread into several building elements, due to the changing paths of building maintenance technology. Secondly a large part of the building is planned on a project-by-project basis. For example, each concrete wall element is designed separately in each project, although it is insignificant for the dweller where the steels are or what paths the electric wires take to the desired socket locations in the wall element. In the new partitioning logic, the concrete wall element is pre-designed to be a configurable module. Modules are designed on a project-by-project basis only if it increases the customer value of the dweller. The new partitioning logic was created with emphasis on the encapsulation aspect of the variation needs.
This thesis informs of the importance of the module system and challenges the construction industry’s views on modularisation and construction, which are currently dominated by the construction method and the division of elements into physical or technical sub-assemblies. The approach used in this work takes into account both the needs of the user and business and opens up new perspectives for the construction sector on how to manage variation. This approach should be further explored in the context of the construction industry.
Suunnitteluratkaisujen vakiointi on johtanut melko yksipuoliseen asuntotarjontaan. Rakennusliikkeet tarjoavat lähes samanlaisia asuntoja, vaikka jokainen rakennus suunnitellaan projektikohtaisesti.
Asuinrakennuksia ei voida täysin vakioida, koska esimerkiksi käyttäjät, viranomaiset, kaava, ympäristö ja ilmastonmuutos asettavat erilaisia vaatimuksia. Sen vuoksi rakennus on syytä suunnitella niin, että tarvittava muuntelu voidaan toteuttaa systemaattisesti ja kustannustehokkaasti. Se tapahtuu konfiguroinnin ja moduloinnin avulla.
Tuote voidaan pilkkoa moduuleiksi usealla eri tavalla. Logiikkaa jonka mukaan modulaarinen rakenne on määritetty kutsutaan jakotavaksi. Se on moduulijärjestelmän ydin, sillä se määrittää tuotteen muunneltavuuden. Jakotavan suunnittelussa on olennaista selvittää, miten jakotapa tukee paitsi muuntelutarpeita myös liiketoiminnan tavoitteita.
Tässä Fira Oy:n toimeksiantona valmistuneessa diplomityössä tutkittiin jakotavan suunnittelua GEMS-ohjelmistotyökalun avulla ensi kertaa rakennusalan kontekstissa. Tehtävänä oli selvittää, mitä aihepiiristä tiedetään alalla ja voidaanko tällä lähestymistavalla parantaa asuinrakennuksen asiakasarvoa ja tuottavuutta.
Kirjallisuuskatsauksesta kävi ilmi, että rakennusalalla ei tunneta jakotavan käsitettä eikä muuntelua vaativien rakennusosien hallinnan menetelmiä. Rakennusalalla keskitytään komponenttien ja rakennusosien vakiointiin, joita virheellisesti pidetään modulointina. Moduloinnin käsitteitä käytetään, mutta niiden merkitykset eivät ole yksiselitteisiä ja ne eroavat tutkimuksen määritelmistä.
Tämän työn tapaustutkimuksessa suunniteltiin uusi jakotapa betonirakenteisen asuinkerrostalon huoneistokerrokselle. Vertailua varten mallinnettiin rinnalle nykytilannetta vastaava jakotapa.
Tärkeimpiä tuloksia on kaksi. Nykykäytännössä useat muuntelutarpeet leviävät hallitsemattomasti, sillä jakotapa noudattaa alalle tyypillistä tapaa jäsentää rakennus fyysisiin osakokonaisuuksiin. Muuntelutarpeet heijastuvat useaan rakennusosaan muun muassa talotekniikan muuttuvien reittien myötä. Toiseksi valtaosa huoneistokerroksesta suunnitellaan projektikohtaisesti. Esimerkiksi jokainen kantava väliseinäelementti suunnitellaan joka hankkeessa erikseen, vaikka asukkaalle on samantekevää, missä kohdissa raudoitukset ovat tai mitä kautta sähkövedot kulkevat toivotuille pistorasian paikoille seinäelementissä.
Uudessa jakotavassa esimerkiksi väliseinäelementti esisuunnitellaan konfiguroitavaksi moduuliksi. Moduulit suunnitellaan toimituskohtaisesti vain, jos asunnosta tulee sillä tavalla ostajalle arvokkaampi. Uusi jakotapa luotiin painottaen muuntelutarpeiden kapseloinnin näkökulmaa niin, että muuntelu ei leviä.
Tämä diplomityö valottaa moduulijärjestelmän merkitystä ja haastaa rakennusalan käsitykset moduloinnista ja rakentamisesta, joita tällä hetkellä dominoivat rakennustapa ja elementtien jako fyysisiin tai teknisiin osakokonaisuuksiin. Työssä hyödynnetty lähestymistapa huomioi käyttäjän ja liiketoiminnan tarpeet ja avaa rakennusalalle uusia näköaloja muuntelun hallintaan, joiden tutkimista tulisi jatkaa.
The standardisation of design solutions has led to a rather one-sided housing provision. Construction companies offer almost identical floor plans for housing units, although each building is planned on a project-by-project basis.
Residential buildings cannot be fully standardised because users, authorities, land use planning, environment and climate change, among others, impose different requirements. It is therefore appropriate to design the building in such a way that the necessary modifications can be carried out in a systematic and cost-effective manner. This can be done by configuration and modularisation.
A product can be divided into modules in several different ways. Reasoning of the modular structure is called partitioning logic. It is the core of the module system as it determines the variability of the product. In the planning of the partitioning logic, it is essential to find out how to support not only the need for variation but also the objectives of the business.
This thesis, commissioned by Fira Oy, study the planning of the partitioning logic by using the GEMS software tool for the first time in the context of the construction sector. The task was to find out what is known about the topic in the sector and whether this approach could be utilized to improve the customer value and productivity of a residential building.
The literature review showed that neither the concept of partitioning logic nor the methods of managing elements that require modification are known in the construction sector. The construction sector focuses on the standardisation of components and building parts, which is mistakenly regarded as modularisation. Concepts of modularisation are used but their meanings are not unambiguous and differ from the definitions of the study.
In the case study of this work, a new partitioning logic was designed for the residential floor of a concrete residential building. For comparison, a corresponding partitioning logic of the current situation was modelled.
There are two main results. First of all, in current practice, many variation needs are uncontrollably spread, as the partitioning logic follows the typical way of the construction sector to divide a building into physical sub-assemblies. Many variations spread into several building elements, due to the changing paths of building maintenance technology. Secondly a large part of the building is planned on a project-by-project basis. For example, each concrete wall element is designed separately in each project, although it is insignificant for the dweller where the steels are or what paths the electric wires take to the desired socket locations in the wall element. In the new partitioning logic, the concrete wall element is pre-designed to be a configurable module. Modules are designed on a project-by-project basis only if it increases the customer value of the dweller. The new partitioning logic was created with emphasis on the encapsulation aspect of the variation needs.
This thesis informs of the importance of the module system and challenges the construction industry’s views on modularisation and construction, which are currently dominated by the construction method and the division of elements into physical or technical sub-assemblies. The approach used in this work takes into account both the needs of the user and business and opens up new perspectives for the construction sector on how to manage variation. This approach should be further explored in the context of the construction industry.