Digitalisaation hyödyntäminen rakennusprojektien laadunhallinnassa

Viljami Kirjavainen

DIGITALISAATION HYÖDYNTÄMINEN

RAKENNUSPROJEKTIEN LAADUNHALLINNASSA

Kandidaatintyö

Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta

Tarkastaja: Ulla Saari

Toukokuu 2021

Viljami Kirjavainen: Digitalisaation hyödyntäminen rakennusprojektien laadunhallinnassa (Utilizing digitalization in the quality management of construction projects)

Kandidaatintyö Tampereen yliopisto Tuotantotalous Toukokuu 2021

Rakennusalalla on käynnissä teknologian kehittymisen myötä muutos kohti digitaalista raken- tamista. Prosessit automatisoituvat ja rakennusyritykset ovat omaksumassa digitaalisen datan ja digitaalisten teknologioiden hyödyntämisen prosesseissaan. Digitalisaatio tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia rakentamisen johtamiseen ja laadunhallintaan. Digitaalinen laadunhallintajärjes- telmä kehittää myös samalla rakentamisen riskienhallintaa.

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tunnistaa potentiaalisia digitaalisia teknologioita, joita rakennusyritys voi hyödyntää laadunhallinnassaan ja laatuun liittyvien riskien hallinnassa. Työ on suoritettu kirjallisuuskatsauksena, jonka painopiste on laadukkaissa rakennusalan ja projektien- hallinnan tieteellisissä julkaisuissa.

Suunnittelu, työn johtaminen ja laadun varmistaminen sekä informaation jakaminen ovat ra- kennusprojekteissa laadunhallinnan tärkeimpiä osa-alueita. Yhteistyön ja ammattitaidon merkitys korostuvat myös projektin eri vaiheissa laadunhallinnan avaintekijöinä. Työssä havaittiin, että ra- kennusprojekteissa tulisi keskittyä projektin lopputuloksen sijaan enemmän projektin aikaiseen laadunhallintaan. Riskienhallinta liittyy siihen myös oleellisesti. Laadukkaat toimintaprosessit eh- käisevät riskejä ja riskienhallinnalla voidaan puolestaan parantaa prosessien turvallisuutta ja mi- nimoida laaturiskien realisoitumista projektien aikana. Merkittävimpiä laaturiskejä ovat aikataulu- paineet, suunnittelusta ja työn johtamisesta johtuvat ongelmat, ammattitaidon puute sekä heikko sidosryhmien välinen yhteistyö ja kommunikointi.

Keskeisimpiä teknologioita laadunhallinnan näkökulmasta ovat tällä hetkellä rakentamisen tie- tomallintaminen, robotit ja virtuaalinen todellisuus. Niiden avulla rakennusyritys voi tehokkaasti vastata laadunhallinnan haasteisiin. Maksimaalinen hyöty digitalisaatiosta saadaan, kun teknolo- gioita yhdistellään toistensa kanssa. Pääroolissa digitaalisessa laadunhallinnassa on reaaliaikai- sen datan kerääminen ja sen nopea käsittely ja analysointi tekoälyn eri sovellusten avulla. Digi- talisaatio on maailmanlaajuinen megatrendi ja tulevaisuudessa rakennusala tulee jatkamaan no- peaa digitaalista kehitystään. Mikäli rakennusyritys investoi nyt toimintojensa digitalisointiin, se pystyy säilyttämään kilpailuetunsa markkinoilla myös jatkossa ja olemaan edelläkävijä laadun tuottamisessa ja tehokkuudessa.

Avainsanat: Digitalisaatio, laadunhallinta, laaturiskit, rakennusprojektit, rakentaminen 4.0

Tämän julkaisun alkuperäisyys on tarkastettu Turnitin OriginalityCheck –ohjelmalla.

Kandidaatintyön aiheen valinta oli aluksi vaikeaa, koska minulla oli monia ideoita täysin erilaisista aihealueista. Kiinnostukseni laadunhallintaa ja riskienhallintaa kohtaan ratkaisi lopulta sen, että päätin valita niihin perustuvan aiheen kandidaatintyölleni. Kirjoituspro- sessin aikana kiinnostuin digitalisaatiosta ja työn painotus muuttui työn edetessä koko ajan enemmän sitä kohti.

Haluan kiittää professori Miia Martinsuota suuresta avusta aiheen suunnittelussa ja eri- tyisesti käsikirjoitusseminaarissa ja työn loppuvaiheessa saamistani arvokkaista neu- voista. Ilman niitä työn viimeistely olisi ollut huomattavasti haastavampaa. Kiitos myös työni tarkastajalle Ulla Saarelle työn alussa saaduista ohjeista ja tuesta työn edetessä.

Lisäksi haluan kiittää läheisiäni ja ystäviäni saamastani tuesta ja kannustuksesta etenkin työn loppuvaiheen aikana.

Tampereella, 9.5.2021

Viljami Kirjavainen

1.JOHDANTO ... 1

1.1 Työn tausta ja merkitys ... 1

1.2 Työn tavoite ja tutkimusmetologia ... 2

2.RAKENNUSPROJEKTIEN LAADUNHALLINTA ... 4

2.1 Laatujohtaminen rakennusprojekteissa ... 4

2.1.1 Rakennusprojektien laadunhallinnan avaintekijät ... 5

2.1.2 Laatustandardit ja -vaatimukset rakennusalalla ... 7

2.2 Kokonaisvaltaisen laatujohtamisen soveltaminen rakennusprojekteihin . 8 3.LAATUUN LIITTYVÄT RISKIT RAKENNUSPROJEKTEISSA ... 11

3.1 Rakennusyrityksen riskienhallinta ja riskien tunnistaminen ... 11

3.2 Rakennusprojektin laaturiskit ... 12

4.DIGITAALISET TEKNOLOGIAT RAKENTAMISEN LAATUJOHTAMISESSA ... 15

4.1 Rakentaminen 4.0 ... 15

4.1.1 Rakentamisen tietomallintaminen ... 16

4.1.2 Robotit ... 18

4.1.3 Virtuaalinen ja laajennettu todellisuus ... 19

4.1.4 Muita teknologioita ... 20

4.2 Teknologioiden integraatio ... 21

5.PÄÄTELMÄT ... 24

5.1 Yhteenveto tuloksista ja johtopäätökset ... 24

5.2 Työn onnistumisen arviointi ja jatkotutkimusaiheet ... 25

LÄHTEET ... 27

AR engl. Augmented Reality, laajennettu todellisuus

BIM engl. Building Information Modeling, rakentamisen tietomallintami- nen

ISO engl. International Organization for Standardization, kansainvälinen standardisoimisjärjestö

RFID engl. Radio Frequency Identification, radiotaajuinen etätunnistus TQM engl. Total Quality Management, kokonaisvaltainen laatujohtaminen VR engl. Virtual Reality, virtuaalinen todellisuus

1. JOHDANTO

1.1 Työn tausta ja merkitys

Monimutkaisuuden ja korkeamman tuottavuuden tarpeen kasvaminen on johtanut raken- nusalalla kiinnostukseen digitaalisten teknologien potentiaalisista hyödyistä projektien johtamisessa (Turner et al. 2021). Rakennusprojekteissa onkin mahdollista hyödyntää monipuolisesti nopeasti kehittynyttä teknologiaa ja vastata digitaalisten teknologioiden avulla myös laadunhallinnan haasteisiin. Esimerkiksi 3D-mallinnusta käyttämällä voi- daan suunnitella projekteja laadukkaammin ja erilaisten robottien ja tietojärjestelmien avulla pystytään valvomaan ja kontrolloimaan laatua tehokkaasti projektin aikana. Digi- taalinen laadunhallintajärjestelmä kehittää myös samalla rakentamisen riskienhallintaa, koska laatuun liittyvät riskit vähenevät laadukkaamman toiminnan myötä.

Projekteissa laadunhallinta muodostaa yhdessä ajan ja kustannuksien kanssa projektin- johtamisen rautakolmion, joka määrittää projektinhallinnan perinteiset onnistumisen kri- teerit (Atkinson 1999). Laadunhallinta on täten projektin onnistumisen kannalta merkit- tävä johtamisen osa-alue. Kokonaisuudessaan laadunhallinta sisältää kaikki tarvittavat toimenpiteet, joiden avulla projektille asetetut odotukset ja tavoitteet voidaan saavuttaa.

Laadunhallinnan kontrollointi ja johtaminen on olennaista kaikissa projektin elinkaaren vaiheissa (Luca et al. 2014).

Tässä kandidaatintyössä tutkimus on rajattu rakentamisen toimialaan, koska se tarjoaa haastavana toimintaympäristönä mielenkiintoisen näkökulman laadunhallintaan. Raken- nusteollisuus on yksi vaarallisimmista toimialoista, mikä johtuu siitä, että projektit ovat monimutkaisia ja ne ovat herkästi alttiita erilaisille epävarmuustekijöille, kuten työmaan olosuhteiden muutoksille (Pan & Zhang 2021). Laaturiskien realisoituminen aiheuttaa pahimmillaan vakavia onnettomuuksia ja niitä minimoimalla voidaan vaikuttaa merkittä- västi projektin onnistuneeseen toteuttamiseen. Vuonna 2014 Euroopassa sattui yh- teensä jopa 782 kohtalokasta rakennusonnettomuutta (Winge & Albretchen 2018). Che- nin & Luon (2014) mukaan Kiinassa onnettomuuksien syynä ovat usein epäsopivat ra- kentamisen metodit ja materiaalit ja esimerkiksi Saksassa 29 prosenttia rakennusprojek- tien onnettomuuksista johtuu suoraan rakentamisen laatuongelmista (Chen & Luo 2014).

Laatujohtaminen ja siihen tiivisti liittyvä riskienhallinta ovat siten erittäin tärkeitä asioita rakennusprojektin johtamisessa. Niillä on suuri vaikutus projektin laadun lisäksi myös

työmaan ja rakennetun kohteen turvallisuuteen. Laatuongelmat rakennusalalla ovat myös Suomessa ajankohtainen asia. Erityisesti pääkaupunkiseudulla on uudisasun- noissa esiintynyt viime vuosina paljon vakavia laatuvirheitä (Moilanen 2020). Pahimmat ongelmat selittyvät liian kovista projektin aikataulupaineista sekä puutteellisesta laadun- valvonnasta ja -tarkastuksista. Liiallinen kiire johtaa helposti vääriin ratkaisuihin työ- maalla, kuten työvaiheiden nopeuttamiseen laadun kustannuksella. (Moilanen 2021)

1.2 Työn tavoite ja tutkimusmetologia

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tunnistaa keinoja hyödyntää digitalisaatiota ra- kennusprojektien laadunhallinnassa. Tavoitteena on myös lisätä ymmärrystä rakennus- projektien laatujohtamisen menetelmistä ja toimintatavoista sekä laatuun liittyvien riskien hallinnasta. Työssä aihetta tutkitaan rakennusyrityksen näkökulmasta. Työ vastaa siten tutkimuskysymykseen:

• Miten rakennusyritys voi hyödyntää digitaalisia teknologioita projektiensa laadun- hallinnan parantamisessa ja laatuun liittyvien riskien hallinnassa?

Tämä kandidaatintyö on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jonka painopiste on raken- nusalan ja projektinhallinnan tieteellisissä julkaisuissa. Tutkimusmetodina työssä toimii kirjallisuushaut internetissä käyttäen Scopus ja Tampereen yliopiston Andor -tietokan- toja. Sekä laatujohtamista että riskienhallintaa projekteissa on tutkittu laajasti, joten ai- heeseen liittyviä artikkeleja ja julkaisuja löytyi runsaasti. Laadunhallintaan liittyviä artik- keleja haettiin hakusanoilla quality management, quality control, quality planning ja ris- kienhallintaan liittyviä artikkeleja hakusanoilla risk management ja quality risks. Raken- nusprojekteihin liittyviä artikkeleja löydettiin käyttämällä hakusanoja construction ja construction projects muiden hakusanojen kanssa. Työn edetessä hakuja tehtiin myös tarkemmin digitalisaatioon liittyvillä hakusanoilla. Näitä hakusanoja olivat esimerkiksi construction 4.0 ja BIM. Hakuja tehtiin myös yhdistelemällä näitä eri hakusanoja.

Kirjallisuusaineiston laadun varmistamiseksi hakutulokset rajattiin vertaisarvioituihin ar- tikkeleihin. Työssä käytettävien artikkeleiden julkaisukanavat myös tarkistettiin Julkaisu- foorumissa ja lähteiksi valittiin tasojen 1–3 tieteellisiä lehtiä. Valtaosa artikkeleista sijoittui Julkaisufoorumin luokittelussa tasolle 2. Tutkimuksen tulosten kannalta merkittävämpiä lähteitä olivat Automation in Construction ja IEEE Transactions on Industrial Informatics, jotka ovat luokitukseltaan tasoa 2 ja 3. Työssä käytettiin myös joitakin lähteitä, joita ei ole luokiteltu Julkaisufoorumissa, mutta ne eivät vaikuttaneet tutkimustuloksiin merkittä- västi. Artikkelien etsimisessä ja laadun arvioinnissa auttoi myös hakujen rajaaminen eni-

ten lainattuihin artikkeleihin. Vanhemmissa, yli kymmenen vuotta vanhoissa artikke- leissa, käsiteltiin enemmän perinteisiä lähestymistapoja laatujohtamiseen. Tuoreim- missa artikkeleissa taas korostuivat nopeasti kehittyneen digitalisaation vaikutus ja sen sovellusmahdollisuudet rakennusprojektien laatujohtamisessa ja riskienhallinnassa.

Työn luvuissa 2–3 käsitellään rakennusprojektien laadunhallintaa ja laaturiskejä. Sen jälkeen neljännessä luvussa keskitytään laadunhallinnan kannalta relevantteihin digitaa- lisiin teknologioihin ja niiden hyödyntämismahdollisuuksiin rakennusprojekteissa. Neljän- nessä luvussa vastataan samalla tutkimuskysymykseen. Lopuksi päätelmissä pohditaan tutkimuksen tuloksia, työn onnistumista ja jatkotutkimusaiheita.

2. RAKENNUSPROJEKTIEN LAADUNHALLINTA

2.1 Laatujohtaminen rakennusprojekteissa

Rakennusprojekti on monien tapahtumien ja muutostekijöiden lopputulos ja siinä laatuun vaikuttavia tekijöitä on runsaasti (Sanvido et al. 1992). Projektin laatujohtamisen tavoit- teena on varmistaa rakennusprosessin ja valmiin rakennuksen laatu sekä pienentää laa- tuvirheiden määrää. Virheettömyyttä on kuitenkin vaikea saavuttaa johtuen olosuhtei- den, inhimillisen toiminnan ja tuotannontekijöiden aiheuttamasta vaihtelusta projektin ai- kana. (Ahonen et al. 2020, s. 146) Rakennusalalla ei ole yhtä yksiselitteistä määritelmää laadulle, vaan rakennusprojektien laatu rakentuu projektin eri sidosryhmien vaatimuk- sien ja odotuksien täyttämisestä.

Usein projektien johtamisessa keskitytään erityisesti projektin läpivientiin nopeassa ai- kataulussa ja budjetin rajoissa, jolloin laadunhallinta jää helposti vähemmälle huomiolle.

Jhan ja Iyerin (2006) mukaan laadunhallinnan laiminlyönnistä aiheutuu kuitenkin monia negatiivisia seurauksia, jotka voivat lyhyellä aikavälillä ilmetä esimerkiksi laatukustan- nuksien nousuna ja tuottavuuden menetyksenä. Pidemmän aikavälin seurauksena huono laatu voi taas vahingoittaa rakennusyrityksen mainetta, vaikeuttaa uusien asia- kassuhteiden luontia ja siten heikentää yrityksen kilpailuasemaa markkinoilla. (Jha & Iyer 2006) Kilpailuetu rakennusalalla rakentuukin pitkälti prosessien laadun perusteella (Arditi

& Guandian 1998). Buratin et al. (1992) tutkimuksessa analysointiin yhdeksää nopean aikataulun rakennusprojektia ja niissä esiintyvien laatuvirheiden seurauksia. Virheiden kustannukset olivat keskimäärin peräti 12,4 prosenttia projektin kokonaiskustannuksista.

Täten laadunhallintaan panostamisella ja laatuvirheiden minimoinnilla on itseasiassa suuri potentiaali ajan ja rahan säästämisessä. (Burati et al. 1992)

Rakennusalalla on muihin teollisuusaloihin verrattuna joitakin merkittäviä eroja, jotka pi- tää huomioida rakennusprojektien laadunhallinnassa. Melkein kaikki rakennusprojektit ovat jollakin tavoin ainutkertaisia ja ne ovat kertaluontoisia tuotantoprojekteja. Jokaisella rakennustyömaalla on myös erilaiset työolosuhteet ja rakennusprojektien elinkaari on paljon pitempi kuin useimpien muiden teollisuustuotteiden. Rakennusprojektien laadulle ei ole myöskään yhtä selkeää ja standardoitua rakentamisen laadun mittaria, joten ra- kennusprojektien laadunarviointi on yleensä subjektiivista. Poikkeuksena ovat jotkin eri- tyisalueet, kuten ydinvoimaloiden ja valtioiden välisten teiden rakentaminen, joissa on perusteellisemmat vaatimukset rakentamisen laadulle. Lisäksi rakennusprojektiin osal-

listuvat tahot yleensä vaihtelevat eri projektien välillä. (Arditi & Gunaydin 1997) Suo- messa rakennusalan pirstaleisuus ja kokonaisnäkemyksen puuttuminen ovat laadun tuottamisessa suurimpia haasteita, minkä takia vastuualueiden tarkka suunnittelu on projekteissa vaikeaa (Ahonen et al. 2020, s.171).

2.1.1 Rakennusprojektien laadunhallinnan avaintekijät

Arditi ja Gunaydin (1997;1998) tutkivat tekijöitä, jotka vaikuttavat rakennusprojektien laa- tuun projektin eri vaiheissa. Heidän mukaansa niitä ovat laadun korostaminen johtami- sessa, johdon sitoutuminen jatkuvaan laadun parantamiseen, laatukustannukset, työn- tekijöiden ammattitaito ja koulutus, tiimityö, laadunhallinnan menetelmät sekä yhteistyön sujuminen asiakkaan ja alihankkijoiden kanssa. Rakennusalalle spesifejä tekijöitä ovat laadun standardit, laatukoodit, rakennuksien tekniset ominaisuudet ja suunnitelmien to- teutettavuus. (Arditi & Gunaydin 1997; Arditi & Gunaydin 1998)

Jhan ja Iyerin (2006) tutkimuksessa edellisten lisäksi työntekijöiden valvonta ja palaut- teenanto nousivat tärkeiksi tekijöiksi. Lisäksi he painottavat projektipäällikön pätevyyttä ja johdon tuen merkitystä laadukkaan projektin avaintekijöinä. (Jha & Iyer 2006) Projek- tipäällikön vastuu on rakennusprojektien laadunhallinnassa erittäin suuri, koska hänen päätöksillään ja esimerkillään on iso vaikutus projektin toimintatapoihin ja projektitiimin yleiseen asenteeseen laatua kohtaan. Hänen kyvykkyytensä ja tietotaitonsa vaikuttavat siten niin projektin suunnitteluun, aikataulussa pysymiseen kuin projektin aikaiseen kom- munikaatioon. (Belassi & Tukel 1996) Johtamiseen kytkeytyy lisäksi tärkeät päätökset projektissa käytettävistä turvallisuus- ja laadunhallintamenetelmistä (Chan et. al. 2004).

Suunnittelijoilla on myös erittäin keskeinen asema rakennusprojektien lopputuloksen laa- dun kannalta, minkä takia heidän työpanostaan tarvitaan koko projektin ajan (Chan et.

al. 2004). Jokainen projekti on ainutlaatuinen kokonaisuus, joten suunnittelijan ammatti- taidolla on iso vaikutus projektin laatuun. Suunnittelija voi omilla ratkaisuillaan vaikuttaa merkittävästi projektin toteutettavuuteen ja virheiden ehkäisyyn. Rakennustekniikat ja - käytännöt voivat vaihdella paljonkin eri maantieteellisillä alueilla ja paikalliset rakennus- vaatimukset pitää suunnittelussa ottaa huomioon. Täten hyvällä suunnittelulla voidaan vaikuttaa paljon operaatiovaiheen toimintoihin. (Arditi & Gunaydin 1998) Suunnitelmaa pitäisi myös pystyä muokkaamaan tarvittaessa, koska projektin aikana esiin tulevat on- gelmat ja muutokset päivittävät suunnitelmaa koko projektin ajan. (Luca et al. 2014) Puutteellisen suunnittelun lisäksi muita projektin laadullista suorituskykyä alentavia teki- jöitä ovat esimerkiksi konfliktit, haastavat työolosuhteet, projektipäällikön välinpitämättö- myys ja tiedon puute (Jha & Iyer 2006). Rakennuslehden tekemässä kyselytutkimuk- sessa (Mölsä 2018) kiire nousi puolestaan esille merkittävimpänä laatua heikentävänä

tekijänä. Kiire ei välttämättä kuitenkaan ole itse ongelma, vaan sen taustalla on usein joku muu juurisyy, minkä seurauksena aikataulu pettää. Se voi johtua esimerkiksi huo- nosta työmaan johtamisesta tai rakentamisen ja suunnittelun ongelmista. (Mölsä 2018) Tiedossa olevat olosuhteiden muutokset voivat myös vaikuttaa kiristyneisiin aikataului- hin, kuten esimerkiksi Suomessa halu saada projekti valmiiksi ennen talvea.

Rakennusalalla laatu voidaan jakaa kahteen tasoon: lopputuloksen laatuun ja rakennus- prosessin laatuun (Ahonen et al. 2020, s.150). Rakennuksen laatu käsittää projektin lop- putuotteen materiaalien, ominaisuuksien ja teknologioiden laadun, kun taas rakennus- prosessin laadulla tarkoitetaan projektin organisointi- ja johtamistapoja projektin eri vai- heissa. Asiakkaan kokema suhteellinen laatu on myös edellä mainittujen tekijöiden li- säksi keskeinen laadukkaan rakennusprojektin tavoite ja mittari. (Arditi & Gunaydin 1997) Lopputuloksen laatu määräytyy toiminnan laadun mukaan, minkä takia rakennus- alalla pitäisi kohdistaa erityishuomio rakennusprosessin laadunhallintaan.

Kuvassa 1 on esitetty yhteenveto rakennusprojektin laadunhallinnan tärkeimmistä osa- tekijöistä ja rakennuksen laadun muodostumisesta. Rakennusprojektin laatu muodostuu suunnittelun, johtamisen, yhteistyön ja informaation laadun sekä johdon ja työntekijöiden ammattitaidon kokonaisuudesta.

Kuva 1. Rakennuksen laadun muodostuminen ja laadunhallinnan tärkeimmät osa- tekijät.

Suunnittelun lisäksi aktiivinen projektin kontrollointi ja työn edistymisen seuranta ovat menestyksekkään rakennusprojektin johtamisen avaintekijöitä (Chan et al. 2004). Laa- tustandardit ja -vaatimukset ohjaavat projektin suunnittelua ja rakentamisen aikaista työn kontrollointia ja valvontaa.

Suunnittelu

• Tekniset ominaisuudet ja vaatimukset

• Suunnittelijan ammattitaito

• Suunnitelmien toteutettavuus

Rakennusprosessi

• Johtaminen

• Informaation kulku

• Yhteistyö

• Osaaminen

Rakennuksen laatu

• Tekninen laatu

• Toiminnallinen laatu

• Koettu laatu

2.1.2 Laatustandardit ja -vaatimukset rakennusalalla

Vaikka rakennusprojektien laadun arvioiminen on subjektiivista, on alalla kuitenkin ylei- siä laadunhallintaa määritteleviä erilaisia standardeja ja säännöstöjä. Arditin ja Gunaydin (1997) mukaan kriteerit projektin onnistumiselle ovat kuitenkin usein erilaiset projektien välillä, koska niiden osallistujat, laajuus, koko ja monimutkaisuus vaihtelevat esimerkiksi teknisten vaatimusten osalta. Ensisijainen tarkoitus rakentamisen koodeilla ja standar- deilla on suojella ihmisten terveyttä ja turvallisuutta. Niiden noudattamisen huomioiminen pitäisi siis olla jo projektin suunnittelun alusta alkaen kunnossa. Jos laatuvaatimuksia ei identifioida heti aikaisessa vaiheessa, aiheuttaa se helposti korjaustöitä ja teknisten omi- naisuuksien täyttäminen jälkikäteen voi aiheuttaa huomattavia lisäkustannuksia ja vii- västyksiä. (Arditi & Gunaydin 1997)

Paikalliset lait ja normit vaikuttavat siihen, mitä laadunhallinnalta edellytetään. Eri mailla on omat lait ja muut säännöstöt, jotka vaikuttavat rakentamisen standardeihin ja sään- nöstöihin. Esimerkiksi Suomessa on olemassa maankäyttö- ja rakennuslaki, jossa mää- ritellään rakentamista koskevat yleiset edellytykset, olennaiset tekniset vaatimukset sekä rakentamisen lupamenettelyt ja viranomaisvalvonta. Olennaisimpia teknisiä vaatimuksia ovat rakenteiden lujuus ja vakaus, paloturvallisuus, terveellisyys, käyttöturvallisuus, es- teettömyys, meluntorjunta ja ääniolosuhteet sekä energiatehokkuus. Rakentamismää- räyskokoelmaan on puolestaan koottu tarkemmat rakentamista koskevat säännökset ja ohjeet. (Ympäristöministeriö 2021)

ISO 9001 (International Organization for Standardization) taas on kansainvälinen stan- dardi, joka asettaa vaatimukset organisaation laadunhallintajärjestelmälle. Se on maail- man tunnetuin työkalu laadunhallintajärjestelmien rakentamiseen ja kehittämiseen. (SFS 2021) Koska standardi on kansainvälisesti ja laajalti tunnettu, auttaa se rakennusyritystä kansainvälisessä kilpailussa ja se voi toimia yrityksen markkinointivälineenä. Standardin mukaiseksi rekisteröity yritys on osoittanut puolueettomalle kolmannelle osapuolelle, että se toteuttaa systemaattisesti standardin mukaista laatupolitiikkaa prosesseissaan. ISO 9001 -standardi on kehitetty parantamaan yrityksien tuotantoprosesseja ja sen toiminta- ohjeiden mukaan toimiminen on mainio tapa aloittaa kokonaisvaltaisen laatujohtamisen implementointi rakennusyrityksessä. (Arditi & Gunaydin 1997)

2.2 Kokonaisvaltaisen laatujohtamisen soveltaminen raken- nusprojekteihin

Kokonaisvaltainen laatujohtaminen (engl. Total Quality Management, TQM) on valmis- tavassa teollisuudessa ja palvelualoilla tunnistettu menestyksekkääksi johtamisfilosofi- aksi. Anne Bardoelin ja Sohalin (1999) tutkimuksessa selvitettiin kokonaisvaltaisen laa- dunhallinnan vaikutuksia rakennusyrityksiin. Heidän mukaansa TQM:n avulla rakennus- yrityksienkin prosessienhallinta parani koko projektien elinkaaren mitassa, minkä lisäksi rakentamisen tahtiaika ja toimitusaika työmaalle lyhenivät ja vahingoittuneiden materi- aalien ja osien määrä väheni. Näiden parannusten johdosta yritysten suorituskyky ja asi- akkaan käsitys yrityksistä paranivat. (Anne Bardoel & Sohal 1999)

TQM vaatii panostusta kaikilta organisaation tasoilta ja siinä laadusta tehdään organi- saation ensisijainen strateginen tavoite. Kokonaisvaltaista laadunhallintaa voidaan saa- vuttaa keskittymällä asiakastyytyväisyyden nostamiseen jatkuvan suorituskyvyn kehittä- misen kautta. (Burati et al. 1991). Sen implementoinnin alussa on erityisen tärkeää saada organisaation johto sitoutumaan TQM:n käyttöön (Harrington et al. 2012) ja ta- voitteena on saada se osaksi organisaatiokulttuuria, jolloin kaikki toiminta edistää laadun toteutumista. Jotta TQM:n tavoitteet voidaan saavuttaa, edellyttää se hyvää kommuni- kaatiota ja yhteistyötä organisaation toiminnassa (Harrington et al. 2012).

Rakennusprojektin laadun muodostumisen ja asiakastyytyväisyyden kannalta oleellista onkin projektin aikana syntyvän tiedon välittyminen eri sidosryhmien välillä ja tiedon lä- pinäkyvyys. Koska rakennusprojekteissa joudutaan usein tekemään muutoksia alkupe- räisiin suunnitelmiin, on asiakasta informoitava muutoksien syistä ja seurauksista mah- dollisimman avoimesti ja kattavasti, jotta yllätyksiltä vältyttäisiin. Projektin eri osapuolten väliset rajapinnat heikentävät tiedonkulkua ja voivat muuttaa tiedon sisältöä. Rajapin- noissa voikin muodostua erilaisia ongelmia, jotka voivat johtaa epäonnistumiseen laa- dunhallinnassa. Projektin aikana projektitiimin on ratkaistava laadunhallintaan liittyen vaatimusten ja tavoitteiden määrittelyongelma, suunnitteluongelma ja tuotanto-ongelma.

(Ahonen et al. 2020, s. 158; Winch et al. 1998)

Vaatimusten ja tavoitteiden määrittelyongelma syntyy, kun asiakkaan toiveista ja tavoit- teista pyritään muodostamaan selkeä kuva. Monimutkaisissa projekteissa tämä vaihe voi kestää jopa vuosia, kun erilaisia vaihtoehtoja kehitetään, arvioidaan ja hylätään.

(Winch et al. 1998). Tavoitteiden määrittelyvaiheen ratkaisuna merkittävintä on riittävä kommunikointi ja yhteistyö projektin osapuolten välillä sekä asiakkaan osallistuminen projektiin. Suunnitelmien laatu on pitkälti riippuvainen asiakkaan kyvystä tunnistaa mää-

rittelyvaiheessa omat tarpeensa ja vaatimuksensa, joten asiakkaan aikaisemmista koke- muksista samanlaisista projekteista voi olla tässä vaiheessa merkittävästi hyötyä. (Aho- nen et al. 2020, s.156) Asiakkaan tulee myös ymmärtää suunnittelutyötä tilatessaan suunnitelmien laatu ja sisältö ja antaa aikaa ja rahaa kunnollisten suunnitelmien tekemi- seen (Mölsä 2018). Onnistunut asiakkaan tavoitteiden saavuttaminen vaatii siten vasta- vuoroista prosessia, jossa tarkennetaan ja tarvittaessa muokataan suunnitteluratkaisuja tavoitteiden saavuttamiseksi. (Winch et al. 1998) Rakennuttajalta suunnittelija puoles- taan saa tietoja eri rakennusvaiheiden ja työtehtävien vaatimista välineistä, tekniikoista ja ajankäytöstä. Näiden lähtötietojen perusteella suunnittelija voi tällöin laatia realisti- semman ja käytännöllisemmän aikataulun projektille. Pidempi aikataulu voi romuttaa kustannushyötyjä, mutta paremman laadun kautta se voi silti olla parempi ratkaisu pi- demmällä aikavälillä. (Zou & Zhang 2009)

Tavoitteiden määrittämisen jälkeen ongelmana on muuttaa rakennukselle asetetut vaa- timukset toteutettavissa olevaan muotoon. Arditin ja Gunaydinin (1998) mukaan raken- nusprojekteissa suunnitteluvaiheen tärkeimpiä erityispiirteitä laadunhallinnan näkökul- masta ovat projektin tekniset tiedot, suunnittelijan ammattitaito ja suunnitelman toteutet- tavuus. Projektin teknisten tietojen pitää olla selkeitä ja vaatimuksiltaan johdonmukaisia, jotta kaikki projektiin osallistuvat tahot osaavat toimia oikein, epäselvyyksiltä vältytään ja laadun toteutumista voidaan valvoa rakentamisen aikana. Suunnitteluongelman ratkai- suna on suunnitella menetelmät laadun varmistamiseksi projektin rakennusvaiheessa sekä määrittää selkeät vastuualueet laadunvalvontaan ja siitä huolehtimiseen projektin eri toimijoille, jotta vältetään epätietoisuutta ja ongelmia projektin aikana (Winch et al.

1998).

Rakentamisen tekniset vaatimukset määrittelevät ja auttavat kommunikoimaan projektin laatuvaatimuksista projektin eri osapuolten kesken. Kun vaatimukset ovat tiedossa ja määritelty, on tärkeää suunnitella niiden pohjalta projektin aikaiset laatutarkastukset.

Tarkastukset vaikuttavat laadun kontrollointiin ja projektin etenemiseen oleellisesti. Laa- dun tarkastukset ovat tärkeä osa rakennusyrityksen laatujohtamisen systeemiä ja avain- tekijä myös ISO 9001 -laatustandardissa. Laatua tulee mitata koko projektin ajan, minkä johdosta projektin suunnittelussa pitää myös suunnitella käytettävät projektin laadunmit- tausmenetelmät. (Luca et al. 2014; Othman et al. 2017) Laatuvaatimukset myös määrit- televät mittauksien tarkkuuden ja tarkastuksien läpäisyvaatimukset. Nämä taas vaikutta- vat tarkastuksissa käytettävien työkalujen ja teknologioiden valintaan. (Boukamp &

Akinci 2007)

Rakentamisvaiheessa kommunikaation ja valvonnan korostaminen johtamisessa on olennaista. Muuten voi syntyä tuotanto-ongelma, jolloin suunnitelmien mukaista laatua

ei pystytä valmistamaan. Valvonta on erityisen tärkeää, mikäli projektissa käytetään ali- hankkijoita. Alihankkijoiden näkökulmasta informaation puute ja päällekkäiset toiminnot voivat aiheuttaa uudelleentyötä, korkeampia kustannuksia ja huonompaa laatua. Teho- kas työnjohtaminen pääurakoitsijan toimesta voi estää tätä ongelmaa tehokkaasti. (Arditi

& Gunaydin 1998)

Työntekijöiden ammattitaidon kehittäminen on myös oleellista TQM:n implementointipro- sessissa. Koulutuksien ja säännöllisen harjoittelun järjestäminen lisää työntekijöiden ym- märrystä ja osaamista laadunhallintaan liittyen. Yrityksen johdon kannattaa kartoittaa työntekijöiden asenteita laadukasta toimintaa kohtaan. Tällaisella kyselyllä johto voi osoittaa välittävänsä työntekijöiden tarpeista ja identifioida samalla mahdollisia kehittä- misalueita. (Harrington & Voehl 2012)

Kokonaisvaltaisen laatujohtamisen periaatteita noudattamalla rakennusyritys voi siis ra- kentaa tehokkaan laadunhallintajärjestelmän, joka parantaa niin rakentamisvaiheen kuin muidenkin projektin vaiheiden laadun tuottamista. Digitaalisilla ratkaisuilla voidaan tukea TQM:n implementointia rakennusyrityksissä. Teknologiset sovellukset, kuten robotit ja virtuaalinen todellisuus, tarjoavat paljon uusia mahdollisuuksia laadun suunnittelun ja sen johtamisen tehostamiseen ja kehittämiseen. Näihin digitalisaation tuomiin mahdolli- suuksiin syvennytään työn neljännessä luvussa tarkemmin.

3. LAATUUN LIITTYVÄT RISKIT RAKENNUSPRO- JEKTEISSA

3.1 Rakennusyrityksen riskienhallinta ja riskien tunnistaminen

Laadunhallintaan liittyvät riskit ovat tiiviisti yhteydessä rakennusprojektien laadunhallin- taan. Zoun ja Zhangin (2009) mukaan riskien toteutumisesta voi seurata ongelmia ja häiriöitä projektin aikana ja vaikeuksia myös laatutavoitteiden saavuttamisessa. Pahim- millaan riskien realisoituminen voi aiheuttaa vakavia onnettomuuksia ja isoja tappioita vastuussa olevalle taholle. Nykyään turvallisuuteen kiinnitetäänkin rakennusprojekteissa entistä enemmän huomiota ja onnettomuuksia pyritään välttämään kaikissa projektin vai- heissa (Zou & Zhang 2009). Rakennusalan arvaamattoman projektiympäristön takia ris- kienhallinta onkin Akintoyen ja MacLeodin (1997) mukaan välttämätöntä, jotta myös tap- piot riskien toteutuessa voidaan välttää ja tuottavuutta parantaa. Yleisesti rakentami- sessa riskejä havaitaan tapahtumissa ja toiminnoissa, jotka vaikuttavat projektin perin- teisiin aika-, kustannus- ja laatutavoitteisiin. (Akintoye & Macleod 1997) Vastuu riskien- hallinnassa jakaantuu siten, että suunnittelijat ovat vastuussa rakennuksen turvallisuu- den ja laadun suunnittelusta ja rakennuttaja taas rakennusprosessin varotoimista, työ- välineistä, -metodeista sekä -tekniikoista (Arditi & Gunaydin 1997).

Teknologian nopea kehitys ja globalisaatio ovat tuoneet myös uusia riskejä rakennus- projekteihin. Eri maissa kehitetyt teknologiat eivät välttämättä ole esimerkiksi yhteenso- pivia toistensa kanssa, teknologian turvallisuustasot vaihtelevat ja datan menettämisen riski on kasvanut (Gambat et al. 2020). Kansainvälisissä rakennusprojekteissa on myös huomattu uusia riskejä, kuten kulttuurillisia eroavaisuuksia toimintatavoissa, sidosryh- mien moninaisuudessa sekä lakien ja standardien eroavaisuuksissa (Adams 2008).

Riskienhallinnan avulla rakennusyritys voi varmistaa laadukkaan toiminnan prosesseis- saan ja selvittää myös, kuinka toteuttamiskelpoinen projekti on. Se voi arvioida projektin kannattavuutta riskien näkökulmasta ja välttää epämiellyttäviä ja turhan riskialttiita pro- jekteja. Riskienhallinnalla voidaan minimoida virheistä aiheutuvia kustannuksia ja kont- rolloida tekijöitä, jotka vaikeuttavat projektin tavoitteiden saavuttamista. Rakennusyrityk- sille on myös tärkeää hyvän riskienhallinnan kautta suojella yrityksen luotettavuutta ja mainetta markkinoilla. (Akintoye & Macleod 1997) Kuten laadunhallintakin, riskienhallinta voidaan nähdä yrityksen kilpailuetuna markkinoilla. Riskien tunnistaminen on systemaat- tinen ja jatkuva prosessi, jossa pyritään tunnistamaan mahdollisia projektin aikana esiin- tyviä riskejä ja niiden potentiaalisia vaikutuksia projektin toteutukseen. Projektityyppisellä

rakennusalalla on tärkeää tunnistaa riskit mahdollisimman aikaisessa vaiheessa projek- tia, jotta niiden mahdollisten toteutumisten vaikutukset voidaan minimoida (Zou & Zhang 2009). Perinteinen lähestymistapa riskienhallintaan on käyttää metodeina riskien säilyt- tämistä, välttämistä, vähentämistä ja siirtämistä (Akintoye & Macleod 1997).

Riskien tunnistamiseen on käytössä monenlaisia työkaluja ja metodeja, joiden avulla ris- kejä voidaan kategorioida, tunnistaa niiden aiheuttajia ja dokumentoida niihin liittyviä te- kijöitä (Al-Bahar & Crandall 1990). Tunnistamistekniikoita ovat muun muassa erilaiset tietojenkeräämistekniikat, tarkistus- ja kysymyslistat, tutkimukset, analyysit ja selvitykset sekä riskien visuaalinen mallintaminen ja kuvaaminen (Siraj & Fayek 2019). Perinteisesti riskien tunnistamisessa keskitytään helposti vain projektiin negatiivisesti vaikuttaviin ris- keihin, mutta Hillsonin (2002) mukaan myös positiivisten riskien ja mahdollisuuksien tun- nistamisella voi olla hyödyllisiä vaikutuksia projektin lopputuloksen kannalta. Mikäli pro- jektin kriittisiä menestystekijöitä tunnistetaan, voidaan niihin keskittymällä löytää oikeita toimintatapoja ja tehdä onnistumista edistäviä päätöksiä. Täten riskien tunnistamisessa voi olla hyödyllistä käyttää myös mahdollisuudet huomioon ottavia metodeja, kuten esi- merkiksi SWOT- analyysiä. SWOT-lyhenne tulee englannin kielen sanoista strenghts, weaknesses, opportunities ja threats (vahvuudet, heikkoudet, mahdollisuudet ja uhkat).

Siinä pohditaan organisaation heikkouksien ja vahvuuksien lisäksi myös tietyn projektin uhkia ja mahdollisuuksia. (Hillson 2002) Rakennusalalla käytetään laajasti kahden tai useamman riskientunnistamismetodin kombinaatiota ja useimmin käytettyjä metodeja ovat vielä nykyäänkin kirjallisuuskatsaukset, kyselytutkimukset ja asiantuntijahaastatte- lut (Siraj & Fayek 2019).

3.2 Rakennusprojektin laaturiskit

Zou et al. (2007) kategorisoivat rakennusprojekteissa esiintyviä riskejä viiteen eri kate- goriaan, joita ovat laadun lisäksi kustannuksiin, aikatauluun, ympäristöön ja turvallisuu- teen liittyvät riskit. Tässä työssä keskitytään rakentamisen laatuun liittyviin riskeihin, joista merkittävimpiä ovat tutkimusten mukaan liian tiukka aikataulu, suunnittelusta joh- tuvat ongelmat, huono johtaminen, riittävän osaavan työvoiman puute, asiakkaasta ai- heutuvat muutokset, aliurakoitsijoihin liittyvät riskit sekä puutteellinen viestintä ja infor- maatio projektin sidosryhmien välillä. (Siraj & Fayek 2019; Zou et al. 2007) Lisäksi Moi- lasen (2021) mukaan nykyään rakennustekniikat ovat monimutkaisempia kuin ennen ja osien yhdisteleminen voi olla hankalaa, mikä aiheuttaa riskejä hyvän laadun toteuttami- sessa työmaalla (Moilanen 2021). Laaturiskit liittyvät siis oleellisesti kaikkiin projektin laadunhallinnan tärkeimpiin osa-alueisiin: suunnitteluun, työn johtamiseen, sidosryhmien

väliseen yhteistyöhön ja projektiin osallistuvien tekijöiden ammattitaitoon. Riskien kate- gorisoiminen ei ole yksiselitteistä, vaan monet laatuun liittyvistä riskeistä sisältyvät mo- neen muuhunkin riskikategoriaan. Riskit ovat myös osin päällekkäisiä ja niistä voidaan löytää suoria syy-seuraussuhteita. Esimerkiksi huonosta suunnittelusta johtuvat ongel- mat aiheuttavat riskejä myös aikataulun, kustannusten ja turvallisuuden näkökulmista.

Projektin aikataulupaineet vaikuttavat negatiivisesti kaikkiin projektin tavoitteisiin (Zou et al. 2007). Liian kiireessä tehty työ aiheuttaa virheitä ja vääriä ratkaisuja työmaalla sekä projektin johtamisessa. Tiukasta aikataulusta johtuvat ongelmat voivat esiintyä monessa eri projektin vaiheessa. Suunnitteluvaiheessa suunnittelijoilla voi olla paineita valmistella piirustukset ja tarvittavat dokumentit liian nopeasti ja rakennusvaiheessa työnjohto saat- taa tehdä vääriä ratkaisuja työn edistymisen nopeuttamiseksi. Epärealistisen aikataulun myötä tapahtuneiden onnettomuuksien, kiireen aiheuttamien epäselvyyksien ja konflik- tien vuoksi projektin aikataulu voi mennä entistä pahemmin pieleen viivästyksien ja työ- katkoksien takia. (Zou & Zhang 2009)

Suunnitteluun liittyvät riskit nousevat esiin projektin suunnittelu- tai rakennusvaiheessa ja ne voivat olla seurausta esimerkiksi asiakkaan haluamista muutoksista tai suunnitte- luvirheistä (Zou et al. 2007). Rakennusprojekteissa on usein läsnä paljon epävarmuus- tekijöitä, joiden takia erityisesti aikataulujen suunnittelu ja työn edistymisen ennustami- nen voi olla mahdotontakin. Riittämätön tieto työmaan olosuhteista ja esimerkiksi maa- perän laadusta voivat aiheuttaa rakentamisen kaivaus- ja perustustöiden suunnitteluvir- heitä. Kokeneempien suunnittelijoiden käyttö auttaa minimoimaan eron ehdotetun ja to- teutettavissa olevan aikataulun välillä ja optimoimaan projektin aikataulut mahdollisim- man tehokkaiksi. Jotta rakennusvaiheessa vältyttäisiin odottamattomilta yllätyksiltä työ- maan olosuhteisiin liittyen, ovat kenttätestit sekä maaperän mittaukset ja -tutkimukset välttämätön osa projektin suunnitteluvaihetta. (Zou & Zhang 2009)

Huono projektin johtaminen vaikuttaa myös kaikkiin projektin tavoitteisiin. Johtamisen riskeihin liittyvät johtamistaidot, vuorovaikutusprosessit ja projektin sidosryhmien koordi- nointi (Ling & Hoi 2006). Esimerkiksi huono sidosryhmien koordinointi voi aiheuttaa epä- selvyyksiä ja ongelmia materiaalitoimituksien aikatauluttamisessa alihankkijoiden kanssa. Se voi myös johtaa yleiseen epävarmuuteen rakennustiimeissä sekä suunnitel- mien toteuttamisessa. Riittävän pätevien ammattilaisten puute niin johtajissa kuin työn- tekijöissä aiheuttaa monia riskejä rakennusprojektien sisällä. Se johtaa helposti viiväs- tyksiin rakentamisessa ja osaamisen puute voi aiheuttaa virheitä ja onnettomuuksia.

Huono johtaminen on usein syynä myös turvallisuuteen liittyviin onnettomuuksiin, kun

riittäviä varotoimia ei ole osattu huomioida, valvoa tai suunnitella. Rakennusprojektin joh- tamisessa yhteistyön vahvistaminen sidosryhmien välillä tehostaa riskien havainnointia ja samalla laadun ja tehokkuuden parantamista (Zou & Zhang 2009).

Asiakkaasta aiheutuvat muutokset voivat aiheuttaa vaihtelua projektin suunnitteluun ja rakennusprosessiin (Zou & Zhang 2009). Asiakas voi muuttaa mieltään ja haluta tehdä muutoksia tavoitteisiin kesken projektin. On myös mahdollista, että projektin alussa asi- akkaan tarpeita ei ole ymmärretty oikein tai ne on tulkittu virheellisesti (Zou et al. 2007).

Projektitiimin tuleekin heti alusta alkaen kommunikoida ja vaatia asiakkaalta selkeät määritelmät projektin tavoitteille, laajuudelle ja teknisille ominaisuuksille välttääkseen epäselvyyksiä rakentamisen aikana ja suorituskyvyn laadun varmistamiseksi (Zou &

Zhang 2009).

Aliurakoitsijoiden huono johtamiskyky ja osaaminen ovat merkittävimmät aliurakoitsijoi- hin liittyvät riskit rakennusprojekteissa. Aliurakoitsijat allokoivat työvoimaansa ja muita resurssejaan eri projektien välillä. Ilman päteviä johtamistaitoja, he eivät pysty vastaa- maan samanaikaisesti kaikkien käynnissä olevien projektien tarpeisiin. (Zou & Zhang 2009) Alihankkijoiden kykenemättömyys toimittaa materiaaleja ajallaan on myös kriitti- nen riskitekijä projektin aikataulussa pysymisen kannalta (Zou et al. 2007). Materiaalien toimitusten lisäksi rakennusprojekteissa piilee riski työn jakamisesta liian moniin osiin ja siten voidaan päätyä liian monimutkaiseen alihankintaverkostoon. Monimutkainen ali- hankintaverkosto aiheuttaa vaikeuksia projektin kokonaisuudenhallinnassa. Liian pitkät alihankintaketjut aiheuttavat esimerkiksi yleistä vastuun puutetta, koska työvaiheiden ja- kaminen monille eri toimijoille vaikeuttaa vastuualueiden nimeämistä. Täten työvaihei- den väliin voi jäädä alueita, joista kukaan ei kanna vastuuta ja ongelmien ilmetessä ali- urakoitsijat vain pahimmillaan päätyvät riitelemään siitä, kenen vastuulla virhe oli (Moila- nen 2021).

Nykyaikainen teknologia tarjoaa rakennusyritykselle perinteisten lähestymistapojen tu- eksi valtavasti uusia mahdollisuuksia rakennusprojektien laaturiskien hallintaan. Näitä mahdollisuuksia käsitellään enemmän työn seuraavassa luvussa.

4. DIGITAALISET TEKNOLOGIAT RAKENTAMI- SEN LAATUJOHTAMISESSA

4.1 Rakentaminen 4.0

Rakennusteollisuudessa on käynnissä digitalisaation yleistymisen ja teknologian kehit- tymisen myötä muutos kohti digitaalista rakentamista. Prosessit automatisoituvat ja niistä tulee tuottavampia ja luotettavampia uusien teknologioiden mahdollistamien rat- kaisujen myötä. Esimerkiksi tekoäly tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia rakentamisen johtamiseen ja sen laadunhallintaan. Erityisesti erilaisten teknologioiden yhdistäminen erilaisiksi laadunhallintaa tukeviksi järjestelmiksi luo erittäin hyviä työkaluja tehokkaam- paan ja laadukkaampaan johtamiseen ja rakentamisen laadun parantamiseen. (Forcael et al. 2020) Monien laadunhallinnan teknologisten ja digitaalisten menetelmien ja työka- lujen käyttöönoton avulla rakennusyritys voi laadun lisäksi parantaa samalla proses- siensa riskienhallintaa, koska paremman laadun myötä myös siihen liittyvät riskit piene- nevät.

Uusien teknologioiden hyödyntämistä rakentamisessa on johtanut konseptiin, jota kut- sutaan rakentaminen 4.0:ksi ja se tarkoittaa rakennusyritysten digitalisoitumista. Yrityk- set ovat omaksuneet digitaalisen datan, automaation, järjestelmien yhdistämisen ja digi- taalisten työkalujen hyödyntämisen prosesseissaan. Teknologiat tuovat uusia mahdolli- suuksia työn laadun ja kilpailukyvyn parantamiseen sekä muiden projektin tavoitteiden saavuttamiseen. (Forcael et al. 2020) Kompleksisuuden kasvaminen rakennusprojek- teissa ja yhä korkeamman tuottavuuden tarve on lisännyt kiinnostusta potentiaalisten teknologioiden käyttöönottoa kohtaan. Tutkimuksissa onkin todettu, että erilaiset teko- älysovellukset luovat suurta arvoa rakennusalan digitaalisessa revoluutiossa. Perintei- siin laskennallisiin ja asiantuntijoiden arvioihin perustuviin metodeihin verrattuna, tekoäly on ylivertainen apuväline rakennusprojektien monimutkaisten ongelmien ratkaisemi- seen. (Pan & Zhang 2021) Reaaliaikainen data-analytiikka ja tekoälyn hyödyntäminen ovat siis rakennusyrityksen laadunhallinnassa tärkeässä roolissa alan digitaalisessa muutoksessa. Jo nyt data-analytiikan ja tekoälyn eri sovellusmahdollisuuksien avulla on mahdollista luoda järjestelmiä, mitkä laadun lisäksi auttavat riskien havaitsemisessa ja arvioinnissa. (Turner et al. 2021)

Rakennusprojektien laadunhallinnan ongelmat johtuvat yleensä huonosta suunnitte- lusta, johtamisesta tai puutteellisesta informaation virrasta sidosryhmien välillä. Nämä

tekijät johtavat myös poikkeuksetta työntekijöiden tuottavuuden ja sitä kautta koko pro- jektin tuottavuuden heikkenemiseen. Tietokantajärjestelmän yhdistäminen erilaisiin te- koälyllä varustettuihin sovelluksiin mahdollistaa kuitenkin täsmällisemmän suunnittelu- työn ja rakentamisen valvonnan, ja siten ratkaisun edellä mainittuihin ongelmiin. (Turner et al. 2021) Reaaliajassa kerätyn ja analysoidun datan avulla voidaan reagoida nopeasti havaittuihin poikkeamiin ja virheisiin. Esimerkiksi rakentamisen tietomallien (engl. Buil- ding Information Modeling, BIM) ja tekoälyn integroinnin kautta voidaan siirtyä paperi- pohjaisesta työstä kohti tietoteknistä johtamista (Pan & Zhang 2021).

4.1.1 Rakentamisen tietomallintaminen

Rakentamisen tietomallintaminen on käytännöllinen työkalu rakentamisen visualisointiin ja koordinointiin. Se on yhdistelmä tai valikoima teknologisia ratkaisuja, joiden odotetaan parantavan projektin sidosryhmien välistä yhteistyötä, kehittää rakentamisen tuotta- vuutta sekä tukea laatujohtamista läpi koko rakennusprojektin (Chen & Luo 2014; Miet- tinen & Paavola 2014). Yksinkertaisesti BIM on digitaalinen mallinnus rakennuksesta perustuen kaikkeen saatavilla olevaan dataan ja informaatioon. Sen avulla voidaan vält- tää virheitä ja varmistaa, että informaatio virtaa jatkuvasti projektin sidosryhmien välillä koko projektin ajan suunnittelusta rakennusvaiheeseen. (Chen & Luo 2014) Tietomallia voidaan käyttää myös useista erilaisista simulaatioista kerättyjen tietojen analysoimiseen (Bynum et al. 2013). Tämä tarkoittaa, että tietomallintamisen avulla voidaan kehittää useita tehokkaita ratkaisuja projektin laadunhallinnan tueksi.

BIM:n käyttöönotolla voidaan odottaa yleisesti parempaa projektin kokonaislaadunhal- lintaa ja aikataulussa pysymistä. Lisäksi sen avulla voidaan vähentää projektin aikaisia epävarmuustekijöitä ja kustannuksia. (Bynum et al. 2013) Koska rakennusprojektien ai- kana tulee jatkuvasti muutoksia suunnitelmiin ja aikatauluihin, laadun kontrollointia pitäisi Chenin ja Luon (2014) mukaan mukauttaa avaruudelliseen ja ajalliseen dataan perus- tuen. Näiden tekijöiden monimutkaisuuden takia 4D-visuaalisuusteknologia, jossa aika on neljäs ulottuvuus, voi olla hyödyllinen projektin laadunhallinnassa. Rakentamisen tie- tomallintamisella voidaan parantaa rakennusprojektien suunnittelua, projektin laatujoh- tamista ja laadun kontrollointia projektin aikana tehostamalla projektiin osallistuvien ta- hojen vuorovaikutusta toistensa kanssa. (Chen & Luo 2014)

Erityisesti tietomallintamisen hyödyt korostuvat rakentamisen suunnitteluvaiheessa.

Mallintaminen vähentää työn visualisoimisen kautta projektin mahdollisia epävarmuuk- sia ja auttaa suunnittelemaan tehokkaampia aikatauluja. 4D-malleja voidaan käyttää esi- merkiksi projektien työvaiheiden järjestelyyn ja muokkaamiseen. Mallissa voidaan myös esimerkiksi simuloida rakennuksen teknisten rakennelmien pystytystä ja nostolaitteiden

paikkoja optimaalisen työjärjestyksen löytämiseksi. Aikataulullisesti mallinnus auttaa suunnittelemaan materiaalitoimituksien aikatauluja ja hetkellisten varastojen järjestä- mistä työmaalla. (Schaufelberger & Holm 2017, s.93) Nämä kaikki toimenpiteet paranta- vat samalla työn turvallisuutta ja projektin laadunhallintaa, koska projekti on paremmin hallinnassa ja epävarmuutta saadaan vähennettyä.

BIM:n eri sovellusten avulla voidaan parantaa suunnittelun lisäksi työn valvontaa, koor- dinointia ja se luo mahdollisuuksia laadunhallinnan lisäksi myös tehokkaampaan riskien kontrollointiin. Se auttaa esimerkiksi projektin informaation hallinnassa ja epäselvyyk- sistä johtuvien riskien vähentämisessä. Erityisesti kansainvälisissä projekteissa sillä voi- daan myös eliminoida kielimuureista johtuvia riskejä sekä tehostaa riskien kommunikoin- tia ja riskitietojen hallintaa. Lisäksi BIM-perusteisella laadunhallintajärjestelmällä voidaan tehokkaasti vähentää rakentamisprosessin aikatauluihin ja muihin siihen liittyviä riskejä.

(Gambat et al. 2020)

Aikaisemmista virheistä oppiminen auttaa ehkäisemään tulevissa projekteissa saman- kaltaisten virheiden toteutumista. BIM-tietokantoihin voidaankin tallentaa tarkasti tietoa aikaisempien projektien riskeistä sekä toteutuneista virheistä ja onnettomuuksista. Tie- tokannoista voidaan siten uutta projektia suunnitellessa hakea arvokasta informaatiota ja poimia haluttuja tietoja älykkäästi tarkasti määriteltyjen kriteerien perusteella (Forsythe 2014). Esimerkiksi siltaa rakentaessa voitaisiin kerätä tietoja siltojen romahtamiseen joh- taneista syistä ja rakentaa tietokanta niihin tietoihin perustuen. Analysoimalla kerättyä dataa, voitaisiin tunnistaa keskeisimpiä riskitekijöitä sillan rakentamisprosessissa ja tä- män perusteella projektitiimi ymmärtäisi paremmin onnettomuuksien juurisyitä ja pystyisi ehkäisemään vaaroja tulevassa projektissa.

Leishenshanin sairaalan rakennusprojekti Wuhanissa koronaviruspandemian iskiessä vuonna 2020 on erinomainen ja ajankohtainen esimerkki BIM:n kokonaisvaltaisesta hyö- dyntämisestä rakennusprojektissa (Chen et al. 2021). Projektissa BIM:ää käytettiin suun- nittelusta rakennusvaiheeseen. Projektin BIM-mallin avulla sadat suunnittelijat ympäri Kiinaa jakoivat informaatiota ja osallistuivat suunnitelmien luomiseen. Erityyppisiä suun- nitelmia voitiin näin arvioida ja yhdistellä tehokkaalla tavalla. Suunnittelun alkuvaiheessa BIM:n sovelluksella luotiin myös 3D-malli visualisoimaan projektin työmaan layoutin suunnitelmia ja erilaisia ratkaisuja. Rakentamisvaiheessa digitaaliset mallit mahdollisti- vat yhdessä muiden teknologioiden, kuten tekoälyn ja dronejen, kanssa koko rakenta- misprosessin tehokkaan valvomisen. (Chen et al. 2021)

4.1.2 Robotit

Rakennusyritys voi robottien avulla ja automatisoimalla toimintojaan nostaa laadunhal- linnan kontrolloinnin tasoa. Robotteja voidaan käyttää työmaan valvonnassa ja tarkas- tuksissa sekä datan keräämisessä 3D-mallinnuksia varten. Robotit pystyvät auttamaan myös painavien rakenteiden käsittelyssä ja maanpäälliset rakennusrobotit pystyvät au- tomatisoimaan joitakin manuaalisesti toistettavia tehtäviä. (Turner et al. 2021) Robotit voivat myös tehdä korkeariskisiä tehtäviä ja näin suojella työntekijöitä vammoilta ja ta- paturmilta. Tällaisten robottien etuja ovat siten kokonaislaadun, tuottavuuden ja turvalli- suuden parantuminen rakentamisvaiheessa. (Pan & Zhang 2021)

Ilmassa toimivien robottien tyypillisiä edustajia ovat kameralla varustetut dronet. Ne ovat erittäin hyödyllisiä rakentamisen reaaliaikaisissa tarkastuksissa ja valvonnassa sekä eri- laisissa mittauksissa. Kuten laadunhallinnan osiossa todettiin, laadun aktiivinen kontrol- lointi ja valvonta ovat menestyksekkään projektin avaintekijöitä. Tähän dronella tehtävät työmaan tarkastukset tarjoavat edistyneempää ja tehokkaampaa vaihtoehtoa perinteisiin manuaalisesti tehtäviin tarkastuksiin verrattuna, koska dronet pystyvät suorittamaan maanmittauksen ja rakentamisen seurantaa helpommin, turvallisemmin ja tehokkaam- min (Pan & Zhang 2021). Manuaalisen tarkastamisen sijaan, ne lentävät ympäri raken- nustyömaata ja pystyvät ottamaan korkealaatuista kuvaa ja reaaliaikaista videota työn edistymisestä. Leishenshanin sairaalan rakennusprojektissa droneja käytettiin ottamaan ajastettuja panoraamakuvia tukemaan työmaan seurantaa (Chen et al. 2021). Myös la- serskannauksien tekeminen on mahdollista, minkä johdosta rakenteiden ja materiaalien kuntoa sekä laatua voidaan tarkistaa ja valvoa tehokkaasti. Dronella tehtävät rakenne- analyysit edistävät laadukasta rakentamista ja laatuvirheiden, kuten rakennevaurioiden, huomaamista. (Pan & Zhang 2021) Dronejen tekemät tarkastukset voivat laadun tarkas- tamisen lisäksi auttaa huomaamaan mahdollisia muita riskejä rakentamisen aikana. Nii- den kautta projektin johto saa reaaliaikaisesti informaatiota projektin tilasta ja se voi ana- lysoida epänormaalien tilanteiden syitä ajoissa ja näin välttää onnettomuuksia (Chen et al. 2021)

Robottien suorittamat tehtävät ovat rakennusalalla huomattavasti monimutkaisempia kuin muilla toimialoilla johtuen työmaiden muuttuvista ja ainutlaatuisista olosuhteista. Tä- hän ongelmaan yksi ratkaisu on hyödyntää valmistavan teollisuuden automaatioratkai- suja ja valmistaa modulaarisesti rakennuksen osia, jotka työmaalla vain asennetaan pai- koilleen. (Turner et al. 2021) Todella suuri osa työmaalla tehtävästä työstä voidaan suo- rittaa esivalmistalla ne muualla. Osien ja moduulien valmistaminen työmaan ulkopuolella vähentää työmaalla tehtävää työtä ja niiden valmistamisesta saadaan tehtyä vakioidum- paa. Siten rakentamisprosessi on kokonaisuudessaan laadukkaampaa, turvallisempaa

ja tehokkaampaa, minkä lisäksi digitaalisia innovaatioita saadaan monipuolisemmin käyttöön. (Vähä et al. 2013) Työmaan ulkopuolella tehtävä valmistus vähentää myös materiaalien hukkaa, parantaa työmaan turvallisuutta, helpottaa laadun kontrollointia ja nopeuttaa rakentamiseen kuluvaa aikaa (Schaufelberger & Holm 2013, s.98).

4.1.3 Virtuaalinen ja laajennettu todellisuus

Virtuaalinen ja laajentunut todellisuus (engl. Virtual Reality, VR ja Augmented Reality, AR) ovat informatiivisia visualisointiteknologioita. Niitä voidaan nykyään käyttää simuloi- maan todellisia tapahtumia ja erilaisia skenaarioita rakennustyömaalla tapahtuvista tilan- teista ja toiminnoista. VR simuloi koko mallinnettavan tilanteen ja AR integroi todellisia asioita internetin luomiksi kuviksi. (Pan & Zhang 2021) Ne auttavat johtajia ja suunnitte- lijoita tunnistamaan helpommin työympäristössä esiintyviä vaaroja sekä mahdollisia on- gelmia ja siten muodostaa järkevämmät suunnitelmat ja toimenpiteet mahdollisten on- nettomuuksien ehkäisemiseksi (Li et al. 2018).

Panin ja Zhangin (2021) mukaan nykyinen virtuaalisen ja laajentuneen todellisuuden evoluutio on menossa kohti pilviteknologioiden hyödyntämistä ja viidennen sukupolven (5G) tietoverkot pystyvät riittävällä nopeudellaan tukemaan näiden sovellusten käyttöä.

Pilvipalveluihin yhdistettyjen VR/AR-sovellukset parantavat datan käsittelyn tehokkuutta ja tukevat reaaliaikaisempaa vuorovaikutusta ja palautteenantoa työnjohdon ja työnteki- jöiden välillä. (Pan & Zhang 2021) Lisäksi näillä sovelluksilla pystytään maksimoimaan BIM:n arvoa. AR-teknologia esimerkiksi mahdollistaa BIM:n käytön itse rakennustyö- maalla. BIM:n käyttö on erityisen tehokasta rakentamisen suunnitteluvaiheessa, mutta se ei pysty silti ottamaan aina huomioon kaikkia mahdollisia muutoksia ja epävarmuuksia projektin aikana, mitä erityisesti monimutkaisemmissa projekteissa esiintyy. AR-teknolo- gia mahdollistaa projektin suunnitellun, nykyisen ja tulevaisuuden tilan visualisoimisen ja sitä kautta voidaan hahmottaa paremmin esimerkiksi tehtävien keskinäisiä riippuvuus- suhteita ja visualisoida suunnitelmia myös rakentamisen aikana. (Wang et al. 2013) Vir- tuaalinen todellisuus siis tehostaa ja parantaa yleisesti projektin päätöstentekoa ja täten lisää toiminnan laatua.

Riskienhallinnan näkökulmasta virtuaalitodellisuudella on suuri potentiaali laaturiskien ehkäisemisessä ja yleisesti riskienhallinnan kehittämisessä. Rakennusprojektin suunnit- teluvaiheessa 3D-visualisointi ja -mallintaminen auttavat eritysesti riskien ja virheiden tunnistamiseen ajoissa. (Gambat et al. 2020) Se auttaa esimerkiksi suunnittelijaa hah- mottamaan riskit työmaalla paremmin ja hän pystyy myös kokeilemaan simulaation kautta erilaisia ratkaisuja. Lisäksi virtuaalitodellisuuden avulla asiakkaalle voidaan esi-

tellä suunnitteluvaiheessa suunnitelman tulokset paremmin ja asiakas pystyy tällöin ker- tomaan tarkemmin haluamistaan mahdollisista muutoksista ja uusista toiveistaan. Näin voidaan vähentää asiakkaasta aiheutuvia muutoksia projektin seuraavissa vaiheissa, kun hän on pystynyt jo ennen rakentamisen aloitusta vierailemaan virtuaalisesti raken- nustyömaalla. Tehokkaampi yhteistyö projektin sidosryhmien välillä pienentää samalla väärinymmärrysten ja virheiden riskejä.

Virtuaalitodellisuuden sovelluksilla voidaan vastata myös työvoiman ammattitaidon puut- teesta johtuviin riskeihin. Viime vuosina virtuaalista todellisuutta on alettu käyttää raken- nustekniikan koulutuksessa ja sen harjoittelussa. VR ja AR teknologioilla on suuri po- tentiaali oppilaiden osallistumisen, vuorovaikutuksen ja motivaation lisäämisessä opin- noissa sekä työntekijöiden avaruudellisen hahmottamiskyvyn ja turvallisuustietoisuuden parantamisessa. (Wang et al. 2018) Koulutukset ja harjoittelu virtuaalisen todellisuuden avulla parantaa työntekijöiden osaamisen tasoa ja siten pienentää rakentamisen laatu- ja turvallisuusriskejä. Luomalla virtuaalisen rakennusympäristön ja simuloimalla mahdol- lisia tapahtumaskenaarioita, työntekijät tulevat paremmin tietoisiksi työmaalla esiinty- vistä riskeistä ja he voivat samalla harjoitella rakennusprosessin eri metodeja ja työvai- heita. (Zou et al. 2017) Työntekijöiden ammattitaito kehittyy ja siten laadukkaan ja tur- vallisen toiminnan taso työmaalla paranee.

4.1.4 Muita teknologioita

Edellä mainittujen teknologioiden lisäksi esineiden internet, digitaalinen kaksonen ja 4D- tulostaminen ovat uusia ja nousevia digitalisaation sovelluksia, joiden käytöstä raken- nusyritys voi saada hyötyä laadunhallinnassaan. Tekoälyn yhdistäminen esineiden inter- netin ekosysteemiin tehostaa sen toimintoja ja data-analyysiä. Sensorit, dronet, 3D-la- serskannerit ja esimerkiksi radiotaajuisen etätunnistuksen (engl. Radio Frequency Iden- tification, RFID) laitteet keräävät reaaliaikaista dataa projektin tilasta. Tekoälyn mahdol- listamat erilaiset metodit analysoivat tätä dataa ja sen pohjalta projektin johto saa toimin- noista tarkempaa tietoa ja se mahdollistaa paremman toiminnan valvomisen ja päätök- senteon. (Pan & Zhang 2021)

Digitaalinen kaksonen tarkoittaa todellisen rakennuksen digitaalista vastinetta, joka syn- tyy saatavilla olevan datan ja tietomallien mukaan. Yhdistettynä sensorijärjestelmiin, se tukee reaaliaikaista data-analyysiä ja käyttäjä pystyy sen avulla luomaan ja testaamaan erilaisia hypoteeseja ennen todellista implementointia. Tämä ominaisuus tuo ennennä- kemätöntä dataa ja tietoa työmaalle sekä projektin johtajien ja suunnittelijoiden käyttöön päätöksientekoa varten. (Turner et al. 2021) Esimerkiksi tarkastuksissa kerättyä dataa

voidaan siirtää virtuaaliseen muotoon jatkoanalyysejä varten. (Pan & Zhang 2021). Li- säksi digitaalisen kaksosen avulla projektin suunnittelijat voivat saada dataa rakennuk- sen ylläpitovaiheen tarpeista. Tämän informaation pohjalta he pystyvät siten suunnitte- lemaan suorituskyvyltään laadukkaampia rakennuksia. (Khajavi et al. 2019) Myös mui- den teknologioiden, kuten AR:n, yhdistäminen digitaaliseen kaksoseen, tuovat uusia vi- suaalisia ratkaisumahdollisuuksia, jotka tehostavat rakentamisen valvontaa ja tärkeän informaation hyödyntämistä datan analysoinnissa. Digitaalisen kaksosen käyttöön- otossa rakennusprojekteissa on kuitenkin joitakin haasteita. Ongelmana ovat datan esit- tämisformaatit ja sen soveltuvuus dynaamiseen ja nopeasti muuttuvaan toimintaympä- ristöön. (Turner et al. 2021)

4D-tulostus puolestaan on kehittyvä teknologia, jossa 3D-tulostukseen liitetään aika nel- jäntenä ulottuvuutena. 4D-tulostuksessa 3D-tulostetut objektit voivat muuttaa ajan myötä muotoaan ja ominaisuuksiaan ulkoisen ärsykkeen, kuten valon tai lämpötilan vaikutuk- sesta. 3D-tulostus perustuu tietokoneohjattuun laitteeseen, joka tuottaa digitaalisten 3D- mallien mukaisia objekteja kerros kerrokselta. Tällä tuotantotavalla on muutamia lupaa- via ominaisuuksia, mitkä tukevat myös rakentamisen laatujohtamista. 4D-tulostin voi toi- mia automaattisesti ja tehokkaasti ilman valvontaa, mikä potentiaalisesti vähentää pro- jektin kokonaisaikaa ja resursseja. Se pystyy myös tuottamaan joustavammin esimer- kiksi kaareutuvia seiniä ja kattoja sekä muita epästandardin omaisia muotoja. Lisäksi 4D-tulostuksessa voidaan käyttää erikoismateriaaleja, kuten korkean korroosion tai läm- pötilan resistanssin omaavia materiaaleja. Geometrinen vapaus ja optimaalisten materi- aalien käyttö mahdollistavat monimutkaisempien ja kestävämpien rakenteiden rakenta- misen. Tällä hetkellä 4D-tulostus on rakennusalalla vielä kokeellisessa vaiheessa, mutta sillä on suuri potentiaali tulevaisuuden rakentamisessa. (Pan & Zhang 2021)

4.2 Teknologioiden integraatio

Jotta rakentaminen 4.0:n teknologioista saadaan kaikki potentiaalinen hyöty irti, on nii- den yhdistettävyyteen tärkeää kiinnittää huomiota (Turner et al. 2021). Yhdistämällä eri teknologioita rakennusyrityksellä on mahdollisuus kehittää laadunhallintajärjestel- määnsä entistä tehokkaammaksi. Pääroolissa digitaalisessa laadunhallinnassa on reaa- liaikaisen datan kerääminen erilaisten teknologioiden avulla ja sen jälkeen datan käsit- tely ja analysointi tekoälyn eri sovellusten avulla. Tekoälyllä voidaan lisäksi kontrolloida suurta joukkoa automaattisia laitteita ja robotteja ja siten parantaa rakentamisprosessin tuottavuutta ja laatua. Modernilla työmaalla useista datalähteistä kerätty data yhdiste- tään ja analysoidaan ja niiden antamalla informaatiolla saadaan luotua operationaalisia ja strategiatason oivalluksia työnjohtamisen ja päätöksenteon tason tehostamiseen.

(Turner et al. 2021) Reaaliajassa tehtyjen analyysien avulla projektissa esiintyviin ongel- miin voidaan myös tarvittaessa reagoida välittömästi (Pan & Zhang 2021).

Chen ja Luo (2014) esittelevät artikkelissaan 4D BIM-perusteisen mallin rakennuspro- jektien laatujohtamiseen, joka sallii myös sen integroimisen muiden teknologisten ratkai- sujen kanssa. Mallissa rakennuskohteen laatumallit rakennetaan laatustandardeihin ja - koodeihin perustuen, minkä jälkeen ne yhdistetään virtuaaliseen 4D BIM-perusteiseen sovellukseen. BIM-sovelluksen avulla voidaan saadun informaation perusteella suunni- tella laadun kontrollointi ja vastuunjako rakennusprojektin aikana. Lopputulos sisältää laatutarkastukset, testauksen, rakentamisen aikaiset analyysit ja palautteenannon tar- kastuksien perusteella. Mallia testattiin esimerkkitapauksen avulla ja se todettiin sopivan nykyisten rakentamisstandardien täyttämiseen laatujohtamisessa. (Chen & Luo 2014) Käyttämällä mallin mukaista järjestelmää rakennusyritys voi varmistaa informaation joh- donmukaisuuden suunnittelusta rakennusvaiheeseen, prosessien kontrolloinnin raken- tamisen aikana ja tehokkaamman yhteistyön sidosryhmien välillä. Laatustandardit ja - koodit ovat mallissa integroitu tuottamaan selkeämpää kuvaa rakentamisen tarkastuk- sien ja varmistuksien tarpeista. Näin voidaan välttää esimerkiksi rakennuskoodien risti- riitaisuuksien väärinymmärtämistä. Lisäksi 4D-malli mahdollistaa ajallisesti määriteltyjen tarkastuksien suunnittelun ja projektin reaaliaikaisen visualisoinnin. Tämä parantaa kaik- kien projektiin osallistujien yhteistyön sujuvuutta ja ymmärrystä projektin laatuvaatimus- ten toteutumisesta. (Chen & Luo 2014)

Mobiililaitteiden yleistyminen luo tehokkaan tavan siirtää dataa, ääntä ja videota raken- nustyömaalla. GPS-navigoinnin, kosketusnäyttöjen, digitaalisten kameroiden, sensorei- den ja nopean tiedonsiirron teknologisen kehityksen myötä ne ovat nykyään perusomi- naisuuksia melkein kaikissa älypuhelimissa, tableteissa ja puettavissa laitteissa, kuten älykelloissa. Kim et al. (2013) kehittivät käytännöllisen työnjohtamisen systeemin, jossa mobiililaitteita käytetään työn valvomiseen, työtehtävien hallintaan ja reaaliaikaisen in- formaation jakamiseen. Siinä insinöörit pystyivät myös visualisoiman työtehtävät AR-tek- niikan avulla. Systeemiä testattiin onnistuneesti sairaalarakennuksen rakennusprojek- tissa Koreassa. (Kim et al. 2013) Se on myös hyvin yhdistettävissä edellä esiteltyyn BIM- malliin, jossa mobiililaitteita voitaisiin käyttää informaation keräämiseen ja jakamiseen.

Aikaisempien esimerkkien lisäksi teknologioita yhdistelemällä voidaan myös luoda työ- kaluja tukemaan rakentamisen riskienhallintaa. Esimerkiksi, Hadikusumo ja Rowlinson (2004) loivat suunnittelutyökalun (Design for Safety Process, DFSP) turvallisuusriskien tunnistamiseen rakentamisen suunnitteluvaiheessa. Siinä DFSP-tietokanta, joka sisäl- tää yleisiä ja paikallisia vaaratilanneraportteja ja -toimintoja, yhdistetään rakentamiseen

soveltuvien virtuaalisen todellisuuden sovellusten kanssa. Tietokannan ja VR-teknolo- gian yhdistämisellä voidaan luoda virtuaalinen projektiympäristö, jossa käyttäjä pystyy vierailemaan. Virtuaalisella projektin työmaalla hän voi tunnistaa turvallisuusriskejä ja siten valita todellisuudessa ennalta ehkäiseviä toimenpiteitä tunnistettuja riskejä vas- taan. (Hadikusumo & Rowlinson 2004) Turvallisuus on osa laadukasta rakentamista, jo- ten tämän tapaista suunnittelutyökalua voitaisiin soveltaa myös muiden laaturiskien tun- nistamisessa ja ehkäisyssä. Lisäksi se voitaisiin integroida osaksi BIM-perusteista laa- dunhallintajärjestelmää.

5. PÄÄTELMÄT

5.1 Yhteenveto tuloksista ja johtopäätökset

Tutkimuksen perusteella rakennusyrityksellä on monenlaisia keinoja kehittää laadunhal- lintaansa digitalisoimalla prosessejaan. Alla olevaan taulukkoon on koottu yhteenveto digitalisaation hyödyntämismahdollisuuksista laadunhallinnan parantamisessa.

Taulukko 1: Digitaalisten teknologioiden hyödyntämismahdollisuudet laadunhallinnassa.

Teknologia Laadunhallinnan osa-alue Lähteet

BIM Suunnittelu

Informaation hallinta Valvonta ja koordinointi Datan analysointi

Visualisointi ja kommunikointi Riskien vähentäminen

Bynum et al. 2013 Chen & Luo 2014 Chen et al. 2021 Forsythe 2014

Miettinen & Paavola 2014 Schaufelberger & Holm 2017 Robotit Toimintojen automatisointi

Datan kerääminen Valvonta ja tarkastukset Laatuvirheiden ehkäisy

Chen et al. 2021 Pan & Zhang 2021 Turner et al. 2021

Virtuaalinen todelli- suus (VR/AR)

Koulutus ja harjoittelu Suunnittelu

Visualisointi ja kommunikointi Riskien tunnistaminen

Yhteistyö sidosryhmien välillä

Gambat et al. 2020 Li et al. 2018 Wang et al. 2013 Zou et al. 2017

Tekoäly ja esinei- den Internet

Datan kerääminen ja analysoiminen

Pan & Zhang 2021

Digitaalinen kakso- nen

Suunnittelun visualisointi Datan analysointi

Khajavi et al. 2019 Turner et al. 2021 4D-tulostaminen Materiaalien ja rakenteiden laatu

Toimintojen automatisointi

Pan & Zhang 2021

Laadunhallinnan tärkeimpiä osa-alueita rakennusprojekteissa ovat suunnittelu, työn joh- taminen ja laadun varmistaminen sekä informaation jakaminen. Yhteistyön ja ammatti- taidon merkitys korostuu myös projektin eri vaiheiden onnistumisen avaintekijöinä. Ra- kennusyritys voi digitalisaation tarjoamia mahdollisuuksia hyödyntämällä parantaa mo- nipuolisesti kaikkia näitä osa-alueita ja siten tehostaa laadunhallinnan prosessejaan ja samalla hallitsemaan laadunhallintaan liittyviä riskejä. Moneen osa-alueeseen löytyy ny- kyään käytännöllisiä digitaalisia ratkaisuja, jotka edesauttavat laadun varmistamista pro- jektin eri vaiheissa.

Keskeisimpiä teknologioita laadunhallinnan näkökulmasta ovat tällä hetkellä tietomallin- taminen, robotit ja virtuaalinen todellisuus. Mikään näistä teknologioista ei ole kuitenkaan yksittäin ratkaisu laadunhallinnan ongelmiin, vaan niiden täysi potentiaalinen hyöty saa- daan irti vasta integroimalla niitä toistensa kanssa. Täten edellä mainittuja teknologioita kannattaa täydentää ja kehittää yhdistämällä eri digitaalisia ratkaisuja. Esimerkiksi BIM- perusteista suunnittelua voidaan tukea niin, että esineiden internetiä käytetään datan keräämiseen ja mobiililaitteita työmaalla suunnitelmien visualisoimiseen.

Digitalisoituminen voi olla rakennusyritykselle aluksi merkittävä kustannuserä, mutta se pitäisi nähdä enemmänkin sijoituksena tulevaisuuteen. Digitalisaatio on maailmanlaajui- nen megatrendi, jonka vaikutukset tulevat näkymään myös rakennusalalla. Tulevaisuu- dessa rakennusala tulee jatkamaan nopeaa digitaalista kehitystään ja mikäli rakennus- yritys investoi nyt toimintojensa digitalisointiin, se pystyy säilyttämään kilpailuetunsa markkinoilla myös jatkossa ja ehkä jopa olemaan edelläkävijä laadun tuottamisessa ja tehokkuudessa. Tulevaisuuden rakentamisessa on nähtävissä automaation kehittymi- nen ja työmaan ulkopuolisen rakentamisen yleistyminen (Chen et al. 2021). Robottitek- nologiat tulevat myös muuttamaan, yhdistämään ja korvaamaan perinteisiä tapoja ra- kentaa. Lähdeaineiston perusteella onkin nähtävissä, että rakennusalalla on kiinnostuttu digitalisaation luomista uusista mahdollisuuksista ja aiheesta tehdään jatkuvasti uusia tutkimuksia.

5.2 Työn onnistumisen arviointi ja jatkotutkimusaiheet

Työn tavoitteena oli tunnistaa keinoja hyödyntää digitalisaatiota rakennusprojektien laa- dunhallinnassa. Tavoitteena oli myös lisätä ymmärrystä rakennusprojektien laatujohta- misen menetelmistä ja toimintatavoista sekä laatuun liittyvien riskien hallinnasta. Tavoit- teessa onnistuttiin ja tutkimuksessa tunnistettiin monia digitaalisia teknologioita, joiden avulla rakennusyritys pystyisi parantamaan laadunhallintaansa. Kandidaatintyö oli moni- mutkainen projekti ja työhön tuli suhteellisen suuriakin muutoksia työn ollessa suhteelli- sen pitkällä. Muutoksista huolimatta tutkimuskysymykseen saatiin vastattua.

Työn rajaus rakennusprojekteihin osoittautui hyödylliseksi ja onnistuneeksi, koska laa- dunhallinnan parantaminen ja digitalisaatio ovat niissä ajankohtainen tutkimusaihe. Ra- kennusprojektit tarjoavat haastavina toimintaympäristöinä myös mielenkiintoisen näkö- kulman laadunhallintaan. Lähdeaineiston havainnot ja tutkimukset on tehty eri puolilla maailmaa, joten tutkimuksessa saatiin kattavasti käsiteltyä koko rakentamisen toimialan nykyistä tilaa digitalisaation hyödyntämisessä. Digitaalisista ratkaisuista tutkimukseen valittiin laadunhallinnan kannalta relevanteimmat teknologiat. Muitakin teknologioita olisi voinut käsitellä, mutta kandidaatintyön laajuus rajasi tutkimusaineistoa ja tässä työssä keskityttiin siten muutamiin lähdeaineiston perusteella tärkeimmiksi havaittuihin teknolo- gioihin.

Rakennusalalla digitalisaation hyödyntäminen on vasta alkutekijöissä, koska monimut- kaisessa toimintaympäristössä digitaalisten ratkaisujen implementointi on haastavaa ja vaatii vielä lisätutkimusta. Laadunhallinnan näkökulmasta jatkotutkimuksessa huomion voisikin keskittää teknologioiden yhdistämismahdollisuuksiin ja digitaalisten laadunhal- lintajärjestelmien kehittämiseen. Tällä hetkellä tehdyissä tutkimuksissa painottuu digita- lisaation hyötyjen ja riskien tutkiminen teoriatasolla, joten tutkimuksen painopisteen voisi jatkossa myös siirtää enemmän digitaalisten teknologioiden käyttöönottoprosessien tut- kimiseen. Kirjallisuuskatsauksen perusteella rakennusala on vasta muuttamassa toimin- tojansa kohti digitaalisia ratkaisuja ja todennäköisesti teknologian määrä myös rakenta- misen toiminnoissa tulee lähitulevaisuudessa kasvamaan nopeasti. Aihealue on tärkeä ja tulevaisuudessa se tarjoaa mielenkiintoisia uusia mahdollisuuksia projektien laadun- hallintaan.