Katsaus teollisen rakentamisen historiaan ja tulevaisuuteen

Ihmiset ovat aina tavoitelleet turvallisempaa ja viihtyisämpää elinympäristöä rakentamisen avulla. Rakentamisen käytänteet ja tavat ovat muuttuneet aikojen saatossa ja kehitys jatkuu edelleen. Kuten yleisesti vapaassa markkinataloudessa, myös rakennusalan toimintaa ja sen kehitystä ohjaa taloudellinen kannattavuus.  Kun kysyntä on vähäistä, perinteiset rakentamistavat ovat usein kustannustehokkaampia. Sen sijaan kysynnän kasvaessa riittävästi on kannattavampaa tehostaa tuotantoa hyödyntäen teollisen rakentamisen periaatteita.

Teollistuminen tarkoittaa sitä, että yritys siirtyy kohti toimintamallia, jossa hyödynnetään toistettavia ja vakioituja tuotteita, johdonmukaisia ja systemaattisia prosesseja sekä jatkuvaa parantamista, jotta tuottavuus, tehokkuus ja laadunhallinta voivat kehittyä pitkäjänteisesti ja ennustettavasti (Annunen 2022, 10). Tässä kirjallisuuskatsauksessa teollista rakentamista tarkastellaan valmistavan teollisuuden näkökulmasta katsottuna.

Teollisen rakentamisen periaatteiden avulla tuottavuutta on pyritty parantamaan useampien vuosikymmenten aikana ja teollisen rakentamisen juuret ylettyvät jopa viime vuosisadan alkupuolelle. Kehitys ei siitä huolimatta ole kulkenut suoraviivaisesti.  Varhaisimpia dokumentoituja esimerkkejä teollisista esivalmisteista löytyy jo 1930-luvun amerikkalaisista pilvenpiirtäjistä, joissa kylpyhuoneita ja WC-tiloja valmistettiin teollisilla menetelmillä. (Patentti kylpyhuoneesta vuodelta 1931.)

Tuotteeseen liittyviä haasteita esiintyy teollisessa rakentamisessa runsaasti. Tuotteistaminen on rakennusalalla usein puutteellista ja kohdistuu tyypillisesti vain pieniin osakokoonpanoihin. Sen sijaan kokonaisen rakentamisen palvelun tuotteistaminen jää usein kokonaan tekemättä. Tuotteistamisen yhteydessä luodaan sekä kaupallinen että tekninen tuoterakenne. (Tolonen, Härkönen & Haapasalo 2014, 179.)

Teollisen rakentamisen yhteydessä tuote tarkoittaa hyödykettä, joka kokoonpannaan tai valmistetaan tietyn tarpeen tai kysynnän tyydyttämiseksi. Tuote-käsitteen sisältö voi vaihdella suuresti. Tuote voi tarkoittaa yksittäisen rakennuksen tai rakenteen osaa, kuten viemärin tuuletusputkea varten valmistettua vesikatoon asennettavaa läpivientiosaa. Toisaalta tuote voi olla myös laajempi kokonaisuus, kuten teollisesti valmistettava kylpyhuone-elementti, runkoelementti tai jopa kokonainen rakennus.

Tuotteistamisen yhteydessä täytyy luoda tuoteportfolio. Tuotteiden kehittäminen ja elinkaaren suunnittelu luodaan järjestelmälliseksi toiminnaksi. Näin rakennettu tuoteportfolio antaa mahdollisuudet kehittää yrityksen tuotetarjontaa tavoitteellisesti ja hallitusti. (Tolonen, Shahmatichatghieh, Härkönen & Haapasalo 2015, 472–473.) Portfolio auttaa ymmärtämään käytännössä, mitä myymme, miten myyntituote määritellään sekä millä tavoin se tuotetaan ja valmistetaan. Teollisesti skaalautuva tuote syntyy noudattamalla selkeää ja vakioitua tuoterakennetta.  Tuoteportfolio kokoaa yhteen yrityksen tarjoamien tuotteiden kokonaisuuden ja sen kehittäminen perustuu yrityksen tiekarttaan eli strategiaan sekä pitkän tähtäimen tavoitteisiin.

Teollisen toimintamallin kuvaus antaa suuntaa tuotteen määrittämiseen ja kehittämiseen. On tärkeää määritellä tuotteeseen liittyvät ominaisuudet, prosessit ja sidosryhmät oikein. Näin määrittelemällä tuotteen ominaisuudet voidaan kehittää ja suunnitella palvelemaan asiakkaan tarpeita. (Annunen & Haapasalo 2022, 2742.)

Tuotteen selkeästi määritellyt ominaisuudet, prosessit ja sidosryhmät muodostavat keskeisen osan toimitusjärjestelmän toimivuutta. Ne määrittelevät, miten tuote on valmistettavissa teollisessa ympäristössä ja asennettavissa työmaalla, toistettavin menetelmin. Systemaattinen työ ja sen dokumentointi luovat perustan teollisen valmistamisen edellytyksille. Tuoteversioiden hallinta ja niiden luokittelu sekä elinkaaren tuntemus puolestaan tarjoavat pohjaa tuotekehitykselle ja parantavat teollisen tuotannon edellytyksiä kokonaisuutena.

Tuotteen sijoittaminen oikeaan kaupalliseen kategoriaan toimintamallin mukaisesti on tärkeää, jotta koko arvoketju ymmärtää, miten yritys asemoituu rakentamisen markkinaan. On määritettävä, ovatko myytävän tuotteen ominaisuudet sellaiset, että se suunnitellaan aina tapauskohtaisesti vai valitaanko valmiiksi tehdyistä malleista tai jotain näiden väliltä. (Lessing 2015, 55.)

Datalla tarkoitetaan yleisesti lukuja, faktoja tai havaintoja, jotka voidaan jalostaa analysoinnin avulla käyttökelpoiseksi informaatioksi. Tässä yhteydessä tuotettua dataa ja sen hyödyntämistä tarkastellaan erityisesti teollisen rakentamisen näkökulmasta. Teollisesti valmistettavan tuotteen suunnittelussa syntyvän datan tulisi olla mahdollisimman hyvin hyödynnettävissä koko prosessin ajan, kattaen sekä suunnittelun että valmistuksen vaiheet.

Datan hallinnan haasteet rakennusteollisuudessa ovat laajat. Teemaa on tutkittu pitkään, mutta alan käytänteiden muuttaminen on hidasta. Kehitystyötä hidastavat alan konservatiivinen luonne ja alueelliset erot käytännöissä. Myös rakennusalan toimintojen pirstaloituminen aiheuttaa haastetta moneen osa-alueeseen datan hallinnassa. (Fergusson 1993, 22–24.)

Datan hallinnan haasteet ovat rakennusalalla tunnetusti yleisiä ja pitkään jatkuneita, osin juurtuneiden toimintatapojen vuoksi. Alalla hyödynnetään laajasti tietomalleja, kuten BIM-malleja. Malliin pyritään kokoamaan koko rakennettavan kohteen kaikki oleellinen tieto ja BIM-malliin tarkoitetun informaation pirstaloituminen eri sidosryhmien omiin järjestelmiin on laajalti ja pitkään tunnettu ongelma (Bergman & Klefsjö 2006). Eri järjestelmien tuotetiedot ovat kuitenkin ristiriitaiset, koska keskitettyä tuotetiedon hallintaa ei ole. Tämän vuoksi Informaatio sijaitsee erilaisena tietona eri ohjelmistoissa. (Utiome, Drogemuller & Dovherty 2013, 8.) Yritykset ovat yleisesti pyrkineet ratkaisemaan tätä ongelmaa kehittämällä ohjelmiaan.

Rakennusalan ohjelmistot eivät kykene esittämään kaikkia tuotteita yksiselitteisesti. Esimerkiksi talotekniikan suunnittelussa käytetyt ohjelmistot käsittelevät järjestelmiä kaaviollisina systeemeinä ja ohjelmistojen tarkoitus olisi laajimmillaan toteuttaa myös tarvittavat mitoitukset ja laskennat. Suunnittelun tulokset on perinteisesti esitetty 2D-piirustuksina, joko paperitulosteina työmaalle tai pdf-muotoisina tiedostoina.

Datan oikeellisuuteen liittyvänä merkittävänä haasteena voidaan mainita versiohistorian puuttumista. Suunnitelmien versiohallintaa ei yleensä juurikaan ole: muutosten yhteydessä aiempi suunnitelma korvataan uudella ja muutoksesta jää yleensä vain suunnittelijan tekemä lyhyt yhden rivin merkintä päivämäärineen ja mahdollinen muutosnuoli kuvassa. Aiempiin versioihin ei ole mahdollista palata. Pilvipalvelut voivat ratkaista versiohistorian tallentamisen haasteita, koska ne huolehtivat automaattisesti tallennuksesta, varmuuskopioinnista ja versioiden säilymisestä reaaliajassa, kunhan osapuolet sopivat etukäteen keskeneräisen suunnitelmatiedon jakamisen pelisäännöistä (Gravicon 2022, 14).

Teollisessa rakentamisessa prosessi kattaa kaiken toiminnan tuotteen myynnistä aina valmiin tuotteen luovuttamiseen asiakkaalle saakka. Rakennusalan pirstaloitumisen vuoksi tieto ei kulje suunnittelu ja toteutuksen välillä optimaalisesti tai ei ollenkaan. Vaarana on, että sekä horisontaalinen että vertikaalinen pirstaloituminen voivat katkaista tiedon jatkuvuuden. Eri suunnittelualojen välisen yhteistyön puutteet sekä sidosryhmien välinen heikko tiedonkulku aiheuttavat haasteita läpi koko rakennushankkeen. Tämä vaikeuttaa kokonaisvaltaista prosessinhallintaa ja lisää virheiden riskiä suunnittelussa, tuotannossa ja työmaalla. Myös projektin kokonaisvaltainen jälkianalyysi jää usein tekemättä (Salminen 2026).

Suunnitteluprosessista on löydettävissä kolme erillistä tekijää, joiden hallitseminen vähentää hukkaa tehokkaasti. Ensimmäinen teesi on pysäyttää virheellisen tiedon eteneminen. Toinen teesi hukan vähentämiseksi on järjestää tuotekehitystä- ja suunnittelutyötä tekeville insinööreille parhaat mahdolliset työskentelyolosuhteet. Myös liiallinen työkuorma ja aikataulupaine altistavat tekemään huonoja päätöksiä. Kolmas teesi on etsiä piiloon jääviä hälyttäviä signaaleja, sillä piiloon jäävät ongelmat ovat haasteellisempia kuin näkyvät ongelmat. (Kato 2005, 104–105.)

Suunnittelua tehdään usein sellaisten henkilöiden toimesta, joilla ei ole riittävää tietoa tuotteiden asentamisesta ja rakentamisesta. Tuotteen asennettavuuden suunnittelua ei voida tehdä puutteellisilla tiedoilla. Siksi suunnittelussa on panostettava kokonaisvaltaiseen tiedonhallintaan, jossa suunnittelu perustuu oikeisiin tietoihin, eikä olettamuksiin. (Andersson 2016.)

Käytännössä tämä edellyttää vakioituja rajapintoja suunnittelun, esivalmistuksen ja asennuksen välille. Kun työvaiheet ovat selkeästi määriteltyjä ja tieto kulkee yhdenmukaisena, virheet voidaan pysäyttää ennen kuin ne moninkertaistuvat tuotannossa. Mallipohjainen toimitustapa, jossa tieto on koneluettavaa ja versiokontrolloitua, mahdollistaa laadun todentamisen. Kun asennettavuus huomioidaan jo tuotesuunnittelussa, työmaa välttää improvisoinnin ja projektin läpimenoaika lyhenee.

Rakennusalalla toimivien organisaatioiden ymmärrys teollisesta toimintamallista on usein puutteellista, koska rakennusteollisuus on elänyt niin pitkään projektikohtaisen toimintamallin avulla. Tuotekeskeinen ajattelu ja siihen liittyvät valmistavan teollisuuden vaatimukset haastavat rakennusalan yritystä, kun se lähtee siirtymään kohti teollista rakentamistapaa. (Annunen 2022, 8–10.)

Tuotekeskeinen ajattelu on teollisen rakentamisen perusta, ja se edellyttää, että tuotteet suunnitellaan pitkäikäisinä kokonaisuuksina, joilla on selkeät versiot, ominaisuudet ja elinkaaren hallinnan periaatteet. Tällainen lähestymistapa korostaa suunnittelua, jossa teollinen valmistettavuus ja asennettavuus otetaan huomioon jo varhaisessa vaiheessa. Esivalmistetuista komponenteista koostuvissa ratkaisuissa tämä näkyy esimerkiksi liitosten suunnittelussa: komponenttien tulee olla asennettavissa nopeasti, tarkasti ja toistettavasti, mikä poikkeaa merkittävästi perinteisen rakentamisen tavasta toimia.

Tuotteen suunnittelu sekä valmistettavaksi että asennettavaksi on haasteellista. Kokonaisvaltainen suunnittelu vaatii erilaisen suunnittelu- ja valmistusprosessin, jollaiseen rakennusalalla ei ole totuttu. Tuotteen määrittäminen ja tuoterakenteen luominen sekä kaupalliseksi että tekniseksi tuoterakenteeksi on rakennusalalle vieras käsite. (Tolonen 2017, 342) Kaupallisen ja teknisen tuoterakenteen määritys on kuitenkin välttämätön askel kohti teollista tekemistä ja ilman tätä askelta kehitystyö voi jäädä skaalautumattomaksi kokeiluksi.

Tuotekonfiguraattorin luominen ja määrittäminen on organisaatioille vaikeaa, koska tekniikan suunnittelussa on useita haasteita teollisen rakentamisen näkökulmasta. Tuotteen näkökulmasta puuttuvat sekä prosessit että järjestelmät. Tieto ja data ovat pirstaloituneet moneen eri suuntaan. (Hall, Algiers, Lehtinen, Levitt, Li & Padachuri 2014; 3) Kun projekti tuotteistetaan konfiguroitavaksi, se suunnitellaan perusteellisesti kerran ja jatkossa ratkaisu muodostetaan valitsemalla ennalta määritellyistä vaihtoehdoista – toisin kuin toimintamallissa, jossa jokainen projekti suunnitellaan alusta uudelleen.

Tuotekonfiguraattorin kehittäminen on organisaatiolle vaativa tehtävä, sillä se edellyttää kokonaan uudenlaista ajattelutapaa, jotta toteutus ja hinnoittelu voidaan määrittää kannattavasti. Suunnittelijan tai myyjän on pystyttävä valitsemaan tuotteen ominaisuudet ennalta valmiiksi määritettyjen vakioitujen vaihtoehtojen perusteella. Perinteisissä projektiorganisaatioissa ei yleensä ole riittävää osaamista suunnitella ja hallita tuotteeseen liittyviä prosesseja ja järjestelmiä. Rakennusalalla teollisesti valmistettavien tuotteiden, kuten asuntomoduulien lopullinen muoto tai sisältö eivät usein ole vakioituja, mikä edelleen vaikeuttaa konfiguroinnin rakentamista.

Projektiorganisaation kyky kehittää osaamista on usein vajavaista, koska riittävä jatkuvuus puuttuu. Toyotan valmennuskatan kaltaisten menetelmien käyttö vaatii pitkäjänteistä ja systemaattista osaamisen kehittämistä. Ongelmanratkaisun kyvykkyyden kehittäminen täytyy nähdä prosessina, jota kehitetään yhdessä tuotekehityksen, suunnittelun ja tuotannon kanssa. (Rother 2009, 172–178.) Tämän kaltaisessa ohjausmenetelmässä esihenkilö edistää jatkuvasti työntekijän kehittymistä ja ongelmanratkaisutaitoja asettaen hänelle pieniä tavoitteita, joiden vaikutuksia seurataan ja niistä opitaan. (Kiviniemi 2023, 31–33)

Tuotekehitysorganisaation paikka organisaatiohierarkiassa on usein määritelty puutteellisesti. Tuotteen pitkäjänteinen suunnittelu ja tuoteportfolion ylläpitäminen edellyttää riittävän pitkäaikaisen strategian tiedostamista, joten sen sijainti täytyy olla lähellä yrityksen johtoa. (Jackson 2006). Tuotteen suunnittelua tehtäessä on nähtävä Hoshin suunnittelun kaltainen pallotteluprosessi, jossa päämäärä, tavoitteet ja toimenpiteet tarkentuvat suunnittelun edetessä (Jokinen 2021, 15–18). Teollisen rakentamisen toimintaperiaatteita noudattavan ja kehittävän yrityksen on kiinnitettävä erityistä huomiota tuotekehityksestä vastaavan henkilöstön sijoittamisessa organisaatiohierarkiaan.

Teollisin menetelmin rakentavan yrityksen täytyy vastata riittävän suuresta osasta arvoketjua, jotta toiminta pysyy taloudellisesti kannattavana. Prosessissa mukana olevien sidosryhmien määrää joudutaan tämänkaltaisissa toteutuksissa rajaamaan voimakkaammin verrattuna projektikohtaiseen liiketoimintaan. Toiminnan jatkuvuuden turvaaminen edellyttää pitkiä sopimuksia eri yritysten välillä.

Jokaisen yrityksen tavoitteena on tuottaa voittoa. Perinteisessä projektitoiminnassa pääurakoitsija vastaa hankkeesta ja tehtävät jaetaan yksittäisinä kokonaisuuksina aliurakoitsijoiden kanssa. Myös toiminnan voitot jaetaan samalla periaatteella. Tämä johtaa helposti siihen, että yksittäiset toimijat tarkastelevat hanketta pelkästään oman toimintansa näkökulmasta.

Teollisessa rakentamisessa tuotannon yksittäisiä vaiheita ei tarkastella erillisinä tapauksina, vaan toimintaa lähestytään systeemitason näkökulmasta. Kokonaisuutta katsotaan ikään kuin lintuperspektiivistä, jolloin voidaan nähdä, miten eri työvaiheet vaikuttavat toisiinsa ja muodostavat yhtenäisen kokonaisuuden. Myös yrityksen kyky tuottaa voittoa perustuu juuri tämän kokonaisuuden sujuvaan toimintaan ja sen hallintaan.

Tekniikkaan liittyvän suunnittelun ja asentamisen pirstaloituminen sekä horisontaalisesti että vertikaalisesti vaikeuttaa jatkuvan kehittämisen ideaa, joka on teollisen toiminnan kilpailukyvyn kulmakiviä. (Hall, Algiers, Lehtinen, Levitt, Li & Padachur 2014, 3; Fergusson 1993, 22–24) Lisäksi pirstaloitunut lainsäädäntö ja voimakas alueellinen vaihtelu vaikeuttavat tuotteen suunnittelua ja uudelleen käyttöä eri maissa ja kaupungeissa. Myös tuotehyväksyntämenettelyn puuttuminen ja standardoinnin puutteet vaikeuttavat tuoteportfolion ylläpitämistä. 

Teollinen rakentaminen on Suomessa edelleen vähäistä verrattuna Ruotsiin, jossa esimerkiksi puumoduulien hyödyntäminen kerrostalorakentamisessa on osoittautunut taloudellisesti ja laadullisesti kilpailukykyiseksi ratkaisuksi. Taloudellisesti kannattava teollinen tuotanto edellyttää suurempia volyymeja, kuin projektikohtainen rakentaminen. Teollinen rakentaminen ei ole yhden tiimin projekti eikä lyhytaikainen kokeilu, vaan toimintamallin kokonaisvaltainen muutos. Siinä tuote, data, prosessit, organisaatio ja systeemitaso kytkeytyvät toisiinsa ja kun kaikki nämä tekijät vahvistuvat, syntyy kokonaisuus, joka parantaa tuottavuutta, laatua ja ennustettavuutta.

Kirjallisuuskatsauksen perusteella voidaan todeta, että teollisessa rakentamisessa toiminnan lähtökohtana on kysynnän pohjalta suunniteltu tuote, jonka ratkaisut määritellään ja suunnitellaan tuotteena valmistettavuuden näkökulmasta. Pirstaloituneessa rakennusalan toimintaympäristössä yritykset tarvitsevat selkeitä toimintamalleja, joiden avulla ne voivat siirtyä perinteisestä projektimaisesta toteutustavasta kohti teollisen rakentamisen systemaattisia ja toistettavia toimintatapoja.

Rakennusalan tutkimuskentällä teollista rakentamista on käsitelty laajasti, mutta käytännön haasteet osoittavat, että uusille avauksille on edelleen selvä tarve. Osaamisen kehittäminen lähtee yrityksistä, mutta koulutusorganisaatioilla on merkittävä rooli sekä uusien alan ammattilaisten perehdyttämisessä että juurtuneiden alan käytänteiden ravistelemisessa. Lapin ammattikorkeakoulun ja Centria-ammattikorkeakoulun TROK – Teollisen rakentamisen osaamisen kehittäminen-hankkeen asiantuntijat työstävät näitä teemoja parhaillaan tiiviissä yhteistyössä yritysten kanssa, tukien siirtymää kohti teollisen rakentamisen toimintatapaa.

Teollisen rakentamisen menetelmiä soveltaen toteutetut, historian varhaiset esivalmistetut kylpyhuonemoduulit osoittivat jo 1930-luvulla, että toistettavuus tuo merkittäviä etuja. Nykyisin käytössämme on kehittyneemmät työkalut – BIM, PLM, Lean, konfiguraattorit ja standardointi – mutta onnistuminen edellyttää myös selkeää suuntaa ja arjen määrätietoisuutta. Muutos kannattaa aloittaa pienistä ja konkreettisista askelista: määritä tuote, rakenna data ja vakioi prosessi.