Industrialisering av byggprocessen anses utgöra ett nödvändigt steg för att uppnå effektivitets- och kvalitetsförbättringar i byggbranschen. FoU-projektet ”Undersökning av nyttan av ICT för industrialisering av projekt- och produktprocesser i byggindustrin”, även benämnt BICT efter den engelska titeln ”Benefits of ICT for industrialization of the construction industry”, har genomförts inom ramen för ett europeiskt byggforskningssamarbete med syfte att identifi- era effektiviseringsmöjligheter, både omedelbart och på kort sikt, vid tillämpning av modern ICT, informations- och kommunikationsteknologi, i byggprocessen. Projektet genomfördes i samarbete mellan Lunds Universitet/LTH, Luleå tekniska universitet och det franska forsk- ningsinstitutet CSTB och finansierades inom ramen för det internationella Erabuild- samarbetet av Formas-Bic, Boverket, ICT2008, Cementa AB och Multiconcrete.
Projektets övergripande syfte var att skapa en samsyn mellan forskare och praktiker om in- riktning på fortsatt utvecklingsarbete och behovet av forskning som stöder industrialiseringen av byggindustrin. I projektet har gjorts en kartläggning av informationshanteringen i ett svenskt byggprojekt för flerbostadshus, dels genom empiriska studier, dels genom en enkät till aktiva utvecklare i branschen. Branschexperter har utvecklat förslag till hur man omedel- bart och på kort sikt kan införa mer avancerade tillämpningar som skulle ge ett väsentligt bi- drag till effektivitet och kvalitet i processerna.
Syftet med denna del av projektet var att få en överblick över processer och system i det in-
dustriella byggandet och skapa en överblick över typer av programvaror. Syftet är också att få
en uppfattning om informationshanteringen i relationerna till utomstående aktörer. Redogörel- sen baseras på litteraturstudier samt en enkät ställd till tre ledande svenska företag inom om- rådet industriellt byggande, Open House Production AB, NCC Komponent AB och Strängbe- tong AB. Enkätsvaren har anonymiserats och arbetats in i den löpande texten eftersom syftet inte är att kartlägga det enskilda företagets informationshantering.
Processer
Processerna i det industriella byggandet innefattar både företagsknuten produkt- och process- utveckling, och projektknuten byggprojektutveckling. De förra kan betraktas som kontinuerli-
ga och spänner i tiden över och tillämpas i flera skilda byggprojekt. Samtidigt sker en tillba-
kakoppling till produkt- och processplattformarna från de enskilda projekten. Se Fig. 1 för
relationen mellan företag och projekt.
0 Nyttan av ICT för byggbranschen
6
Integration projektering - produktion
Vid utarbetandet av ett nytt byggprojekt baserat på en given teknisk plattform eller byggsy- stem, innefattande olika tekniska delsystem, utgår projektörerna från de möjligheter och re- striktioner som byggsystemet ger. Traditionellt dokumenteras ett byggsystem i text och rit-
ningar, som tillverkningsritningar och detaljritningar som visar knutpunkter och monterings-
anvisningar. Detta sätt att arbeta förutsätter en omfattande manuell hantering av informatio- nen. Moderna ICT-system i tillverkningsindustrin syftar till att hantera all information med datorstöd och utnyttjande av avancerade databaser där informationen görs tillgänglig för olika processer i företaget, t.ex. projektering, produktion och affärsprocesser. Produkt- och varuin- formation hanteras i stigande grad genom objekt som avbildar produkten och där dess egen- skaper representeras på ett standardiserat sätt som möjliggör kalkyler, simuleringar, styrning
av tillverkningsmaskiner, samt administrativ hantering inköp, försäljning, lagerhantering mm.
Tillverkningsindustrins informationshantering har varit svår att införa i byggsektorns projekt-
orienterade verksamhet, och där mycket av arbetet fortfarande sker med manuellt montage och tillpassning på byggplatsen. I stigande utsträckning utvecklas marknaden i riktning mot systemleveranser där delsystem tillverkas och monteras av specialistföretag. Dessa har i sti- gande omfattning dokumenterat sina system och ingående produkter på samma sätt som man gör inom tillverkningsindustrin.
Begreppet ”toolbox” har använts för att beskriva den del av en objektorienterad programvara som innehåller fördefinierade objekt som ingår i byggsystemet och som kan hanteras av pro- jektörerna i olika byggprojekt. Dessa objekt har inbyggt de restriktioner som det aktuella byggsystemet och dess produktionsprocess ställer vid utformning av nya byggnader med pro- gramvaran. Projektering för ett specifikt byggprojekt kan utföras både externt och internt i förhållande till företaget. Utformningsarbetet med tillämpning av ett givet byggsystem brukar med en term från bilindustrin benämnas ”konfigurering”, och skiljer sig från situationen då projektören kan utforma byggnaden oberoende av ett givet byggsystem.
I den enkät som gjorts i tre företag i samband med utarbetandet av denna artikel har ett av de undersökta företagen strukturerat de cad-objekt som utnyttjas vid projekteringen av ett bygg- projekt enligt följande:
(1) enkla objekt för fast inredning, fönster o dörrar,
(2) parametriska (variabla) objekt för t.ex. väggar, bjälklag etc.,
(3) objekt-system som är låsta för inredningar som badrum och kök, och stomkomplette- ringar som balkonger och trappor, samt
(4) objekt-system för sammansatta utrymmesmoduler.
Erfarenhetsåterföring
I en verksamhet som baseras på återkommande processer och ett utvecklat tekniskt system, är det naturligt att dra nytta av erfarenheter från genomförda projekt. Erfarenhetsåterföringen har då bättre förutsättningar än i en renodlat projektorienterad verksamhet där medverkande aktö-
rer ständigt ändras och där de tekniska lösningarna är olika från ett projekt till ett annat.
Företagen i enkäten rapporterar att erfarenhetsåtervinningen inte sker utan problem. Den är ofta långsam eftersom nästa projekt redan inletts innan produktionen uppdagat problem i fö- regående. Samtliga företag har någon form av rapportering. Det kan vara i form av s.k. tek- nikmöten med muntlig kommunikation mellan inblandad personal, som e-post mellan pro- jektdeltagare, i form av strukturerade skriftliga rapporter, eller med ICT-baserad återkoppling via något företagsresurssystem.
1 Bilaga 1
7
Huvudgrupper av ICT system
Tillverkning av produkter innefattar alltid två huvudprocesser, informationshantering och materiell bearbetning. Informationshanteringen avser både produkten och den organisation, företag eller projekt, som tillverkar produkten. Information avseende produkten kan avse hela livscykeln, dess utformning, produktion och förvaltning.
Figur 2: Huvudgrupper av ICT system i byggindustri och byggprojekt, förkortningar förkla- ras i löpande text
Man kan indela informationssystemen i företag och byggprojekt i tre huvudgrupper, se Fig. 2:
x Produktinformationssystem hanterar information om produkter, Engineering Informa- tion Management systems, EIM, på engelska.
x Tillverkningsinformationssystem hanterar information om tillverkning av produkter, Manufacturing Process Management system, MPM, på engelska.
x Företagsresurssystem hanterar information om företagets resurser, Enterprise
Resource Management systems, ERM1, på engelska.
Informationssystem i byggföretag och byggprojekt relateras här till denna indelning. Exempel på en alternativ indelning med fokus på frågor om användning av produktmodeller vid indust- riellt byggande finns i (Olofsson et.al 2004). En kartläggning av de programvaror som an- vänds inom småhusindustrin har gjorts i (Johnsson et al 2006).
Produktinformationssystem Produktbestämningssystem
Produktinformationssystemen, som på engelska benämns Engineering Information Manage- ment systems, EIM, skall dels hantera information om produkten i samband med utformning- en, dels samordna olika medverkande system. De system som används för utformning av pro-
dukten kan gemensamt benämnas Produktbestämningssystem eller på engelska Engineering
Information Creation systems, EIC.
Exempel på produktbestämningssystem är CAD-system för geometrisk utformning och visua- lisering i 2D och 3D, beräkningssystem för FEM-analys, energiförbrukning och ventilations-
2 Nyttan av ICT för byggbranschen
8
behov, simuleringssystem, applikationer för bestämning av produktionsenheter och montage- moduler samt produktionsplanering. Se yttercirkel av produktinformationssystem i Fig. 2.
Företagens applikationer
Företagen skiljer sig åt i användningen av applikationer beroende på verksamhetens inrikt- ning. Gemensamt är att teknikprojektörer i stor utsträckning använder AutoCAD för ritnings- produktion. I samband med systemutveckling och projektering använder arkitekterna både AutoCAD och ArchiCAD för 2D ritande och 3D modellering.
När man arbetar med 3D-modell i ArchiCAD för byggprojektet kan denna användas för fa- sadunderlag, visualiseringar och viss mängdning. FEM-beräkningar görs vid systemutveck-
lingen med simulerade standardmodeller. Detta behöver sedan inte göras vid de olika projek-
ten. Kompletterande beräkningar kan göras i vanliga beräkningsprogram för tillkommande systemkompletteringar, trapphus, balkonger mm.
Information om byggnadens geometri kan också användas för uppbyggnad av en objektorien- terad 3D-modell i programvaror som ProEngineer, vilken utvecklats för utarbetande av 3D- modeller och 2D ritningar vid maskinkonstruktion. ProEngineer kan samverka med PDM-
system, se nedan, för att koppla resurser i form av ingående artiklar till byggsystemets teknis-
ka lösningar av byggdelar, och möjliggör då integration mellan produktutveckling och företa- gets produktions- och affärssystem. Utdata kan t.ex. användas för styrning av verktygsmaski- ner och FEM-analys för hållfasthetsberäkningar. Motsvarande funktioner förekommer också företagens egenutvecklade databasapplikationer och affärssystem.
Produktinformationsutväxlingssystem
Övriga system inom gruppen Produktinformationssystem hanterar information som utväxlas genom processerna; de skulle kunna kallas Produktinformationsutväxlingssystem, på engelska
Engineering Information Interchange system, EII-system. Se innercirkel av produktinforma-
tionssystem i Fig. 2. Till dessa hör:
x System för elektronisk dokumenthantering, kallade EDM-system, t.ex. projektnätverk x Product Data Management systems, PDM-system, och även Product Life Cycle in-
formation management systems, PLM- eller PLCS-system
x Objektorienterade projektdatabaser, för concurrent engineering och BIM, Building In-
formation Models.
EDM-system
System för elektronisk dokumenthantering, EDM-system, hanterar dokument med produkt- och projektinformation på ett strukturerat och lättillgängligt sätt och används huvudsakligen som stomme i projektnätverk. Fördelarna med EDM-system är att de gör informationen ad- ministrerbar, lättillgänglig och oberoende av produktbestämningssystem och ursprungliga format.
Skillnaden mellan dokumentbaserad informationshantering och objekt-orienterad informa-
tionshantering ligger i att de förra struktureras med utgångspunkt i dokumentdata, s.k. meta-
data, medan de senare baseras på objektdata. Dokumentdata beskriver således dokumentet, medan objektdata avser egenskaper hos objektet själv. Begränsningarna i dokumenthanter- ingssystem är av typen:
x Informationsobjektet är dokumentet snarare än byggobjektet
Bilaga 1
9
x Inget stöd för integrerad projektering (concurrent engineering)
PDM-system
Product Data Management system, PDM, har utvecklats för att hantera och utväxla informa-
tion om en produkt från utformning till tillverkning. PDM-systemen knyter metadata till in- formationsobjekt, t.ex. CAD-filer eller databasobjekt, vilket gör det möjligt att skapa relatio- ner mellan informationsobjekten för olika syften. Informationen kan innehålla texter, ritning- ar, bilder eller objektbaserad information t.ex. om egenskaper och uppbyggnad av modeller.
Ett PDM-system kan hantera olika versioner av produktens utformning och upprätthålla
kopplingar mellan informationsmängder i olika databaser t.ex. mellan funktionellt bestämda delar med tekniska lösningar och information om resurser i form av faktiskt använda och monterade varor.
Applikationer för mängdning och kostnadskalkylering tillhör kategorin produktinformations- system och kan betraktas som en typ av PDM-system.
Product Life Cycle Management system, PLM-system, utsträcker informationshanteringen om
produkten över hela dess livslängd. Detta kan vara relevant för produkter med lång livslängd
med planerat underhåll, t.ex. fastighetsförvaltningssystem. Ett PLM-system kan sägas vara produktens ”digitala ryggrad” och hanterar information om t.ex. en byggnad och dess delar, från samtliga skeden alltifrån programkrav, via utformning och produktion, till förvaltning. PLM-systemen har en större omfattning än PDM-systemen eftersom de utöver att integrera information från produktbestämning och tillverkning, även omfattar information från försörj- ningskedjorna, försäljning och kundhantering.
Objektorienterade databaser
En idé som funnits under en längre tid är att skapa en för samtliga medverkande gemensam modell av byggprojektet och byggnaden kallad BIM, Building Information Model. Modellen byggs av informationsobjekt som representerar byggnadens beståndsdelar, inte av dokument som beskriver beståndsdelarna vilket kännetecknar EDM-systemen. En sådan objektoriente- rad representation av byggnaden kan ge stöd för integrerad projektering, s.k. concurrent engi- neering, där olika aktörer skapar och utbyter information under uppbyggnaden modeller av byggnaden.
Integrationen av en BIM kan vara olika omfattande, från att alla arbetar mot en enda databas
som håller all information om byggnaden, som det svensk-finska Enterprixe, till att projektö-
rerna arbetar med separata modeller och databaser och endast utbyter sådan information som
berör två eller flera aktörer, t.ex. i Bentley’s ProjectWise för anläggningsprojekt. I det första fallet måste alla medverkande applikationer representera bygganden på samma sätt för att möjliggöra informationsutbytet, dvs. ha samma uppbyggnad av modellschemat, medan i det andra fallet behöver endast den information som utväxlas vara koordinerad mellan applikatio-
nerna. Informationshanteringen kan ske genom en relationsdatabas som hanterar datafiler på
objektnivå eller vara en renodlat objektbaserad databas. Det system som samordnar de olika aktörerna måste hålla reda på olika versioner av modellerna.
Företagens applikationer
Förekomsten av informationsutväxlingssystem varierar mellan de studerade företagen. Några
använder externa EDM-system som Movex eller Hummingbird för att hantera dokument in- ternt eller externt. I ett fall har man ett PDM-system knutet till en objektorienterad projektda- tabas med all information om respektive komponent i byggsystemet för att utnyttjas i CAD-,
Nyttan av ICT för byggbranschen
10
CAM-, ERP-verktygen via server och webbaserade lösningar. I ett annat fall betraktas arki-
tekternas byggsystemmodell som en förenklad BIM. Om det finns en logiskt sammanhängan- de informationsstruktur och dokumentation av byggsystemet ner på artikelnivå kan mängd- ning och kostnadskalkylering ske med automatik. Där detta inte är fallet, t.ex. eftersom in- formationen endast finns i ritningsformat, måste mängdning och kalkylering utföras manuellt. Det förekommer både externa och interna byggdata för utarbetande av relevanta kalkyler.
Tillverkningsinformationssystem
Tillverkningsinformationssystem med den engelska benämningen Manufacturing Process Management system, MPM, är en samlande beteckning för applikationer som hanterar pro-
duktionsprocesser inom tillverkningsindustrin. MPM systemen kan definieras som en egen kategori jämsides med Produktinformationssystem och Företagsresurssystem. Här ingår:
x System för tillverkningsplanering och tillverkningsstyrning
x System för styrning av verktygsmaskiner s.k. Computer-aided manufacturing CAM x System för fabrikslayout och digital montagesimulering, s.k. VM, Virtual Manufactu-
ring.
MPM system baseras på produktdata från produktinformationssystemen och på företagsresur-
ser i form av material, verktyg, maskiner, montagegrupper. De möjliggör simulering av alter-
nativa processer i s.k. digitala fabriker med syfte att effektivisera tillverkning och montage inom ramen för verksamhetens strategiska mål, t.ex. snabb omställning mellan produkter och kundanpassning.
Företagens applikationer
Även här har företagen olika grad av integration mellan systemen. CAD/CAM-stöd kan vara integrerat med samtliga övriga system, eller omfatta delar av tillverkningen, t.ex. i form av automatisk punktsvetsning för tillverkning av golv- och takbjälklagsstommar. Man kan även ha systemstöd för produktionsplanering som kommunicerar med övriga i systemet ingående moduler samt mot ekonomisystem. Beroende på graden av integration kan vissa system vara av typen "stand alone" för delmoment som betongtillverkning, och styrning av bocknings- och slipmaskiner.
Företagsresurssystem
Enterprise Resource Management system, ERM, (även ERP, Enterprise Resource Planning).
ERM-systemen har som syfte att stödja informationsbehovet i företagets processer och skall kunna hantera informationen på ett integrerat sätt. En svensk benämning är Affärssystem men
kan även vara Företagsresurssystem. I systemen ingår:
x Applikationer för styrning och kontroll av komponent och lagerflöden, Supply Chain Management system, SCM
x Kundrelaterade system för inköpsinformation, Customer Relations Management sy- stem, CRM.
Företagsresurssystem integrerar företagens olika system för: x Tillverkning
x Produktionsplanering x Orderhantering x Fakturering
Bilaga 1 11 x Bokföring x Inköp x Lagerhantering x Transporter x Personaladministration
x Kundservice med teknisk support x Marknadsföring
x Uppföljning och historik.
ERM systemen har utvecklats ur de tidiga MRP-systemen (Material Requirements/Resource Planning) som utvecklades under 1960-talet för att styra materialflödet i produktionen baserat på tillverkningsprognoser eller kundorder och uppgifter om ingående artiklar, lagersaldo, led-
tider mm. Nästa steg i utvecklingen var MRPII-systemen (Manufacturing Resource Planning)
som möjliggör tillverkningsplanering och affärsplanering med möjlighet att simulera och be- svara frågor som ”vad händer om?” Detta ingår i den senaste utvecklingen av ERM-systemen som integrerar hela företagets informations hantering med moduler för tillverkning, logistik, finans, kunddata, personal och lagerhantering.
Den tekniska uppbyggnaden av ERM-systemen innefattar: x Modulbaserad uppbyggnad anpassbar till företagets behov x Klient/server arkitektur
x Anpassbarhet till företagets informationsbehov x En gemensam central databas
x Webbgränssnitt för intranät, extranät och Internet
ERM-systemen kommer att i allt större utsträckning anpassas för användning i byggprojekt och kommer också att kunna användas under byggnadens driftsskede.
Företagens applikationer
Samtliga företag har välutvecklad användning av ERM-system för styrning och integrerad informationshantering i projekt, produktionsplanering, tillverkning, materialhantering vid inköp/lager samt uttransporter, och i de olika affärsprocesserna anbudshantering och kalkyle- ring och kundorderadministration. Utöver det används ekonomisystem, samt löne- och perso- naladministrativa system.
Projektinformationssystem
I byggbranschen är projektet den förhärskande organisationsformen i samband med produkt- bestämning och produktion. I projektinformationssystem behöver ingå både system av typen
Produktinformationssystem, t.ex. BIM och PLM, och Företagsresurssystem, t.ex. resursplane-
ringssystem, inköpssystem och logistiksystem. Byggsektorn har inte haft resurser att utveckla egna stora projektinformationssystem. Incitament som långsiktig samverkan mellan olika ak- törer har saknats.
Med Internet ökar nu möjligheten att stödja informationsbehovet i byggsektorns relativt små företag och kortlivade projekt, bl.a. i genom e-construction och projektnätverk.
Information om resurser och projekt finns i stigande grad tillgänglig i elektronisk form via Internet. Det kan gälla elektronisk anbudsgivning, inköp via auktioner, varuinformation och information om företag och ”best practice”. Området brukar benämnas e-construction.
6 Nyttan av ICT för byggbranschen
12
Projektnätverken förändrar mera djupgående informationshanteringen i projekten. Projektnät-
verk har likhet med PDM-systemen och kan sägas vara en variant av Företagsinformationssy- stemen. Ett projektnätverk möjliggör följande funktioner:
x Information om arbetet på byggplatsen
x Granskning av projektdokumentation
x Granskning av och anteckning på ritningar utan behov av CAD-system
x Förmedling och uppföljning av status för efterfrågad information
x E-posthantering
x Förmedling och uppföljning av ändringar
x Kopiering och distribution av ritningar
x Publicering av projektinformation för offentligt bruk
System för projektledning kan sägas innefatta en delmängd av Produktinformationssystem och Företagsresurssystem och består huvudsakligen av EDM-system av typen projektnätverk samt tid- och resursplaneringssystem. Med långsiktigt uppbyggda samarbeten, t.ex. partne- ring, skulle även PDM-system och integrerade projektdatabaser kunna ingå i projektlednings- systemen.
Företagens applikationer
Företagen ser inget behov av e-construction. MS Project används av några företag för pro- jektplanering och tillverkningsplanering som baseras på erfarenhetsvunna tider. I byggbran- schen är projektet den förhärskande organisationsformen i samband med produktbestämning
och produktion. I projektinformationssystem behöver ingå både system av typen Produktin-
formationssystem , t.ex. BIM och PLM, och Företagsresurssystem, t.ex. resursplaneringssy-
stem, inköpssystem och logistiksystem.
Allmänt
Interoperabilitet har av NIST, National Institute of Standards i USA, framhållits som en av de
viktigaste kostnadsbesparande egenskaperna hos byggsektorns informationssystem. Frågor som kan vara angelägna att ställa till företag som arbetar med inriktning mot industriellt byg- gande där interoperabilitet måste vara ett villkor för effektiv informationshantering kan vara:
x Hur kommunicerar företagets olika system internt respektive externt?
x Vilka filformat eller objektformat används, internt respektive externt?
Företagens applikationer
Företagens olika system och applikationer kommunicerar internt respektive externt med ve- dertagna filformat som MS Office-formaten, pdf och AutoCAD:s dwg-format. Kommunika- tionen organiseras med servrar och webbaserade lösningar.
Förväntad utveckling
Med ökad industrialisering av byggprocessen följer krav på integrerad informationshantering. I de undersökta företagen som arbetar med industriellt byggande har informationssystemen redan integrerats på ett sätt som överensstämmer med den fasta industrins. Byggsektorns fort- satta industrialisering kommer att medföra att den fragmenterade informationshanteringen successivt ersätts av samverkande informationssystem för produktinformation, tillverknings- information och företagsresurshantering.
7 Bilaga 1 13 Referenser http//:www.verkstadsforum.se. Besökt 2007-01-26. http://en.wikipedia.org. Besökt 2007-01-26.
Lessing J. (2006) Industrialised House-building. Concept and processes. Projekteringsmeto- dik, Lunds Universitet, LTH. Licentiatavhandling.
Johnsson H., Persson S., Malmgren L., Tarandi V., Bremme J. (2006). IT-stöd för industriellt
byggande i trä. Teknisk rapport 2006:19. Luleå tekniska universitet, Institutionen för Sam- hällsbyggnad, Avdelningen för Byggkonstruktion.
Olofsson T., Cassel E., Stehn L., Ruuth S., Edgar J-O., Lindbäck S. (2004). Produktmodeller i ett flexibelt industriellt byggande. Teknisk rapport 2004:06. Luleå tekniska universitet, In- stitutionen för Samhällsbyggnad, Avdelningen för Byggkonstruktion.
Ståhl J-E. (2006) Industriella tillverkningssystem. Mekanisk teknologi och verktygsmaskiner, Lunds Tekniska Högskola, Lunds Universitet.
Winch G. (2002) Managing construction projects: an information processing approach. Blackwell Science Ltd. ISBN-10: 0-632-05888-9.
9 Bilaga 2
Bilaga 2