Abstract

The construction industry is striving towards industrialization, characterized by standardized building processes and product parts enabled by effective data utilization. However, fragmented operational processes and siloed information present significant challenges in achieving this goal. To address these challenges, the construction sector needs to provide easy access to reliable data through standardized solutions. Building Information Modelling (BIM) has the potential to streamline data utilization in construction, but its implementation often falls short of expectations. This is due to the lack of standardized and consistent product information, which is a crucial link between BIM and fragmented construction processes. This dissertation seeks to bridge this gap and advance the industrialization of construction by investigating how predefined, managed, and integrated products, data, and processes can improve data utilization and support effective BIM implementation.

This dissertation utilizes a qualitative research design, with a systematic literature review and case study analysis to examine the topic. It proposes practical solutions for efficient data utilization, emphasizing the importance of predefined products, structured data flow, and predefined processes as essential steps toward industrializing construction. BIM findings reveal a fundamental perception gap that hinders the implementation, and the presented BIM Iceberg analogy highlights the challenging but critical potential of BIM, which requires collaboration and integration throughout the project lifecycle. A consistent Product Structure (PS) offers a potential starting point for addressing BIM challenges, enabling the flow of structured product data to be used in business processes. The proposed roadmap for industrializing construction based on Industrial Operation Modelling (IOM) elements starts with the increased use of predefined products, followed by predefined, structured product and process data, and the efficient definition of processes. Bridging the gap between processes’ needs and data usability is essential for moving toward industrialization. Together, these interplays provide novel insights into the facilitation of efficient data utilization on the journey towards the industrialization of construction, offering valuable contributions to practitioners and academics in the field.

Tiivistelmä

Teollisen rakentamisen menetelmät kasvattavat suosiotaan rakennusalalla. Teolliselle rakentamiselle ovat ‎tyypillisiä standardoidut prosessit ja esivalmistetut tuote-elementit, jotka mahdollistetaan tehokkaalla datan ‎hyödyntämisellä. Yhteensopimattomat prosessit ja tiedon hajanaisuus kuitenkin aiheuttavat merkittäviä haasteita ‎kokonaisuuden kehittämisessä. Näiden haasteiden ratkaisemiseksi rakennusalan tulee mahdollistaa helppo pääsy ‎luotettavaan dataan standardoitujen ratkaisujen avulla. Tietomallien (Building Information Model, BIM) käytöllä on ‎potentiaalia tehostaa datan käyttöä rakennusteollisuudessa, mutta tietomallien täytäntöönpano jää kuitenkin usein ‎odotuksista. Tämä johtuu standardisoidun ja yhdenmukaisen tiedon puuttumisesta, mikä taas aiheuttaa ongelmia ‎tietomallien ja rakentamisen hajanaisten prosessien välillä. Tämä väitöskirja pyrkii tarjoamaan keinoja edellä ‎listattujen ongelmien ratkaisemiseen, samalla pyrkien edistämään teollista rakentamista tarkastelemalla kuinka ‎esimääritellyt, tehokkaasti hallitut sekä integroidut tuotteet, data, ja prosessit voivat tehostaa datan hyödyntämistä ‎sekä tukea tehokasta tietomallien käyttöönottoa ja käyttöä.

Tässä väitöstutkimuksessa hyödynnetään menetelminä laadullista tutkimusta, systemaattista ‎kirjallisuuskatsausta ja tapaustutkimusta. Työ pyrkii tarjoamaan käytännönläheisiä ratkaisuja tehokkaaseen datan ‎hyödyntämiseen, korostaen esimääriteltyjen tuotteiden, jäsenneltyjen datavirtojen, ja tehokkaiden prosessien ‎tärkeyttä oleellisina askeleina kohti rakennusalan teollistamista. Tutkimuksen löydökset paljastavat ‎perustavanlaatuisia puutteita, jotka vaikeuttavat tietomallien tehokasta käyttöönottoa. Esitetty tietomallinnuksen ‎jäävuori (BIM iceberg) korostaa tietomallinnuksen valtavaa potentiaalia, jonka hyödyntäminen edellyttää ‎yhteistyötä ja prosessien integrointia koko projektin elinkaaren ajan. Yhdenmukainen tuoterakenne (Product ‎Structure, PS) tarjoaa hyvän lähtökohdan lähestyä tietomallinnuksen haasteita, mahdollistaen samalla jäsennellyn ‎tiedon virtaamisen ja sen tehokkaan käytön operatiivisissa liiketoimintaprosesseissa. Työssä ehdotettu vaiheittainen ‎suunnitelma rakennusalan teollistamiseksi perustuu teolliseen toimintamalliin (Industrial Operation Model, IOM) ja sen ‎elementteihin, joita ovat: esimääritellyt tuotteet, standardoitu tuote- ja prosessidata, sekä prosessien tehokas ‎määrittely ja hyödyntäminen. Tutkimustulokset edistävät tehokasta datan hyödyntämistä matkalla kohti ‎rakennusalan teollistamista, tarjoten arvokasta hyötyä käytännön työhön ja tuleville tieteellisille jatkotutkimuksille.‎

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Mansoori, S., & Haapasalo, H. (2019). Releasing the unhidden potential of BIM. In Proceedings of Second International Conference on Building Information Modeling, 1–18. https://www.en.symposia.ir/BIMCONF02

2. Mansoori, S., Haapasalo, H., & Harkonen, J. (2022). Potential of building information modeling in the project lifecycle – reflection against iceberg model. International Journal of Management, Knowledge and Learning, 11, 85–104. https://doi.org/10.53615/2232-5697.11.85-104

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Mansoori, S., Harkonen, J., & Haapasalo, H. (2022). Productization and product structure enabling BIM implementation in construction. Engineering, Construction and Architectural Management. Advance online publication. https://doi.org/10.1108/ECAM-09-2021-0848

4. Mansoori, S., Harkonen, J., Haapasalo, H., & Annunen, P. (2023). Industrialization in construction companies - a benchmark study on manufacturing companies. Manuscript in preparation.

5. Mansoori, S., Khan, I. S., Ahokangas, P., Matinmikko-Blue, M., Haapasalo, H., & Yrjölä, S. (2021). Value configurations for data and connectivity solutions in digitalized future factories. Processes, 9(12), 2233. https://doi.org/10.3390/pr9122233

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version