Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
MAGISTRSKO DELO
MAGISTRSKI ŠTUDIJSKI PROGRAM DRUGE STOPNJE GRADBENIŠTVO
Ljubljana, 2021
Hrbtna stran: 2021
URŠKA ŠRAJ
VZPOSTAVITEV STANDARDIZACIJE GRADBENIH VIROV KOT TEMELJ
ELEKTRONSKEGA POSLOVANJA
GRADBENIŠTVA V SKLOPU INDUSTRIJE 4.0
ŠRAJ URŠKA
Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
Kandidat/-ka:
URŠKA ŠRAJ
VZPOSTAVITEV STANDARDIZACIJE GRADBENIH VIROV KOT TEMELJ E-POSLOVANJA V SKLOPU
INDUSTRIJE 4.0
Magistrsko delo št.:
STANDARDIZATION ESTABLISHMENT OF
CONSTRUCTION RESOURCES AS A FOUNDATION OF E-BUSINESS WITHIN INDUSTRY 4.0
Master thesis No.:
Mentor: Predsednik komisije:
doc. dr. Aleksander Srdić
Somentor:
Ivan Rus, univ. dipl. inž. grad.
Član komisije:
Ljubljana, ______________
ERRATA
Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo
»Ta stran je namenoma prazna.«
BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK
UDK: 69:3.088.7:005.51(043.3) Avtor: Urška Šraj, dipl. inž. grad. (UN)
Mentor: doc. dr. Aleksander Srdić, univ. dipl. inž. grad.
Somentor: Ivan Rus, univ. dipl. inž. grad.
Naslov: Vzpostavitev standardizacije gradbenih virov kot temelj e-poslovanja v sklopu industrije 4.0
Tip dokumenta: Magistrsko delo Obseg in oprema: 62 str., 3 pregl., 32 sl.
Ključne besede: digitalizacija, e-poslovanje, stvarni viri, kalkulantski viri, ceniki, nabava, klasifikacija, nomenklatura, standardizacija
Izvleček
Vsi se zavedamo prednosti, ki jih prinaša digitalizacija, vendar se z uvajanjem novih tehnologij pojavijo tudi zapleti. V magistrski nalogi sem se osredotočila na reševanje ovir pri sprejemanju digitalizacije v gradbeništvu. Prikazana so neskladja skozi vse faze gradbenih projekta, s katerimi se srečujejo deležniki in ugotavljala v katero smer se odvija razvoj panoge. Gradbeništvo je iz vidika postopkov zelo razdrobljeno, to pa se pokaže tudi s številom dokumentov in informacij, ki so posledica različnih potreb deležnikov. Poglobila sem se tudi v opredelitev novih odgovornosti, ki jih digitalizacija prinaša deležnikom na gradbenem projektu; hkrati pa preučila prednosti in slabosti iz vidika uvajanje nove prakse. Prav tako je predstavljeno kako se je gradbeništvo v praksi prilagodilo na tako imenovano novo industrijsko dobo.
Temelj digitalizacije, ki prinaša številne prednosti, so informacije, zaradi njihovega nenehnega večanja pa pojavlja težnja k njihovem obvladovanju in večkratni uporabi tekom projekta. Ugotavljamo, da se zapleti ne pojavljajo več na tehničnem nivoju, temveč pri vzpostavljanju enotnih standardizacij, klasifikacij in baze podatkov. Pri njihovi uporabi se je potrebno osredotočiti na usklajene projektne rešitve, s katerimi se izognemo zamudam in stroškom, še bolj pomembno pa je izobraževanje kadra in prilagoditev na novo miselnost.
Sprva so bili gonila sila razvoja projektanti, zadnje čase pa se kaže tudi želja izvajalcev in
investitorjev, po razvoju in enotnih rešitvah, ki bi olajšale ponavljajoče delo in omogočile zgodnje odkrivanje napak. Ne glede na različne vloge in cilje deležnikov, se kaže zavedanje, da je digitalizacija nujna in edina prava smer za transparentno vodenje projektov in dosego ciljev na projektu.
Prišli smo do zaključka, da nikoli ne bo obstajala ena rešitev ali eno okolje, s katero bomo digitalizirali gradbeništvo. Odgovor je vsebinska usklajenost v začetni fazi investicijskega procesa
(standardizacija), povezava med klasifikacijskimi sistemi in enotna nomenklatura, ki bo omogočalo uporabo istih informacij na različnih področjih od načrtovanja do naročanja in izvedbe. To omogoča da je vsebina znotraj različnih poslovnih sistemov lahko povezana. Digitalizacije se je potrebno torej lotiti celovito in povezati trenutne parcialne rešitve, ki jih vsak deležnik rešuje na svoj način.
»Ta stran je namenoma prazna.«
BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT
UDC: 69:3.088.7:005.51(043.3) Author: Urška Šraj, dipl. inž. grad. (UN)
Supervisor: doc. dr. Aleksander Srdić, univ. dipl. inž. grad.
Co-supervisor: Ivan Rus, univ. dipl. inž. grad.
Title: Standardization establishment of construction resources as a foundation of e- business within industry 4.0
Document type: Magistrsko delo Notes: 62 pg., 3 tabl., 32 fig.
Keywords: digitization, e-business, real resources, calculation resources, price lists, procurement, classification, nomenclature, standardization
Abstract
We are all aware of the benefits of digitalisation, but with the introduction of new technologies, complications also arise. In my master's thesis I focused on solving obstacles to the acceptance of digitalization in construction. Discrepancies are shown through all phases of the construction project that stakeholders face and the direction of the development of the industry is determined. Construction is very fragmented in terms of procedures and this is also reflected in the number of documents and information resulting from the different needs of stakeholders. I also delved into the definition of the new responsibilities that digitalisation brings to stakeholders in a construction project; at the same time, examine the advantages and disadvantages in terms of introducing new practices. It also presents how construction has adapted in practice to the so-called new industrial era.
The basis of digitalization, which brings many benefits is information and due to their constant increase, there is a tendency to manage and reuse them during the project. We find that complications no longer occur at the technical leve but in the establishment of uniform standardizations,
classifications and databases. In their use, it is necessary to focus on coordinated project solutions to avoid delays and costs and even more important is the training of staff and adaptation to the new mentality.
Initially, the driving force behind the development was the designers but recently the desire of contractors and investors for development and uniform solutions that would facilitate repetitive work and enable early detection of errors has also been evident. Regardless of the different roles and goals of stakeholders, there is an awareness that digitalization is a necessary and the only right direction for transparent project management and achieving the goals of the project. We have come to the
conclusion that there will never be one solution or one environment with which to digitize construction. The answer is content harmonization in the initial phase of the investment process (standardization), a link between classification systems and a uniform nomenclature that will allow the use of the same information in different areas from planning to ordering and implementation. This allows content within different business systems to be linked. It is therefore necessary to tackle digitalisation comprehensively and to connect the current partial solutions, which each stakeholder solves in its own way.
»Ta stran je namenoma prazna.«
ZAHVALA
Iskreno se zahvaljujem somentroju, g. Ivanu Rusu, da me je vodil skozi proces pisanja magistrske naloge in mi vedno brez obotavljanja pomagal. Za nasvete hvala tudi mentorju, g. Aleksandru Srdiću.
Največjo zahvalo pa si zasluži moja družina, ki so mi stali ob strani tekom celotnega študija. Hvala tudi Alenu za podporo.
»Ta stran je namenoma prazna.«
KAZALO VSEBINE
ERRATA ... I BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK... III BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT ... V ZAHVALA ... VII KAZALO PREGLEDNIC... XI KAZALO SLIK ... XII LIST OF TABLES ... XIII LIST OF FIGURES ... XIV RAZLAGA KRATIC ... XV
1 UVOD ... 1
1.1 Opredelitev obravnavane teme ... 1
1.2 Namen in cilj magistrskega dela ... 1
1.3 Struktura naloge ... 1
2 GRADBENI PROJEKT ... 2
2.1 Definicija ... 2
2.2 Posebnosti gradbenih projektov ... 2
2.3 Gradbena industrija ... 3
2.4 Gradbeni projekt iz vidika odgovornosti deležnikov ... 4
2.5 Faze gradbenega projekta v splošnem ... 4
2.5.1 Koncipiranje ... 4
2.5.2 Konstruiranje ... 5
2.5.3 Priprava na gradnjo ... 6
2.5.4 Faza izvedbe ... 7
3 INDUSTRIJA 4.0 ... 9
3.1 Predstavitev koncepta ... 9
3.2 Implementacija koncepta Industrija 4.0 v gradbeništvu: priložnosti in izzivi ... 10
3.3 Big Data ... 10
3.4 Aplikacija Industrije 4.0 v Sloveniji... 13
3.5 Težave v gradbeni stroki pri sprejemanju Industrije 4.0 in digitalizacije ... 14
3.6 Digitalne rešitve v procesu graditve ... 14
3.7 Pretok informacij med deležniki ... 16
3.8 Potrebe deležnikov ... 19
4 POMEN ZANESLJIVE DOLOČITVE OBSEGA DEL ... 21
4.1 Pomen dobrega popisa del ... 21
4.1.1 Posledice slabih popisov ... 22
4.2 Standardizacija ... 22
4.3 Parametrizacija ... 23
5 VEČMODELNO OKOLJE GRADBENEGA PROJEKTA ... 26
5.1 Različni vidiki večmodelnosti ... 26
5.1.1 Model proizvodnje ... 27
5.1.2 Določitev obsega del ... 27
5.1.3 Priprava ponudbe ... 28
5.1.4 Viri ... 28
5.1.4.1 Kalkuantski viri ... 30
5.1.4.2 Stvarni viri ... 30
5.1.4.3 Povezava stvarnih in kalkulantskih virov ... 31
5.1.5 Klasifikacije ... 31
5.1.6 Kalkulacija ... 34
5.1.6.1 Komercialna obdelava ... 35
5.1.6.2 Tehnoekonomski elaborat ... 35
5.1.7 Materialno poslovanje ... 35
5.1.8 Celovita informacijska rešitev za upravljanje gradbenih projektov ... 36
6 KRITIČNE TOČKE ZNOTRAJ MODELA PROIZVODNJE ... 38
6.1 Od BIM modela do naročanja: kritične točke... 38
6.1.1 Opis elementov ... 39
6.1.2 Klasificiranje ... 40
6.1.3 Povezovanje kalkulantski vir s stvarnim virom ... 40
6.1.4 Določanje cen postavkam ... 41
6.1.5 Nabava ... 41
6.2 Primer betonske medetažne plošče ... 42
6.3 Primer opečnate stene ... 47
6.4 Shema toka informacij ... 50
7 PREDLOG UVELJAVITVE STANDARDIZACIJE VIROV ZA E-POSLOVANJE V GRADBENIŠTVU ... 51
7.1 O e- poslovanju na splošno ... 51
7.2 Predstavitev standarda GS1 ... 52
7.3 Izzivi e-poslovanja v gradbeništvu ... 52
7.4 Koristi standardizacije virov za e-poslovanje ... 54
7.5 Predlog uveljavitve e-poslovanja v gradbeništvu ... 54
8 POVZETEK ... 59
9 VIRI ... 60
KAZALO PREGLEDNIC
Tabela 1: Primer sestavljanja postavke na primeru opaža stene v krivini ... 25 Tabela 2: Prednosti in slabosti tujih klasifikacijskih sistemov ... 33 Tabela 3: Atributna tabela za betone, povzeto po IZS (Priročnik za pripravo projektne naloge za implementacijo BIM-pristopa za gradnje) ... 39
KAZALO SLIK
Slika 1: Faze gradbenega projekta (vir: www.axis.si) ... 4
Slika 2: Zgodovinski pregled industrijskih revolucij in prikaz ključnih razvojev (vir: M. Koch & P. Merkofer, Industry 4.0 Challenges and solutions fort the digital transormation and use of exponential technologies, 2015, str. 3) ... 9
Slika 3: Koncept industrije 4.0 in ključni vidiki za implementacijo (vir: www.axis.si)... 12
Slika 4: Značilnosti baze podatkov (vir: PCSG, Digital Construction Summit 2020) ... 13
Slika 5: »Popolni kaos« pri izmenjavi enega dokumenta na gradbenem projektu' (vir: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020) Rumeno: kopija dokumenta Zeleno: uradni dokument Rdeče: lokalni dokument ... 17
Slika 6: »Trije obroči« izmenjave podatkov (vir: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020) ... 18
Slika 7: Shema razvoja Povezanega podatkovnega okolja (vir: PCSG, Digital Construction Summit 2020) ... 20
Slika 8: Primer sestavljanja postavke s parametri v splošnem ... 24
Slika 9: Različni modeli znotraj enega projekta (vir: Axis d.o.o.) ... 26
Slika 10: Projektni model (vir: Cerar, J., . Izdelava proizvodnega modela gradnje na osnovi IFC modela zgradbe, str. 10) ... 28
Slika 11: Prikaz virov in delovnih postopkov (vir: Axis d.o.o.) ... 29
Slika 12: Potek priprave gradbene kalkulacije (vir: https://www.axis.si/baza-znanja/) ... 31
Slika 13: Koncept C (Construction) + ERP (Enterprise Resource Planning kot ga uvaja podjetje AXIS v okviru sistema XPERT) (vir: Axis d.o.o.) ... 37
Slika 14: BIM model stavbe ... 38
Slika 15: BIM model stavbe in lokacija medetažne plošče ... 42
Slika 16: Atributi oz. lastnosti za izbrano medetažno AB ploščo ... 43
Slika 17: Atributi o lokacije medetažne plošče ... 44
Slika 18: Manjkajoči podatki o klasifikaciji plošče ... 44
Slika 19: Postavka za AB medetažno ploščo ... 44
Slika 20: Seznam virov za ploščo ... 45
Slika 21: Struktura kosovnice za ploščo ... 45
Slika 22: Cenik za betone ... 46
Slika 23: BIM model stavbe in lokacija opečnatih zidakov ... 47
Slika 24: Postavka za zidake ... 47
Slika 25: Seznam virov za opečnato steno ... 48
Slika 26: Struktura kosovnice za zidake ... 48
Slika 27: Cenik za zidake ... 49
Slika 28: Shema toka informacij od BIM modela objekta do digitalnega dvojčka ... 50
Slika 29: Relacije med deležniki ... 53
Slika 30: Cenik enega od dobaviteljev (Vir: XpertOpen) ... 56
Slika 31: Osnutek GIS pregledovalnika za pregled dobaviteljev, obratov, deponij ... (Vir: XBase) .... 57
Slika 32: Postopek uveljavitve e-poslovanja od projektanta do dobavitelja ... 58
LIST OF TABLES
Table 1: An example of assembling an item in the case of formwork walls in a curve ... 25 Table 2: Advantages and disadvantages of foreign classification systems ... 33 Table 3: Attribute table for concrete, summarized according to IZS (Manual for legal project tasks for the implementation of the BIM approach for construction) ... 39
LIST OF FIGURES
Figure 1: Phases of construction project (source: www.axis.si) ... 4
Figure 2: A historical overview of the industrial revolutions and an overview of key developments (source: M. Koch & P. Merkofer, Industry 4.0 Challenges and solutions fort the digital transormation and use of exponential technologies, 2015, page 3) ... 9
Figure 3: Industry 4.0 concept and key aspects for implementation (source: www.axis.si) ... 12
Figure 4: Database Features (source: PCSG, Digital Construction Summit 2020) ... 13
Figure 5: "Perfect chaos" when exchanging one construction project documentation (source: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020) ... 18
Figure 6: "Three rings" of data exchange (source: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020) ... 18
Figure 7: Development scheme of Connected Data Environment (source: PCSG, Digital Construction Summit 2020) ... 20
Figure 8: Example of composing an item with parameters in general ... 24
Figure 9: Different models within one project (source: Axis d.o.o.) ... 26
Figure 10: Project model (source: Cerar, J., . Izdelava proizvodnega modela gradnje na osnovi IFC modela zgradbe, page 10) ... 28
Figure 11: Overview of resources and working procedures (source: Axis d.o.o.) ... 29
Figure 12: The course of preparation of the construction calculation (source: https://www.axis.si/baza- znanja/) ... 31
Figure 13: Concept of C (Construction) + ERP (Enterprise Resource Planning as introduced by AXIS under XPERT) (source: Axis d.o.o.) ... 37
Figure 14: BIM model of building ... 38
Figure 15: BIM model of the building and location of the slab ... 42
Figure 16: Attributes or properties for the slab ... 43
Figure 17: Attributes about the location of the slab ... 44
Figure 18: Missing classification data ... 44
Figure 19: Item of BoQ for the slab ... 44
Figure 20: List of sources for the board ... 45
Figure 21: Tally for the slab ... 45
Figure 22: Price list for concrete ... 46
Figure 23: BIM model of the building and location of the brick wall ... 47
Figure 24: Item of BoQ for the wall ... 47
Figure 25: List of sources for the brick wall ... 48
Figure 26: Tally for bricks ... 49
Figure 27: Price list for zidake ... 49
Figure 28: Information flow diagram from BIM object model to digital twin ... 50
Figure 29: Relations between stakeholders ... 53
Figure 30: Price list of one of the suppliers (Source: XpertOpen) ... 56
Figure 31: Draft of GIS viewer for inspection of suppliers, plants, landfills ... (Source: XBase) ... 57
Figure 32: The process of enforcing e-commerce from designer to supplier ... 58
RAZLAGA KRATIC
2D - dvodimenzionalno 3D - tridimenzionalno
ABC – metoda razporejanja stroškov na podlagi aktivnosti (angl. Activity Based Costing) TEE - tehno-ekonomski elaborat
BIM - Building Information Management
WBS - hierarhična drevesna struktura (angl. Work Breakdown Structure)
IFC - temeljni industrijski razredi (angl. Industry Foundation Classes) namenjeni za izmenjavo podatkov v gradbeništvu (Marc in sod., 2018)
C - construction (strokovni, tehnični sistem)
ERP - poslovni sistem za načrtovanje virov (angl. Enerprise Resource Plannig) GTIN - globalna trgovinska številka izdelka
IoT – internet stvari (angl. Internet of Things)
1 UVOD
Gradbeništvo sooča z vse večjo potrebo po digitalizaciji, saj ne še vedno na samem repu med gospodarskimi panogami. Poleg sodobne paradigme BIM, pa se usmerja tudi v avtomatizacijo poslovnih in delovnih procesov ter posledično informacijsko integracijo vseh deležnikov v procesu graditve. Celovito informatizacijo panoge in njeno povezovanje z ostalimi pa lahko opredelimo tudi kot koncept Industrije 4.0. Kaj vsi omenjeni pojmi pomenijo in katere so sistemske pomanjkljivosti v procesu graditve, ki so privedle do uvajanja novih rešitev sem raziskala v moji magistrski nalogi.
1.1 Opredelitev obravnavane teme
Proces izdelave je zajemal:
− pregled trendov in usmeritev na področju digitalizacije gradbeništva in sprememb, ki jih prinaša digitalizacija, predstavitev priložnosti,
− stopnja digitalizacije v Sloveniji,
− predstavitev informacijskih tokov skozi faze projekta,
− analizo nabavnega procesa pri gradnji objektov,
− primer pretoka informacij od BIM modela do naročanja,
− pregled kritičnih točk digitalizacije tekom projekta in
− predstavitev predloga uveljavitve standardiziranega materialnega poslovanja v gradbeništvu.
1.2 Namen in cilj magistrskega dela
Magistrska naloga predstavlja pregled poteka gradbenega projekta in verige deležnikov, ki
pripomorejo k cilju projekta iz vidika informacijskih tokov. Optimizacija toka informacij je bistvena v sklopu implementacije Industrije 4.0 v gradbeništvu. Pripravljen je pregled trenutnega stanja
digitalizacije, analizirane prakse, ki se že uporabljajo in prestavljene priložnosti, ki jih prinaša
vzpostavitev koncepta Industrije 4.0. Hkrati je predstavljen kritičen pogled na pristope, ki jih trenutno uporabljamo in identificirane pomanjkljivosti tistih, ki se niso uveljavile. Pripravila sem tudi predlog celovitega pristopa k izboljšanju poteka gradbenih projektov. Cilj je prikazati, kako digitalizacija panoge lahko poenostavi procese v gradbenih projektih, vzpostavi transparentno sodelovanje med deležniki in omogoča učinkovito vodenje projekta.
1.3 Struktura naloge
V prvem poglavju je opisan gradbeni projekt iz vidika deležnikov in težave v fazi graditve. V drugem poglavju je opisan koncept Industrije 4.0 in možnosti uporabe v gradbeni panogi. Tekom naslednjega poglavja je opisan namen dobre projektne dokumentacije in opredeljene vloge deležnikov, ki
prispevajo k uspešni izvedbi projektov. Na koncu je prestavljena ideja uveljavitve digitalizacije v gradbeno panogo.
Na začetku je potrebno poudariti, da se pri obravnavi navezujem na najpogostejši tip vodenja gradbenega projekta – ločeno projektiranje in izvedba (ang. design – bid – build).
2 GRADBENI PROJEKT
2.1 Definicija
Poznanih je več definicij besede projekt, saj se glede na namen uporabljajo različno. Slovenski slovar knjižnega jezika opredeli projekt kot (SSKJ, 2021):
1. kar določa, kaj se misli narediti in kako naj se to uresniči, načrt: izdelati, predložiti projekt;
projekt šolske reforme; projekt za modernizacijo podjetja / finančni, investicijski projekt;
idejni, tehnični projekt stroja; raziskovalni projekt; vesoljski projekt
2. grad. skupek načrtov, tehničnih opisov in popis stroškov za kak objekt, območje: arhitekti so izdelali več projektov; projekt ceste, spomenika, stavbe; projekt električne napeljave / gradbeni projekt
♦ arhit. glavni projekt glavni načrt
// izdelovanje, uresničevanje tega: financirati, kreditirati projekt; sodelovati pri projektu 3. publ., navadno s prilastkom umetniško delo glede na namen, da se izvede, uresniči:
komisija je filmski projekt potrdila; glasbeni, gledališki projekt / uspeh mladega igralca pri projektu
4. knjiž. osnutek, predlog določenega besedila: razpravljati o projektu resolucije, zakona
Tuji avtorji ga navajajo kot zaporedje edinstvenih, kompleksnih, med seboj povezanih aktivnosti, ki imajo en cilj in namen, so končane v določenem času, v omejenem proračunu in v skladu s
specifikacijo (Robert K. Wysocki & McGary, 2003).
Naslednja definicij projekta je kombinacija organizacijskih potencialov, združenih z namenom ustvariti določeno novost, ki bo podjetju zagotavljajo sposobnost oblikovanja in uresničevanja strategije. Vsi projekti imajo določen življenjski ciklus in potekajo kot zaporedje določenih faz (Cleland, 2007).
Gradbeni projekt je po definiciji Pšundra v knjigi Vodenje gradbenih projektov (Mirko, 1997) enkratni ciljno usmerjen investicijski proces odvijanja določenih faz teh procesov. Cilji projekta morajo biti jasni vsem deležnikom na projektu. V kolikor ti niso, lahko privede do nerazumevanja med člani na projektu in sprememb pri izvedbi projekta (Stare, 2010).
Bistvo gradbenih projektov je torej proces, sestavljen iz več aktivnosti z zastavljenim ciljem. Projekt opredeljujejo obseg, kakovost, čas, stroški in viri.
2.2 Posebnosti gradbenih projektov
Gradbeništvo predstavlja fragmentiran sektor, ki je odvisen od velikega števila poklicev. (Drakulič, 2005). Prepletenost številnih poklicev se odraža tudi v gospodarski rasti, saj se gibanje BDP-ja giba sorazmerno z gibanjem BDP-ja države. Posebnost gradbenih projektov je trajanje njihove izvedbe, saj največkrat trajajo več mesecev ali več let.
Številne posebnost so tudi pri izvajanju del, ki vključujejo odstopanje dejanskih pogojev dela od načrtovanih, s čimer se pojavi tudi odstopanje dejanskih stroškov dela od načrtovanih. Prisotne so vmesne faze, obstoj predplačil in vmesnih plačil naročnika (Grabovoi, 2006).
Te značilnosti povzročajo negotovost, saj nam ni omogočeno, da načrtovane vrednosti stroškov faz del in zneska predplačil upoštevamo kot kazalnike, ki bi zanesljivo ocenili finančni rezultat izvajanja gradbene pogodbe. Objektivno merilo je lahko na primer stopnja dokončanosti del. Za določitev stopnje dokončanih del je potrebno izračunati prihodek, ki ga bo izvajalec prejel za opravljeno delo in pripadajoče stroške.
Prav tako za gradbene proizvode velja nepremičnost in geografska razpršenost. Izvajalci morajo biti mobilni, večkrat pride do zapletov pri usklajevanju dejavnosti.
Objekti, ki se gradijo so raznoliki, kar pomeni tehnološko in organizacijsko večplastnost.
Posebnosti veljajo tudi pri gradbeni organizaciji, saj velja dejstvo, da je preživetje gradbenega podjetja v veliki meri odvisno od možnosti pridobivanja naročil, obremenitve proizvodnih zmogljivosti in učinkoviti izrabe virov, kar določa možnosti za doseganje sprejemljivega dobička.
Gradbeništvo se loči od drugih panog zaradi naslednjih posebnosti in značilnosti (Ratajec, 2004):
− Heterogena in fragmentirana panoga, ki je odvisna od velikega številka različnih poklicev,
− gradbeništvo je delovno intenzivna panoga, zahteva visoko mobilnost delovne sile, delovnih sredstev, gradbene mehanizacije,
− proces izvajanja del je dolgotrajen, projekti pa obsežni. Za vsak projekt je potrebno izdelati raziskave, pripraviti projektno dokumentacijo, izbrati ustrezno tehniko izvedbe in uporabiti najprimernejše gradbene materiale, najti najugodnejše dobavitelje in pogodbene izvajalce. To pomeni, da pri naslednjem projektu tega ne moremo uporabiti.
− gradbeni objekti so lokalno vezani in negibljivi,
− oblikuje infrastrukturo, ki je pomembna za življenje in delo vseh ljudi, proizvodnjo, transport in ostale pomembne storitve,
− tesno je povezano z gospodarskim ciklom,
− izrazito izpostavljeno klimatskim in vremenskim pogojem,
− trajnost objekta oziroma dolga življenjska doba,
− pomembni so logistični in transportni vidiki, saj je gradbeništvo med najbolj geografsko razpršenimi panogami in nanj pomembno vplivajo regionalne značilnosti,
− investicije v stroje, opremo in druge gradbene elemente so ocenjene na krajšo življenjsko dobo kot ostale panoge,
− visoka stopnja delovnih nesreč in
− ustvarja ogromne količine odpadnega materiala.
2.3 Gradbena industrija
Zaradi zgoraj navedenih posebnosti gradbene panoge lahko rečemo, da so projekti specifični in različni od proizvodne industrije. Gradbeni projekti so raznovrstni - specifičnost velja za organizacijo proizvodnje, tehnološke procese, planiranje, zbiranje podatkov in ugotavljanje stroškov projekta in posledično na oblikovanje cene. Zaradi tega je težje uporabljati metode organizacije tehnologije za spremljavo stroškov in oblikovanje cen, ki navsezadnje veljajo za industrijsko proizvodnjo.
Raznolikost strok in dejavnosti pa so značilne tudi za izvedbo projekta, zanje pa velja medsebojna odvisnost. Zato je usklajevanje deležnikov in dejavnosti del zelo težavno in povezano s stroški (Žemva, 2010).
2.4 Gradbeni projekt iz vidika odgovornosti deležnikov
Potrebno se je zavedati, da so na gradbenem projektu vključene različne zainteresirane strani oz.
deležniki na projektu. Vsak deležnik ima opredeljene vloge, odgovornosti in interese za doseganje uspešnih rezultatov pri uresničevanju gradbenega projekta. Uspešnost je odvisna od različnih dejavnikov, kar posledično vodi do uspeha oz. neuspeha projekta. Ravno zato velja gradbeni projekt za zapleten, ker ga tvorijo različni deležniki in njihovi končni rezultati, ki vključujejo pošteno količino odgovornosti, skupaj s finančnimi tveganji in tveganji, povezanimi z uspešnostjo podjetja
(Suryawanshi, 2020). V začetni fazi projekta je zato bistveno, da se jasno opredelijo vloge, odgovornosti in njihove pogodbene pravice in da se jih zapiše v pogodbi.
2.5 Faze gradbenega projekta v splošnem
Gradbeni projekt se v grobem deli na štiri faze, shema s fazami in aktivnostmi pa je prikazana na Slika 1 (povzeto po Pšunder (1997)):
I. KONCIPIRANJE / ZASNOVA
II. KONSTRUIRANJE
III. PRIPRAVA NA GRADNJO IV. IZVEDBA OZ. GRADNJA
Slika 1: Faze gradbenega projekta (vir: www.axis.si)
Figure 1: Phases of construction project (source: www.axis.si)
2.5.1 Koncipiranje
Faza koncipiranja se začne z odločitvijo o realizaciji projekta. Znotraj te faze je bistveno doseči cilje:
− določiti projektne cilje projekta,
− pripraviti študijo izvedljivosti,
− pregledati finančne, časovne in okoljske omejitve,
− zagotoviti finančna sredstva,
− glede na več variant izbrati optimalno in
− odobriti objekt.
Predinvesticijsko zasnovo izdela naročnik, največkrat jo pripravi samostojno; če pa za to ni
usposobljen, ga lahko v njegovem imenu pripravi strokovna oseba. Predinvesticijska zasnova v praksi pomeni študijo/analizo trga, zunanjih učinkov gradnje, raziskavo uspešnosti proizvoda itd. Na podlagi podatkov iz predinvesticijske zasnove se investitor odloči o nadaljnji realizaciji projekta. Po odločitvi o realizaciji se prav tako določi vodjo projekta kot odgovornega za pripravo investicijskega programa in idejnega projekta.
Investicijski program je obsežen dokument, ki predstavi analize (geološke, ekološke, geomehanske …) in upravičenost naložbe na podlagi dobe vračanja. Priloga investicijskega programa je poleg lokacijske informacije tudi idejni projekt objekta. Služi pridobitvi projektnih pogojev in ugotavljanju
soglasodajalcev v fazi projektiranja za izbrano varianto. Vsebovati mora lokacijske podatke (zemljiške parcele, odmiki od sosednjih objektov, lega objekta na zemljišču …) in zbirno projektno poročilo (opis materialov, tehnoloških rešitev, ukrepe za varstvo okolja …). Vsebuje tudi načrte arhitekture v
manjšem merilu, podatke o stroških projekta. Izdela se tudi generalni plan investicijskega projekta (glavne faze in aktivnosti).
Pomembno je, da se po odločitvi za realizacijo objekta dogovori o strategiji izvedbe celotnega projekta, med drugim o načinu vodenja in izmenjave informacij, naredi se osnutek pogodb in pripravi obrazce za kasnejše zapisnike, dnevnike. V tej fazi se vključi tudi ostale interesne skupine in se tudi njim določi vloge na projektu.
V fazi koncipiranja torej nastopita naročnik kot pobudnik gradnje in po potrebi še vodja projekta, ki v naročnikovem imenu skrbi za dokumentacijo. Ker ima vodja projekta več izkušenj in znanja kot naročnik, je bistveno, da se vodjo projekta imenuje v prvi fazi projekta. Oba deležnika sicer nastopata v vseh fazah projekta.
Vodja projekta je odgovoren za uspešno izvedbo projekta in je člen, ki povezuje vse ostale deležnike.
Zato je dober vodja projekta bistveni člen celote. Imeti mora veliko strokovnega znanja in poznavanja aktivnost v vseh fazah projekta, imeti mora sistemski pogled na projekt, sposobnost hitrega reševanja problemov, dobre pogajalske sposobnosti in zagotavljati transparentno komunikacijo med deležniki projekta. Na projektu nastopa na strani naročnika ali samostojno, kot predstavnik inženirja (ki ima nadzor nad izvedbo projekta) ali pa na strani izvajalca za naročnika.
Njegove naloge so koordinacija komunikacije in sodelovanja med deležniki, priprava strategije oz.
plana projekta in sledenje izbrani strategiji, nadziranje izvajanja do primopredaje uporabniku. Prav tako ima nalogo priskrbeti projektni sistem za projekt in vzpostaviti protokole komunikacije organizacije med deležniki. Prav tako mora skozi celoten projekt skrbeti za vzdrževanje projektnih baz, posredovanje informacij in podatkov ter povezovanje s poslovnim informacijskim sistemom (Vogrinec, 2011).
2.5.2 Konstruiranje
Po fazi koncipiranje nastopi faza konstruiranja oz. načrtovanja, znotraj katere se glede na izbrano varianto pripravi projektna dokumentacija. Projektna dokumentacija je po Gradbenem zakonu (Ur.l.
RS 29. člen, 2017) definirana kot sistematično urejen sestav načrtov oziroma tehničnih opisov in poročil, izračunov, risb in drugih prilog, s katerimi se določijo lokacijske, funkcionalne, oblikovne in tehnične značilnosti nameravane in izvedene gradnje in je namenjena pridobitvi projektnih pogojev in mnenj, gradbenega dovoljenja za objekt in ureditvi lastninskih pravic na zemljišču.
Pri tem po navadi sodeluje več projektantov iz različnih strok, ki jih usklajuje odgovorni vodja projekta, nudi podatke in skrbi za pravočasno in kakovostno izdelavo.
Faza načrtovanja je razdeljena na tri podfaze:
• projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja,
• projekt za razpis in
• projekt za izvedbo.
Namen je pridobitev gradbenega dovoljenja, za kar je potrebno oddati projektno dokumentacijo (skupaj z vsemi potrebnimi soglasji) iz katere lahko upravni organ odloči za izdajo dovoljenja za gradnjo. Obvezni dokumenti za pridobitev se razlikujejo glede na zahtevnost objekta.
Projekt za razpis vsebuje idejni projekt, armaturne načrte in projektantski predračun. Bistven je projektantski predračun, ki ga izdelamo na podlagi popisa gradbeno obrtniških del in inštalacij, skupaj z izmerami in cenami za posamezno postavko. Projektantska cena gradnje objekta je pomemben podatek, ki ga investitor navede v razpisu javnega natečaja za zbiranje ponudb. Ponudniki morajo preučiti objavljeno razpisno dokumentacijo in pripraviti ponudbo, ki je skladna s pogoji razpisne dokumentacije.
Projekt za izvedbo je namenjen dobremu informiranju izvajalca, saj navaja vse podatke za nameravano gradnjo (načrte, tehnična poročila, izračune). Razlika med Projektom za razpis in Projektom za
izvedbo je v tem, da lahko izvajalec predvidi drugačno tehnologijo gradnje, kot jo je predvidel projektant.
V fazi načrtovanja je pomembno, da se investitor aktivno vključi v pripravo in vodenje ali pa to delo prepusti vodji projekta. Težiti mora k temu, da je projektna dokumentacija iz strani projektantov pripravljena kvalitetno.
Najpomembnejšo odgovornost v fazi načrtovanje ima projektant, ki mora skupaj s pooblaščenimi inženirji in arhitekti načrtovati varne, funkcionalne in ekonomične rešitve glede na predpise in pravila stroke upoštevajoč želje naročnika. . Izdelovalci projektne dokumentacije kot fizične osebe so - povzeto po IZS (IZS, 2020):
− Vodja projekta – pooblaščeni inženir ali arhitekt v skladu z zakonom, ki ureja inženirsko in arhitekturno dejavnost, odgovoren za vodenje projekta, njegovo usklajenost in celovitost.
Vodjo projekta določi vodilni projektant, za katerega pooblaščeni inženir ali pooblaščeni arhitekt opravlja poklicne naloge v eni od predpisanih oblik v skladu z zakonom, ki ureja inženirsko in arhitekturno dejavnost.
− Vodja načrta – pooblaščeni inženir ali arhitekt v skladu z zakonom, ki ureja inženirsko in arhitekturno dejavnost, odgovoren za posamezni načrt. Pri posameznih strokah je možnih več načrtov znotraj stroke in s tem več vodij načrtov.
− Sodelavec načrta – strokovnjak ustrezne tehnične stroke, ki sodeluje pri izdelavi načrtov pod vodstvom vodje načrta
Vse potrebne informacije za projektanta pridobiva vodja projekta in skrbi za usklajenost delov projektne dokumentacije. Prav tako je njegova odgovornost slediti rokom oddaj dokumentacije in imeti nadzor nad kvaliteto oddane dokumentacije.
2.5.3 Priprava na gradnjo
V tej fazi se:
− izvede razpis oziroma poziv za pridobitev ponudb
− določi razpisne pogoje,
− sklene gradbeno pogodbo in
− izdela načrt ureditve gradbišča.
Pogodbo se podpiše po dogovoru z izvajalcem glede obsega del, cen, kakovosti in terminskega plana.
− Ključne sestavine pogodbe so:
o predmet,
o pogodbena cena, o rok izvedbe,
o garancija za zgrajen objekt.
− Ostale sestavine pogodbe so:
o način obračuna in plačila izvršenih del, o zagotovitev varnosti in dobre izvedbe del, o predstavniki pogodbenikov,
o nadzor gradnje,
o izročitev in prevzem opravljenih del, o pristojnost sodišča …
Faza priprave na gradnje je pomembna predvsem iz stališča izvajalca. V tej fazi mora pregledati dokumentacijo, ki mu jo je predal projektant ob objavi razpisa. Izvajalec mora na podlagi navedenih dokumentov izvesti kalkulacije in pripraviti ponudbo za razpis z upoštevanjem razpisnih pogojev. Ta faza zajema operativno (tehnično) pripravo in zajema tudi izdelavo terminskega plana gradnje.
Merila po kateri naročnik izbira najugodnejšo ponudbo v fazi razpisa, morajo biti v razpisu
ovrednotena in opisana. Pri tem se upošteva več meril (kakovost, cena, tehnične lastnosti, okoljske lastnosti, estetske in funkcionalne lastnosti, rok dobave …). Kljub več merilom se investitorji največkrat odločilo za eno merilo in sicer najnižjo ceno.
2.5.4 Faza izvedbe
Izvajalec k projektu pristopi v fazi oddaje ponudbe. Nato naročnik prijavi gradbišče, izvajalec pa mora pripraviti načrt ureditve organizacije gradbišča in varnostni načrt, voditi mora gradbeni dnevnik in knjigo obračunskih izmer. Prav tako mora izvajalec voditi obvladovanje sprememb gradnje. Dela mora izvajati po terminskem planu, mesečno ocenjevati izvedena dela in pripravljati stroškovne projekcije izvedenih del.
Naloga naročnika v fazi izvedbe je imenovanje nadzora nad gradnjo objektov in sicer najpozneje z dnem, ko se začne s pripravljalnimi deli na gradbišču (razen za gradnjo enostavnih objektov). Kontrola izvajanja projekta je skupek pravil, ki v okviru projektnega vodenja pripomorejo k realizaciji ciljev projekta s pomočjo zajemanja dejanskih podatkov, primerjave dejanskega in predvidenega, ugotovitve in analize odstopanj (Vogrinec, 2011).
Obveznosti izvajalca po 14. členu GZ (Ur.l. RS 29. člen, 2017):
− v skladu s tem zakonom in pravili stroke zagotavlja kakovost izvedbe najmanj take ravni, kot je predpisana s tem zakonom,
− izvaja gradnjo na podlagi pravnomočnega gradbenega dovoljenja in skladno z njim, v skladu z dokumentacijo za izvedbo gradnje, pogodbo, predpisi ter pravili stroke,
− vodi gradbeni dnevnik,
− prevzame zakoličbo na terenu,
− pravočasno obvešča nadzornika pred vsako pomembno fazo izvajanja gradnje,
− zagotavlja varnost in zdravje delavcev, varnost ljudi in predmetov pri izvajanju gradnje ter preprečuje čezmerne obremenitve okolja,
− izbira tehnološke in delovne procese, ki povzročajo najmanjše možno tveganje za nastanek nezgod pri delu, poklicnih bolezni ali bolezni v zvezi z delom ter najmanjše negativne vplive na okolje in objekte,
− po končani gradnji odstrani gradbene ovire in omejitve dostopa, na območju gradnje odstrani in očisti odpadke ter gradbišče ustrezno uredi,
− podpiše izjave o dokončanju gradnje in dokazilo o zanesljivosti …
Poleg tega mora izvajalec za vodenje gradnje določiti vodjo del, ki glede na vrsto del prevladuje (v nadaljnjem besedilu: vodja gradnje) in ki je zaposlen pri njem. Vodja gradnje vodilnemu izvajalcu pri gradnji odgovarja za uskladitev del na gradbišču, za skladnost izvajanja del s projektno
dokumentacijo, za varnost in zdravje pri delu na gradbišču in vodi gradbišče.
Tekom gradnje mora spremljati spremembe na projektu, kar pomeni, da mora vse spremembe in dopolnitve vnašati v gradbeni dnevnik in projekt za izvedbo. Pri tem mora paziti, kdaj so spremembe pri gradnji predstavljajo takšne, da je potrebno pridobiti spremenjeno gradbeno dovoljenje.
Spremenjeno gradbeno dovoljenje je potrebno, kadar se spremenijo zdravstveni pogoji, vpliv na okolje, varnost objekta, spremenjeno investitorstvo in spremenijo predpisane bistvene zahteve.
Bistvene zahteve so mehanska odpornost in stabilnosti, varnost pred požarom, higienska in zdravstvena zaščita in zaščita okolice, varnosti pri uporabi, zaščita pred hrupom in varčevanje z energijo in ohranjanje toplote.
3 INDUSTRIJA 4.0
3.1 Predstavitev koncepta
Če želimo razumeti koncept zadnje industrijske revolucije, moramo pogledati v preteklost, da poznamo revolucije pred njo. Pred tem so bile točke preloma tri revolucije. Prva se je zgodila na koncu 18. stoletja, natančneje v letih 1760-1830, ko je bila uvedena mehanizacija proizvodnje s parnimi stroji, vodno energijo in premogom. Revolucija je prinesla olajšanja, saj se je ročno delo nadomestilo s strojnim.
V začetku 20. stoletja se je začela druga industrijska revolucija, znana tudi kot tehnološka revolucija.
Uvedli so elektrifikacijo strojev, nove proizvodne tovarne, železniška omrežja, ki so olajšale logistične težave in množična proizvodnja s Fordovo tovarno leta 1910.
Stoletje kasneje, okrog 1970 se je pričela tretja industrijska revolucija. Razvile so se avtomatizirane proizvodnje, mehanični kalkulatorji, prvi računalniki in superračunalniki. Danes so ti proizvodi že močno stopili v našo vsakdanjo uporabo in imajo močan vpliv na razvoj Industrije 4.0.
Slika 2: Zgodovinski pregled industrijskih revolucij in prikaz ključnih razvojev (vir: M. Koch & P. Merkofer, Industry 4.0 Challenges and solutions fort the digital transormation and use of exponential technologies, 2015, str. 3)
Figure 2: A historical overview of the industrial revolutions and an overview of key developments (source: M. Koch & P.
Merkofer, Industry 4.0 Challenges and solutions fort the digital transormation and use of exponential technologies, 2015, page 3)
Pojem industrijska revolucija 4.0 se je najprej pojavil med nemškimi znanstveniki na Hannovrskem sejmu, ki so razvijali strategijo za tehnološki razvoj proizvodnje z namenom ohranjanja mednarodne konkurenčnosti nemške industrije (Čemažar, 2015). V dobo četrte industrijske revolucije sodijo
tehnologije, ki združujejo fizični, digitalni in biološki svet in temeljijo na medsebojni komunikaciji in povezljivosti. Vključuje (Čemažar, 2015):
− internet stvari (IoT),
− povezano podjetje,
− pametna proizvodnja,
− pametna tovarna,
− proizvodnja 4.0,
− internet vsega in
− internet stvari za proizvodnjo.
Naštete strategije ob povezani povezljivosti sistemov in računalnikov ter vedno bolj izpopolnjenem zbiranju podatkov in analitičnih zmožnostih, ki jih omogoča Internet stvari (IoT), so privedle k informacijskemu gospodarstvu (angl. information management). Informacije so vir vrednosti in omogočajo gradnjo pametnejših dobavnih verig in proizvodnih procesov. Gre za vidik, ki poudarja, da ne smemo podcenjevati ključne vloge pretoka informacij. Industrija 4.0 je ključna za proizvajalce materialov in izdelkov, saj opisuje proizvodne procese, ki potekajo na napravah, ki komunicirajo med sabo. Temu se reče model pametne tovarne in temelji na kiber-fizičnem sistemu (CPS – Cyber Psysics System), ki povezuje digitalni in fizični svet. CPS ustvarja kopijo oz. dvojček fizičnega procesa, vendar v virtualnem svetu. Koncept torej uvaja informatizacijo proizvodnih procesov, kjer se podatki iz fizičnega sveta vključijo v informacijski tok podatkov (Sniderman, et al., 2016).
3.2 Implementacija koncepta Industrija 4.0 v gradbeništvu: priložnosti in izzivi
4. industrijsko revolucijo poganja digitalizacija in integracija vertikalnih nivojev v podjetju in horizontalnih nivojev izven podjetja, digitalizacija izdelkov in storitev in razvoj simulacij navideznih digitalnih poslovnih modelov in portalov za izmenjavo podatkov za končne odjemalce (PWC, 2016).
Gradbena industrija ni izjema znotraj vsesplošne digitalne revolucije industrializacija 4.0. Največja industrijska podjetja že leta razvijajo procese digitalizacije. Podjetja digitalizirajo svoje poslovanje vertikalno znotraj svojega podjetja in horizontalno od svojih dobaviteljev. Podjetja večajo ponudbo na račun digitalizacije svojih procesov in vpeljujejo nove storitve, ki slonijo na analizi baz podatkov. Že sedaj BIM modeli vsebujejo veliko število podatkov, s prihodom vgrajenih naprav in senzorjev pa se začnejo ustvarjati še bolj ogromne količine podatkov. Ravno zaradi tega je gradbena industrija stopila v dobo, ko so podatki pomembni znotraj vidika Big Data (Billal, et al., 2016).
3.3 Big Data
Koncept Big Data je opredeljen kot (NIST, 2014) sistematična obdelava in obdelava podatkov za odkrivanje vzorcev, odnosov med podatki, zgodovinskih trendov in poskusov napovedi prihodnjega vedenja in dogodkov. Za uporabo Big Data je ključna tudi arhitektura za upravljanje, shranjevanje in obdelavo količine podatkov, kar pomeni, da morajo imeti podjetja svoj informacijski sistem za upravljanje podatkov.
Big Data ima tri značilne atribute:
− obseg (terabajti, petabajti podatkov ali več),
− raznolikost (besedilo, zvok, video, senzorji …) in
− hitrost (neprekinjeni tokovi podatkov).
Podatki o izvedbi gradnje so običajno obsežni (velika količina načrtov, terminski plani, sistem za načrtovanje virov – ERP, finančni tok …) in heterogeni (DWG, RVT, ifcXML, DOC, PPT, XLS, MPG …).
Da bi razumeli težavo velikih podatkov, moramo ločiti med dvema dopolnjujočima se vidikoma: Big Data Engineering (BDE) in Big Data Analytics (BDA). Področje BDE se primarno ukvarja s
podpiranjem ustreznih dejavnosti shranjevanja in obdelave podatkov, potrebnih za analitiko. Analiza velikih podatkov (BDA), drugi sestavni vidik, se nanaša na naloge, odgovorne za pridobivanje znanja, ki spodbuja odločanje in se večinoma ukvarja z načeli, postopki in tehnikami za razumevanje velikih podatkov. Bistvo BDA je odkriti latentne vzorce, znotraj Big Data, in iz njih pridobiti koristne vpoglede. Ti vpogledi so sposobni spremeniti prihodnost številnih industrij s pomočjo podatkov sprejetih odločitev. Nove inovacije ponujajo priložnost za integracijo ter produktivnost na področju spremljanja sredstev v celotnem gradbenem projektu in ne samo v fazi gradnje (PWC, 2016).
Eden od izzivov gradbene industrije je povezava zelo razdrobljene verige izvajalcev, podizvajalcev in dobaviteljev. V splošnem digitalizacija v horizontalni smeri (naročnik, izvajalec, dobavitelji,
podizvajalci …) napreduje bolj počasi kot pa v vertikalni smeri (zasnova, načrtovanje, izvedba …).
Ravno raznoliki podizvajalci in projekti, kjer sodeluje več enakovrednih izvajalcev in v primeru večjih projektov tudi več naročnikov omogoča digitalizaciji in integraciji ne samo večji nadzor in hitrejše odzivanje na dogajanje in spremembe projekta ampak edini možni natančni način spremljanja projekta. Tukaj vidijo gradbena podjetja tudi največji potencial razvoja. Glede na veliko različnih strani, vključenih v majhne do srednje velike gradbene projekte, doseganje večje horizontalne integracije ponuja potencialno pomembne koristi v smislu kohezije, razporejanja virov, materialnega toka in sodelovanja. Inženirska in gradbena podjetja so bolj kot nekateri drugi sektorji vajena delati v konzorcijih in včasih prek skupnih vlaganj. To sodelovanje bi dalo dodaten zagon razvoju industrije 4.0 v tem sektorju. Razvoj izdelkov in inženiring je področje, kjer se inženirska in gradbena podjetja ocenjujejo, da so najbolj napredovala po digitalizaciji in integraciji. To odraža pomen rasti digitalnega oblikovanja in inženiringa v gradbenem sektorju. Digitalne rešitve zajemajo funkcije, kot so
avtomatizirano zajemanje, shranjevanje in dostop do podatkov, 3D modeliranje, spremljava projekta itd (PWC, 2016).
V središču četrte industrijske revolucije so torej podatki. Vendar naraščajoč pretok informacij prinaša malo koristi brez pravih analitičnih tehnik. Hitro naraščanje števila senzorjev, vgrajenih sistemov in povezanih naprav v horizontalno in vertikalno mreženje vrednostnih verig prinašajo ogromen pretok podatkov. Podatki prihajajo v različnih oblikah, lastne podatke pa je potrebno kombinirati s podatki iz zunanjih virov. Strokovna in učinkovita analiza podatkov je zato bistvenega pomena za uporabno podatkov in ustvarjanje vrednosti le-teh. Zato morajo podjetja proaktivno pristopiti k varnosti podatkov in tudi z njimi povezanimi težavami. Za aplikacijo je potrebna integracija na obeh,
horizontalnem in vertikalnem nivoju. Horizontalna integracija se nanaša na sistem od kupčevih potreb do nabave, proizvodnje, pametnih strojev Industrije 4.0, predelave, skladiščenja izdelkov, polizdelkov in zalog do logistike. Vertikalna integracija pa pomeni spremljanje učinkovitosti proizvodnje v realnem času, povezovanje s sistemi odločanja v podjetju in avtomatizacija odločitev.
V gradbeništvu se lahko koncept Industrije 4.0 vključi na več področjih: izboljšavi informacijskega managementa, v proizvodnih in nabavnih procesih, analitiki projektov itd. Pričakujemo lahko popolnoma drugačen način proizvodnje kot danes. Gledano nazaj, je tudi Lean tehnologija nedavno predstavljala velik napreden, vendar se je do danes popolnoma uveljavila in predstavlja osnovo za optimizacijske poti (Herakovič, 2016). Priložnosti za uporabo Big Data analiz in odločanja je npr.
Clash detection (odkrivanje napak na BIM modelih), ki zaznava nepravilno stikanje kablov, nepravilna križanja konstrukcij in podkonstrukcij, manjko materiala itd. Tradicionalno se to ugotavlja z načrti, kar vzame veliko časa. Pri avtomatskem prepoznavanju je to mnogo hitreje, vendar še vedno prihaja do napak pri prepoznavanju »konfliktov« (Billal, et al., 2016).
Prednost Big Data je tudi vizualizacija, ki temelji na velikem številu podatkov. Človeško znanje odlično deluje z manjšimi nabori podatkov, pri vključevanju večjih dimenzij podatkov pa imamo težave. V tem kontekstu je torej vizualna avtomatizacija ključen vidik Big Data.
Prednosti uporabe Industrije 4.0 so možnost doseganja dobička ob hkratnem znižanju stroškov, saj napredna povezljivost in avtomatizacija industrije 4.0 podjetjem omogoča, da na različne načine zbirajo in analizirajo podatke iz širokega spektra dejavnosti ter partnerjev, dobaviteljev, sodelavcev, končnih uporabnikov in končnih kupcev.
Izzivi, ki jih podjetja navajajo za doseganje implementacije Industrije 4.0 so zrelost svojih zmožnosti za analizo podatkov. Njihova težava je pomanjkanje veščin analitike podatkov med lastnim kadrom podjetja. To pomeni, da bo večja težava dojemljivost zaposlenih za nov način dela, kot pa obvladanje novih informacijskih tehnologij. Druga težava so »ad hoc« pristopi na področju analize podatkov.
Veliko podjetij nima strukturiranega pristopa k organizaciji in upravljanju analitike podatkov. Študija (PWC, 2016) ugotavlja, da napredni nivo analitičnih zmogljivosti zaenkrat dosega le 19% podjetij.
Kar pomeni, da bo v prihodnosti veliko povpraševanje po natančnih in velikih poenotenih bazah podatkov in zmogljivih sistemih, ki bodo sposobni analizirati te podatke.
Slika 3: Koncept industrije 4.0 in ključni vidiki za implementacijo (vir: www.axis.si) Figure 3: Industry 4.0 concept and key aspects for implementation (source: www.axis.si)
V gradbeništvu se zbira veliko podatkov o vrednosti gradbenih del, vrednosti in količini virov
porabljenih na projektu, vendar so gore podatkov neuporabne, če jih med seboj ne moremo primerjati.
Pogosto se zbirajo podatki tudi od različnih uporabnikov in iz različnih virov, zato je ključnega pomena izmenljivost podatkov in njihova integracija. Poleg tega je pomembna večkratna uporaba teh podatkov, zato moramo zagotoviti, da so podatki:
Podatki morajo biti (PCSG, 2020):
− najdljivi
− zanesljivi
− večkrat uporabljivi
− zaščiteni.
Slika 4: Značilnosti baze podatkov (vir: PCSG, Digital Construction Summit 2020) Figure 4: Database Features (source: PCSG, Digital Construction Summit 2020)
Odgovor na to pa ponuja standardizacija oz. poenotenje vseh podatkov v gradbeništvu od proizvodnih virov, do določanja porabe virov pri tehnoloških postopkih in opisa tehnoloških postopkov v popisih del. V ta namen je potrebno razviti velike baze podatkov, ki pokrivajo tudi različne nivoje zahtevnosti oz. natančnosti področij. Za obvladovanje projektov ni nujen tako natančen nivo natančnosti kot za materialno poslovanje (skladiščne evidence), zato je tudi obseg baz različen (PWC, 2016).
3.4 Aplikacija Industrije 4.0 v Sloveniji
Industrija 4.0 je pojem, ki je poznan predvsem v Evropi, kjer so članice Evropske unije podprle in prevzele strategijo. Nekatere države to bolj uresničujejo kot druge, saj je aplikacija Industrije 4.0 odvisna predvsem od deleža industrije v bruto domačem proizvodu in od vlaganja v industrijska področja. V ZDA se je uveljavil podoben koncept, ki se imenuje Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC).
Slovenija je Industrijo 4.0 začela uvajati s Slovensko strategijo pametne specializacije, ki so ga predstavili kot izvedbeni načrt za prehod v visoko produktivno gospodarstvo, ki je bila sprejeta leta 2015. Osredotoča se na medsebojno razvojno usklajevanje in globalno povezovanje v verige in mreže vrednosti preko partnerstev (Gov.si, 2021). V praksi se pojavlja veliko kritikov trenutne politike podjetij glede uveljavitve Industrije 4.0, da jim manjka vizije in konkurenčnih visokotehnoloških izdelkov, s katerimi niso sposobna konkurirati svetovnemu ali vsaj evropskemu vrhu.
3.5 Težave v gradbeni stroki pri sprejemanju Industrije 4.0 in digitalizacije
Gradbeni projekti delujejo po principu najnižje cene, vendar je bolj pomembno, da je za naročnika pomembna kakovost, saj imajo produkti dolgo življenjsko dobo. Da so lahko podjetja konkurenčna, morajo čim bolj optimalno razporejati resurse in svojo produktivnost izboljševati. Zato gradbeništvo teži k avtomatizaciji procesov in uporabi informacijskih sistemov. Vendar stopnja uporabe IT v gradbeništvu v Sloveniji še vedno ni uporabljena v zadovoljivi meri (Babič, 2011).
V praksi se še vedno pojavlja, da so nekatera področja avtomatizirana, druga pa se še vedno delajo ročno in nepovezana z ostalim sistemom (dobavnice, naročilnice, računi). Zato lahko govorimo o otokih avtomatizacije. Težava v gradbeništvu je tudi to, da je delo projektno, kar pomeni, da z ostalimi deležniki sodeluješ le nekajkrat. Poleg tega imajo drugi deležniki drugačne informacijske rešitve kot jih poznaš v svojem podjetju (Babič, 2011).
Iz strani izvajalca je odpor do uvajanja novih tehnologij velik, saj je za izvajalsko podjetje bolj pomembno, da se osredotočajo na kakovostno izvedena dela in spoštovanje zastavljenih rokov projekta. Iz tega vidika bi lahko rekli, da se zato izogibajo novim tehnologijam, saj jih kratkoročno doseganje koristi ne zanima.
Tudi naročnikov novosti po navadi ne zanimajo, saj to za njih pomeni večji strošek. Poleg tega je njegov interes v pravočasno izvedeni gradnji in nižjih stroških. Naročnik zato ne poudarja produktivnosti in sodelovanja med deležniki, kar se odraža v otokih avtomatizacije, ki se ne bodo nikoli povezali v celoto. Kot posledica se znotraj podjetij razvijajo nesistemske rešitve, kar tveganje za napake in izgubo informacij še povečajo.
Za deležnika na projektu to pomeni, da se osredotoča le na svoje delo in področja za katera je zadolžen. Komunikacijo in sodelovanje z ostalimi deležniki s katerimi mu neposredno ni treba sodelovati (oz. do katerih nima obveznosti), odklanja oz. mu je v breme. Posameznikom je najbolj s interesu, da se izognejo neskladjem z ostalimi. Na tej stopnji lahko zato nastajajo napake, ki jih kasneje rešujemo z več manj deli ali spremembami na projektu, za naročnika ali izvajalca pa to predstavlja višje stroške.
Ustvarjajo se rešitve, kjer je potrebno narediti veliko ročnih vnosov v računalniške programe. Pri tem pride do napak pri vnosu, do vnosa premajhnega števila informacij itd.
Pri nabavi v gradbeništvu je stopnja digitalizacije še manjša. Izdelajo se dokumenti v računalniški obliki, ki se jih pretvori v papirno obliko in se na papir tudi ročno podpisujejo. Dokumente se nato skenira in hrani v digitalni obliki, vendar imajo take informacije le arhivsko vrednost.
Enako velja za razne specifikacije, poročila, izračune, opise, ki se hranijo v obliki preglednic (XLS) ali teksta (PDF). Takim podatkov rečemo nestrukturirani podatki in jih računalniško ne moremo povezati s strukturiranimi podatki. Povezavo med njimi pozna le človekov razum (Babič, 2011).
3.6 Digitalne rešitve v procesu graditve
Za investitorja v fazi koncipiranja je Ministrstvo za okolje in prostor v fazi priprave možnosti elektronskega poslovanja v postopkih na področju graditve objektov (eGraditev) in priprave prostorskih planov (ePlan). Izdelan je tudi sistem za vodenje podatkov evidence stavbnih zemljišč.
Glavni namen ePlana je uvedba elektronskega načina poslovanja v času priprave, sprejemanja, uveljavljanja in uporabe prostorskih aktov. To uporabniku omogoča, da prek enega informacijskega okolja pregleduje postopek priprave prostorskih aktov (eProstor, 2017). eGraditev pa je pomemben
zaradi omogočanja elektronskega poslovanja v fazi pridobivanja gradbenega dovoljenja. Nameni uvedbe omenjenih portalov so elektronsko izvajanje procesov, poenotenje podatkov in storitev, vzpostavitev zbirk podatkov in omogočanje dostopa do podatkovnih virov uporabnikom. S tem bo omogočeno brezpapirno elektronsko poslovanje, odpravljene nepotrebne administrativne ovire in zagotovljeni enostavno dostopni uradni podatki o nepremičninah, prostoru in graditvi (GURS).
V fazi načrtovanja so sprva bili računalniški programi preprostejši in so omogočali načrtovanje z osnovnimi geometrijskimi elementi. Po dolgem času pa so poleg osnovnih geometrijskih elementov začeli omogočati tudi 3D načrtovanje, vendar le modeliranje 3D tehnologije. Kasneje se je uveljavilo informacijsko modeliranje zgradb (BIM), rezultat pa je informacijski model objekta in je sestavljen iz 3D elementov z digitalnimi zapisi informacij o zgradbah (Starc, 2020). Model vsebuje geometrijske in negeometrijske informacije, potrebne za načrtovanje, analiziranje, simulacije in pripravo projektne dokumentacije. Geometrijski, 3D elementi predstavljajo digitalne dvojčke dejanskih elementov na objektu, negeomterijski pa povedo informacijske o zgradbi, lastnosti elementov, podatke o obliki in materialih itd. Informacijsko modeliranje zgradb je bistveno tudi zaradi omogočanja skupinskega dela na modelu.
Prednosti takega načina projektiranja so (IZS, 2018):
− boljša usklajenost projekta,
− hitrejše potrjevanje projektnih rešitev s strani naročnika,
− povezovanje vseh informacij, ki so vezane na projekt v informacijskem modelu,
− arhiviranje informacij.
− omogočanje projektnega dela …
V primeru tradicionalnega projektiranja prek 2D načrtov je šlo v resnici za podatke (informacija brez pomena), za katere je le uporabnik vedel, da črte predstavljajo steno in da šrafura pomeni določen material. Vsi ostali podatki za popise del in obračun pa so se vnašali ročno, medsebojno povezovanje informacij znotraj različnih računalniških programov pa ni bilo možno. Z digitalizacijo načrtov in z BIM projektiranjem pa so nastale informacije, ki se povezujejo med sabo in prenašajo med različnimi aplikacijami. Torej ne gre le za 3D modeliranje, ampak za podatke o materialih, komponentah, stroških, itd. S tem se je uvedel nov način ne le projektiranja, ampak tudi izvedbe projektov in njihovega vodenja, kar spreminja poslovne modele podjetij, zahteva izobraževanja in nov način razmišljanja. Hkrati pa omogoča razvoj elektronskega poslovanja gradbenih virov .
Pomanjkljivost BIM orodij za načrtovanje pa je v tem, da ne omogoča priprave popisa, vendar pa omogoča avtomatski izpis izmere projektnih količin glede na uporabljene elemente v informacijskem modelu, geometrijske podatke in vnesene atribute. To nekateri projektanti zmotno imenuje popis del (angleško Bill of Quantities – BoQ), saj popis del zajema opis postavke, količino in enoto mere.
Postavka pa ne definira zgolj material, temveč mora lahko podati tudi opis tehnologije, in cene (izračunano iz kalkulacije). Rešitev za pripravo avtomatskega popisa del bi bila uporaba baze podatkov, v kolikor bi predhodno definirali tudi tehnologijo izvedbe.
Težava je tudi uporaba nacionalnih baz podatkov. V Sloveniji nimamo standardizirane klasifikacije in vsako podjetje to rešuje na svoj način, tako da pripravlja svoje baze, ki niso pripravljene v celoti in se ne integrirajo z bazami ostalih podjetij. Na državnem nivoju bi bilo treba pripraviti enotno bazo podatkov, ne le za projektante, temveč tudi za ostale deležnike.
To bi imelo največji doprinos za izvajalca, ki bi dobil popise del s poenotenimi opisi iz katerega bi lahko avtomatsko pripravljal kalkulacijo in Tehno-ekonomski elaborat. Na tak način bi lahko tudi izvajalci poenotili svoje sisteme za gradbeništvo (kalkulacije, popise) s poslovnimi sistemi (naročanje, obračuni, prevzemi). S tem bi prihranili pri času, ki ga porabimo za ročne vnose in administrativna
dela. Veliko prednost pa bi to predstavljalo tudi za projektantska podjetja, ki bi poenotila baze podatkov, prav tako jim ne bi bilo treba več sestavljati lastne baze postavk.
Kljub vsem prednostim, ki jih prinaša BIM, pa je trenutno najbolj uporaben samo za visoke gradnje. V primeru projektiranja nizkih gradenj oz. infrastrukturnih objektov, med katere štejemo (ZUreP-2, 2017):
− prometna infrastruktura: ceste, železnice, premostitveni objekti, predori, letališča …,
− energetska infrastruktura: elektrarne, črpališča, rudniki, naftovodi …,
− jedrski objekti,
− s področja varstva okolja za sežig komunalnih odpadkov,
− s področja vodne infrastrukture,
− komunalna infrastruktura: kanalizacija, plinovodi, toplovodi ..športni objekti …
pa še ni uveljavljenih BIM programov za načrtovanje in smernic za projektiranje (Radakovič, 2020).
Področja komunalnih vodov, prometna infrastruktura in okoljevarstvena infrastruktura predstavljajo linijske objekte, ki se med seboj povezujejo v mreže. Takšen sistem je različen od načrtovanja
objektov visoke gradnje. Zaradi odvisnosti od okolja se ob tem uporablja georefirenciranje oz. uporaba geografskih informacijskih sistemov (Saje, 2017). Specifičnost projektov nizkih gradenj je tudi
pogodba »design-built«, saj se največkrat posebnosti izvedbe ugotavlja šele na terenu. Iz tega razloga natančna projekta dokumentacija niti ni tako pomembna, bolj so pomembne pogodbene obveznosti deležnikov in določitev cene.
Pri projektih nizkih gradenj je prav tako več poudarka na upravljanju z viri, znotraj informacijskega modela pa so bolj pomembni negrafični podatki in njihova smiselna povezava z modelom. Zaradi tega se pojavijo velike razlike v podatkovni strukturi, načinu modeliranja in sodelovanja s projektantom glede na proces pri stavbah. Pri infrastrukturnih modelih je pri določenih primerih popolnoma nesmiselno zahtevati LOD 500 (Angl. Level of Development, stopnja razvoja modela), saj bi to pomenilo nesmiselno osredotočanje na detajle, ki za samo gradnjo niso pomembni ali pa so celo napačni. Za modeliranje takih objektov je zato najbolje, da se posebnosti projektiranja nizkih gradenj in izvedbe prilagodijo značilnosti modeliranja (Saje, 2017).
Veliko bolj kot modeliranje je pomembno parametriziranje elementov – to velja npr. za cevi, ki jih je nesmiselno modelirati v detajle, mnogo bolj pomembni so karakteristični prerez in parametri, ki določajo lastnosti. Posebnost velja tudi zaradi povezave z GIS-i, ki so lahko 2D ali 3D. Ob tem prihaja tudi do uporabe različnih formatov zapisa datotek, ki jih projektanti uporabljajo in dostikrat
predstavljajo težavo. Pri infrastrukturnih objektih je povezava med geodetskimi podatki in BIM modelom zelo pomembna. Težava je tudi pri zapisu geometrijskih lastnosti linijskih elementov oz. osi ceste, ki je definirana z loki, tangentami, klotoidami itd. BIM modeliranje ne podpira uporabo takšnih funkcij, zato moramo os opisati na manj natančen način. Postopki so bistveno manj avtomatizirani in dovršeni, elementi pa še nimajo tipskih entitet. Trenutno veljavni IFC format namreč ne zajema elementov ceste in zunanjih komunalnih vodov. To pomeni, da teh elementov ne moremo klasificirati oz. klasifikacije omejene. Zato tudi program v primeru izpisa količin ne ve, kateri element je prikazan in ga definira kot »unknown«. To lahko spremenimo z ročnimi vnosi, kar je zamudno in subjektivno, prav tako pa je možnost za vnos napak velika (Radakovič, 2020).
3.7 Pretok informacij med deležniki
Ne glede na različne tehnologije, ki so zagotavljale komunikacijo med deležniki na projektu, je vsem skupna izmenjava informacij. Za zmanjševanje napak pri prenosu podatkov je zagotovo
najpomembnejši vidik povezovanje deležnikov na gradbenem projektu. Sprva so se informacije prenašale na papirnatih načrtih in dokumentaciji, ki so se kasneje preselili v elektronsko obliko prenosa informacij (računalniški programi). Danes se za prenos informacij največ uporabljajo model BIM in projektni portali. Več o tem je napisano v naslednjem poglavju.
Prvi vidik pri izmenjavi podatkov je zagotavljanje neprekinjenega informacijskega toka med deležniki v gradbenem procesu. Običajna praksa izmenjave podatkov o gradbenem objektu med deležniki (javnost, naročnik, arhitekt, projektanti, izvajalec gradnje, upravitelj objekta) v vseh fazah gradbenega projekta temelji na razpršenih in nepovezanih podatkih: CAD risbah, terminskih načrtih, tehničnih standardih in zapisov o poteku gradnje. Posledice takšnega tradicionalnega pristopa so podvajanje dela (v fazi načrtovanja arhitekt in projektant oba rišeta objekt za potrebe svojega dela), pogoste napake (tehnični konflikti ali kolizije med konstrukcijskimi elementi) in veliko število nepredvidenih dogodkov med gradnjo objekta zaradi napačnih informacij (Chapman Taylor, 2020). Za naročnika takšne napake vedno pomenijo dražjo investicijo (Tibaut, et al., 2014).
Tradicionalna izmenjava podatkov poteka tako, kot je prikazano na Slika 5: na projektu sodeluje več deležnikov, vsak pa ima svojo odgovornost na projektu. Sledimo prenosu enega dokumenta med deležniki. Arhitekt v fazi načrtovanja pošlje dokument imenovan PO1 (obarvan zeleno) projektantu inštalacij, popisovalcu in statiku. Vsi si dokument shranijo na lokalni disk. Nato statik spreminja dokument in ga shrani pod istim imenom (obarvano rdeče) in ga pošlje v pregled arhitektu in
kalkulantu. Nato arhitekt preoblikuje dokument, ga shrani pod drugačnim imenom PO2 (rumeno) in ga pošlje naprej kalkulantu, ki ga zopet uredi in preimenuje v PO3. Isti dokument se posreduje arhitektu, ta pa ga pošlje vsem deležnikom na projektu. Arhitekt vmes pripravi še kopije dokumentov, ki jih preimenuje v PO4 in PO5, pri čemer naj bi bila PO5 zadnja (uradna) verzija dokumenta. Ker ga arhitekt vmes ni poslal vodji projekta (ki je odgovorna za prejem dokumentacije in aktualizacijo dokumentov), ima vodja projekta šele PO2 namesto PO5. Tako nastane »popolni kaos« (Chapman Taylor, 2020).
Slika 5: »Popolni kaos« pri izmenjavi enega dokumenta na gradbenem projektu' (vir: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020)
Rumeno: kopija dokumenta Zeleno: uradni dokument Rdeče: lokalni dokument
Figure 5: "Perfect chaos" when exchanging one construction project documentation (source: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020)
Yellow: a copy of the document Green: official document Red: local document
Raziskava istih avtorjev (Chapman Taylor, 2020) kaže, da 92% deležnikov na projektu še vedno uporablja e-mail za izmenjavo informacij. Poleg tega se 80% deležnikov bori z nadzorom različnih verzij dokumentov, kot je to prikazano na sliki »Popolnega kaosa«. Rezultat tega je skoraj dve uri izgubljenega časa na delovni dan in ta preobremenitev dela nam produktivnost zmanjša za 68%. Vse našteto pa za sabo potegne še finančne posledice.
Če se med sabo dokumente torej pošilja po e-pošti, se izključuje ostale deležnike in izgubi sledljivost med različnimi variantami dokumenta. Pri deljenju podatkov je zato najbolje, da se zavežemo enolični izmenjavi dokumentov. Rešitev za to je CDE (Common Data Environment) kjer so povezani vsi deležniki v projektu. Tako se zagotovi usklajena in enolična izmenjava informacij in ne nenehno podvajanje ter kopiranje dokumentov.
Rešitev (Chapman Taylor, 2020) za lažje obvladovanje informacij je v tako imenovanih »treh obročih« (Slika 6):
1. Prvi obroč prikazuje informalno komunikacijo med vsemi deležniki (e-pošta, sporočila, telefonski klici, sestanki itd). Čeprav gre za neformalno komunikacijo, je dejstvo, da bo do nje vedno prišlo in jo je nemogoče izključiti. Ti podatki naj bi se zbirali znotraj
uporabnikovega CDE-ja.
2. Drugi obroč je povezava med CDE-ji različnih uporabnikov.
3. Tretji obroč je namenjen naročniku; ona želi le zadnje uradne dokumente, brez vse komunikacije in težav, ki se zgodijo pred tem.
Slika 6: »Trije obroči« izmenjave podatkov (vir: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020) Figure 6: "Three rings" of data exchange (source: Chapman Taylor, Digital Construction Summit 2020)
