Suunnitteluratkaisuilla voi olla mittava vaikutus rakennuksen ympäristövaikutuksiin. Projektin ympäristösuorituskyvyn optimointi koko sen elinkaaren ajalta on monimutkainen tehtävä, ja tekoäly voi olla avain suuriin hyötyihin, sanovat Swecon teknologiajohtaja Ricardo Farinha ja rakennusten suorituskykyyn liittyvien toimintojen johtaja Chris Neeves.
Valtiot ympäri maailmaa keskittyvät yhä enemmän energiankulutuksen pienentämiseen sekä kasvihuonepäästöjen ja jätteen vähentämiseen.
Rakennusteollisuus on uudistuslistojen kärkipäässä, sillä se kuluttaa arviolta 40 prosenttia maailman energiasta ja tuottaa 25–40 prosenttia kaikista hiilipäästöistä. Lisäksi se tuottaa suuria määriä jätettä. Jos rakennusteollisuus onnistuu selvästi kehittämään toimintaansa näillä alueilla, voidaan siis saavuttaa huomattavia tuloksia globaalilla tasolla.
Näiden tulosten saavuttamiseksi vaaditaan kuitenkin suunnittelun ja rakennuskäytäntöjen kehittämistä perustavalla tasolla.
Neula heinäsuovassa
Rakennuksille asetettu rajoitus- ja vaatimuslista on pitkä ja monitahoinen. Summittaisesti esitettynä se kattaa kohteen fyysisen geometrian ja olosuhteet, asiakkaan talousasiat ja liiketoiminnalliset tavoitteet, kaikki suunnitteluun ja säätelyyn liittyvät rajoitukset sekä oletettujen asukkaiden tarpeet – ja joukon vähemmän konkreettisia seikkoja, kuten estetiikan ja markkinointitavoitteet.
Toimivien ratkaisujen löytäminen on arkkitehtien, insinöörien ja erityisasiantuntijoiden harteilla. Rakennussuunnittelun haasteiden kompleksisuus tarkoittaa sitä, että tarjolla on väistämättä useampia potentiaalisia ratkaisuja, joilla jokaisella on omat etunsa ja haittansa. Suunnitteluprosessi vaatii valtavan määrän merkittäviä päätöksiä, joilla kaikilla voi olla laajoja vaikutuksia projektin menestymiseen ja toteuttamiskelpoisuuteen.
Perinteinen työskentelytapa, eli päätösten seurausten tarkastelu ja ymmärtäminen erikseen jokaisessa prosessivaiheessa, vie valtavasti aikaa ja saattaa olla jopa mahdotonta. Usein päätöksiä tehdään vaiston varassa ja yksittäisen suunnittelijan omaan kokemustaustaan pohjautuen, ja kaikki muutokset täytyy käsitellä manuaalisesti ennen kuin niiden vaikutukset voidaan kokonaisuudessaan ymmärtää.
Tämän vuoksi tekoälyllä on suuri merkitys: mahdollisia seurauksia voidaan mallintaa ja päätösten vaikutuksia ymmärtää vain minuuteissa sen sijaan, että työ vaatisi useita päiviä tai viikkoja.
Jos tarkkaan suunnitelmaan täytyy tehdä muutoksia, aiheuttaa tämä yleensä heijastusvaikutuksia koko projektille. Perinteisillä menetelmillä työn saattaisi joutua aloittamaan alusta, mutta AI-järjestelmät auttavat suunnittelijoita sekä tarkistamaan muutosten toteuttamiskelpoisuuden nopeassa aikataulussa.
Tekoälyavusteisten työkalujen käyttö mahdollistaa myös suunnittelutapojen paremman standardisoinnin. Nykytilanteessa saman kysymyksen esittäminen kymmenelle eri insinöörille tuottaisi kymmenen eri vastausta, mutta sovittuja malleja soveltamalla esiin alkaisi nousta toistettavissa olevia ratkaisuja. Yhteistyöllä saavutetaan tässä vaiheessa yhä suurempia tehokkuusetuja, kun kaikki osapuolet voivat työskennellä samasta lähteestä käsin ja päivittää sitä luottaen siihen, ettei versiohallinnassa ja tarkkuudessa ole enää haasteita.
Älykkäämpää mallinnusta
Esimerkkinä voisi olla ikkunoiden asettelu, jolla voi olla suuri vaikutus rakennuksen energiatehokkuuteen. Suunnittelijat tietävät, että suurikokoisten ikkunoiden asettelu rakennuksen pohjoispuolelle pois suorasta auringonvalosta sekä toisaalta suoraa auringonvaloa estävien rakenteiden suunnittelu eteläpuolen ikkunoihin voivat huomattavasti vähentää rakennuksen elinkaaren aikaisia ilmastointikustannuksia – ja energiankulutusta.
Tämän tiedon soveltaminen käytännössä kuitenkin vaatii suunnittelijoilta rakennuksen suunta- ja ympäristötietojen käyttöä ikkunasuunnittelussa, ja tämä työ on tehtävä erikseen jokaisen rakennuksen kohdalla. Se on monimutkainen ja aikaa vievä prosessi. Budjettipaineissa tämä ei ole aina edes mahdollista perinteisillä työmenetelmillä, ja suunnittelussa käytetäänkin usein huonosti mukautettuja vakiomenetelmiä, jotka eivät ota rakennuksen sijaintia huomioon.
Parametrista suunnittelua hyödyntävän mallinnuksen käyttäminen auttaa löytämään paremmin optimoituja ratkaisuja nopeasti. Näiden parametristen metodologioiden yhdistäminen AI-teknologiaan mahdollistaisi meille jatkuvan oppimisen, jossa tekoäly tukisi päätöksentekoa reaaliajassa hyödyntämällä edellisten projektien tietoja. Näin rakennussuunnitelmat pystyisivät mukautumaan heti tiettyihin sijaintiolosuhteisiin vanhoja oppeja ja oivalluksia hyödyntäen.
Kohti tietopohjaista suunnittelua
Lähestymistavalla on lukemattomia potentiaalisia sovelluskohteita, ja se sisältää kaikki rakennuksen toimintaan kuuluvat osa-alueet rakenteellisista tukielementeistä rakennuksen lämmitys-, ilmanvaihto- ja energianhallintajärjestelmiin.
Tietopohjainen työnkulku voi olla avain, jolla suunnittelijat pystyvät tekemään käytännöllisiä ratkaisuja faktapohjalta nojaamatta pelkästään omaan vaistoonsa ja joka auttaa heitä venyttämään suunnittelutyön rajoja mahdollistamalla uusien ideoiden ja lähestymistapojen testaamisen välittömästi.
Tällaisen työskentelyn mahdollistava teknologia on vasta lapsen kengissä, mutta kehittyy kovaa vauhtia. Parametrinen suunnittelu ja tekoälyavusteiset työkalut tulevat dramaattisesti lisäämään suunnittelijoiden ja insinöörien mahdollisuuksia optimoida rakennuksia, mikä puolestaan voi mullistaa rakennussuunnittelun ja tuottaa huomattavia kustannus- ja energiasäästöjä. Tämä innovaatio on avainasemassa, kun alalla suunnitellaan tulevaisuuden kestäviä kaupunkeja ja yhteisöjä.
Globaalilla rakennusteollisuudella on nyt ennennäkemättömät paineet kehittää ympäristösuorituskykyään, ja tekoälyyn pohjautuva suunnitteluautomaatio voisi olla keskeinen osa sen kaipaamaa ratkaisua.
Parametrinen suunnittelu ja mallinnus auttavat jo nyt kehittämään suunnitelmia, joilla vähennetään rakennetun ympäristön hiilipäästöjä. Tämä on ensiarvoisen tärkeää, jos valtiot haluavat saavuttaa ilmastonmuutostavoitteensa – ja siihen päästään vain tekemällä perustavanlaatuisia muutoksia jo suunnitteluvaiheessa.
Tulevaisuuden suunnittelua
Koska rakennusten ja infrastruktuurin suunnittelutapoihin vaaditaan mittavia muutoksia, tulee myös suunnittelijoiden opetella laajasti uusia taitoja tulevaisuuden visiointiin ja suunnitteluun. Fysiikan, matematiikan ja suunnittelun peruslait eivät ole muuttumassa mihinkään, mutta matka uuteen päätepisteeseen on nyt hyvin erilainen kuin se oli vain muutama vuosi sitten, tai mitä se tulee olemaan muutaman vuoden kuluttua.
Muutoksen myötä jotkin roolit voivat väistyä nykyisessä muodossaan ja ihmisten täytyy kouluttautua ja muokata työroolejaan. Työkalujen, prosessien ja tuotannon suhteen muutos tulee olemaan valtava. Menestyvien suunnittelu- ja innovaatiojohtajien tulee tämän myötä palkata uusia osaajia, kuten ohjelmistokehittäjiä, data-analyytikoita, sovelluskehittäjiä ja IT-ammattilaisia, työskentelemään arkkitehtuuri-, suunnittelu- ja rakennustiimien rinnalla ja osana niitä. Nykyinen avoimen arkkitehtuurin ja datan läpinäkyvyyden trendi tarjoaa tulevaisuuteen suuntautuneille organisaatioille mahdollisuuden kehittää niiden omia projekteja parhaiten hyödyttäviä työkaluja, sovelluksia ja digitaalisia prosesseja.
Oikeilla taidoilla voimme hyötyä tekoälystä suunnitteluprosessissa ja ottaa käyttöön uusia työkaluja ja sovelluksia ongelmanratkaisuun ja ratkaisujen löytämiseen. Tämä voidaan kuitenkin saavuttaa vain sellaisten roolien kautta, jotka perinteisesti eivät ole olleet kovin kiinnostuneita arkkitehtuuri-, suunnittelu- ja rakennusaloista. Swecolla on vahva kehittäjä- ja innovaattoritiimi ja etsimme yhä parempia tekoälyyn pohjaisia ratkaisuja.
Chris Neeves
Buildings Performance Operations Manager
Ricardo Farinha
Director of Technology, Sweco
Sinua saattaisi kiinnostaa myös nämä: