Changing traditional construction with modular design platforms

Abstract

To improve productivity and to address increasing demand of affordable housing, construction companies should find a way to industrialise their production. One important aspect in this industrialisation process is to rethink the design process. By utilising modular design platforms with predesigned standardised components construction companies can possess a great potential to improve their productivity and create value to their stakeholders. The aim of this research was to study how modular design platforms could change the traditional residential construction and define a modular construction concept for the target company’s residential construction unit. This was carried out by creating a modularisation strategy model and a maturity model for the target company’s modular design platform development project.

The study was carried out as a design science research where the first phase focused to find out an adequate framework by conducting a literature study about modularity and modular design platforms. Based on the findings from the literature study and semi-structured interviews, the second phase focused to develop a modularisation strategy and maturity model for the target company. The generated new information was exploited during development team meetings and finally the models were evaluated by Fira’s management and modified according to the feedback.

In this thesis was found that modular design platforms are successfully implemented and gained good results in the Norwegian ship building industry as well as in some extent in Finnish shipbuilding industry. In the ship building industry modular design platforms have increased suppliers R&D investments and reduced projects lead time, enabled cost savings as well as impacted to design decision power on the market level. A successful modularisation process in construction requires clear objectives, strategy and a method to assess the current state of modularisation. Finally, the modular design platforms could enable the rise of project-independent thinking in residential construction.

Parantaakseen tuottavuutta ja vastatakseen kasvavaan edullisen asumisen kysyntään, on rakennusliikkeiden löydettävä keinoja asuntojen teolliseen tuotantoon. Suunnitteluprosessin uudelleen ajattelu on yksi tärkeä näkökulma meneillään olevassa rakentamisen teollistumisessa. Modulaaristen suunnittelualustojen ja vakioitujen ratkaisujen käyttäminen saattaa sisältää merkittävän potentiaalin parantaa tuottavuutta ja luoda arvoa sidosryhmille. Tämän tutkimuksen tavoite oli tutkia, kuinka modulaarinen suunnittelualusta voisi muuttaa perinteistä rakentamista, sekä kuvata kohdeyrityksen asuntorakentamisen yksikölle modulaarisen rakentamisen konsepti. Tämä toteutettiin luomalla modularisaatiostrategiamalli sekä modulaariseen suunnittelualustaan liittyvä maturiteettimalli.

Työ toteutettiin suunnittelututkimuksena, jossa ensimmäinen vaihe keskittyi määrittämään sopivan kehyksen myöhemmin luoduille malleille kirjallisuustutkimuksen avulla. Perustuen kirjallisuustutkimuksen löydöksiin sekä teemahaastatteluihin tutkimuksen toisessa vaiheessa kehitettiin moduarisaatiostrategiamalli ja modulaarisen suunnittelualustan maturiteettimalli kohdeyritykselle. Tuotettua tietoa hyödynnettiin kehitystiimin työskentelyn aikana sekä lopulliset mallit päivitettiin kohdeyrityksen johdon palautteen perusteella.

Tutkimuksessa havaittiin, että modulaaristen suunnittelualustat ovat tuottaneet lupaavia tuloksia sekä norjalaisessa, että suomalaisessa laivanrakennusteollisuudessa. Laivanrakennusteollisuudessa modulaariset suunnittelualustat ovat lisänneet toimittajien tuotekehitys investointeja, lyhentäneet tuotantoaikoja, mahdollistaneet kustannussäästöjä sekä vaikuttaneet markkinatasolla päätösvaltaan suunnitteluratkaisuissa. Onnistunut modularisaatio rakentamisessa tarvitsee selkeitä tavoitteita, strategian sekä mallin arvioida modularisaation edistymistä. Lopuksi, modulaariset suunnittelu alustat saattavat mahdollistaa projektiriippumattoman ajattelutavan vahvistumisen asuntorakentamisessa.