BIM BASED INSTALLATION LOGISTICS for MODULAR POWER PLANT CONSTRUCTION Master of Science Thesis
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
MATIAS HUMALAMÄKI BIM BASED INSTALLATION LOGISTICS FOR MODULAR POWER PLANT CONSTRUCTION Master of Science Thesis Examiner: Professor Kalle Kähkönen Examiner and topic approved by the Faculty Council of the Faculty of Civil Engineering on the 8th of Oc- tober 2014. ii ABSTRACT TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Master’s Degree Programme in Civil Engineering HUMALAMÄKI, MATIAS: BIM based installation logistics in modular power plant construction Master of Science Thesis, 135 pages November 2014 Major subject: Civil engineering, Construction Examiner: Professor Kalle Kähkönen Keywords: BIM, modular construction, power plant, installation logistics, packing system, steel frame, communication tools Building information modelling has proven to be an effective tool for both engineering and construction management. It can be used from early conceptual design to detailed design and for creating construction phase models. It is also a practical tool for manag- ing communication and other data between Designers, Constructor, Fabricators and Contractors. This Master’s thesis is a company specific case study and written for localizing poten- tial in more BIM based project management. Main objective of the research is to formu- late a sketch of a suitable BIM based installation logistics and project management sys- tem focusing on packing management system and packing order. The research has been delimited to pertain steel frame elements of power plant engine hall. In order to achieve the main objective, installation logistics and other construction man- agement related properties of the chosen softwares Tekla Structures and Tekla BIMsight are examined. Main interests of the constructor company concerning construction man- agement and especially installation logistics are also localized. Furthermore, quality standards for modelling and packing process are defined to achieve the main objective. As a result, findings of the research and suggested tools are evaluated based on the needs of the constructor. Tekla Stuctures can be used for conceptual design, for generating drawings and report, and for erection scheduling. In addition, it has turned out to be practical software for managing frame element delivery and data needed for site management. Organizer found in Tekla Structures especially is a handy tool for managing information needed for coordination of a site and frame element delivery. Tekla BIMsight is software for project collaboration and can be used for combining the models of different project stakeholders and for frame element unloading and installa- tion management. Tekla BIMsight is a practical tool for making assembly plans and progress reports of site installation works. It can also be used for the supervision of in- stallation works, for frame element unloading and grouping, and for on-site collabora- tion between structural and MEP works. Use of note files compatible to Tekla Struc- tures and Tekla BIMsight enables BIM based communication between Structural De- signers, Project Engineers and Site Supervisors throughout the project. The best way to ensure a practical frame element packing order is to attach an installa- tion sequence number pointing out the required packing order for each steel assembly and to publish these numbers in an assembly list. It is also practical to divide an engine hall for modules and phases if needed using the Organizer tool in Tekla Structures, and to utilize this division for managing frame element delivery. Still, for developing instal- lation logistics further, it is recommendable to seek better frame installation manage- ment through more integrated BIM based communication protocols. iii TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Rakennustekniikan koulutusohjelma HUMALAMÄKI, MATIAS: Tietomallipohjainen moduulisen voimalaitosrungon pakkaus- ja asennuslogistiikka Diplomityö, 135 sivua Marraskuu 2014 Pääaine: Rakennustuotanto Tarkastaja: professori Kalle Kähkönen Avainsanat: BIM, modulaarinen rakentaminen, voimalaitos, asennuslogistiikka, pakkausjärjestelmä, teräsrunko, kommunikaationtyökalut Tietomallintaminen on osoittanut tehokkaaksi tavaksi hallita suunnittelua ja rakentamista. Sitä voidaan hyödyntää konseptitason suunnittelusta detaljitason suunnitteluun ja rakennusvaiheen mallin tuottamiseen. Tietomallipohjaisuus soveltuu toisaalta myös suunnittelijoiden, rakennuttajan, toimittajien ja urakoitsijoiden välisen kommunikaation ja muun tiedon hallintaan. Tämä diplomityö on luonteeltaan toimeksiantajayritykseen liittyvä case tutkimus jossa kartoitetaan tietomallintamisen käytön hyödyt ja mahdollisuudet projektinhallinnan kannalta. Tutkimuksen päätavoite on muodostaa luonnos tarkoituksenmukaisesta tietomallipohjaisesta asennuslogistiikka- ja projektinhallintajärjestelmästä ja erityisesti tietomallipohjaisesta pakkausjärjestelmästä ja -järjestyksestä. Tutkimus on rajattu käsittelemään voimalaitoksen konehallin runkoa. Päätavoitteen saavuttamiseksi tutkitaan kahden valitun ohjelman, Tekla Structures:n ja Tekla BIMsight:n, ominaisuuksia asennuslogistiikan ja muun rakentamisen hallinnan kannalta. Lisäksi kartoitetaan työn toimeksiantajayrityksen tavoitteen edellä mainittuihin näkökohtiin liittyen. Tämän ohella määritellään päätavoitteeseen tähtäävät laatustandardit mallintamiselle ja elementtien pakkausprosessille. Lopputuloksena arvioidaan löydösten merkittävyyttä toimeksiantajan tavoitteiden perusteella. Tekla Strutures ohjelmaa voidaan käyttää konseptitason suunnittelussa, piirustusten ja raporttien luonnissa sekä asennustöiden aikataulutuksessa. Se on myös käytännöllinen työkalu rungon toimitukseen sekä työmaan hallintaan tarvittavan tiedon luomiseen. Ohjelman Organizer-työkalu on osoittautunut erityisen hyödylliseksi työmaan ja elementtitoimituksen koordinointiin tarvittavan tiedon hallintaan. Tekla BIMsight ohjelma mahdollistaa projektiyhteistyön ja eri suunnittelualojen tietomallitiedon yhdistämisen. Ohjelma on käytännöllinen tietomallipohjaisten asennussuunnitelmien ja –raporttien tekemiseen. Lisäksi se soveltuu asennustöiden ohjaukseen, elementtien purkamiseen konteista ja elementtien ryhmittelyn hallintaan sekä rakenneteknisten ja talotekniikkaan liittyvien töiden yhteensovittamiseen. Tekla Structures ja Tekla BIMsight ohjelmien kanssa yhteensopivat note-tiedostot mahdollistavat tietomallipohjaisen viestinnän suunnittelijoiden ja projekti-insinöörien sekä projekti-insinöörien ja työnjohdon välillä. Pakkausjärjestyksen osoittavan teräselementtikohtaisen asennusjärjestysnumeron käyttö asennuslistassa on paras tapa varmistaa tarkoituksenmukaisen pakkausjärjestyksen toteutuminen. Tietomallitiedon ja elementtitoimituksen hallinnan kannalta on myös järkevää jakaa konehalli moduuleihin ja tarvittaessa rakennusvaiheisiin Organizer- työkalua apuna käyttäen. Teräselementtirungon asennuslogistiikan jatkokehityksen kannalta olisi kuitenkin suositeltavaa keskittyä tietomallinnuksen kommunikaatiotyökalujen pidemmälle vietyyn soveltamiseen kohdeyrityksessä. iv PREFACE This Master of Science Thesis has been written for the Department of Civil Engineering at the Tampere University of Technology. The thesis is a separate development project funded and employed by Wärtsilä Finland Oy and was implemented in the year 2014. Instructor of the thesis was Engineering Manager Simon Nyman from Wärtsilä and ex- aminer Professor Kalle Kähkönen from Tampere University of Technology. I am applying my gratitude for all the stakeholders that have been involved in my thesis. Special thanks I will apply to my instructor Simon Nyman who gave the idea for the subject of the thesis. He has also had a major role in defining the needs of the company and the course of my research. In Vaasa 4.11 2014 Matias Humalamäki v TABLE OF CONTENTS Abstract ............................................................................................................................. ii Terms and definitions ..................................................................................................... viii 1 introduction ............................................................................................................... 1 1.1 Background of the research ............................................................................... 1 1.2 Objectives of the research ................................................................................. 1 1.3 Reseach methods ............................................................................................... 2 2 Understanding BIM ................................................................................................... 4 2.1 BIM for Engineers in different phases of the project ........................................ 5 2.1.1 Conceptual design ................................................................................ 5 2.1.2 BIM in detailed design ......................................................................... 5 2.1.3 Construction level building models ..................................................... 6 2.2 BIM for Contractors .......................................................................................... 6 2.3 BIM for fabricators ........................................................................................... 7 2.4 BIM for owners and facility management ........................................................ 7 3 Studied software packages ........................................................................................ 9 3.1 Tekla Structures ...............................................................................................