Modulaaristen kannakkeiden vaikutus suunnittelun ja asennuksen tehokkuuteen prosessilaitosprojekteissa

Abstract

Prosessilaitosprojekteissa putkistojen kannakointi on keskeinen osa laitossuunnittelua, ja erityisesti sekundäärikannakeratkaisujen valinnalla on vaikutuksia suunnittelun tehokkuuteen, toteutettavuuteen ja projektin kokonaiskustannuksiin. Perinteisesti sekundäärikannakkeet on toteutettu rakenneteräksestä hitsattuina, mutta modulaariset kannakeratkaisut ovat yleistyneet vaihtoehtoiseksi toteutustavaksi. Tässä diplomityössä tarkastellaan, voidaanko modulaaristen kannakeratkaisujen avulla parantaa suunnittelun tehokkuutta, laatua ja taloudellisuutta sekä vähentää rakennusvaiheen korjaustyön tarvetta ja tehostaa asennusta prosessilaitosprojekteissa.

Tutkimus toteutettiin sekamenetelmällisenä tutkimuksena, jossa yhdistettiin määrällisiä ja laadullisia aineistoja. Määrällinen aineisto kerättiin kontrolloitujen suunnitteluaikakokeiden avulla, joissa mitattiin kannakekokonaisuuksien mallinnukseen ja piirustusten laatimiseen kuluvaa aikaa eri suunnittelumenetelmillä. Mittausten luotettavuutta arvioitiin intraluokkaisen korrelaatiokertoimen avulla. Laadullinen aineisto koostui suunnittelijoille suunnatusta kyselystä sekä asiantuntijahavainnoista, joiden avulla kartoitettiin kokemuksia modulaaristen ja perinteisten kannakeratkaisujen käytöstä. Aineistot analysoitiin erikseen ja yhdistettiin triangulaation avulla.

Tulokset osoittavat, että modulaarisiin ratkaisuihin perustuvat suunnittelumenetelmät voivat tehostaa suunnittelua erityisesti sekundäärikannakkeiden osalta. Suunnitteluaikakokeissa havaittiin systemaattisia aikasäästöjä, ja mittausten toistettavuus osoittautui korkeaksi. Laadullinen aineisto tukee näitä havaintoja tuomalla esiin modulaaristen ratkaisujen joustavuuden ja muunneltavuuden erityisesti rakennusvaiheen muutostilanteissa. Taloudellisesta näkökulmasta tutkimus osoittaa, että modulaaristen ratkaisujen arviointi pelkkien materiaalikustannusten perusteella on riittämätöntä, ja kokonaiskustannusten tarkastelu edellyttää huomion kiinnittämistä myös suunnitteluun, asennukseen ja korjaustöihin liittyviin tekijöihin.

Johtopäätöksenä todetaan, että modulaariset kannakeratkaisut eivät ole yleispätevä korvaaja perinteisille ratkaisuille, vaan ne soveltuvat parhaiten kohteisiin, joissa muutosten todennäköisyys on korkea ja aikataulullinen joustavuus on kriittistä. Tutkimus tarjoaa käytännönläheistä tietoa modulaaristen kannakeratkaisujen hyödyntämisestä ja muodostaa perustan jatkotutkimukselle, jossa tarkastellaan ratkaisujen elinkaarikustannuksia, standardointia ja soveltuvuutta laajemmissa projektikonteksteissa.

In process plant projects, piping support systems constitute a fundamental part of plant design, and the selection of secondary support solutions in particular has a significant impact on design efficiency, constructability, and overall project costs. Traditionally, secondary pipe supports have been implemented as welded structural steel constructions, but modular support solutions have increasingly emerged as an alternative approach. This master’s thesis investigates whether modular pipe support solutions can improve design efficiency, quality, and cost-effectiveness, as well as reduce the need for rework during the construction phase and enhance installation efficiency in process plant projects.

The study was conducted using a mixed methods research approach, combining quantitative and qualitative data. Quantitative data were collected through controlled design time experiments, in which the time required for modelling pipe support assemblies and producing drawings was measured using different design methods. The reliability of the measurements was evaluated using the intraclass correlation coefficient. Qualitative data consisted of a questionnaire directed at designers and expert observations, aiming to capture experiences and perceptions related to the use of modular and traditional pipe support solutions. The datasets were analysed separately and subsequently integrated through triangulation.

The results indicate that design methods based on modular solutions can improve design efficiency, particularly in the case of secondary pipe supports. The design time experiments revealed systematic time savings, and the repeatability of the measurements was found to be high. The qualitative findings support these results by highlighting the flexibility and adaptability of modular solutions, especially in situations involving changes during the construction phase. From an economic perspective, the study demonstrates that evaluating modular solutions solely based on material costs is insufficient, and that a comprehensive cost assessment must also consider design, installation, and rework-related factors.

In conclusion, modular pipe support solutions are not a universal replacement for traditional approaches but are best suited to projects characterised by a high likelihood of changes and a strong need for schedule flexibility. The study provides practical insights into the application of modular pipe support solutions and establishes a foundation for further research into lifecycle costs, standardisation, and applicability in broader project contexts.