Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Digitální kontrola kvality stavebních prací

Ing. Jaroslav Synek, Ph.D., ČVUT Praha, Fakulta stavební, katedra technologie staveb

Recenzovaný

Příspěvek se zabývá možnostmi a přínosy zavádění a využívání digitalizace informací i procesů v projektovém řízení stavebních projektů se zaměřením na řízení kvality ve stavebnictví. Popisuje aplikaci digitální kontroly kvality na stavbě. Shrnuje důvody, současné užívané postupy a jejich přínosy pro každodenní stavební praxi.

Při dlouhodobém hodnocení stavebnictví ve světovém kontextu se obvykle uvádí zaostávání produktivity oproti ostatnímu průmyslu ve výši 20–25 %. Pokles je přičítán nedostatečnému využívání digitalizace ve stavebnictví. Důvody zaostávající efektivity jsou při podrobném zkoumání problému komplexnější, prvotní je zcela jistě výrazná odlišnost průmyslové a stavební výroby. Digitalizace je jen výkonným nástrojem, který nenahrazuje nezbytnou inženýrskou invenci a cit, nicméně je schopna výrazně zvýšit produktivitu operací především komplexností procesů, dostupností a sdílením informací. Digitalizované procesy umožňují souběžné operace s aktuálními informacemi. Umožňují omezit opakované, neproduktivní činnosti, které stále zabírají významnou část pracovního času, a jsou zdrojem neúčelně vynaložených nákladů – brání v dosahování vyšší efektivity.

1. Nezbytné zvýšení produktivity ve stavebnictví

V souvislosti s potřebnou digitalizací stavebních procesů se v České republice objevil pojem Stavebnictví 4.0, který je inspirovaný německou ideou Průmysl 4.0, ale pracuje s rozdílnými východisky. Průmysl velkosériových výrob využívá lepší výchozí předpoklady, především sériovost a řízené podmínky výroby. Také procesy návrhu a přípravy výroby sériového produktu využívají techniky CAD (Computer Aided Design) déle a v rozvinutější formě než stavebnictví, produkty jsou omezené velikosti a rozsahu, a příprava i výroba je soustředěna u jednoho výrobce. Stavebnictví se z principu potýká s nutnou kooperací mnoha účastníků stavebního projektu, s velikostí a rozsahem, různorodostí projektu, s podmínkami a klimatem na staveništi. I proto nelze Stavebnictví 4.0 srovnávat s Průmyslem 4.0.

Charakteristickými rysy stavebních projektů jsou dlouhá doba přípravy a realizace (měsíce až roky), a velké množství změn v technickém řešení i v čase, různorodost projektu a jeho částí, mnoho dodavatelů nejen stavební, ale i technologické části. Výsledkem je velmi složité projektové řízení. Nejproblematičtější a nejméně efektivní je pomalé, nepřesné zpracování změn. Využití digitalizace racionalizuje používané postupy řízení projektu, zpřesňuje je, a také umožňuje jejich zpětnou kontrolu.

Úspěšné zvládnutí digitálních procesů shrnuje zkratka 3C, která označuje nutné požadavky a předpoklady, tedy odborné kompetence (Competence), schopnost kooperace (Cooperation, Colaboration) a koordinace (Coordination) směřující k naplnění cílů projektu. Často se přidává další C (4C) jako kreativita (Creativity), která je bezpochyby také podmínkou úspěšného projektu.

Cyklické ztráty informací v životním cyklu stavby (zdroj: [1])

Velkým problémem efektivity při přípravě a realizaci staveb je cyklický úbytek informací během procesů životního cyklu stavby, především při předávání mezi subjekty, a malá následná dostupnost informací postupně shromážděných pro další využití k řízení provozu a údržby stavby. Ztráty informací pramení mj. z toho, že se často liší zpracovatelé informací v jednotlivých fázích a profesích projektu. Některé subjekty pracují samostatně pro klienta, jiné pro zhotovitele. Úroveň kooperace, komunikace a koordinace mezi nimi bývá velmi omezená, a závisí na vůli objednatele vést kvalifikovaně projekt a tuto vůli převést odpovídajícím způsobem do smluvních ujednání. Kooperaci, komunikaci a koordinaci činností je proto téměř vždy potřebné zlepšit a zrychlit, zefektivnit.

Nedostatečná komunikace je zdrojem špatné kooperace a chybějící koordinace projektových operací. Její neprokazatelný obsah je častou příčinou chybových činností, zpožďování, nejčastěji v oblasti změn, alternativ a jejich schvalování, tedy nízké efektivity. Dokumentování komunikace dokladuje operace s daty nad projektem. Základem pro společnou a prokazatelnou komunikaci je společné datové prostředí (Common Data Environment – CDE), které umožňuje komunikaci a disponuje úložištěm dat (server přístupný pro účastníky projektu), dovoluje spolupráci nad daty, provozování systému řízení dokumentace (document management), zpřesnění a zrychlení procesů k jejich využití v realizaci. Společné dokumentované komunikace, kooperace a koordinace účastníků omezují obvyklé ztráty informací.

2. Kvalita a přesnost – vždy aktuální informace

Řízení změn v projektu je další velkou příčinou ztrát a vzniku pochybení v přípravě i realizaci, podobně jako nedostupnost platných podkladů, nedostatečná nebo neúčinná administrace procesů. Využívání digitálních datových podkladů umožňuje práci zrychlit a zpřesnit, využívat jednotné datové prostředí (CDE), které koncentruje informace potřebné pro projektové řízení do jednoho dostupného místa pro všechny oprávněné účastníky projektu. Využívání digitálních datových podkladů projektu, jejich ověřovaná kompatibilita, obsah a forma zrychluje a zprůhledňuje, tedy zefektivňuje procesy projektového řízení, snižuje náklady omezením nepřesností, ztrát a opakovaných činností.

Digitální technologie, jejich procesy a výstupy dovolují také vyhodnocovat efektivitu procesů ve vztahu k cílům projektu jako podklad pro další zvyšování jejich účinnosti, odstraňování nevhodných postupů a podkladů, dovoluje vyhledávat rizikové procesy, detekovat a odstraňovat příčiny jejich vzniku, tedy zlepšovat řízení procesů a jejich výslednou kvalitu.

Příklad digitální podoby kontrolního listu (zdroj: [2])

Kvalita produktu, stavby patří mezi nejvíce sledované aspekty klientského výběru. Je proto v zájmu všech účastníků stavebního projektu zaměřit se na kvalitu procesů při přípravě a realizaci produktu. Kvalitní procesy jsou podmínkou konečné klientské kvality stavby.

3. Cíle řízení kvality a identifikace požadavků

Řízení kvality při přípravě a realizaci má zajistit soulad parametrů dohotoveného produktu s kvalitativními požadavky klientů. Proto je nutné definovat tyto (klientské) požadavky a dosáhnout jejich s požadavky na přípravu a realizaci produktu, které sleduje a naplňuje zhotovitel.

Cíle klientské kvality obvykle zahrnují dlouhodobou spolehlivost, setrvalou neklesající kvalitu užívání, tedy soulad očekávaných a skutečných požadavků a jejich parametrů. Zhotovitelé produktu i jeho částí musí proto být schopni identifikovat jednotlivé klientské požadavky a jejich parametry, a ty následně převést do realizačních postupů. Stejně důležité je identifikovat procesy a postupy jak požadavků a jejich parametrů dosáhnout, ale i postupy, jak dosažené parametry udržet po stanovenou dobu.

Současné postupy řízení kvality v ČR vycházejí z norem ČSN EN ISO řady 9000, které jsou ale zaměřeny především na udržování a administrování postupů a vykazování procesů řízení kvality, méně na zlepšování a zvyšování kvality skutečně zjištěné při realizaci. Systém řízení kvality ISO 9000 nedostatečně využívá zpětnou vazbu pro zvýšení kvality řízení procesů, ačkoliv využívá výstupy řízení kvality a neshodných produktů (operací). Pro stálé zlepšování kvality je nutné efektivně pracovat s reálnými informacemi získanými v přípravných, realizačních i provozních procesech, využívat tuto zpětnou vazbu, aplikovat výsledky hodnocení kvality do procesů v realizaci.

Vliv kvality jednotlivých částí projektu na výsledek (zdroj: [4])

Informace zpětné vazby pocházejí z kontrol kvality v přípravě, realizaci a užívání stavby. Maximum informací poskytuje realizace a užívání stavby v záruční době, kdy je stavba vystavena zvýšené pozornosti. Kontroly probíhají v realizaci podle Kontrolních a zkušebních plánů, anebo podle zásad přejímek a sledováním klienta. Během navrhování, při zpracování projektové dokumentace by kontroly kvality měly probíhat také, ale jejich hloubka a intenzita je výrazně nižší, ačkoliv kvalita návrhu má na konečnou kvalitu stavby rozhodující vliv.

Informace získané při kontrolách je nutné třídit, zpracovávat a hodnotit ve vztahu k požadavkům kvality, klienta a postupům zhotovitele, ukládat je a využívat k prevenci vzniku vad, k odstraňování jejich příčin. Digitalizace těchto postupů, jejich vstupů a výstupů je cestou, jak procesy kontroly, hodnocení výsledků a jejich využití pro nové projekty sdílet, zrychlit a zpřesnit, a je možností, jak je dále využívat ke zlepšování kvality budoucích projektů. Zpracované a vyhodnocené výsledky poskytují zpětnou vazbu účastníkům stavebních projektů, digitalizace současně zajišťuje jejich dostupnost pro dlouhodobé využívání.

4. Důvody pro digitalizaci kontroly a nutné předpoklady

Pořizování současných nedigitalizovaných kontrolních postupů a výstupy z nich je pracné, nepřesné, tedy neefektivní, a obvykle po ukončení projektu jsou výstupy nedostupné pro další využívání. Neposkytují tedy potřebnou zpětnou vazbu. Jejich digitalizace umožňuje změnu k efektivnímu využívání získaných informací k řízení kvality v celém životním cyklu stavby pro další projekty.

Kontrola kvality obecně předpokládá jednoznačně definované požadavky pro každou fázi projektu (návrh, realizace, schvalovací procesy, provoz). Digitalizace kontroly, která zpřesňuje a zrychluje činnosti, přináší přidanou hodnotu v možnosti trvalého využívání výsledků jejich sdílením, ale vyžaduje naplnění nutných předpokladů u účastníků projektu. Kontrolní procesy využívají obvyklé podklady (technické, řídící, kontrolní činnosti) pro zpracování, záznamy, výstupy a distribuci v digitální formě, která dovoluje on-line komunikaci nad záznamy, kooperaci a koordinaci následných operací (odstraňování defektu).

Nedostatky současných postupů digitalizace odstraňuje. Umožňuje procesy a operace kontroly vykonávat pouze jednou, přímo na místě kontroly, vč. vyhodnocení a zpracování kontrolního záznamu. Výsledek kontroly, hodnocení, je na místě zaznamenáváno do připraveného, účastníky schváleného protokolu, který je současně výstupem kontroly. Ten je po dokončení rozesílán on-line podle distribučního seznamu osob pověřených kontrolou podle smluvních dokumentů. Tento postup pro pracovníky ve výrobě výrazně snižuje potřebu pracovního času pro kontrolu a s ní spojenou komunikaci.

Digitální podklady (např. projektová dokumentace), i digitalizované dokumenty (vyjádření, posudky, rozhodnutí, technické zprávy, technické listy aj.) využívají pro potřebné operace jen předem dohodnuté formáty dat. Obvykle lze využívat i nejběžnější formáty (PDF) pro mobilní zařízení (tablet, smartphone). Kontrolní aplikace instalované na mobilních zařízeních komunikují ve společném datovém prostředí (CDE). Pracují se záznamy (snímky, měření, popisy kontrolovaných prvků), editují protokoly, zachycují odstraňování defektu, definují výsledky a obvykle dovolují fulltextové vyhledávání. CDE dovoluje ukládání, přístupy a další operace oprávněných osob v projektovém týmu investora i zhotovitele, často nejen po dobu trvání projektu. Data jsou proto dlouhodobě využitelná pro zpětnou vazbu.

Při kontrole vznikající informace (protokoly, hodnocení, výstupy) jsou automaticky doplňovány potřebnými metadaty, dovolujícími systematické využívání sdílených dat v dlouhodobém horizontu životního cyklu stavby. Obsah kontrol bývá definován smluvními dokumenty mezi klientem a zhotovitelem (obsah, formát, výstupy). Podobně je připravena jeho digitalizovaná verze. Kontrolní a zkušební plán obvykle zaznamenává pro určené operace místo, čas, četnost, podmínky, zkušební postupy s odkazem na předepsané zkoušky (podle technickým norem, případně podle dohody účastníků projektu), požadavky na dosahované hodnoty, výsledky kontrol (zkoušek) a výrok (vyhověl/ nevyhověl).

Digitalizované informace umožňují rychlé vyhledávání a orientaci v dokumentech, využití správného datového formátu dovoluje aplikovat potřebné výpočty, operace a postupy pro zpracování a znázornění výsledků. Sjednocené datové formáty umožňují jednoduché uplatnění výpočetních postupů k hodnocení a porovnání.

5. Využití digitální postupů a přínosy pro navrhování a realizaci

Základním přínosem digitalizace informací je potlačení vzniku chyb z nahodilého ručního zpracování kontroly a záznamu informací do protokolů, manuální doplňování snímky a záznamy, a nahrazení neprůkazné komunikace mezi účastníky projektu nejen na staveništi, ale i mezi ostatními, tedy klientem a projektantem. Výsledkem a přínosem jsou významné úspory času a nákladů, snížení chybovosti a nejistot, tedy zrychlení a zpřesnění přinášející vyšší efektivitu činností.

Digitální forma a postupy operací dovolují standardizovat činnosti, protokoly pro užití v celém rozsahu projektu a především výstupy, i pro další projekty. Digitální forma dovoluje zpracovávat čistopis přímo na místě kontroly, vč. zpracování příloh, snímků, záznamů vad a nedostatků přímo do protokolu, vč. vyhodnocení – výsledků kontroly. Přímé zpracování protokolu na místě kontroly zásadně snižuje spotřebu pracovního času pracovníků a omezuje nepřesnost. Vysoká účinnost umožňuje při řízení kvality se zaměřit na skutečně kritické operace.

Hodnocení výsledků kontroly (zdroj: [3])

Výstupy opatřené metadaty umožňují kdykoliv zpětnou identifikaci kritických procesů a výsledků podle místa, času, polohy, předmětu kontroly, zjištěné závady, zvolených postupů atp. Dovolují rychlé vyhledávání v přístupných souborech pro souborné hodnocení určitých typů staveb, postupů, předmětů kontroly a výsledků v dostupných souborech informací. Lze je využít pro systematické hodnocení parciálních rizik projektů a operací. Užívání dostupného úložiště omezuji obvyklé opakované činností při využívání získaných informací.

Velkým problémem současné kvality staveb je nejednoznačnost dokumentace. Ta bývá rozsáhlá, nepřehledná, a navzdory požadavkům právních i technických předpisů obvykle nedostatečně zkoordinovaná. Příčinou jsou složité procesy vzniku dokumentace jako kolektivního díla, které se mění tak, jak se vyvíjí poznání problematiky projektu. Tyto postupy se podobají vzniku realizačních změn, které zhotovitel musí provést během realizace a zpracovat do dokumentace skutečného provedení.

Statistické hodnoceni výsledků (zdroj: [5])

Předem odsouhlasené formuláře a kontrolní seznamy dovolují velkou přesnost, rychlost a doložení záznamů, jsou jednoznačné, definovány metadaty, záznamy jsou archivovány, jsou dostupné pro další využití. Takové výstupy jsou z hlediska obsahu a dosahu, využitelnosti nesrovnatelné se současnou praxí, nesystematickým ručním vyplňováním kontrolních listů.

6. Přínosy, provádění a hodnocení

Využívání nástrojů digitální kontroly s připravenými formuláři kontrol pro použití v interní i externí kontrole prací, vysoce zvyšuje produktivitu kontrolních činností na staveništi omezením rutinních nesystémových činností, snížením chybovosti při konečném zpracování a jednoznačnou identifikací postupů kontroly (předmět, místo a čas kontroly, použité kontrolní metody a postupy, snímky a výsledky, komunikace a odpovědnosti, archivace aj.). Činnosti se neduplikují.

Časové úspory, zpřesnění a vysoká efektivita kontrolních činností a omezení nesystémových postupů jednoznačně zvýhodňují digitální postupy před běžnými postupy. Pracovníci kontroly, kteří vyzkoušeli digitalizované postupy při kontrolách, zpracování a sdílení dokumentů se k ručnímu zpracování už nevracejí.

Prokazatelnými přínosy na reálně připravených, realizovaných a zprovozněných stavebních projektech jsou sjednocování a optimalizace výstupů, operativní zpracování výstupů, standardizace operačních postupů, zrychlení, vyšší kvalita a menší chybovost informací. Ty jsou přesné, jednoznačné, aktuální, dostupné a poskytují zpětnou vazbu ke zkvalitnění produkce propojením s dokumentací a ostatními digitálními procesy.

Postupné zavádění digitálních operací je cestou k ověřování možností a rozšiřování schopností projektových týmů vedoucí k zefektivňování produkce, její vyšší kvalitě a vyšší produktivitě stavebnictví. Metoda postupného zavádění digitálních procesů do řízení staveb přináší prokazatelné zvyšování produktivity. Je to vhodný způsob, jak postupně zavádět a rozšiřovat digitální procesy do celého stavebního odvětví.

7. Závěr

Vhodně připravené a využívané digitální technologie respektující dosud užívané postupy řízení projektů přinášejí pozitivní vliv, i když nejsou ještě zcela běžně užívané. I jejich částečné používání významně zvyšuje efektivitu řízení, vnáší do běžných procesů řízení projektů jednoznačnost, rychlost, průkaznost a možnost sdílení informací účastníky v reálném čase.

Základem úspěchu digitálních technologií je definování vhodných cílů vzhledem k potřebám a možnostem objednatele a zhotovitele, identifikace priorit, nalezení odpovídajících postupů a procesů, struktury a obsahu informací, a podobu výstupů. Nelze zapomínat na nezbytné stálé využívání zpětné vazby pro ověřování a zlepšování nastavených postupů a dosahovaných výsledků.

Zásadním požadavkem pro úspěch digitálních procesů je správný obsah, struktura a formát zápisu informací – vstupů, využívaných ve všech procesech řízení projektu. Proto je nutné velmi pečlivě ověřovat, zda připravené podklady a zvolené aplikace skutečně vyhovují definovaným potřebám a nastaveným postupům – procesům. Toho lze dosáhnout jen při dostatečné znalosti používaných postupů a schopnosti uživatelů definovat své cíle a priority, a nastavit jejich výstupy.

Vzhledem k uvažovanému rozsahu digitalizace je potřebné začínat s pozvolnou digitalizací jednotlivých agend projektu umožňující postupné osvojování změn procesů a využívání možností, které digitální procesy nabízejí, i případné úpravy toho, co se neosvědčilo. Od jednotlivých digitálních podkladů a procesů je nutné přecházet k provázaným procesům, a stále u aplikací ověřovat možnosti a výstupy. Jen tak je možné účinně využívat při řízení projektů stále rozsáhlejší digitalizaci.

Je ale také nutné reálné uvažovat s tím, že ne všechny stavební projekty a procesy budou zcela digitalizovány, i vzhledem k různé připravenosti jednotlivých účastníků projektů, nákladům a rozsahu, možnostem a ochotě účastníků agendu digitalizovat. Neuvažovat s možným negativním přístupem je nereálné. Přesto je vždy potřebné vědět, jaké přínosy, možnosti může projektu přinést i částečná digitalizace agendy.

Seznam literatury

buildingsmartalliance.com
projekt AB Argentinská, Metrostav, a.s.
projekt Kindergarten, Metrostav, a.s.
průzkum spol. Metrostav, AWAL, a DEK
Statistické hodnocení výsledků kontrol kvality

English Synopsis

The paper focuses on the possibilities and benefits of the introduction and use of digitization of information and processes in project management of construction projects with an emphasis on quality management in construction. This paper describes the application of digital quality control on the construction site. It summarizes the reasons, currently used procedures and their benefits for everyday construction practice.