Programas de innovación e integración del diseño y la construcción

Según Neelamkavil, (2010) el objetivo de integrar el diseño con la producción en una empresa de construcción que aplique el concepto “off site” es posible y una manera de conseguirlo consiste en vincular la planificación de procesos con la cadena de suministro y la gestión de los materiales. Proyectos como “FutureHome”, “Manubuild”, y otros como “FIATECH”, que son descritos en su investigación, sobre la automatización en la industria de la construcción prefabricada y modular, ejemplarizan los casos de integración digital.

Para Gregor et al. (2009), el concepto de la factoría digital representa la integración que vincula los sistemas CAD con los sistemas ERP (Enterprise Resource Planning), que son ampliamente conocidos como un sistema para la integración de toda la información que fluye a través de la empresa, y su principal propiedad consiste en la realización de la planificación del proceso y el desarrollo del producto, con la utilización paralela de los datos con que se representan visualmente las piezas y recursos de producción.

Pese a la singularidad del sector de la construcción los desarrollos en la producción están surgiendo con el apoyo del diseño colaborativo y la gestión de la cadena de suministro. La integración y la colaboración de todos los participantes en el diseño del producto, la planificación de procesos, de producción y del suministro son las tendencias de la fabricación moderna.

Figura 93. Integración de sistemas en el concepto de factoría digital.

© Imágenes tomadas con fines académicos de: (Gregor et al., 2009) El proceso de planificación de un producto incluye el proceso de diseño de su manufactura, en el cual se desarrollan además de la programación de la maquinaria, la planificación del ensamblaje y manipulación del producto, acorde con características como su material, su geometría y sus tolerancias. El diseño de la cadena de suministro comprende la programación de todo el movimiento de las mercancías, se inicia en las

ordenes de compra de los materiales, continua en su transporte, la producción y llega hasta los acabados del producto (Qiao, Lv, & Ge, 2011).

Según Neelamkavil (2010), recientemente se han llevado a cabo varios intentos de integración de los procesos de fabricación y ensamblaje de componentes con los procesos de gestión la cadena de suministro. A continuación, describiremos algunos de estos logros en los proyectos de innovación FutureHome y Manubuild, para pasar a verificar sus antecedentes.

- El proyecto FutureHome

Recogiendo la descripción de Neelamkavil (2010), el objetivo principal del proyecto europeo FutureHome que se inició en 1998 y se completó en 2002, consistió en el desarrollo de un sistema integrado de construcción que representara el concepto de automatización, al asociar todas las tecnologías que intervienen en todo el proceso de construcción de viviendas, desde el diseño hasta la robotización del sitio de obra.

En su programa este proyecto incluía: el diseño modular de edificios con la planificación de un montaje robotizado, la automatización de la planificación y supervisión en tiempo real de la prefabricación, la automatización del transporte, manipulación y montaje de las piezas prefabricadas en el sitio (Neelamkavil, 2010).

Figura 94. Automod3, sistema de planificación del ensamblaje de una edificación modular y medios mecánicos para robotizar el proceso de montaje modular, desarrollados dentro del proyecto FutureHome.

© Imágenes tomadas con fines académicos de: (Neelamkavil, 2010) El sistema de construcción FutureHome se derivó de la implementación del enfoque del “kit de piezas” prefabricadas, recurrieron a la realidad virtual, para proporcionar un entorno común compartido por los arquitectos, ingenieros, constructores, que permitió guiar al cliente en el diseño virtual de su casa utilizando los componentes prefabricados. Posteriormente simularon el proceso de construcción lo que permitió analizar aspectos de calidad, costos y tiempo (Neelamkavil, 2010).

Figura 95. Kit de Piezas, en las que integraron información para la planificación del proceso de construcción. Su visualización en el entorno virtual, guiaba al usuario en la definición del diseño.

© Imágenes tomadas con fines académicos de: (Diez et al. 2000) Una notable aplicación fue desarrollada como parte de este proyecto, se trata de la AUTOMOD3, un ambiente software para la automatización de la construcción modular, que integra el diseño arquitectónico, la planificación y simulación en un programa CAD comercial (Neelamkavil, 2010).

Figura 96. AUTOMOD 3. Sistema de diseño modular desarrollado en el proyecto FutureHome.

© Imágenes tomadas con fines académicos de: (Diez et al. 2000) Se trata de un entorno en el que el usuario crea un diseño por medio de elección de componentes prefabricados. A través de una ventana, se muestra la biblioteca de los componentes 3D disponibles, que pueden montarse automáticamente. El usuario selecciona un componente, lo visualiza en 3D y ello le permite decidir si incorpora el componente en el diseño. Para facilitar la interacción en este proceso se utiliza la detección de interferencias y las técnicas de modelado basadas en restricciones o “Constrain-based Modeling”.

Para el acoplamiento de los módulos se desarrollaron conectores de ensamblaje, cuyos prototipos también se incluían en la biblioteca. Los conectores facilitan las conexiones estructurales, eléctricas y de tuberías de servicio, para asegurar el ajuste automático entre los módulos.

- El proyecto ManuBuild

Otro proyecto Europeo que comenzó en el 2005, también aborda la automatización de la construcción prefabricada, se trata del proyecto ManuBuild, que se propuso como objetivo el permitir que los clientes pudieran comprar edificaciones prefabricadas de gran calidad, con un alto nivel de flexibilidad en el diseño y relativamente bajo costo. Dentro del concepto de Open Building Manufacturing, las principales características de este proyecto, se orientan a la comercialización, la gestión de la cadena de suministro y la fabricación flexible de los componentes inteligentes, fueron integradas con los sistemas ICT (Information and Communications Technologies), de donde elaboraron una serie de herramientas para la configuración del diseño, de las ventas, la fabricación y la planificación de la logística y el ensamblaje.

Figura 97. Conceptos avanzados de manufactura de edificaciones, del proyecto Manubuild

© Imágenes tomadas con fines académicos de:Manubuild Manubuild estableció como visión que el cliente estuviera activamente vinculado en el diseño de sus edificaciones e incorporó la producción personalizada, ofreciendo a los clientes más opciones y flexibilidad. La aplicación de estos conceptos en la fabricación permitió eficientemente producir a escala, concibiendo un sistema abierto para intercambiar sus productos y componentes, lo cual le confirió diversidad a un costo competitivo (Neelamkavil, 2010).

Sus potencialidades se extendieron para incluir una significante reducción en los residuos, costos, tiempo de construcción y el número de accidentes relacionados con la construcción.

Figura 98. Herramientas para la plataforma de integración del diseñó, planificación y fabricación, del proyecto Manubuild

© Imágenes tomadas con fines académicos de: Manubuild Manubuild en su propuesta para alcanzar la automatización de la producción, proporcionó los medios informáticos y brindó soporte para distribuir los recursos al interior de la planta de fabricación de la edificación. Para alcanzar esta meta se desarrollaron muchas herramientas, desde catálogos de sus productos para determinar el diseño hasta entornos virtuales que dan soporte para la toma de decisiones, la configuración personal y la planificación del ensamblaje (Neelamkavil, 2010).

3.2.2 Transiciones tecnológicas: desde la automatización a la digitalización y