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脕rea de Pensamiento Estrat茅gico

Smart Construction: Transformaci贸n digital del sector

By 15 diciembre, 2021febrero 14th, 2022No Comments

Nota realizada por el聽Ing. Marcelo Cammisa聽 y por la Lic. Solange Erlij聽

 

La industria de la construcci贸n es de vital importancia en nuestra vida diaria, puesto que es la encargada de cimentar toda la infraestructura presente a nuestro alrededor.

Este sector representa aproximadamente el 13% del PIB mundial.聽 No obstante, tiene un gran potencial de crecimiento en cuanto a t茅rminos de productividad.聽 Entre los factores a mejorar, se perciben: los elevados costos, escasez de habilidades, limitada digitalizaci贸n y escasa inversi贸n en I&D.聽 A su vez, constituye un sector muy regulado, sujeto a varios niveles de permisos y aprobaciones.聽聽 En este sentido, la Construcci贸n Inteligente o Smart Construction, permitir铆a avanzar en la resoluci贸n de los inconvenientes antes mencionados.

 

De acuerdo al CLC (Construction Leadership Council), se denomina 鈥渃onstrucci贸n inteligente鈥 al dise帽o, la construcci贸n y la operaci贸n de activos, llevados a cabo a trav茅s de asociaciones que efect煤an un uso completo de las tecnolog铆as digitales y las t茅cnicas de fabricaci贸n industrializadas, con el objetivo de mejorar la productividad, minimizar los costos de vida, mejorar la sostenibilidad y maximizar los beneficios de los usuarios.

 

Este tipo de construcci贸n no s贸lo perfecciona la industria de la vivienda, sino que, adem谩s, mejora la calidad de vida de sus ocupantes.聽 Por otro lado, la industria de la construcci贸n posee un gran impacto en el medio ambiente, ya sea por los recursos que utiliza, como por los desperdicios que genera.

 

Los avances en las nuevas soluciones tambi茅n permitir铆an, el dise帽o de construcciones m谩s sustentables, con consumos m谩s eficientes en materia de energ铆a.聽 A nivel general, estamos hablando de una reducci贸n de los costos que se derivan del funcionamiento cotidiano de un edificio, puesto que se mejora el rendimiento y durabilidad del mismo, lo cual se traduce en un beneficio para los inversores como para sus ocupantes.

 

Con las tecnolog铆as digitales, es posible disponer del dise帽o y la planificaci贸n de una manera m谩s inteligente, contando con predicciones que conlleven a optimizar la etapa de la construcci贸n, utilizando los activos de un modo m谩s eficiente.聽 Algunos ejemplos de estas soluciones digitales podr铆an ser:

 

 

Transformaci贸n digital en el sector de la construcci贸n

Al referirnos a una transformaci贸n digital, la inteligencia artificial (A.I.) se convierte en protagonista fundamental.聽 La misma se refiere a la capacidad que poseen las m谩quinas para simular el comportamiento humano. Pueden ser expl铆citamente programadas o 鈥渁prender solas鈥. 聽聽Las t茅cnicas de A.I. pueden ser aplicadas dentro de la construcci贸n, para agregarle valor al proceso, transformando los datos provenientes de los sensores, en informaci贸n 煤til que permita incrementar los beneficios de las empresas e impulsar la transformaci贸n digital del sector.

 

Al considerar a la A.I. como un disparador para la evoluci贸n digital del sector, es conveniente, en primer lugar, analizar c贸mo es el ecosistema presente: en la actualidad, el proceso se encuentra altamente basado en el proyecto puntual, es decir, desarrollos espec铆ficos para los requerimientos del cliente, usando dise帽os concebidos desde cero y con muy poco grado de repetitividad. 聽聽A su vez, existe una multitud de actores implicados en cada paso, lo que puede derivar en importantes fricciones entre las interfaces.聽 La construcci贸n es realizada en el sitio quiz谩s en entornos hostiles, con una gran parte de la mano de obra temporal y manual, y con un uso limitado de herramientas y procesos digitales de un extremo a otro.

Por contraposici贸n, la construcci贸n a futuro podr铆a reflejar:聽 una gran parte de proyectos erigidos utilizando componentes personalizables y modulares, elaborados mediante procesos estandarizados en f谩bricas externas, los cuales se enviar谩n y montar谩n in situ. La producci贸n consistir谩 en procesos similares a una l铆nea de montaje en entornos seguros, con un alto grado de repetici贸n. 聽Cada proveedor desarrollar谩 su propia biblioteca de dise帽o de elementos y componentes, que se pueden ensamblar de acuerdo con los requisitos del cliente. La cadena de valor est谩 m谩s consolidada, tanto verticalmente como horizontalmente.La digitalizaci贸n se encuentra a lo largo de todo el proceso.

En t茅rminos generales, lo que se busca es pasar de un ecosistema altamente complejo, fragmentado y con el foco en el proyecto, hacia uno que sea estandarizado, consolidado y con el foco puesto en el producto.

Las implementaciones y usos concretos de la A.I. dentro del sector de la construcci贸n, pueden ser numerosos.聽 Se destacan entre ellos:

 

Mantenimiento predictivo:聽 Mediante la inteligencia artificial 鈥 o aprendizaje autom谩tico 鈥 las empresas pueden incrementar la eficiencia de los procedimientos de mantenimiento preventivo y correctivo, posibilitando un pron贸stico sobre el desgaste o estado de un equipo o instalaci贸n.聽 El proceso se basa en el monitoreo del estado operativo de los elementos que se encuentran en la obra o en un edificio, a trav茅s de la medici贸n y seguimiento de ciertos par谩metros.聽 De este modo, lo que se intenta calcular es cu谩ndo se producir谩 un fallo, minimizando su ocurrencia.聽 Luego, para analizar la informaci贸n derivada de cada t茅cnica, el empleo de machine learning es fundamental, ya que permite trazar un plan predictivo. Entre las t茅cnicas predictivas m谩s usuales, encontramos la inspecci贸n por ultrasonido, el an谩lisis de vibraciones y la termograf铆a; entre otras.

Dise帽o y optimizaci贸n del proyecto:聽 En la etapa del dise帽o, los modelos 3D deben considerar los planos de arquitectura, los de ingenier铆a, los mec谩nicos, el茅ctricos, etc.; junto a la cadena de actividades de cada equipo.聽 En este caso, el objetivo es que los modelos de cada equipo no se opongan entre s铆, con lo cual, el aprendizaje autom谩tico puede ayudar a identificar y mitigar esos conflictos, para que no se deba recomenzar la planificaci贸n o el dise帽o.聽 Esto se lleva a cabo utilizando algoritmos de machine learning que exploran todas las posibles variaciones de una soluci贸n, generando dise帽os alternativos.聽 聽Los dise帽adores podr谩n ingresar los requisitos del proyecto, adem谩s de par谩metros tales como rendimiento, costos y materiales, para que el software busque todos los dise帽os disponibles, generando alternativas de acuerdo a los datos suministrados. Al disponer de una herramienta de este estilo, el dise帽o y la planificaci贸n son m谩s certeros, de mayor calidad y m谩s econ贸micos.

Mitigaci贸n de riesgos:聽 Todos los proyectos constructivos poseen alguna cuota de riesgo, en cualquiera de sus formas, ya sea, en seguridad, en tiempo, en costos, etc.聽聽 A mayor magnitud del proyecto, mayores ser谩n los riesgos a asumir, dado que existe una conglomeraci贸n de participantes trabajando en diferentes tareas a la vez.聽 Aqu铆, la A.I. puede ser de utilidad para el control de prioridades en el sitio de trabajo, con la finalidad de que el equipo pueda concentrarse en solucionar los inconvenientes a los que la AI asign贸 mayor prioridad.聽 Esto funciona as铆, dado que los subcontratistas se valoran mediante puntos de riesgo para que luego, el sistema pueda llevar a cabo su manejo de prioridades.

Mayor productividad en sitio:聽 para lograr una mejor productividad junto a una mayor disponibilidad de mano de obra, existen maquinarias de construcci贸n semiaut贸nomas que realizan tareas repetitivas de un modo m谩s eficiente que los seres humanos.聽 Para ejemplificar podemos mencionar: el vertido de hormig贸n, alba帽iler铆a, soldadura y excavaci贸n, entre otros.聽 Esto da como resultado la existencia de un caudal de trabajadores que pueden ser reubicados en otras tareas, como as铆 tambi茅n genera una merma en el tiempo de finalizaci贸n del proyecto.

Como se mencion贸 con anterioridad, el tiempo y los costos constituyen factores muy importantes a tener en cuenta, con lo cual, el uso de veh铆culos a茅reos no tripulados (UAV) y los drones, pueden ser muy eficaces. 聽聽La t茅cnica del reconocimiento de im谩genes es clave a la hora de contar con informaci贸n en tiempo real, dado que permite interpretar gr谩ficos e im谩genes a fin de hallar determinados patrones.聽 Se puede encontrar aplicada al campo facial, al de seguridad y vigilancia, al reconocimiento de objetos, de gestos, etc.聽聽聽 Combinada con drones, proporciona un mejor conocimiento de la agrimensura del sitio, y provee una mayor seguridad a los trabajadores.

Seguridad en la construcci贸n: El riesgo de fatalidad en el sector de la construcci贸n es mucho mayor que en otras 谩reas. Frente a este panorama, existen empresas que se encuentran desarrollando algoritmos para analizar fotos de los sitios de trabajo, escaneando en busca de posibles peligros para la seguridad, y correlacionando las im谩genes obtenidas con los registros de accidente que posee.

En base a esto, la AI servir铆a no s贸lo como mecanismo de detecci贸n de da帽os, sino que con la informaci贸n que provee, se podr铆a capacitar/informar a los trabajadores sobre las amenazas detectadas.

Construcci贸n acelerada fuera de sitio:聽 Otra modalidad que est谩 cobrando importancia, es la del ensamble de elementos fuera del sitio de construcci贸n.聽 Esto significa que las empresas derivan parte de su construcci贸n a organizaciones externas que utilizan maquinarias aut贸nomas para que se encarguen de ensamblar los componentes que luego ser谩n utilizados por las personas en el lugar de construcci贸n.聽 Dentro de este tipo de construcci贸n, podemos encontrar:

 

– Impresi贸n 3D inteligente:聽 Mediante la inteligencia artificial y la rob贸tica, las empresas pueden llevar a cabo la construcci贸n de una vivienda en muy poco tiempo.聽 En cuanto a la durabilidad, la impresi贸n inteligente contribuye a la solidez de los elementos estructurales, debido al modo en que se fabrican los materiales y a c贸mo se ensamblan.聽 Al contar con edificios m谩s perdurables, habr谩 menos reparaciones, lo que significa un menor gasto para las empresas.聽 Asimismo, se reducen costos asociados a materiales, debido a que las impresoras emplean la cantidad precisa de concreto para efectuar una determinada construcci贸n.聽 Adem谩s, estas m谩quinas son mucho m谩s veloces que las t茅cnicas de desarrollo convencionales.聽 Mientras un proyecto puede demorar meses en completarse, la impresora 3D lo puede realizar en horas o d铆as.聽 Esto redunda en proyectos finalizados m谩s r谩pido, con la posibilidad de abarcar una mayor cantidad de ellos en menos tiempo. 聽Este sistema de impresi贸n 3D fue aplicado en China, bajo la denominaci贸n de Construcci贸n por contornos o Contour Crafting.聽聽 Esta tecnolog铆a, disminuye el uso de energ铆a y las emisiones, dado que fabrica r谩pidamente piezas estructurales de gran tama帽o. El mecanismo est谩 compuesto por un sistema de聽brazos rob贸ticos y boquillas de extrusi贸n inyectoras de cemento, todo controlado digitalmente.

 

– Casas modulares: Los edificios modulares se sustentan en una combinaci贸n de tecnolog铆as modernas de construcci贸n, tales como paneles, cimientos de hormig贸n prefabricados, telares de cableados preformados, etc.聽 Estos 鈥渕茅todos modernos de construcci贸n鈥 (MMC) ya son utilizados en Europa, para levantar casas en formato modular que se pueden transportar en camiones, acelerando plazos de ejecuci贸n a un costo inferior.聽 A diferencia de las casas prefabricadas, otorgan acabados externos adecuados a los deseos del cliente.聽 聽La automatizaci贸n permite, adem谩s, controlar los niveles de luz y color de la casa, manejar los sistemas de sonido y el oscurecimiento de ventanas.聽 La variedad de componentes es amplia: pueden aplicarse sensores de CO2, y sensores cin茅ticos para detecci贸n de inundaciones, manejo inal谩mbrico de termostatos, etc.

Se cree que, a futuro, la conjunci贸n de IoT (Internet of Things) e IA, puede favorecer a煤n m谩s la toma de decisiones acerca de la construcci贸n y organizaci贸n de la vivienda, propiciando la transici贸n hacia la construcci贸n de viviendas cognitivas.聽 Los elementos fundamentales de una estructura cognitiva incluyen conexiones inteligentes seguros con familiares, m茅dicos, cuidadores, etc., todas personas involucradas al cuidado de los residentes.聽 As铆, ciertas condiciones m茅dicas tales como la demencia, podr铆an abordarse desde tecnolog铆as de 鈥減茅rdida sensorial鈥, basadas en el estudio de patrones de actividad y comportamiento.聽 Por otro lado, los sensores ayudar铆an a prevenir accidentes en el hogar como, por ejemplo, cocinas encendidas.

 

– Manipulaci贸n y automatizaci贸n de grandes cantidades de datos: existe una enorme cantidad de datos que la AI puede manejar; por ejemplo, im谩genes, videos de drones, sensores de seguridad, etc.聽 Esto representa un beneficio para los profesionales de la construcci贸n, debido a la informaci贸n que pueden reunir y las conclusiones que pueden obtener mediante el uso de inteligencia artificial.

Los datos, son una herramienta clave a la hora de la toma de decisiones, con lo cual, los errores humanos pueden acarrear resultados no deseados, y el hecho de rectificar tambi茅n manualmente estos datos, no resulta muy eficiente.聽聽 A fin de eliminar posibles fallas, se podr铆a automatizar el proceso de entrada manual de datos, y, por consiguiente, los flujos de trabajo derivados del mismo.

 

Smart Construction en Argentina

El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible de Argentina, llev贸 a cabo un聽鈥淢anual de Vivienda Sustentable鈥澛爀n el que se especifican los lineamientos y la documentaci贸n t茅cnica para la construcci贸n y uso sustentable de barrios y viviendas a construir, en el marco del Plan Nacional de Vivienda. El Manual tambi茅n est谩 dirigido a aquellos profesionales del 谩mbito privado que pretendan incorporar el desarrollo sustentable en sus proyectos.

 

Este manual desarrolla las particularidades de dise帽o, construcci贸n y uso sustentable de barrios y viviendas, haciendo foco en segmentos tales como el sitio de construcci贸n, el dise帽o, plan energ茅tico, y propiamente la ejecuci贸n de obra.

 

Para esta 煤ltima, se define un Plan de Manejo Ambiental (PMA), que resumidamente, debe:

  • Contener las medidas de prevenci贸n, mitigaci贸n o compensaci贸n para las actividades que se desprenden del proceso constructivo;
  • Detallar las actividades que se desarrollar谩n, con sus respectivos plazos, responsables, indicadores de seguimiento, costos, etc.; todo esto para cada programa;
  • Contar con un cronograma para cada componente asociado con el avance de obra, que sea de utilidad para efectuar un seguimiento de su implementaci贸n y de posibles desv铆os;
  • Servir como herramienta para asegurar la adecuada gesti贸n ambiental, de acuerdo a los impactos identificados y las medidas para abordarlos.
  • Incluir los contenidos m铆nimos que debe atender el operador de obra.

 

Si bien todas las fases del plan son susceptibles de ser abordadas con AI, es puntualmente la de la construcci贸n la que posee mayor potencial.聽 Al analizar los objetivos descriptos, notamos que la AI puede optimizar todos los procesos, debido a que lo que plantea este programa, es la innovaci贸n permanente y la promoci贸n de nuevas tecnolog铆as que mejoren los distintos aspectos de la construcci贸n.

En conclusi贸n, y tal como se detall贸 en el presente art铆culo, el sector de la construcci贸n precisa de un cambio para pasar de un entorno complejo y fragmentado hacia uno estandarizado y consolidado. 聽Y esa transformaci贸n digital se denomina Smart Construction.聽 La inteligencia Artificial juega un papel central en el desarrollo de las aplicaciones que son necesarias para esta transformaci贸n. Al digitalizar el proceso, los datos pueden ser transformados para obtener de ellos informaci贸n 煤til en post de mejorar la eficiencia del sector.

 

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Publicado el 15 diciembre, 2021

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