Fundamentalne różnice

Samochód lub telefon jest masowym, wystandaryzowanym produktem składającym się z wielu zindywidualizowanych i dostosowanych do siebie części i podzespołów. Z drugiej strony mamy budynek, który jest indywidualnym obiektem składającym się z wystandaryzowanych materiałów, części i podzespołów. Różnica jest fundamentalna.

Klocki składające się na telefon, samochód czy jakikolwiek inny produkt masowy opłaca się dostosować, tak by składały się tylko na ten jeden produkt. Skala produkcji zamortyzuje koszty projektowania i produkowania podzespołów pasujących tylko do jednego telefonu. Choć i tu pewna doza standaryzacji ma miejsce np. wspólne płyty podłogowe dla kilku modeli w ramach koncernu motoryzacyjnego czy rodziny procesorów w komputerach. Jednak nadal poruszamy się w obrębie produkcji wielkoseryjnej.

Klocki, z których zbudowany jest budynek są takie jakie są. Opcji zmian jest niewiele i to projektanci za każdym razem decydują, jak je ze sobą złożyć, żeby jak najlepiej spełniały określone oczekiwania czy kryteria. Oczekiwania definiuje z reguły inwestor lub użytkownik końcowy. Projektant metodą kolejnych przybliżeń i uszczegółowień produkuje instrukcję złożenia poszczególnych materiałów, urządzeń, która jest następnie realizowana z lepszym lub gorszym skutkiem na budowie.

Czy zatem jesteśmy jako przemysł budowlany w stanie tak wystandaryzować budynki, aby ich produkcja mogła przypominać zautomatyzowaną produkcję samochodów, z podzespołów, które idealnie do siebie pasują? Czy w ogóle jest taka potrzeba?

Jednym z celów wdrażania BIM w projektowaniu jest uniknięcie kolizji i niedopasowania na budowie. Jest to odpowiednik wirtualnego prototypowania. Jesteśmy w stanie przygotować cyfrowy model budynku do realizacji i być prawie pewni, że elementy będą od siebie pasowały. Technologia umożliwia nawet automatyczne monitorowanie postępu montażu i zgodności z modelem. Przynajmniej zgodności geometrycznej.

Skoro technicznie jesteśmy gotowi do przygotowania precyzyjnej dokumentacji realizacyjnej obiektu oraz zweryfikować fizyczną zgodność realizowanego budynku z dokumentacją, dlaczego sytuacja na budowach, w zakresie efektywności nie ulega oczekiwanej, dynamicznej poprawie? Co jeszcze musi się wydarzyć, aby efektywność budownictwa wzrosła? Czy budowanie może przypominać zautomatyzowany montaż samochodu? Tajemnica wydaje się tkwić w materiałach budowlanych, podzespołach, stopniu ich agregacji i środkach wykorzystywanych do montażu. Temat szczególnie istotny wobec kurczącego się zasobu siły roboczej na budowach.

Opcje

W tym zakresie widoczne wydają się dwie drogi: montaż wielkogabarytowych, gotowych elementów przygotowanych poza budową i próby automatyzacji procesów na budowie przy pomocy różnego rodzaju robotów, lepiej lub gorzej potrafiących imitować pracę robotnika i wbudowywać aktualnie dostępne materiały budowlane. O ile pierwszy przypadek, czyli prefabrykacja fragmentów budynku jest dość dobrze rozpoznany i ograniczeniem efektywności jest stopień automatyzacji produkcji prefabrykatów, to w drugim przypadku nakazywanie robotom imitowania pracy ludzi wydaje się ślepą ścieżką. Po pierwsze aktualnie dostępne materiały budowlane w swojej większości są dostosowywane do możliwości ludzkiego ciała. Cegła jest taka jaka jest bo mieści się w dłoni. Pustaki są większe, ale objętość, w części pusta, nie zwiększa ich ciężaru i człowiek jest w stanie je podnieść. Płyta gipsowo- kartonowa ma 1,2m szerokości, bo łatwo ją chwycić i ustabilizować w pionie, na stelażu (wykonanym również z drobnowymiarowych elementów). Elementy systemów szalunkowych spełniają podobne kryteria. Czy jest sens budować roboty i kazać im montować materiały i urządzenia dostosowane wymiarami do możliwości ludzkiego ciała? Przecież techniczne możliwości robotów wykraczają daleko poza 1,2m i 30kg. W tym momencie barierą staje się możliwość dostarczenia elementu na miejsce wbudowania, ale to już jest problem organizacyjny. Kolejnym ograniczeniem gabarytów jest sama architektura i eliminacja wszelkiego rodzaju „zaułków” wymagających docinek i szczególnego traktowania. Poza konsumpcją czasu, elementy te są głównymi generatorami odpadów, których jako branża, budownictwo generuje bardzo dużo. To jednak odrębne, równie istotne, zagadnienie.

Czy zatem budownictwo jest tuż przed wyrwaniem się z poziomego trendu w zakresie zwiększania produktywności? Ścieżka prefabrykacji poza placem budowy jest eksploatowana dość szeroko w budownictwie przemysłowym, infrastrukturalnym i mieszkaniowym (głównie poza Polską). Ścieżka automatyzacji prac montażowych na budowie zdaje się być w fazie R&D.

Podsumowując

To co było do osiągnięcia na bazie dostępnych technologii zostało już osiągnięte lub podlega relatywnie niewielkim ulepszeniom. Budowlanka dalej jest kaskadowym procesem kończącym się unikalnym produktem. Nawet prefabrykaty w dużej mierze są elementami produkowanymi “na wymiar”. Jak w rękodziele. Czy zaprojektowanie glinianego garnka w 3d znacząco zmieni efektywność garncarza? Bez integracji i zwiększenia udziału przemysłowych metod produkcji oraz standaryzacji informacji cyfrowej i jej przepływu (to właśnie o tym wątku chcemy głównie mówić w DCN), radykalne zwiększenie produktywności budownictwa ma małe szanse. BIM jest fantastycznym narzędziem integracji na wszystkich etapach. Pozwala prototypować i koordynować elementy nie ograniczając ich stopnia skomplikowania. Zatem przy pomocy BIMu możliwe jest projektowanie bardziej zagregowanych fragmentów budynków i ich realizacja w zakładach przemysłowych, z przemysłową precyzją oraz generowanie wszelkich danych potrzebnych w czasie procesu. To z kolei pozwoli na prawidłowe spasowanie skomplikowanych elementów na budowie przy minimalnym zapotrzebowaniu na robociznę. W takiej sytuacji czas realizacji na budowie może ulec znacznemu skróceniu, a zagregowane elementy mogą być produkowane równocześnie poza budową, metodami uprzemysłowionymi. Nie wspominając już o możliwości koordynacji i kontroli nad procesem dzięki posiadaniu informacji w postaci danych od samego początku.

Krokiem w kierunku dalszego uprzemysławiania budownictwa wydaje się być filozofia kryjąca się pod skrótem DfMA, czyli Design for Manufacturing and Assembly. Jest to podejście, które postuluje analizę i optymalizację całego procesu produkcyjnego w kierunku automatyzacji produkcji i przyspieszenia montażu wystandaryzowanych podzespołów budynku. Jest to niezmiernie ciekawy trend, na który warto poświęcić jeden z kolejnych wpisów.

Automatyzacja produkcji to również automatyzacja przepływu informacji.

Maszyny oczekują projektu w określonej postaci. Często dostosowywanie dokumentacji do wymagań maszyny może pochłaniać niepotrzebny czas, który można by zaoszczędzić, gdybyśmy poruszali się zunifikowanym standardem pojęciowym. Innymi słowy informacja też wymaga prefabrykacji do powtarzalnych i zrozumiałych dla maszyny pojęć. Czy jesteśmy jako branża gotowi ograniczyć słownik i formę, aby produkowana przez nas informacja była sprefabrykowana na cele:

• produkcji,
• przetwarzania maszynowego,
• gromadzenia i interpretacji danych,
• podejmowania decyzji w oparciu o dane?

Takie inicjatywy już istnieją. Więcej w którymś z kolejnych wpisów.