Desde 2016 en España y un poco antes en otros países, cada vez se habla más en el sector manufacturero del término REVOLUCIÓN INDUSTRIAL 4.0, o INDUSTRIA 4.0. Algo que cambiará la producción y construcción desde los cimientos y devendrá en un futuro mejor. ¿Pero a qué hace referencia este término? En este artículo os explicaré junto a Amanda Ramón, amiga y compañera arquitecta, las claves para entender la Industria 4.0 y los conceptos acuñados como Construcción y Arquitectura 4.0.

Si no quieres seguir leyendo, te invito que veas el video en el canal de YoutTube, un saludo. 

Introducción

Industria 4.0 y sus cuasi-sinónimos Cuarta Revolución Industrial y Sistema ciberfísico, son expresiones que denominan una hipotética cuarta mega etapa de la evolución técnico-económica de la humanidad, contando a partir de la Primera Revolución Industrial. Esta cuarta etapa habría comenzado recientemente y su desarrollo estaría proyectado hacia la tercera década del siglo XXI. La inteligencia artificial es señalada como elemento central de esta transformación, íntimamente relacionada a la acumulación creciente de grandes cantidades de datos (“big data”), el uso de algoritmos para procesarlos, y la interconexión masiva de sistemas y dispositivos digitales.

Industria 4.0 para LUPEON, impresion 3D como Herramientas
Industria 4.0 para LUPEON, impresion 3D como Herramientas

Una nueva manera de organizar los medios de producción, con el desarrollo de un gran número de «fábricas inteligentes» capaces de una mayor adaptabilidad a las necesidades y a los procesos de producción, así como a una asignación más eficiente de los recursos, abriendo así la vía a una nueva revolución industrial o Revolución industrial 4.0. Ésta se basa en la comunicación rápida entre los diferentes elementos de la industria para una adaptación igualmente veloz a los cambios.

El concepto lo acuñó el gobierno alemán, y fue empleado por primera vez en la Feria de Hannover (salón de la tecnología industrial) en el año 2011.  En la misma feria pero en el año 2013, un pormenorizado informe detallando este concepto y sus implicaciones, también fue presentado y defendido por un selecto grupo de trabajo e investigadores del campo de las nuevas tecnologías y la automatización.

Demostraciones industriales Feria Hannover. fuente Milenio
Demostraciones industriales Feria Hannover. fuente Milenio

Para describir una visión de la fabricación con todos sus procesos interconectados, se utiliza además, el concepto Internet de las cosas (IoT: Internet of Things), un término cuanto menos, curioso de explicar. Éste implica cambios orientados a las infraestructuras inteligentes y a la digitalización de metodologías, así como una interacción de ciclo continuo, donde a lo largo del mismo, el flujo de información es permanente y permite sus reajustes.

Resumiendo: lo que ofrece la industria 4.0 a través de esta digitalización y el uso de plataformas conectadas es, en pocos pasos y muy concretos:

  1. Una capacidad de adaptación constante a la demanda
  2. Servir al cliente de una forma más personalizada y en menos tiempo.
  3. Aportar un servicio post venta uno a uno con el cliente
  4. Crear series de producción más cortas y rentables
  5. Aprovechar la información para su análisis desde múltiples canales y explotarla en tiempo real. Generando un flujo de información constante PDP (physical to digital to physical)

¿Por qué es importante la Industria 4.0?

Es importante entender el potencial de esta cuarta revolución industrial porque no solo afectará a los procesos de fabricación: su alcance es mucho más amplio, afectando a todas las industrias y sectores e incluso a la sociedad. La industria 4.0 puede mejorar las operaciones de negocio y el crecimiento de los ingresos, transformado los productos, la cadena de suministro y las expectativas de los clientes. Es muy probable que dicha revolución cambie la forma en que hacemos las cosas, pero también podría afectar cómo los clientes interactúan con ellas y las experiencias que esperan tener mientras interactúan con las empresas. Más allá de eso, podría generar cambios en la fuerza laboral, lo que requeriría nuevas capacidades y roles. 

¿Y que tiene que ver esto con la construcción y la arquitectura? Pues mucho. En la actualidad, seguimos construyendo igual que hace décadas. En los últimos 100 años, la industria de la construcción ha avanzado muy poco, donde únicamente han cambiado los sistemas auxiliares, la maquinaria y los materiales. No obstante, los procesos productivos siguen siendo los mismos que hace años, algunos de ellos rozando la artesanía, lo que provoca que la calidad, exactitud y tiempo de ejecución dependa de la destreza de la mano de obra que lleva a cabo dicha ejecución. Los cambios que se producen en la industria mejorarán de forma significativa el uso de recursos, la velocidad y fiabilidad de los productos, así que… ¿Por qué no aplicarlas en arquitectura?

Fotomontaje para el día del obrero de la construcción - Revista vivienda
Fotomontaje para el día del obrero de la construcción – Revista vivienda

Definición de “construcción 4.0”

El concepto de Construcción 4.0 surge a raíz de este concepto de Revolución industrial 4.0 citado anteriormente, adaptado en concreto a la industria de la construcción y engloba los nuevos sistemas industriales ultra-eficientes e inteligentes, que, convierten el proceso en algo mucho más o completamente automatizado: CAD, CAM, CNC, CATIA, y BIM. Estos sistemas y herramientas son utilizados tanto para la producción de piezas como para la gestión de proyectos. Un cambio hacia una automatización y monitorización como parte fundamental del proceso de diseño y producción que el sector necesita, aún hoy interiorizar.

Existen estudios fundamentados (“Reinventing construction: A route to higher Productivity”. McKinsey, 2017) sobre la aplicación de la construcción 4.0 que aseguran que la construcción podría incrementar por 5, o incluso por 10, su productividad si adquiriese un estilo de producción similar al de la industria manufacturera e hiciese su transición tecnológica hacia la automatización y el uso del dato. 

Origen, historia y evolución

Hasta el momento, el sector de la construcción ha estado basado en su gran mayoría en elementos y sistemas tradicionales. Una referencia o ejemplo curioso, es la evolución que tenemos hoy día con empresas como Porcelanosa  en el que si bien los elementos cerámicos, como el ladrillo y los azulejos son tradicionales y cuentan con una gran historia de evolución, en la construcción 4.0 ya puede encontrarse desde hace tiempo en sus sistemas de producción con empresas como Porcelanosa o Malpesa. Elementos a disposición del consumidor, con una cadena de producción altamente informatizada y personalizable, a pesar de que se de que a la hora de suministrarlos y colocarlos, de nuevo, se realice de forma prácticamente manual”

Fabrica porcelanosa en Castellon, fuente blog iicv.net
Fabrica porcelanosa en Castellon, fuente blog iicv.net

Las constructoras japonesas Shimizu Corporation y Takenaka Corporation fueron las primeras empresas en Japón en implementar durante los años 70 y 80 del siglo pasado, herramientas de automatización de procesos para el paletizado de materiales, realización de excavaciones automatizadas o por control remoto, realizar acabados particulares en superficies, etcétera. Aunque no tuvo demasiado éxito, estas empresas sí que establecieron una base sobre la cual, se fueron desarrollando algunas de estas tecnologías que a posteriori, se han utilizado en el desarrollo de otros procesos aplicados a la construcción moderna. Aunque por lo que vemos, todavía no muy extendidos.

El enfoque Lean, otra empresa del sector, liderado por Bjornson and Stehn (2004), consiste en «la reducción drástica de actividades de construcción con personas en la propia obra para mejorar la eficiencia de los procesos y la seguridad de los mismos a través de mejoras en los sistemas de planificación, la creación de sistemas constructivos modulares y la automatización de operaciones en la obra». Por su parte, en el enfoque tecnológico, el investigador alemán Thomas Bock, que pasó varios años al final del siglo XX en Japón desarrollando robots para entornos de construcción, propone que sea la maquinaria el vector de cambio para este sector. 

Takenaka Corporation Fuente Pinterest
Takenaka Corporation Fuente Pinterest

 

Si bien estos ejemplos no forman parte de la llamada construcción 4.0 pues no va tras la integración de fórmulas informáticas y la comunicación entre ellas a tiempo real con ordenadores y objetos físicos de producción, si muestran el avance hacia estos desde antes del siglo XXI. 

A pesar de ser un sector que ha incluido el uso de aplicaciones tecnológicas aisladas como los sistemas 3D, presupuestos, planificación, etc., la construcción se encuentra actualmente en plena evolución hacia procesos más digitalizados e integrados, permitiendo así mejorar la productividad para poder competir en mercados más exigentes, dentro de un entorno donde prima la agilidad e inmediatez.

Como hemos visto, el concepto revolución industrial 4.0 está absolutamente vinculado con las fábricas y con hacer éstas más “inteligentes”, capaces de una mayor adaptabilidad a las necesidades y a los procesos de producción, así como a una asignación más eficiente de los recursos, siempre utilizando un conjunto herramientas y procesos que ayuden a conseguir dicho fin. 

csm_blumer-lehmann-modul-production-prefab-house HOMAG
csm_blumer-lehmann-modul-production-prefab-house HOMAG

Entonces, ¿cómo se adapta/traslada esta revolución al sector de la construcción? 

Para empezar, nuestro sector está mayoritariamente compuesto de procesos, métodos y medios altamente artesanales, con un grado de digitalización muy escaso. Como consecuencia, la mano de obra está poco preparada para el proceso de adaptación a las nuevas tecnologías. Si queremos acercarnos a los niveles de productividad del sector manufacturero, deberíamos empezar a pensar en nuestro proceso desde el punto de vista de “fabricar” productos. Nuestros productos son edificios, puentes, túneles, carreteras… Esta visión fabril nos aproxima a la industrialización de la construcción, y de esta forma podremos incorporar tecnologías y métodos mucho más productivos y seguros, y por ende mejorar la calidad de nuestros productos finales.

Considerando la construcción como una fábrica, podemos empezar a aplicar los conceptos de la Industria 4.0, de los cuales el principal paradigma es el gemelo digital o digital twin. Esto es realizable gracias al pleno desarrollo y expansión del BIM (Building Information Modeling), en el sector de la construcción, lo que nos permitirá realizar un gemelo digital antes de empezar a poner un solo ladrillo en obra y ver problemas y plantear soluciones antes de llegar a empezar. Además, por medio de un proceso circular en el que el modelo digital de la obra y esta sigue reportando datos que complementan y modifican el modelo digital, se completa el ciclo PDP, physical to digital to physical. 

Que tiene que ofrecer

La Construcción 4.0 Tiene mucho que ofrecer, vayamos viéndolo poco a poco mediante sus principales tecnologías que se pueden agrupar en 9.

  • ROBÓTICA. La automatización de los procesos constructivos traerá consigo nuevos equipos robotizados que reducirán los índices de siniestralidad y mejorarán sustancialmente la productividad (optimizando tiempo, resultados y calidad).
  • INTERNET DE LAS COSAS (IoT). La sensorización de las obras en sus diferentes fases pone a disposición multitud de información que se puede usar, tratada de forma adecuada, para la toma de decisiones en obra, o en la gestión de la empresa.
  • BIG DATA. Las nuevas técnicas de tratamiento masivo de datos resuelven el potencial existente en el aprovechamiento de la ingente de cantidad de éstos que genera una obra.

Ya por sí solas, estas nueve tecnologías ostentan un poder transformador de la industria de la construcción muy profundo, y de algunas de ellas os hablaremos posteriormente  en vídeo y/o artículo; sin embargo, el verdadero potencial reside en la agregación de varias de ellas para un objetivo común. 

Los retos de la construcción 4.0

¿Todo lo que puede ofrecer es importante, pero cuales son los problemas a los que estos impactos tienen que hacer frente? ¿qué hay de malo en la construcción actual? Pues varias cosas. 

Sobrecoste tiempo y dinero

Actualmente, la in-eficiencia en el uso del tiempo y el dinero es un problema de nuestra industria. Los proyectos grandes de diferentes clases (obras públicas, residenciales, y otros) suelen tardar un 20 por ciento más del plazo previsto. Asimismo, los gastos pueden superar por 80 por ciento del coste previsto en un principio (siendo de hecho una media estándar un sobrecoste entorno al 20-30%). 

Innovadores, retrasos y sobrecostes - La razón
Innovadores, retrasos y sobrecostes – La razón

Otro gran caso es el de los sistemas de construcción en seco y los tradicionales. El primero es cinco veces más veloz. En la construcción de una pared divisoria, con el sistema en seco se levanta 20 metros cuadrados al día, en comparación con 4 metros cuadrados al día cuando se trata de mampostería. Por lo tanto, entre muchas de las cosas positivas que puede aportar la industria y construcción 4.0 al sector de la arquitectura, se deben considerar las estructuras presupuestarias sólidas y claras que permitan un control exhaustivo de la obra, procesos bien compensados entre la Tecnología de la Operación (OT) y la Tecnología de la Informática (IT), con sistemas automatizados para las ofertas y compras (incluso por medio de aplicaciones móviles); información comercial integrada y compartida en todo el ciclo incluido el financiero y el Control financiero de las obras con análisis automatizados.

Innovadores, BIM - La razon
Innovadores, BIM – La razon

Gestión de recursos: Producir lo que se necesita y con la mejor calidad posible

El sector de la construcción atraviesa un momento clave, y debe acometer la ejecución de un gran volumen de obra cumpliendo las exigentes normativas europeas de sostenibilidad y de eficiencia con una mano de obra escasa y poco cualificada que dificulta el cumplimiento del objetivo. Este sector representa el 40% del consumo total de energía, produce un 35% de las emisiones de efecto invernadero, un tercio del consumo de agua y un tercio de los residuos generados. 

Conceptos como el Just in Time (política de mantenimiento de inventarios al mínimo nivel) donde los suministradores entregan el material justo en el momento que se necesita para completar el proceso productivo, no existen en el sector de construcción. Producir justo lo que se necesita, cuando se necesita, con la mejor calidad posible y sin desperdiciar recursos del sistema, es justo lo contrario de lo que se realiza en infinidad de tareas en este sector. Claro ejemplo es la ingente cantidad de residuos que se generan, así como el gran gasto en post-venta por la falta de calidad en muchas de las unidades de obra. La producción de residuos de construcción y demolición RCD, según los datos manejados por la UE, sitúa la producción anual estatal en torno a las 45 millones de toneladas.  

Redisuos construcción Fuente - precios descompuestos
Redisuos construcción Fuente – precios descompuestos

La formación de los profesionales

Mientras se vayan implementando nuevas soluciones tecnológicas en los procesos constructivos, será necesario recualificar a los trabajadores. Por ejemplo, si esperamos ver a operarios con cascos de realidad aumentada en la obra, es evidente que ese operario tendrá que tener la formación suficiente para hacer un uso adecuado y eficaz de dicha tecnología.

Pero el verdadero cambio, en términos de competencias profesionales, vendrá con los nuevos modelos de negocio. Las empresas necesitarán de perfiles profesionales con alto grado de especialización y conocimiento, colaborativos y con capacidades para la gestión y la planificación. Y provenientes y con experiencia en, principalmente, alguna de las siguientes áreas tecnológicas: la mecatrónica, las TICs, el Big Data o el BIM. 

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Empresas y obras con arquitectura 4.0 

Dentro del sector de la construcción estos últimos años hay empresas que ya están integrando la construcción 4.0 en sus procesos y productos de las que veremos unos cuantos ejemplos.

  • “Locatee” → empresa que utiliza Big Data para orientar sus edificios de oficinas a sus ocupantes (F15)
  • “Inobare” y otras constructoras “tradicionales” → metodologías LEAN y de Lean Manufacturing para mejorar costes y procesos
  • Hirudi Sistemas 3D → Consultora vasca que ayuda a implantar a las empresas procesos de fabricación aditiva y soluciones impresas en 3D para mejorar su producción
  • “EPC Tracker” → herramienta multiplataforma diseñada para la gestión de proyectos basados en la movilidad, de una forma eficiente y ordenada de las comunicaciones en proyectos de construcción y la industria. (F17)
  • Universidad de Alicante, material que se autorepara (2015) → https://www.youtube.com/watch?v=GyTVcx1ND70&feature=emb_logo

Conclusiones, opinión, previsiones de futuro. 

La transición del modelo productivo hacia un sistema más industrializado, digitalizado y ecológico marca la hoja de ruta de la industria de la construcción. En sólo cinco años, el mercado de los hogares conectados moverá 150.000 millones a nivel mundial. Nos estamos acercando a la revolución de las ‘smart homes’. Por su parte, las ‘smart cities’ ya se van configurando como una realidad y aunque predecir exactamente cómo será su futuro es complejo, se estima que moverá más de 3.65 billones de dólares en 2025. Para entonces, aproximadamente el 70% de la población vivirá en las grandes urbes aunque las ciudades ocupan solo el 3 por ciento de la tierra. En España el 80% de la población ya vive en ciudades. 

A pesar de las dificultades, la industrialización aporta múltiples ventajas, como el descenso de la siniestralidad laboral, la reducción de residuos en obra, la menor huella de co2, la disminución de ruidos en la obra, el menor impacto medioambiental, la reducción de los plazos de construcción, el control de costes, la mejora de la conciliación familiar, la estabilización de los puestos de trabajo y su especialización, la investigación, la mejora continua de los procesos, etc…

Todo ello encaminado a prestar un mejor servicio a la sociedad. Permitiéndose el símil con la frase de Henry Ford, se puede ilustrar la necesidad de cambiar el modelo: ni caballos más rápidos ni más mano de obra cualificada con el modelo tradicional: industrialización.

Esta entrada ha sido realizada en colaboración con Amanda Ramón co-fundadora de Anastilosis estudio en Valencia -> https://anastilosis.com 

https://www.instagram.com/amandasomethingfashion/?hl=es
https://www.linkedin.com/in/amandaramonconstanti/
https://twitter.com/ammy_94

Bibliografía y referencias

Escrito por:Alejandro Ortega

Arquitecto y fundador de AODpaisajes Máster en Arquitectura 2019 por Universidad Politécnica de Valencia

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