„Nie ma nic lepszego niż ambitne wyzwanie zmuszające cię do działania.” Mowa o wyzwaniach to wprawdzie mowa o przyszłości, ale działania trzeba podjąć już dziś. Obecnie mamy do czynienia z wyjątkową sytuacją spowodowaną szybkim rozprzestrzenianiem się wirusa SARS-CoV-2 i pandemią Covid-19, która wywiera niepożądane skutki na wszystkich poziomach. Niektóre z tych skutków mają bezpośredni wpływ na zwiększenie popularności technologii cyfrowych, pracy zdalnej, spotkań i wydarzeń online, a także imponujący wzrost sprzedaży internetowej. Być może, gdy sytuacja wróci do normy, jej najbardziej zauważalnym skutkiem będzie to, że najróżniejsze rozwiązania cyfrowe, które zostały już wcześniej wprowadzone, przyjęły się w przyspieszonym tempie.

Alejandro López Vidal, dyrektor techniczny ANDECE, Hiszpania

Budownictwo należy do tych sektorów gospodarki, w których technologie cyfrowe są jeszcze najmniej spopularyzowane, a proces transformacji cyfrowej, który nieuchronnie zachodzi we wszystkich sektorach produkcyjnych w ostatnich latach, jest tu jeszcze najmniej zaawansowany. Dotyczy to w szczególności fazy wykonawczej, która zazwyczaj ma miejsce w dynamicznym środowisku, charakteryzującym się wysokim poziomem niepewności, a ponadto w dużej mierze zależnym od kwalifikacji dostępnej siły roboczej na placu budowy. W opozycji do tego modelu stoi proces uprzemysłowienia budownictwa, który bazuje na produktach i systemach produkowanych w fabrykach. W tym przypadku możliwości automatyzacji są znacznie większe, gdyż procesy są bardziej przewidywalne, oparte na zdefiniowanych wcześniej kwalifikacjach personelu i maszynach, a także powtarzalnych czynnościach, zasadach i kalkulacjach.

Pod tym względem prefabrykacja betonu, jako wariant przemysłowego budownictwa betonowego, oferuje korzyści wynikające ze znacznie bardziej kontrolowanego, zaplanowanego i zautomatyzowanego środowiska niż prace wykonywane na placu budowy. Technologie cyfrowe natomiast stanowią dodatkowy impuls ku dalszej konsolidacji wszystkich oferowanych zalet – mniejszej ilości odpadów, większej trwałości, zoptymalizowanych przekrojów, mniejszej zależności od dostępnej siły roboczej, większego bezpieczeństwa pracy. itp. Ponadto przyczyniają się też do poprawy wydajności procesu projektowania, produkcji i transportu elementów prefabrykowanych.

Kształtowanie cyfrowej przyszłości sektora budowlanego: Projekt DigiPLACE [1]

Sektor budowlany jest kluczowym motorem rozwoju gospodarczego, ale z drugiej strony jest też sektorem najmniej wydajnym i najmniej innowacyjnym. Dopiero musi wdrożyć innowacyjne rozwiązania cyfrowe, które mogą pomóc poprawić wydajność i opłacalność produkcji. Celem finansowanego ze środków unijnych projektu DigiPLACE jest stworzenie wspólnego ekosystemu innowacji, standaryzacji i handlu, by zwiększyć wydajność sektora budowlanego i jakość końcowych produktów, tj. budynków i obiektów infrastruktury. Ponadto ma zbadać, jakiego rodzaju transformacja cyfrowa pozwoli poprawić wydajność i opłacalność produkcji. Wyniki projektu wpłyną na rozwój i konkurencyjność łańcucha wartości dodanej sektora budowlanego.

BIM i prefabrykacja betonu

Kluczem do ewolucji technologicznej jest metoda BIM, która polega na stworzeniu cyfrowego modelu projektu (budynku lub obiektu infrastruktury) za pomocą zaawansowanego oprogramowania, umożliwiającego współdzielenie modelu przez poszczególne strony realizujące projekt – architektów i inżynierów, wykonawców, deweloperów i dostawców.

Jak już opisaliśmy w dwóch wcześniejszych artykułach [2], technologia prefabrykacji BIM polega na precyzyjnym i jednoznacznym zdefiniowaniu geometrii i umiejscowienia w przestrzeni wszystkich elementów konstrukcyjnych w taki sposób, że błędy, które zazwyczaj występują w fazie wykonawczej, a które wynikają z odchyleń w projekcie i nieprzewidzianych sytuacji, zostają zminimalizowane. Błędy, które prowadzą do nieprzewidzianych szkód, charakterystyczne dla tradycyjnych metod budowlanych, w których ogromne znaczenie ma jakość wykonawstwa i kwalifikacje siły roboczej na placu budowy, są eliminowane już na wczesnych etapach projektowania, co gwarantuje prawidłowy montaż poszczególnych elementów.

Zastosowanie BIM w połączeniu z przemysłowym procesem budowlanym zwiększa jego wydajność, gdyż pozwala już na etapie modelu kontrolować wybrane aspekty, takie jak np. właściwości użytkowe (kluczowe cechy wymienione w obowiązującej zharmonizowanej normie albo wpływ na środowisko zgodnie z deklaracją środowiskową produktu), dokładność zaplanowanego montażu oraz ilość materiałów.

Obecnie zastosowanie technologii BIM w przemyśle prefabrykacji betonu stale się rozwija, szczególnie w przypadku tych przedsiębiorstw, które uczestniczą we wszystkich etapach realizacji projektu (projekt – produkcja – logistyka – montaż) i od których wymaga się precyzyjnego kontrolowania wszystkich elementów konstrukcyjnych, gdyż ma to kluczowe znaczenie w konstrukcjach czy fasadach wykonanych z prefabrykowanych elementów betonowych. Należy przy tym rozróżnić między małymi i średnimi przedsiębiorstwami, których obszar działalności jest bardziej skoncentrowany i które mają dokładniej zdefiniowane katalogi produktów, a dużymi przedsiębiorstwami z branży prefabrykacji betonu, w przypadku których proces transformacji cyfrowej zazwyczaj jest bardziej zaawansowany, a wymagana inwestycja jest postrzegana jako element strategii stałego rozwoju i poprawy konkurencyjności.

Przemysł 4.0

Przemysł 4.0 prowadzi do automatyzacji niektórych czynności budowlanych, poprawia komunikację między uczestnikami procesu, ułatwia projektowanie procesów i umożliwia podejmowanie decyzji w oparciu o rzeczywiste dane i symulacje otrzymane z cyfrowych modeli. Wszystko to sprawia, że czynności wykonywane na placu budowy są trudniejsze do zautomatyzowania, więc nowe technologie cyfrowe mają głównie na celu uprzemysłowienie określonych procesów budowlanych oraz poprawę ich wydajności i jakości bez uszczerbku dla unikalności gotowej konstrukcji oraz jej adaptowalności do warunków lokalnych. Mamy zatem przed sobą niespotykaną wcześniej szansę dla rozwoju technologicznego:

- Możemy wykorzystać zintegrowane czujniki do monitorowania różnych parametrów podczas produkcji elementów (np. wytrzymałości betonu) i ich użycia (np. rozpoznawanie uszkodzeń), dzięki czemu zyskujemy precyzyjną i stałą kontrolę nad ich cyklem życia.
- Możemy zastosować autonomiczne i współpracujące z innymi urządzeniami roboty, które zwiększają wydajność produkcji w zakładzie.
- Możemy zastosować technologię umożliwiającą wizualizację elementów w stanie zamontowanym i rozpoznawać możliwe kolizje (odchylenia geometryczne), co także poprawia wydajność.
- Możemy wykorzystać technologię druku 3D, zarówno do produkcji elementów o skomplikowanej geometrii,  jak i pojedynczych form.
- Możemy wykorzystywać oprogramowanie do gromadzenia i analizy danych, co pozwala na powiązanie ze sobą poszczególnych etapów procesu budowlanego i zwiększenie jego ogólnej wydajności.
- Możemy zastosować rozwiązania ułatwiające zarządzanie dokumentacją i zmniejszające ilość generowanych dokumentów, szczególnie w przypadku branży, która coraz częściej opracowuje zindywidualizowane rozwiązania konstrukcyjne oraz unikalne i różnorodne produkty [3].

Działalność ANDECE [4]

ANDECE jest stowarzyszeniem reprezentującym interesy hiszpańskich producentów prefabrykowanych elementów betonowych od 1964 r. W ciągu ostatniej dekady aktywnie angażowało się w transformację technologiczną branży, wspierając członków we wdrażaniu nowych rozwiązań cyfrowych oferowanych na rynku i czerpaniu z nich maksymalnych korzyści. Najważniejszym celem było przy tym poprawienie konkurencyjności branży i zaprezentowanie jej jako najlepszej opcji budowlanej w XXI wieku. Rezultaty tych działań są następujące:

- Cyfrowa biblioteka generycznych obiektów BIM prefabrykowanych elementów betonowych opracowana przez ANDECE wraz z jedną z podstawowych platform dostępnych na rynku (BIMETICA), niedawno rozszerzona do ponad 50 produktów o poziomie rozwoju do LOD200, jako podstawa dla producentów prefabrykatów do tworzenia własnych katalogów produktów.
- Publikacja szczegółowej instrukcji BIM dla branży prefabrykacji betonu, łącznie z zalecaną strategią dla przedsiębiorstw z uwzględnieniem tego, że mogą one być zupełnie różne – np. przedsiębiorstwo wyspecjalizowane w produkcji kostki brukowej ze ściśle zdefiniowaną ofertą a przedsiębiorstwo dostarczające elementy konstrukcyjne i fasadowe, które w dużym stopniu uczestniczy w projektach budowlanych.
- Organizacja webinarów technicznych, dotyczących np. procesów technologicznych, takich jak wiosną tego roku, w celu zbliżenia członków do liderów transformacji cyfrowej.
- Wprowadzenie BIM i technologii prefabrykacji do programu „Master of Industrialized Construction in Concrete” – pierwszego kursu w języku hiszpańskim dotyczącego technologii prefabrykacji betonu oferowanego na poziomie globalnym [6].

Perspektywy

Na zakończenie artykułu chcielibyśmy przytoczyć fragment raportu Światowego Forum Ekonomicznego [5], w którym przedstawiono kierunek, w jakim będzie zmierzać budownictwo w najbliższych latach, a także zależność między cyfryzacją sektora budowlanego i większym udziałem budynków przemysłowych a coraz większą popularnością prefabrykowanych elementów betonowych w systemach konstrukcyjnych, projektach infrastruktury i na terenach zurbanizowanych: „Branża budowlana powinna zdefiniować kluczowe obszary, nad którymi trzeba pracować, a także uzgodnić wspólny punkt widzenia. Między innymi, standardowe obszary styku między prefabrykowanymi modułami a elementami poprawią kompatybilność systemu, dostarczą dostawcom ekonomii skali, będą silnym motorem napędowym dla wydajności produkcji i przyspieszą uprzemysłowienie sektora.”

Bibliografia

[1] DigiPLACE Project https://www.digiplaceproject.eu/

[2] “To “BIM” or not to “BIM” – The precast concrete industry challenge. Part 1 The background; Part 2 – BIM experiences”. A. López. Concrete Plant International, 2017.

[3] Smart CE marking. CPE, Construction Products Europe https://www.construction-products.eu/services-jobs/smart-ce-marking

[4] BIM. ANDECE https://www.andece.org/galeria-genericos-bim-de-andece/

[5] "Shaping the Future of Construction. A Breakthrough in Mindset and Technology". World Economic Forum. 2016

[6] Máster de construcción industrializada en hormigón. ANDECE - STRUCTURALIA http://capacitacionprefabricados.com/

Alejandro López Vidal ukończył inżynierię przemysłową na Universidad de León w Hiszpanii. Od 2008 r. pełnił różne funkcje w ANDECE (hiszpańskim stowarzyszeniu prefabrykacji betonu), a od 2013 r. jest dyrektorem technicznym tego stowarzyszenia. Jest członkiem szeregu organizacji związanych z branżą prefabrykacji betonu, m.in. komisji technicznych i środowiska BIBM, dwóch komisji FIB oraz delegatem hiszpańskim CEN/TC 229. Ponadto zarządza pierwszym hiszpańskim kierunkiem studiów magisterskich ze specjalizacją w dziedzinie budownictwa prefabrykowanego.