El Lean Construction y el BIM (Building Information Modeling) son importantes motores de cambio y transformación en el sector de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC). Lean Construction es un enfoque de la gestión de la construcción centrado en los procesos y las operaciones, cuyo objetivo es aumentar la eficiencia del sector de la construcción y la calidad de sus productos finales mediante el desarrollo de nuevos principios y métodos similares a los que se definen en el sistema de producción ajustada (Lean Production System). BIM, por su parte, es un verbo o un calificativo para describir herramientas, procesos y tecnologías que son posibles mediante una documentación digital, legible por máquina y basada en objetos, sobre un proyecto de construcción (por ejemplo, edificios, carreteras, centrales eléctricas, etc.), su rendimiento, su planificación, su construcción y, posteriormente, su explotación y mantenimiento. La documentación no sólo se refiere a la forma del proyecto (imágenes en 3D), sino también a sus funciones; su rendimiento, su planificación, su construcción y posteriormente su explotación y mantenimiento.

Las recientes investigaciones sobre Lean Construction y BIM demuestran que existe una considerable sinergia entre ambos que está esperando ser aprovechada por la industria (véase la figura 1)1. La llegada del BIM multidimensional o multifuncional (nD) permite extender esta sinergia de la fase de diseño a las fases de construcción y gestión de operaciones. La naturaleza de los modelos BIM, basados en objetos y legibles por máquinas, también permite una integración eficaz con las tecnologías emergentes de captura, visualización y manipulación de datos. Algunas de estas tecnologías son el escaneo láser, la realidad virtual (RV), las redes de sensores, los motores de física y las bases de datos en la nube. En este post, se presentará brevemente una visión general de la ampliación del apoyo de BIM a varios principios relacionados con Lean Construction en la fase de construcción del ciclo de vida del proyecto.

En la Figura 1, mientras que las celdas verdes indican una interacción positiva, las rojas denotan una interacción negativa entre una funcionalidad BIM y el principio Lean. Cada número de las celdas corresponde a una explicación de la interacción específica que puede verse en detalle en Sacks et al. (2010)1. Por lo tanto, hay 52 interacciones positivas de todas las 56 interacciones entre Lean Construction y BIM (los números en las celdas). La literatura muestra que el número de interacciones y posibilidades se han ido ampliando a medida que el uso de BIM se desarrolla rápidamente a lo largo del ciclo de vida del proyecto.

Algunas de las interacciones positivas significativas (sinergias) del total de 56 interacciones de la figura 1 (celdas verdes) son: BIM reduce las variaciones en el diseño y la construcción, BIM reduce los tiempos de los ciclos de diseño y construcción, BIM permite visualizar el producto y el proceso y BIM apoya una serie de principios lean y lean construction. El BIM es bueno para identificar y, en algunos casos, corregir errores de diseño y construcción, desajustes y generar cálculos cuantitativos correctos1, lo que lleva a reducir las variaciones en los procesos de diseño y construcción. También permite generar rápidamente esbozos de diseño, alternativas de diseño, cálculos cuantitativos, calendarios de construcción y tareas, junto con un amplio apoyo a la prefabricación, lo que da lugar a tiempos de ciclo reducidos. La identificación de valor puede facilitarse más si se visualizan rápidamente las diferentes alternativas de diseño con sus posibles impactos en el coste y el calendario. Las características de visualización competentes de los modelos BIM alimentan la gestión mediante la visualización del principio del Lean Construction.

Algunas de las interacciones negativas de la figura 1 (celdas rojas) son: la inmadurez de la tecnología BIM, el aumento de la complejidad en la gestión, el incremento del inventario de diseños alternativos y los planos de diseño. De hecho, la tecnología no está libre de sus retos; hay problemas de interoperabilidad entre los diferentes proveedores de software BIM, los objetos BIM y los protocolos de datos necesitan una mayor estandarización. Además, los distintos países tienen diferentes niveles de madurez de BIM, lo que puede parecer contradictorio con el mantra de Lean de utilizar tecnología probada y de valor añadido. Además, la integración de Lean Construction con BIM puede introducir más complejidades y cargas para los profesionales de la construcción en la práctica. La rápida generación de alternativas de diseño, cálculos cuantitativos, calendarios de construcción y tareas también puede crear rápidamente un gran inventario de documentos (planos, calendarios, listas de cantidades, etc.).

BIM y Lean en la fase de construcción

En la actualidad, BIM proporciona una plataforma de visualización eficaz para las reuniones de planificación colaborativa o Last Planner System, los informes de diseño y los compromisos de las partes interesadas. La visualización de la intención de construcción de lo planificado aumenta la transparencia, desencadena discusiones entre los gremios de la construcción, ayuda a identificar de forma colaborativa posibles interferencias de trabajo, cuellos de botella y restricciones del proceso en el corto plazo2.

El uso combinado de los modelos BIM, los servidores BIM y las nuevas tecnologías de captura de datos in situ, como el escaneado láser rápido, el etiquetado con códigos de barras y RFID y la fotogrametría avanzada, permiten la automatización de actividades que no añaden valor, como el seguimiento del progreso real de la obra y de la producción, los cálculos del pago según el progreso de los subcontratistas, el control de calidad de la producción y las comprobaciones de tolerancia, la comprobación de la producción con respecto a la normativa y requisitos de la construcción, la inspección y el escaneado de las condiciones existentes de la obra o sistema, el seguimiento de las existencias, de los materiales, las instalaciones y los equipos3. Los controles de seguridad en la construcción también pueden automatizarse con la tecnología BIM4.

Las capacidades 4D (modelo 3D más la planificación) y 5D (4D más coste) del BIM proporcionan a las constructoras una mejor comprensión de los diferentes métodos de construcción y alternativas de materiales con el impacto en el coste y en la planificación. También se ha demostrado que las simulaciones en 4D y 5D que permite el BIM y las discusiones sobre los recursos y tareas críticas, el tiempo/panificación, la seguridad, el espacio de construcción y los análisis de constructibilidad, han dado como resultado una reducción de los tiempos de los ciclos en la obra, de las solicitudes de información (RFI), de los residuos del proceso y un aumento de la seguridad al evitar las interferencias en el trabajo con una mejor constructibilidad en algunas tareas críticas (por ejemplo, los trabajos de hormigón armado)5.

También se está intentando crear sistemas basados en BIM para visualizar de forma holística los flujos de información de la construcción y facilitar los controles visuales in situ (por ejemplo, KanBIM y VisiLean). En estos modelos que aumentan la transparencia del proceso, los directores y trabajadores de la construcción pueden ver y comunicar fácilmente el programa de trabajo basado en la ubicación y la situación de una tarea (en curso, detenida, con problemas) con sus limitaciones reales en un modelo BIM interactivo6. Los sistemas de control visual están ampliamente integrados con el sistema Last Planner y se muestran en grandes pantallas táctiles in situ.

Gracias a la alta compatibilidad de los modelos BIM con las unidades industriales de control numérico (CNC) en la fabricación, es posible la prefabricación de componentes de construcción complejos (por ejemplo, conductos, instalaciones mecánicas, hidráulicas o eléctricas, paneles prefabricados, revestimientos, estructuras de paredes secas, etc.), lo que reduce ampliamente los tiempos de los ciclos de construcción y aumenta la calidad de la construcción7. Además, las cantidades de material de construcción que se generan rápidamente a través de los modelos BIM pueden integrarse con el software de planificación de recursos de la empresa (ERP) de los proveedores para facilitar el sistema "justo a tiempo" (Just In Time)8 , evitando los retrasos en la comunicación y los errores en el seguimiento de los materiales.

Con la integración de un motor de física superpuesto, los modelos/simulaciones habilitados por BIM se han utilizado recientemente para formar a la mano de obra de la construcción en algunas cuestiones críticas de proceso, calidad y seguridad9,10 en entornos virtuales e interactivos.

REFERENCIAS

1. Sacks, R., Koskela, L., Dave, B. and Owen, R. L. (2010), The interaction of Lean and BIM: a conceptual analysis. Journal of Construction Engineering and Management, 136 (9) 968-980.

2. Dave, B., Koskela, L., Kiviniemi, A., Tzortzopoulos, P. and Owen, R.L. (2013), Implementing lean in construction : lean construction and BIM. CIRIA.

3. Tang, P., Huber, D., Akinci, B., Lipman, R. and Lytle, A. (2010). Automatic reconstruction of as-built building information models from laser-scanned point clouds: A review of related techniques. Automation in construction, 19(7), 829-843.

4. Zhang, S., Teizer, J., Lee, J. K., Eastman, C. M., & Venugopal, M. (2013). Building information modeling (BIM) and safety: Automatic safety checking of construction models and schedules. Automation in Construction, 29, 183-195.

5. Gerber, J., Becerik-Gerber, B., & Kunz, A. (2010). Building Information Modeling And Lean Construction: Technology, Methodology And Advances From Practice. In 318th Annual Conference, International Group for Lean Construction, Haifa, Israel, July14-16.

6. Sacks, R., Barak, R., Belaciano, B., Gurevich, U. and Pikas, E. (2012), KanBIM Workflow Management System: Prototype implementation and field testing, Lean Construction Journal, 19-35.

7. Hamdi, O. and Leite, F. (2012). BIM and lean interactions from the BIM capability maturity model perspective: A case study. In Proceedings for the 20th Annual Conference of the International Group for Lean Construction.

8. Said, H. and El-Rayes, K. (2014). Automated multi-objective construction logistics optimization system. Automation in Construction, 43, 110-122.

9. Ku, K. and Mahabaleshwarkar, P. S. (2011). Building interactive modeling for construction education in virtual worlds. Journal of Information Technology in Construction, 16, 189-208.

10. Clevenger, C., Glick, S. and del Puerto, C. L. (2012). Interoperable learning leveraging building information modeling (BIM) in construction education.International Journal of Construction Education and Research, 8(2), 101-118.