Model for planning and controlling the delivery and assembly of engineer-to-order prefabricated building systems : exploring synergies between Lean and BIM

The adoption of prefabricated building systems has grown due to the need to reduce duration and cost of construction projects, as well as to improve quality and working conditions. However, the adoption of those systems requires an intense exchange of information to integrate the production of components, logistics operations, and site assembly. This is particularly important in engineer-to-order environments, in which the level of uncertainty tends to be high. This research proposes a model for planning and controlling the delivery and assembly of ETO prefabricated building systems, emphasizing the integration between site installation and logistics operations. This model was devised in an empirical study carried out in a company that delivers and assembles prefabricated concrete structures. The main theoretical contribution is a set of approaches to implement the “pull production” and “reduce variability” principles in this particular context, exploring synergies that exist between Lean Production principles and Building Information Modeling (BIM) functionalities.L’adoption de procédés de préfabrication d’immeubles a augmenté en raison de la nécessité de réduire la durée et le coût des projets de construction, ainsi que d’améliorer la qualité et les conditions de travail. Toutefois, l’adoption de ces procédés nécessite un échange intense d’informations afin d’intégrer la production de composants, les opérations logistiques et l’assemblage sur chantier. Ceci est particulièrement important dans les environnements de fabrication pour projet, où le niveau d’incertitude a tendance à être élevé. Cette recherche propose un modèle de planification et de contrôle de la livraison et de l’assemblage des systèmes de préfabrication d’immeubles dans un environnement de fabrication pour projet, en mettant l’accent sur l’intégration entre l’installation du chantier et les opérations logistiques. Ce modèle a été conçu dans le cadre d’une étude empirique menée dans une entreprise qui fournit et assemble des structures préfabriquées en béton. La principale contribution théorique est un ensemble d’approches pour mettre en oeuvre les principes de « production tirée » et de « réduction de la variabilité » dans ce contexte particulier, en explorant les synergies qui existent entre les principes de production allégée et les fonctionnalités de la modélisation des données du bâtiment (MDI)

Governor’s proclamation

This proclamation from Governor Mark Sanford proclaims June 22, 2004, as Bill Shaw Day

Guidelines for defining assembly batches of engineer-toorder concrete prefabricated systems

Os potenciais benefícios do uso de sistemas construtivos pré-fabricados do tipo engineer-to-order (ETO) abrangem desde a redução de custos e duração do empreendimento até melhorias na qualidade do produto. Entretanto, o escopo de sistemas de planejamento e controle da produção neste contexto deve ser diferente de empreendimentos tradicionais, pois existe a necessidade de coordenar diferentes tipos de fluxos (projeto, fabricação, operações logísticas e montagem). Neste contexto, é necessária a estabilização desses fluxos e consequente diminuição do trabalho em progresso, o que é relacionado ao esforço de reduzir o tamanho do lote de produção. O objetivo do presente trabalho é propor um conjunto de diretrizes para a definição dos lotes de montagem para sistemas pré-fabricados de concreto do tipo ETO com apoio de BIM 4D, com base em conceitos e princípios da produção enxuta. Design Science Research foi a abordagem metodológica adotada, tendo como base um estudo empírico em uma obra de ampliação de um aeroporto. As principais contribuições do trabalho são um conjunto de categorias de decisão para a definição dos lotes de montagem, e o desenvolvimento de ferramentas para apoiar a tomada de decisões.The potential benefits of engineer-to-order (ETO) prefabricated building systems include reductions in project cost and duration, and improvements in product quality. However, the scope of production planning and control systems in that context must be different from traditional projects, since it is necessary to coordinate different types of flows (design, manufacturing, logistics operations and site assembly). In this context, it is necessary to stabilise those flows and consequently reduce work in progress, which is strongly related to the effort of reducing production batch size. The aim of this research work is to propose a set of guidelines for the definition of assembly batches for ETO prefabricated concrete system, with the support of 4D BIM, based on concepts and principles of the lean production philosophy. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation, which was based on an empirical study carried out in an airport expansion project. The main contributions of this study are a set of decision categories for the definition of assembly batches, and the development of tools for supporting decision-making in this context

Modelo para gestão dos processos logísticos em obras de sistemas pré-fabricados engineer-to-order

A crescente necessidade de reduzir os prazos e os custos dos empreendimentos de construção e de melhorar a qualidade das edificações e as condições de trabalho tem incentivado a adoção de sistemas pré-fabricados. Entretanto, a adoção desses sistemas exige uma intensa troca de informações entre a obra e a fábrica, de forma a sincronizar a fabricação dos componentes, as operações logísticas e o processo de montagem na obra, principalmente em ambientes engineer-to-order (ETO). Em sistemas do tipo ETO, o pedido do cliente é realizado nas etapas iniciais do projeto, e existe um elevado grau de incerteza principalmente pelo desconhecimento das atividades a serem realizadas. Em ambientes com esse tipo de complexidade, a literatura sugere o uso de Building Information Modeling (BIM) para facilitar o compartilhamento de informações e apoiar a tomada de decisões nesses ambientes, assim como a aplicação de conceitos e princípios da filosofia da Produção Enxuta. Particularmente em relação aos processos de montagem, o uso de BIM 4D pode ser utilizado para simular e analisar algumas operações, apoiando o processo de planejamento e o controle da produção. Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um modelo para gestão dos processos logísticos em obras de sistemas pré-fabricados do tipo engineer-to-order com o apoio da modelagem BIM 4D A abordagem metodológica adotada foi Design Science Research (DSR), sendo desenvolvidos dois estudos empíricos. O primeiro foi realizado em colaboração com uma empresa responsável pelo projeto, fabricação e montagem de estruturas pré-fabricadas de concreto, sendo implementadas diversas melhorias em uma obra de uma universidade. O segundo, de caráter descritivo, foi desenvolvido em um empreendimento de construção de shopping center, sendo envolvidas uma empresa gerenciadora de obra e uma empresa que produziu e montou na obra a estrutura pré-fabricada de concreto. As principais contribuições da aplicação de BIM 4D como suporte à tomada de decisão referem-se ao aumento da confiabilidade do processo de montagem e da produtividade, principalmente pela clareza e rápida atualização das informações geradas pelos modelos 4D.The growing need to reduce construction project duration and cost, as well as to improve building quality and working conditions, have encouraged the adoption of prefabricated building systems. However, the adoption of those systems requires an intense exchange of information between the construction site and the plant, in order to synchronize the production of components, logistic operations and site assembly, especially in an engineer-to-order (ETO) environment. In ETO systems, the client’s order is placed at the early design stages, and a high degree of uncertainty exists mostly due to the lack of knowledge about the tasks to be carried out. The literature suggests the use of Building Information Modeling (BIM) to facilitate the sharing of information and to support decision-making in this type of environment, as well as the application of Lean Production concepts and principles. Particularly in relation to assembly process, the use of 4D BIM modelling can be used to simulate and analyze some operations, supporting production planning and control This research work aims at to devise a model for the management of logistic processes for engineer-to-order prefabricated building systems, with the support of 4D BIM modelling. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation, and two empirical studies were carried out. The first one was undertaken in close collaboration with a company that designs, manufactures, and assemble prefabricated concrete structures, and some improvements were implemented in a project for a higher education institution. The second was undertaken in a shopping mall project, and two companies were involved: a project management company, and a company that produced and assembled on-site pre-fabricated structures. As a result of this research work, the application of 4D BIM to support decision-making contributed to improve the reliability of the assembly process and to increase productivity, mainly due to the clarity and timeliness of the information made available by 4D models

Modelo para gestão dos processos logísticos em obras de sistemas pré-fabricados engineer-to-order

A crescente necessidade de reduzir os prazos e os custos dos empreendimentos de construção e de melhorar a qualidade das edificações e as condições de trabalho tem incentivado a adoção de sistemas pré-fabricados. Entretanto, a adoção desses sistemas exige uma intensa troca de informações entre a obra e a fábrica, de forma a sincronizar a fabricação dos componentes, as operações logísticas e o processo de montagem na obra, principalmente em ambientes engineer-to-order (ETO). Em sistemas do tipo ETO, o pedido do cliente é realizado nas etapas iniciais do projeto, e existe um elevado grau de incerteza principalmente pelo desconhecimento das atividades a serem realizadas. Em ambientes com esse tipo de complexidade, a literatura sugere o uso de Building Information Modeling (BIM) para facilitar o compartilhamento de informações e apoiar a tomada de decisões nesses ambientes, assim como a aplicação de conceitos e princípios da filosofia da Produção Enxuta. Particularmente em relação aos processos de montagem, o uso de BIM 4D pode ser utilizado para simular e analisar algumas operações, apoiando o processo de planejamento e o controle da produção. Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um modelo para gestão dos processos logísticos em obras de sistemas pré-fabricados do tipo engineer-to-order com o apoio da modelagem BIM 4D A abordagem metodológica adotada foi Design Science Research (DSR), sendo desenvolvidos dois estudos empíricos. O primeiro foi realizado em colaboração com uma empresa responsável pelo projeto, fabricação e montagem de estruturas pré-fabricadas de concreto, sendo implementadas diversas melhorias em uma obra de uma universidade. O segundo, de caráter descritivo, foi desenvolvido em um empreendimento de construção de shopping center, sendo envolvidas uma empresa gerenciadora de obra e uma empresa que produziu e montou na obra a estrutura pré-fabricada de concreto. As principais contribuições da aplicação de BIM 4D como suporte à tomada de decisão referem-se ao aumento da confiabilidade do processo de montagem e da produtividade, principalmente pela clareza e rápida atualização das informações geradas pelos modelos 4D.The growing need to reduce construction project duration and cost, as well as to improve building quality and working conditions, have encouraged the adoption of prefabricated building systems. However, the adoption of those systems requires an intense exchange of information between the construction site and the plant, in order to synchronize the production of components, logistic operations and site assembly, especially in an engineer-to-order (ETO) environment. In ETO systems, the client’s order is placed at the early design stages, and a high degree of uncertainty exists mostly due to the lack of knowledge about the tasks to be carried out. The literature suggests the use of Building Information Modeling (BIM) to facilitate the sharing of information and to support decision-making in this type of environment, as well as the application of Lean Production concepts and principles. Particularly in relation to assembly process, the use of 4D BIM modelling can be used to simulate and analyze some operations, supporting production planning and control This research work aims at to devise a model for the management of logistic processes for engineer-to-order prefabricated building systems, with the support of 4D BIM modelling. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation, and two empirical studies were carried out. The first one was undertaken in close collaboration with a company that designs, manufactures, and assemble prefabricated concrete structures, and some improvements were implemented in a project for a higher education institution. The second was undertaken in a shopping mall project, and two companies were involved: a project management company, and a company that produced and assembled on-site pre-fabricated structures. As a result of this research work, the application of 4D BIM to support decision-making contributed to improve the reliability of the assembly process and to increase productivity, mainly due to the clarity and timeliness of the information made available by 4D models

Design Principles and Prescriptions for Planning and Controlling Engineer-to-Order Industrialized Building Systems

Construction projects have a high degree of complexity due to both the high degree of uncertainty in process and goals, and the large number of components and stakeholders’ interdependences. In the case of Engineer-to-order (ETO) building systems, there are other sources of complexity, including short lead time, uncertainty related to design, and interdependences between production units. Previous research efforts on the management of ETO industrialized building systems have been limited to managerial improvements from the perspective of companies in charge of manufacturing and assembling components. However, the literature is still scarce on the management of several industrialized building systems that need to be integrated during site installation, considering the perspective of a construction company in charge of the construction stage. The aim of this paper is to propose a set of design principles and prescriptions for production planning and controlling projects that combine different industrialized building systems, considering the key role played by ETO systems in that context. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation. The development of this set of design principles and prescriptions was based on a literature review and also on an empirical study carried out in a construction project. The outcomes of this investigation are summarized in a framework that establishes interconnections between design prescriptions. The main contribution of this investigation is the development of prescriptive knowledge that can be used to support the design or assessment of planning and control systems that address the requirements of ETO industrialized building systems

BIM 4D aplicado à gestão logística: implementação na montagem de sistemas pré-fabricados de concreto engineer-to-order

A gestão de sistemas pré-fabricados demanda uma intensa troca de informações entre a fábrica e a obra, de forma a sincronizar a fabricação, as operações logísticas e o processo de montagem, principalmente em ambientes engineer-to-order, no qual o nível de incerteza tende a ser alto. A literatura sugere o uso de Building Information Modeling (BIM) para facilitar o compartilhamento de informações e apoiar a tomada de decisões, assim como a aplicação de conceitos e princípios da Produção Enxuta. Particularmente em relação ao processo de montagem, o BIM 4D pode ser utilizado para simular algumas operações, apoiando o planejamento e controle da produção. O presente artigo propõe um conjunto de diretrizes para a utilização do BIM 4D e conceitos e princípios da Produção Enxuta para apoiar a gestão logística do processo de montagem de sistemas pré-fabricados em concreto do tipo engineer-to-order. Foi adotada a abordagem metodológica da Design Science Research, tendo por base um estudo empírico realizado em uma empresa que fornece estruturas pré-fabricadas de concreto. As principais contribuições do trabalho referem-se o uso de BIM 4D para padronizar as operações logísticas e para a gestão de informações relacionadas ao status do sistema

BIM 4D aplicado à gestão logística: implementação na montagem de sistemas pré-fabricados de concreto engineer-to-order

Resumo A gestão de sistemas pré-fabricados demanda uma intensa troca de informações entre a fábrica e a obra, de forma a sincronizar a fabricação, as operações logísticas e o processo de montagem, principalmente em ambientes engineer-to-order, no qual o nível de incerteza tende a ser alto. A literatura sugere o uso de Building Information Modeling (BIM) para facilitar o compartilhamento de informações e apoiar a tomada de decisões, assim como a aplicação de conceitos e princípios da Produção Enxuta. Particularmente em relação ao processo de montagem, o BIM 4D pode ser utilizado para simular algumas operações, apoiando o planejamento e controle da produção. O presente artigo propõe um conjunto de diretrizes para a utilização do BIM 4D e conceitos e princípios da Produção Enxuta para apoiar a gestão logística do processo de montagem de sistemas pré-fabricados em concreto do tipo engineer-to-order. Foi adotada a abordagem metodológica da Design Science Research, tendo por base um estudo empírico realizado em uma empresa que fornece estruturas pré-fabricadas de concreto. As principais contribuições do trabalho referem-se o uso de BIM 4D para padronizar as operações logísticas e para a gestão de informações relacionadas ao status do sistema

4D BIM applied to logistics management: implementation in the assembly of Engineer-to-order prefabricated concrete systems

<p></p><p>Abstract The management of prefabricated building systems demands an intense exchange of information between the the plant and the construction site, in order to synchronize the production of components, logistic operations and site assembly, especially in engineer-to-order environments, in which the degree of uncertainty tends to be high. The literature suggests the use of Building Information Modeling (BIM) to facilitate the sharing of information and to support decision-making in this type of environment, as well as the application of Lean Production concepts and principles. Particularly in relation to the assembly process, 4D BIM can be used to simulate some operations, supporting production planning and control. This paper proposes a set of guidelines for using 4D BIM and Lean Production concepts and principles to support logistics management for the assembly process in engineer-to-order concrete prefabricated systems. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation, which was based on an empirical study carried out in a company that delivers prefabricated concrete structures. The main contributions of this study are related to the use of BIM 4D for standardizing logistics operations, and for managing information related to system status</p><p></p