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Alfredo Andía, “El verdadero salto exponen cial en la automatización de la construcción estará en los emprendimientos offsite”
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Alfredo Andía es Ph.D. Associate Professor, School of Architecture Florida International University, Miami. Escritor, conferencista y fundó Internet Studio, que se ha convertido en un referente de la educación de estudio de diseño colaborativo.
En este especial de Inteligencia Artifi cial aplicado a la construcción conversamos sobre cómo ve el futuro del rubro, la tecnología, la construcción offsite y como las unidades sociales marcan rumbo a seguir en la industria.
Muchas industrias no reciben los benefi cios de nuevas tecnologías, ¿cómo podemos lograr que se crucen las industrias y se cree sinergias?
En las dos últimas décadas, la tecnología de la información ha transformado radicalmente gran parte de la economía. Una lección que hemos aprendido de estos casos es que los cambios más radicales de la transformación digital generalmente no provienen de la propia industria. Por ejemplo, la computadora personal no surgió desde las grandes empresas informáticas como IBM en los años setenta y ochenta, sino de pequeñas empresas emergentes como Apple y Microsoft, dirigidas por jóvenes emprendedores de veintitantos años. Compañías como Amazon, Uber, Airbnb y Facebook irrumpieron en mercados a los cuales no pertenecían. Estas empresas no eran expertas en ventas comerciales, taxis, hoteles o publicidad, sino que fueron guiadas por empresarios completamente ajenos a esas industrias. Por ejemplo, la industria de la mú-
sica que vendía sus productos a través de casetes, CD y disquerías fue transformada por completo en muy poco tiempo gracias a Apple iTunes. Tesla en la industria automotriz y Space X en la industria aeroespacial son otros ejemplos de emprendedores que revolucionaron por completo sectores en los que no participaban.
Es muy difícil encontrar ejemplos de empresas que hayan podido transformar completamente sus negocios e industrias. Un ejemplo clásico es Kodak. Uno de los ingenieros de Eastman Kodak, Steven Sasson, inventó la primera cámara digital en 1975, pero la empresa consideró que el proyecto no formaba parte de su modelo comercial y fue descartado. En la década de 1970, Kodak controlaba el 90 por ciento del mercado de películas en los Estados Unidos, pero cuando las cámaras digitales se convirtieron en estándar en la década del 2000, el negocio de las películas comenzó a disminuir rápidamente, lo que obligó a Kodak a declararse en la bancarrota en el 2012.
Dada la historia que acabo de presentar, creo que es muy difícil argumentar que las empresas más consolidadas de Arquitectos, Ingenieros y Contratistas (AEC) serán las que transformarán directamente la industria de la construcción. Entonces, cuando observo quién está innovando en la industria de la construcción, siempre trato de ver quiénes son los líderes de ese cambio. Si pertenecen a la industria o no.
La industria AEC es una industria muy fragmentada y está organizada en torno a un gran número de grupos sociales relativamente pequeños que tienden a trabajar juntos sólo en proyectos específi cos. Una vez fi nalizados los proyectos, estas organizaciones se desmontan. Dado que la industria es tan específi ca para cada proyecto, no hay muchos fondos para Investigación y Desarrollo y poca inversión en tecnología.
Entonces, en los últimos 20 años, los profesionales de AEC tienden a imaginar la tecnología de la información solo dentro del contexto de sus disciplinas y unidades organizacionales. Por un lado, un gran número de arquitectos e ingenieros han comenzado a modifi car sus prácticas readaptando sus fl ujos de trabajo con CAD, BIM, Algoritmos y diversas técnicas de cálculo de diseño que les ayudan a automatizar partes de sus procesos de diseño y especifi caciones. Pero la productividad general de la industria de la construcción no ha mejorado signifi cativamente.
¿Entonces, qué hay de nuevo? Desde 2015, la "fabricación fuera del sitio" o la construcción “offsite” ha está ganando tracción y pienso que está destinada a desafi ar la construcción tradicional "en el sitio", que se ha mantenido sin cambios radicales por más de 60 años. La construcción “offsite” o “fuera del sitio” traslada partes importantes del diseño y fabricación de un edifi cio a una planta de fabricación. En este método, los sitios de construcción se convierten en lugares en los que las cuadrillas montan rápidamente diferentes elementos de construcción que se crearon en almacenes lejos de la ubicación del nuevo edifi cio.
Emprendimientos como Katerra, Broad Group, Project Frog, FullStack modular, Prescient, Entekra y muchas otras se han ido consolidando rápidamente en la industria de la construcción. Varias de estas empresas han recibido cuantiosos fondos de inversores de capital riesgo. Por ejemplo, la start-up Katerra ya ha recibido más de 1.100 millones de dólares en capital de riesgo, incluida una única inversión de 865 millones de dólares del Vision Fund de SoftBank. Esto ha permitido a estas empresas crear grandes almacenes para fabricar edifi cios prefabricados a una escala y
en un marco de tiempo acelerado que nunca antes hemos visto.
Un gran número de estas nuevas empresas emergentes no están directamente relacionadas con el rol tradicional que tienen los arquitectos, ingenieros o constructores. Incluso, la mayoría de los altos ejecutivos de estas empresas no provienen directamente de la industria de la construcción. En muchas de estas nuevas empresas su grupo de alta dirección generalmente proviene del sector electrónico, de fabricación, consultoría y/o fi nanciero. Una clave importante que hablé anteriormente.
Estas empresas son un cuarto actor, una fábrica, a la que se le puede encargar la producción de una parte o la totalidad de un edifi cio. En algunos de estos emprendimientos estamos empezando a ver una segunda generación de procesos robóticos que poco a poco van reduciendo costos y plazos. Estamos en la primera parte de la curva de innovación con estos emprendimientos. Lo que es interesante es la velocidad en la cual se están moviendo.
Podemos centrarnos en LATAM, ¿quiénes son los llamados a generar los puntos de encuentro? Además la industria no ha cambiado en los últimos 25 años; ¿falta incentivo o es la cultura la que no acepta el cambio?
Creo que la situación de LATAM es de alguna manera similar a la de los países más avanzados. Las prácticas profesionales no han cambiado mucho desde los años 50s del siglo pasado. Por supuesto hubo cambios menores, ahora una nueva utilización de software y nuevos procesos digitales, pero los sitios de construcción y los procesos son muy similares.
Primero, se puede argumentar claramente lo que ocurra con las compañías de emprendimiento “Offsite” en los países del norte tendrán una infl uencia grande en Latino América y en países en desarrollo. Hay que tener en claro que estos emprendimientos están aún tratando de consolidar sus procesos y negocios. A medida que estos procesos se consoliden, parte de estos temas podrán ser exportables.
Segundo, hay que considerar que hay 4 fuerzas importantes que impulsan la construcción "offsite" en los países del norte: A. En los países desarrollados hay cada vez menos trabajadores especializados en la construcción, plazos más ajustados y márgenes más bajos.
La construcción "offsite" puede mover entre un 70% y un 90% del trabajo de construcción a almacenes más ergonómicos donde el empleo de mano de obra es más constante, más económico, y más efi ciente.
B. Las oportunidades de colaboración que brinda la tecnología
BIM a los profesionales del diseño y la construcción.
C. La demanda de clientes institucionales como Google/
Alphabet, Marriott, Muji, Taco
Bell y McDonalds que necesitan abrir sus instalaciones más rápidamente que lo que ofrece la construcción tradicional. Particularmente en el
Reino Unido y Australia, los gobiernos y las asociaciones profesionales han impulsado varios esfuerzos importantes para impulsar la prefabricación de la construcción.
D. Un interés emergente en las grandes empresas de construcción para asociarse con empresas "Offsite".
Hoy se habla mucho de transformación digital, automatización, Inteligencia Artifi cial y robotización. ¿Es una cadena de actores, circunstancias y etapas?
Primero hay que entender que a Charles Babbage se lo considera como al padre de la computación. Babbage nunca creó una computadora programable completamente funcional, pero su proyecto era construir una máquina de uso general, una máquina multipropósito. Entonces la tecnología de la información es como un camaleón. La imagen de lo que es la informática no es constante, se transforma a sí misma, se altera y jamás se consolida.
Plataformas Digitales
Una forma de ver la informática es que viene en una variedad de plataformas. Estas plataformas de tecnología de la información generalmente comienzan como prototipos. En un período inicial, crecen lentamente, pero cuando toman impulso crecen explosivamente. Ejemplos de plataformas digitales son mainframe, computadoras personales, teléfonos inteligentes, Internet, impresión en 3D, robótica, inteligencia artifi cial, interfaces cerebro-máquina y muchas otras más en un universo en el cual explosivamente se expanden las invenciones.
Existen al menos 2 familias de plataformas digitales que en este momento tienen el mayor potencial para transformar nuestras conversaciones sobre la automatización del sector AEC: A. Machine Learning: Automatización del diseño. B. Fabricación digital: automatización de la construcción.
El Machine Learning, Automatización del diseño, tiene desde fi nales de la década de 2000 un impulso signifi cativo en la utilización de sistemas paramétricos en Arquitectura e Ingeniería. Estos van desde Grasshopper y Dynamo, Building Automation Systems (BAS), hasta cómo se pueden analizar los macrodatos en el desarrollo inmobiliario y la planifi cación urbana. Pero en la ciencia de la informática los sistemas paramétricos se consideran como la etapa más primitiva de la Inteligencia Artifi cial (IA).
En una segunda etapa más avanzada, los algoritmos de IA están diseñados para aprender sin estar programados explícitamente para realizar una tarea en particular. Estos algoritmos de machine learning son capaces de aprender de datos. Descubren patrones y desarrollan comportamientos o modelos predictivos para realizar trabajos específi cos. En muchas industrias, estos algoritmos de aprendizaje realizan tareas como guiar automóviles automatizados, maniobrar robots o lentes que leen a los ciegos. La técnica del aprendizaje automático también ha ido cambiando. Hace unos años, los métodos de redes bayesianas eran muy populares, pero hoy en día las redes de Neural Networks y, en particular, las Generative Adversarial Network (GAN) se han vuelto más populares.
Mientras que la Fabricación digital, que califi camos como automatización de la construcción, cuenta con plataformas de fabricación digital que vienen en 3 etapas diferentes:
Primero, la fabricación digital 3-D a través de plataformas como CNC, cortadoras láser, impresoras 3-D y brazos robóticos permiten a los profesionales de AEC manipular materiales tradicionales a escala humana. Estos proyectos van desde la automatización del ensamblaje de pequeñas partes de un proyecto hasta la construcción completa o la impresión en 3D de un volumen completo.
En segundo lugar, vendrán plataformas de fabricación digital 4-D. Estas funcionaran similar a las impresoras 3D de hoy pero que pueden generar materiales que pueden alterar el rendimiento de la materia a escala microscópica, atómica, molecular y supramolecular.
En tercer lugar, aún muy distante en el futuro, surgirá la fabricación digital n-D a través de plataformas como la materia programable que nos permitirá programar la materia para cambiar sus propiedades físicas a voluntad.
Unidades Sociales
Una segunda forma de ver la informática conlleva a observar las unidades sociales que altera. La informática no son solo plataformas tecnológicas sino que también envuelve fenómenos de consumo. Nosotros, los profesionales en la industria AEC, somos consumidores y no autores de tecnología. En la mayoría de los casos consumimos o tratamos de adaptar productos que la industria informática desarrolla.
La pregunta que tenemos que hacernos es para qué unidad social están hechas estas plataformas de IA y fabricación digital. Tenemos que cuestionar si estas nuevas plataformas están hechas para las unidades sociales que existen hoy en la industria de la construcción donde los arquitectos, ingenieros y constructores aún están en sus silos profesionales o si están hechas para
transformar radicalmente la productividad de la industria.
¿Qué ejemplos de aplicación de IA en industria de la construcción y arquitectura conoces?
En los últimos 3 años un gran número de productos de inteligencia artifi cial (paramétrica y machine learning) y robótica han aparecido en el mercado. Esta se puede mostrar en las siguientes categorías:
Generadores de Diseño Automatizado: Hay compañías como Spacemaker, Testfi t.io, y Archistar.ai que ofrecen generadores de diseño en la cual un usuario puede testear una gran cantidad de conceptos en 3D, todo en unos minutos. Estos emprendimientos ayudan a arquitectos y desarrolladores de proyectos a entender la viabilidad y generar docenas de estrategias de diseño arquitectónico y fi nanciero. Hypar es otra plataforma de diseño inicial que ayuda a ver opciones velozmente. Permite un diseño generativo mejorado por IA que reutiliza datos de diseños de edifi cios existentes. También trata de ser un mercado en el cual modelos BIM de edifi cios terminados puedan ser reciclados.
Automatizando el Sitio de Construcción: Smartvid.io y OpenSpace utilizan IA para procesar fotos de la construcción para preparar informes detallados y los asocia a modelos BIM o planos. APE Mobile es una aplicación que permite capturar datos del sitio, generar actualizaciones en tiempo real de registros diarios de verifi cación y automatiza el fl ujo de trabajo existente de una empresa.
Automatización de la Gestión de la Construcción: Alice Technologies y Kwant.ai son plataformas que automatizan la recopilación de datos del sitio de construcción como el tamaño y lugar de la cuadrilla, la cantidad de equipos pesados, materiales, y tasas de producción. Nucon.io ayuda a mejorar la gestión de la calidad de la construcción a través de la automatización de la recopilación, organización y análisis de datos de construcción.
Automatizando el Cumplimiento de Códigos de Construcción, Emprendimientos como Up.Codes ayudan a automatizar la corrección de regulaciones en los modelos BIM durante la etapa de diseño.
Robots en el Sitio de Construcción: Doxel utiliza pequeños robots con cámara y LIDAR que escanea el sitio de construcción diariamente. Luego se usa IA para conectarse con los modelos BIM para verifi car horarios, calidad del trabajo y determinar el progreso de la obra. Built Robotics’ ATL excava sitios de construcción pequeños utilizando LiDAR y GPS para dirigir con precisión el trabajo en el sitio. TyBot es un robot que ata barras de refuerzo en hormigón armado, que se utiliza hoy en puentes. SAM de Construction Robotics es un brazo robótico que esparce mortero y coloca ladrillos usando un sistema guiado por láser.
Pienso que estas plataformas que acabo de describir están hechas pensando en cómo construimos hoy. Pero la pregunta es: ¿hay un gran salto de productividad? Especulando, imaginémonos de que podemos tener un sistema de IA que haga del 100% de la Arquitectura e Ingeniería. ¿Será la industria de la construcción más barata y efi ciente? En E.E.U.U. por cada dólar que se gasta en diseño se gastan $20 en construcción y $60 en la operación del edifi cio a 30 años. Automatizar la arquitectura e ingeniería y seguir construyendo cómo se construye hoy signifi ca solo un ahorro del 2% al 5 % de la obra. No es un gran salto.
De todo lo que me ha tocado observar creo que el gran aporte productividad en la construcción está en la manera que podamos manufacturar la construcción. Uno de los grandes desafíos de una construcción industrial es cómo equilibrar la personalización y la
estandarización. Una gran lección se puede encontrar en cómo la fabricación de automóviles ha cambiado en las últimas dos décadas. La mayoría de los fabricantes de automóviles no diseñan ni construyen un automóvil desde cero. Los vehículos son diseñados y construidos a partir de "plataformas para automóviles" compartidas. "Plataformas de automóviles" permiten que distintas marcas (por ejemplo: Jeep y Mercedes) y tipos de autos (por ejemplo: Sedan y SUV) compartan elementos como el chasis, repuestos, herramientas y procesos de producción.
Por ejemplo, hoy en día es una práctica estándar que diferentes modelos de marcas distintas como Renault y Nissan comparten chasis y componentes. Lo que ayuda a reducir el desarrollo y la producción, costos, gestión de inventario, mayor calidad y costos que permiten una innovación compartida.
Esto también lo vemos en la manufactura aeroespacial. Hasta hace poco Boeing construía sus propios aviones usando plataformas similares a los BIM de hoy y usando una automatización sofi sticada en gran parte de la fabricación. Pero hoy Boeing produce sus aviones 787 dividiendo la producción en 50 partes. Cada parte está ensamblada por un fabricante diferente, por ejemplo, el fuselaje delantero es construido en Kansas, el fuselaje central en Italia, las alas en Japón y las puntas de las alas en Corea. Hoy en las bodegas de Boeing en Seattle simplemente se ensamblan todas estas piezas desarrolladas y manufacturadas por subcontratistas alrededor del mundo.
Creo que el verdadero salto exponencial en la automatización de la construcción estará en los emprendimientos “offsite”. Hoy en día una gran cantidad de empresas como como Katerra, Prescient, Broad Group, Project Frog, FullStack modular, Entekra, Randek, Lindbäcks Bygg y muchos otros se están moviendo hacia la prefabricación a partir de elementos de construcción a edifi cios enteros.
Este va a ser el ecosistema que va a cambiar las unidades sociales de la construcción, más que las plataformas en sí, y una vez que estas nuevas unidades sociales se consoliden entonces las plataformas digitales se irán adecuando a este nuevo escenario.
¿De qué trata tu libro “Postparametric Automation in Design and Construction”?
Este libro evalúa el estado actual de la automatización en la industria del diseño y la construcción, y evalúa críticamente nuevas formas de práctica y procesos. En el libro se argumenta que la historia de esta nueva era de automatización no es tecnológica, pero sí muy social. A diferencia de la industrialización, la automatización no es una tecnología que estandariza sino que, por el contrario, está permitiendo que emerjan unidades sociales con temas locales muy precisos que permiten una personalización que apunta a tipos de emprendimientos muy precisos. En conclusión nos preguntamos ¿qué unidades sociales se encargaran de estos cambios? Nos preguntamos qué parte del comercio de AEC se convertirá en parte del negocio de la tecnología de la información, como vemos surgir en muchos otros sectores de la economía.
El libro está basado en casos específi cos, y en él se argumenta que han surgido dos discursos paralelos de automatización en la construcción. Los contratistas se están moviendo hacia la "prefabricación manufacturada" y los arquitectos e ingenieros abogan por la "fabricación personalizada".
Por un lado, presentamos cómo algunos constructores han trasladado gran parte de las horas de trabajo del sitio de construcción a instalaciones altamente sofi sticadas para reducir signifi cativamente los costos, el cronograma y el impacto ambiental de la construcción. Por otro lado, presentamos cómo los arquitectos e ingenieros están desarrollando técnicas de fabricación personalizada en algunos casos desarrollando una gran cantidad de partes del proyecto en unidades prefabricadas y en otro caso utilizando la robótica para lograr un rendimiento y una calidad de diseño únicos.
Creemos que estos avances serán desafi ados más aún por la aceleración de técnicas de IA y las plataformas de fabricación digital, pero al fi nal, los cambios reales vendrán cuando reconsideremos la forma en que construimos con los temas que expuse anteriormente. N&C
