DIGITALIZACIÓN DEL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN marzo 19, 2019 – Posted in: I+D+i, Minipost – Tags: ,

El sector de la construcción es un ámbito fundamental en la sociedad, adquiriendo una importancia comparable a la Sanidad o Educación. Sin lugar a dudas, que una población pueda acceder a agua potable de manera sencilla o se pueda trasladar entre dos ciudades (o países) en pocas horas, han sido aspectos básicos en el éxito de todos los países desarrollados. Esta importancia social ha permitido que nuestro sector haya disfrutado de una posición privilegiada en el entorno económico, existiendo grandes empresas multinacionales relacionadas con el ámbito constructivo capaces de competir con empresas de otros sectores como el financiero o el automovilístico.

Sin embargo, desde la complicada crisis económica iniciada en el año 2006, marcada por la caída de Lehman Brothers [1] en el año 2008, el sector de la construcción ha sufrido grandes complicaciones de las cuales todavía no se ha recuperado. Este aspecto se ha visto especialmente amplificado en España, donde se ha experimentado una debacle del sector desde entonces y parece que nunca volveremos a la situación pre-crisis. Mientras que es cierto que todos los sectores han sufrido grandes problemas durante esta época, la recuperación que se ha podido observar en la economía durante los últimos años no se ha trasladado a nuestro sector. Una de las razones que pueden explicar la desventaja entre la construcción y otros sectores es la escasa evolución de la productividad durante los últimos años de nuestro sector. De hecho, durante los últimos 20 años, la productividad en el sector constructivo ha aumentado de media un 1% anual, en comparación con el 2.8% de la economía global o el 3.6% del sector manufacturero [2]. Esta escasa evolución en la productividad está explicada en parte por la muy baja digitalización del sector de la construcción comparado con otros campos, tal y como se puede ver en la imagen inferior [3].

Figura 1: Digitalización de la Construcción vs Otros sectores

Para entender la ventaja competitiva que puede otorgar la digitalización, se puede pensar por ejemplo cómo ha evolucionado la operativa del sector bancario durante las últimas dos décadas. Mientras que hace 20 años, era necesario acudir presencialmente a una oficina bancaria simplemente para consultar el saldo de nuestra cuenta bancaria, actualmente se puede realizar prácticamente cualquier operativa financiera desde nuestro teléfono móvil, incluyendo procesos tan sofisticados como la contratación de una hipoteca o un fondo de inversión. Esto ha provocado que la mayoría de las empresas del sector financiero hayan reorganizado la estructura de su red de distribución, apostando de manera muy notoria por la digitalización de sus clientes. De igual manera, la digitalización del sector de la construcción podría cambiar la forma de trabajar de las empresas de Ingeniería Civil, ¿pero hasta qué punto?

¿Qué es la digitalización?

Antes de analizar el impacto de la digitalización en la construcción, vamos a definir a qué nos referimos exactamente con “digitalización”. De una manera purista, podríamos definir la digitalización como el proceso de conversión de datos analógicos a formato digital. En nuestro sector hay muchos ejemplos de este proceso. Uno sería los planos de un proyecto constructivo, que antes se realizaban a mano mientras que ahora se realizan con programas informáticos CAD. O el cálculo de estructuras, que antiguamente se realizaban “en papel” con la ayuda de calculadoras mientras que hoy en día se utilizan diferentes softwares comerciales. Sin embargo, la digitalización es un proceso mucho más amplio que estos dos ejemplos. La digitalización implica que todo dato esté en formato digital. Desde el levantamiento topográfico de una obra, hasta su ejecución y seguimiento de la misma. Toda esta información, cuyo formato original es muy diverso (levantamientos topográficos, anotaciones a pie de obra, etc…) ha de convertirse a un formato digital unificado. Y para ello, hemos de hacer uso de diferentes tecnologías. Los ordenadores (o computadoras) son sin lugar a dudas la base tecnológica más importante. Pero además, se podría destacar el IoT para la recolección masiva de datos, y consecuentemente, la Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial para el análisis y aprovechamiento de los mismos.

Una vez definido el concepto de digitalización, ahora analizaremos su impacto en las diferentes fases de un proyecto constructivo.

Alcance de la Digitalización en el sector de la Construcción

La digitalización tiene un alcance potencial muy grande en todas las fases del ciclo de vida de un proyecto constructivo. En particular, se pueden diferenciar 4 fases principales: planificación, diseño, construcción y operación (Figura 2). A continuación se detalla cada una de las mismas.

Figura 2: Ciclo de vida de una infraestructura

Planificación

En primer lugar, analizamos la planificación de infraestructuras. En este primer paso, la principal problemática a resolver sería predecir la posible demanda de una infraestructura, para así poder optimizar su diseño y disposición. Por ejemplo, se podría analizar el posible impacto de un nuevo aeropuerto en una provincia que carece del mismo, y si sería utilizado por la población de manera masiva o por el contrario no tiene sentido su construcción ya que existe una alternativa en una provincia cercana. Otro ejemplo sería la construcción de una línea de alta velocidad entre dos ciudades. ¿Esa línea sería utilizada por la población, y bajo qué condiciones? Este apartado de la planificación de infraestructuras no es nuevo y se ha trabajado en el mismo durante muchos años. Destaca por ejemplo los diferentes modelos de Ingeniería de Tráfico enseñados en las escuelas de Ingeniería Civil. Sin embargo, la digitalización global del sector podría amplificar y optimizar su uso de manera importante. En primer lugar, se podrían capturar de manera mucho más masiva datos que alimenten a estos modelos matemáticos. Además de la distribución poblacional, el IoT permite capturar el uso en tiempo real de las infraestructuras actuales así como los diferentes patrones de comportamiento de los usuarios. Por otro lado, esta gran cantidad de datos, podrían ser utilizados por las diferentes técnicas novedosas de Machine Learning (ML) e Inteligencia Artificial (IA), no sólo para mejorar los modelos existentes, si no para poder predecir aspectos que antes no se podían predecir.

Diseño

En cuanto al diseño de infraestructuras, desde hace varias décadas se utilizan procesos digitales que han sustituido a las metodologías más manuales. Destaca la gran cantidad de paquetes de software utilizados, por ejemplo para el diseño de carreteras o cálculo de estructuras. Sin embargo, queda mucho camino por recorrer en este aspecto. Un claro aspecto de mejora sería facilitar el desarrollo colaborativo de proyectos CAD entre los diferentes integrantes de un equipo de diseño, promoviendo una estandarización de los formatos de los diferentes ficheros utilizados así como una forma sencilla de compartición de los avances de cada diseñador. En este aspecto, destaca la solución ofrecida por la start-up Onshape [4]. Otro campo de mejora sería la utilización de realidad virtual para poder “previsualizar” el resultado de una obra durante el diseño de la misma. En este sentido, la start-up Twinmotion [5] ofrece una solución interesante.

Construcción

El siguiente paso sería la fase de construcción. Mientras que las fases de planificación y diseño ya tienen una base digital importante, la fase de construcción todavía no ha adoptado de manera generalizada la transformación digital. En concreto, el seguimiento de una obra sigue siendo un proceso bastante analógico, basado en la toma de anotaciones manuales por parte de los jefes de obra. Posteriormente, estos datos son transformados a formato digital de forma muy costosa y laboriosa. En este aspecto, lo interesante sería tomar estos datos de seguimiento directamente por medio de plataformas digitales (por ejemplo, tablets), facilitando además la estandarización de los datos recogidos. Para esta operativa, la start-up Procore [6] ofrece una solución muy conveniente. Por otro lado, otro punto interesante sería que esta toma de datos se realizara de manera automática sin intervención humana por medio de drones, tal y como propone la start-up Propeller [7]. Esta start-up, ofrece además otros servicios como el cálculo de volumetrías automática a partir de las imágenes tomadas por estos dispositivos (Figura 3). Finalmente, otro punto de mejora sería, al igual que en la fase de diseño, la utilización de realidad virtual para ir previsualizando los resultados de la construcción en diferentes fases de la misma.

Figura 3: Medición volumétrica con Drones (Propeller)

Operación

Finalmente, hay que destacar la fase de operación y mantenimiento de una obra. De nuevo, la digitalización ofrece grandes oportunidades de mejora. Por ejemplo, se podría monitorizar de manera automática el uso de una infraestructura por medio de IoT. Otro claro campo de exploración sería la inspección automática de infraestructuras por medio de drones. Con todos estos datos, se podrían alimentar los diferentes modelos de ML con diferentes fines: detección automática de fallos, planificación del mantenimiento de infraestructuras existentes o su modificación para lograr una utilización más óptima, etc…

Presente y Futuro de la Digitalización de la Construcción

En su sentido más amplio, la digitalización lleva presente muchos años en el sector de la construcción. En particular, las tareas manuales de diseño de proyectos (elaboración de planos, cálculo de estructuras, etc…) han sido digitalizadas por medio de una serie de softwares comerciales que han permitido automatizar en gran medida estos aspectos. Sin embargo, probablemente una de las tecnologías digitales más disruptivas que han afectado al sector la hemos experimentado durante el último lustro, por medio del BIM (Building Information Modelling). Esta tecnología, ampliamente tratada en la sección de I+D+i de este blog (link 1 [8] y link 2 [9]), permite modelar prácticamente todo el ciclo de vida de una obra elaborando una base de datos común para la misma. Además, otra tecnología disruptiva de los últimos años ha sido la utilización de drones para realizar levantamientos topográficos precisos y automáticos. Este aspecto también lo hemos tratado en este blog (link 3 [10]). La gran pregunta sería, ¿cuáles son los siguientes pasos en relación a la digitalización del sector de la construcción? Entre otros, se podrían destacar los siguientes:

-En primer lugar, completar el proceso de transformación digital en todas las fases del ciclo de vida de una obra indicado en la Figura Por ejemplo, todavía queda mucho camino por andar en la fase de construcción de una obra, especialmente en la aplicación de tecnologías puramente digitales en su supervisión. Vuelven a destacar el uso de realidad virtual durante el diseño de las obras o la utilización de IoT para la operación y mantenimiento de las mismas.

-Una vez completado el “círculo” de digitalización, el siguiente paso sería la homogeneización de todas las tecnologías utilizadas  bajo una plataforma común. Desde los modelos y diseños de alto nivel realizados durante la planificación de una infraestructura, pasando por los cálculos realizados durante su diseño estructural, hasta el propio seguimiento de la ejecución de obra y posterior mantenimiento. Todos estos aspectos deberían de conformar un mismo modelo. Es probable que la tecnología base sobre la que se ha de sustentar este proceso sea el BIM, pero deberían de existir desarrollos posteriores para que, por ejemplo, las anotaciones realizadas durante el seguimiento de la ejecución de la obra por medio de una tablet, se enlazaran directamente sobre el modelo BIM, al igual todos los datos tomados por drones u otros sensores, que alimenten de manera automática un modelo BIM que englobara las 4 fases de ciclo de vida de una obra: planificación, diseño, construcción y operación.

-Cuando dispongamos de un framework que tenga digitalizado el ciclo de vida completo de una obra, el último paso, y quizás menos explorado y con mayor potencial, sería la explotación de dichos datos para la optimización del proceso constructivo. En concreto, los datos no de una sino de cientos de obras podrían estar disponibles en una base de datos común bajo un formato adecuado. Posteriormente, diferentes técnicas de ML e IA podrían aplicarse sobre los mismos optimizando un sinfín de aspectos del proceso constructivo: predecir con mayor exactitud los tiempos de ejecución de una obra, nuevos procesos constructivos que minimicen los costes, optimizar la disposición de recursos entre diferentes obras cercanas y concurrentes en el tiempo, etc. En este aspecto, ya existen algunas startups que ofrecen servicios de aplicación de ML e IA al sector se la construcción: Alice [11] y Uptake [12].

Figura 4: Captura interfaz gráfica de software de la start-up Alice

Digitalización de la Construcción e Innovación

Finalmente, me gustaría realizar un breve comentario sobre la innovación y la digitalización del sector de la construcción. En concreto, prácticamente todas las start-ups pertenecientes a este sector están directa o indirectamente relacionadas con aspectos digitales. En este propio post ya se han mencionado algunas startups, aunque existen muchas otras relacionadas con este proceso de transformación. Además de las ya mencionadas, también destacan PlanGrid [13], HoloBuilder [14], Imerso [15], Reconstruct [16], Ravti [17], etc. Por lo tanto, existe una oportunidad inmejorable de creación de empresas alrededor del concepto de la digitalización de la construcción que habría que aprovechar. Este aspecto adquiere especialmente importancia en nuestro país, en el que el sector de la construcción ha sido duramente castigado durante los últimos tiempos. Tanto las propias constructoras españolas, así como nuestros propios compañeros de profesión, acumulan una grandísima experiencia a lo largo de muchos años, y por tanto, disponen de la “expertise” necesaria. Además, se presenta como una oportunidad perfecta para la reconversión del modelo de negocio de la construcción en nuestro país, pudiendo suponer una fuente de empleo de alta calidad para los profesionales de la ingeniería civil.

COLABORADOR

RAÚL SÁNCHEZ MARTÍN : Senior Data Scientist en BBVA

https://www.linkedin.com/in/raulsanchezmartin/

Referencias

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Bankruptcy_of_Lehman_Brothers

[2] https://www.mckinsey.com/industries/capital-projects-and-infrastructure/our-insights/reinventing-construction-through-a-productivity-revolution

[3] https://www.mckinsey.com/industries/capital-projects-and-infrastructure/our-insights/imagining-constructions-digital-future

[4] https://www.onshape.com/

[5] https://twinmotion.abvent.com/en/

[6] https://www.procore.com/

[7] https://www.propelleraero.com/

[8] http://andreslorenzo.com/bim-construye-el-futuro

[9] http://andreslorenzo.com/jornada-digitalizacion-de-la-carretera-bim-una-necesidad

[10] http://andreslorenzo.com/aeronaves-no-tripuladas-en-la-construccion-presente-y-futuro

[11] http://alicetechnologies.com/

[12] https://www.uptake.com/industry-solutions/construction

[13] https://www.plangrid.com/

[14] https://www.holobuilder.com/

[15] https://www.imerso.com/

[16] https://www.reconstructinc.com/

[17] https://www.ravti.com/