Automatisering in de offsite bouwsector

Als bedrijf in de bouwsector hebt u ongetwijfeld al gehoord van Building Information Modelling (BIM). De BIM-methode daagt onze traditionele benadering van bouwen uit. Deze op 3D-modellen gebaseerde intelligente bouwmethode maakt gebruik van een digital twin waarmee u:

  • beter kunt samenwerken met stakeholders.
  • profiteert van eenvoudiger en beter gecontroleerde waardeketens.
  • betere resultaten behaalt dankzij gegevensgestuurde besluitvorming.

BIM heeft het potentieel om de manier waarop we bouwen volledig te veranderen door het bouwproces efficiënter, eenvoudiger, kosteneffectiever, flexibeler en duurzamer te maken. Maar waarom wordt BIM momenteel niet vaker gebruikt?

Het antwoord is eigenlijk vrij simpel: het komt door een gebrek aan automatisering.

Een volledig gerealiseerd BIM-ontwerp vereist een robuuste digitale basis. Het is precies deze grondslag die ontbreekt in de traditionele bouw, met uitzondering van één sector: de offsite bouwsector. Hoewel offsite bouwen nog relatief onbekend is en te maken heeft met uitdagingen op het gebied van automatisering, hebben nieuwe technologieën, een gunstige wetgeving, vooruitstrevende bedrijven (bijv. Baufritz, Rubner haus, Entekra, BoKlok) en projecten als Build-in-Wood een positieve invloed gehad op de evolutie van deze bouwmethode.

©Rubner haus: Pyramidenkogel

Er wordt geschat dat de totale marktwaarde van deze sector in 2030 meer dan 235 miljard dollar zal bedragen. Bovendien blijft de populariteit van offsite bouwen in landen als China, Hongkong, Australië, Duitsland en Nederland toenemen. Het lijdt geen twijfel dat deze veelbelovende sector op het punt staat om door te breken en op een dag het volledige potentieel van BIM zal realiseren.

Daarom willen we dieper ingaan op de industriële dynamiek en benaderingen zoals Design for Manufacture and Assembly (DFMA). Deze benaderingen stimuleren het gebruik van geautomatiseerde offsite bouwmethoden en bevorderen de opkomst van nieuwe oplossingen waarmee de BIM-visie tot stand kan komen.

©Entekra: Volledig geïntegreerde offsite-oplossingen®

Automatisering in de offsite bouwsector

Offsite bouwen (ook bekend als prefab, modulair of pre-engineered bouwen) biedt de mogelijkheid om de afzonderlijke elementen van een gebouw te ontwerpen en te produceren in een gecontroleerde werkplaats. De afzonderlijke onderdelen worden dan op locatie gemonteerd. U kunt het eigenlijk vergelijken met een soort van Lego-systeem.

De voordelen van offsite bouwen omvatten een hogere productiviteit, meer controle, een hogere bouwsnelheid, meer veiligheid, meer efficiëntie en minder afval. Studies hebben aangetoond dat offsite bouwen 30 tot 50% kostenbesparingen kan opleveren in vergelijking met conventionele bouwmethoden.

Automatisering is een belangrijk onderdeel van het bouwproces. Daarbij wordt vaak gebruik gemaakt van computers, robots en machines die programmeerbaar zijn en verschillende repetitieve taken kunnen uitvoeren. Hier zijn enkele voorbeelden van automatiseerbare processen:

  • Productie van bouwelementen.
  • Het monteren van verschillende bouwelementen.
  • De werkprocessen die productie en montage mogelijk maken.

Door deze processen verder te automatiseren is het mogelijk om het foutenrisico te verminderen, de veiligheid van de werknemers te waarborgen en een betere algemene kwaliteit te bereiken.

©Baufritz: automatisering van machines in de productiefase

Hindernissen die de automatisering van offsite bouwsector belemmeren

Ondanks het grote potentieel en de groeiende belangstelling voor offsite bouwen, wordt het grootschalige gebruik ervan verhinderd door uitdagingen in verband met de volledige automatisering van het proces. Enkele van deze uitdagingen zijn:

De aanvankelijke investeringskosten

Overgaan tot offsite bouw is duur, vooral voor bedrijven die streven naar volledige automatisering. Deze kosten omvatten:

  • De voorbereiding van uw werkplaats of fabriek.
  • De aankoop van CNC-machines.
  • Het werven van gespecialiseerde werknemers (met hogere lonen).
  • Operationele kosten, onderhoudskosten en waardevermindering.

Deze kosten zorgen ervoor dat bedrijven vaak moeilijk investeringskeuzes moeten maken.  

De complexiteit van het proces

Om optimaal te profiteren van offsite bouwen, moeten veel processen vereenvoudigd worden. Er is ook een hoge mate van samenwerking vereist. Alle processen, van ontwerp tot productie en montage, moeten zorgvuldig worden gepland. Elk foutje kan veel geld kosten, grote vertragingen veroorzaken en het hele proces belemmeren.  

De behoefte aan geschoolde arbeidskrachten

Offsite bouwautomatisering vraagt om geschoolde en deskundige werknemers die vertrouwd zijn met CNC-technologie. Ze hebben de knowhow nodig om uw activiteiten vlot te laten verlopen. Zulke werknemers zijn duurder en moeilijker te vinden.

©Entekra: automatisering met behulp van geschoolde werknemers in de productiefase

Gebrek aan opleiding en training

Offsite bouwen vraagt om gespecialiseerde vaardigheden op het gebied van digitaal ontwerpen, offsite productie, logistiek, site management en systeemintegratie. Veel mensen in de sector hebben geen opleiding en ervaring op deze gebieden. Daarom zijn opleidingen en trainingen van belangrijk.

Evolutie van de wetgeving

Hoewel de wetgeving omwille van de stijgende vraag naar kostenefficiëntie en duurzaamheid steeds gunstiger wordt voor offsite bouwen (zoals in Japan en het VK), vormen wettelijke voorschriften in sommige landen nog steeds een obstakel.  

Factoren die automatisering stimuleren

We hebben al enkele factoren genoemd die bijdragen tot de automatisering van offsite bouwen (bijv. grotere duurzaamheid, kosteneffectiviteit, snelheid en kwaliteit). Twee andere factoren spelen ook nog een belangrijke rol:

De mogelijkheid om snel uit te breiden

Een volledig geautomatiseerde offsite werkplaats biedt mogelijkheden op het gebied van grootschalige ontwikkelingsprojecten. Hoe meer een project soepel en herhaalbaar is, hoe hoger uw investeringsrendement. Zo kunt u de kosten voor uw machines, transport en geschoolde arbeidskrachten opvangen.    

Eindeloze innovatiemogelijkheden

De voordelen van offsite bouwen kunnen aanzienlijk toenemen wanneer ze worden ondersteund door robotica, AI en andere technologieën. BIM is een van de meest veelbelovende bouwmethoden omdat het een sterke digitale basis biedt en veel van de voordelen en mogelijkheden van offsite bouwen vergemakkelijkt. Uit een studie van Goulding et al. uit 2012 bleek zelfs dat de grootste groei in bouwproductiviteit zal komen van geautomatiseerde offsite operaties met behulp van BIM.  

Het probleem is dat er, ondanks alle belangstelling in de sector, nog steeds een grote kloof bestaat tussen de BIM-visie en de feitelijke realiteit. Laten we eens kijken hoe de BIM-visie verschilt ten opzichte van de praktijk .  

Het verschil tussen BIM-visie en BIM-realiteit

Om te begrijpen hoe de BIM-visie verschilt van de BIM-realiteit, moet u eerst de verschillende BIM-niveaus begrijpen. Ze variëren van niveau 0 tot niveau 3:

©United BIM: een overzicht van de verschillende BIM-niveaus 
BIM-niveaus

BIM-niveau 3 vertegenwoordigt de volledig gerealiseerde BIM-visie. De meeste bouwbedrijven bevinden zich echter nog op BIM-niveau 1 of 2.  

Hoewel het gebruik van BIM op alle niveaus zeker voordelen biedt, laat het ontbreken van een digitaal geïntegreerd systeem vaak ruimte voor fouten. Als bijvoorbeeld BIM-niveau 1 niet volledig geïntegreerd is, kan dit leiden tot potentiële communicatieproblemen tussen uw medewerkers:

  • Het kan zijn dat sommige versies niet volledig zichtbaar zijn of niet aan het hele team worden meegedeeld.
  • Sommige last-minute beslissingen of wijzigingen zijn niet meer mogelijk als het proces eenmaal loopt.
  • De minste afwijking van het ontwerp kan later tot enorme problemen leiden.

Hoewel BIM-niveau 2 een hogere mate van integratie biedt (zoals de mogelijkheid om productietijden en budgetten nauwkeurig te voorspellen) kan succes alleen worden bereikt wanneer er sprake is van een degelijke 3D BIM-basis (d.w.z. een gedeeld informatiemodel).  

Eén conclusie die we kunnen trekken is dat om de BIM-visie te realiseren, bedrijven betere digitale integraties in hun dagelijkse werkzaamheden moeten introduceren. Offsite bouw draagt bij aan de opkomst van praktische BIM-oplossingen om te voldoen aan de groeiende behoefte van:

  • Nauwkeurige specificaties.
  • Geïndustrialiseerde productie.
  • Probleemloze montageoplossingen op locatie.

Nu we hebben gezien hoe offsite bouwen het volledige potentieel van BIM kan benutten, kunnen we een andere benadering bekijken die BIM en offsite bouw dichter bij elkaar brengt: design for manufacturing and assembly (DFMA).

Wat is DFMA (Design for Manufacture and Assembly)?

Design for Manufacture and Assembly (DFMA)

Design for Manufacture and Assembly, ook bekend als DFMA, is een ontwerpbenadering die tot doel heeft om de productie- en montagefasen van het bouwproces minder ingewikkeld en efficiënter te maken. Het brengt offsite bouwen naar een hoger niveau door de volgende prioriteiten te stellen:

  • Het gemak waarmee de verschillende onderdelen van een structuur vervaardigd worden.
  • Vereenvoudigde montageprocessen om het eindresultaat te creëren.

Gebouwen die volgens deze aanpak zijn ontworpen, kunnen de voordelen van offsite bouwen maximaliseren. In de praktijk betekent dit kortere bouwtijden, lagere kosten, betere kwaliteit, hogere productiviteit en meer efficiëntie. DFMA combineert twee methoden:

Design for Manufacture (DFM)

Het doel van DFM is om te ontwerpen met aandacht voor produceerbaarheid. Deze methode beschouwt elk onderdeel van het eindproduct en vindt de efficiëntste en kosteneffectieve manier om het te vervaardigen. Het doel is om het productieproces te vereenvoudigen.

Design for Assembly (DFA)

Het doel van DFA is om te ontwerpen met aandacht voor montage-eenvoud. De bedoeling hiervan is om het montageproces te vereenvoudigen door bijvoorbeeld het aantal handelingen, onderdelen, stappen, enz. tot een minimum te beperken. Dit verlaagt ook de montagekosten.

Door de DFMA-methode te combineren met BIM in de offsite bouw, worden de mogelijkheden werkelijk eindeloos. Met BIM kunt u tekortkomingen verhelpen en voldoen aan de eisen en wensen van de offsite bouwsector. Laten we eens kijken wat dit betekent voor de verschillende DFMA-fasen.

De verschillende DFMA-fasen

De verschillende DFMA-fasen en hun functie

De ontwerpfase

Betrokken beroepen: architecten, ontwerpers en ingenieurs.

Bij offsite bouw en DFMA is precisie zeer belangrijk. Alles begint in de ontwerpfase. In dit stadium maakt het team (meestal onder leiding van een architect of ingenieur) een gedetailleerd digitaal ontwerp voor alle onderdelen van het bouwproject.

Digitale ontwerpen en 3D-modellering (onderdeel van BIM) maken het mogelijk om in een digitale omgeving de nodige precisie tussen onderdelen te testen. Op deze manier kan het team nagaan of het productie- en montageproces realistisch zijn.  

Gemaakte fouten leiden in dit stadium vaak tot dure aanpassingen of zelfs tot het opnieuw produceren van onderdelen. Dit gaat dan ten koste van de grootste voordelen van offsite bouwen. Dankzij nauwkeurige 3D-modellering kunnen problemen tijdig vastgesteld en opgelost worden in een digitale omgeving. Dit zorgt voor een vlotter werkproces met minder correcties en minder materiaalverspilling.

Ontwerpplatforms zoals AutoCAD® en Revit® spelen een belangrijke rol in het DFMA-ontwerpproces. Ze beschikken over een groot aantal tools waarmee uw projecten gedetailleerder zijn dan ooit tevoren. Het hsbDesign-platform, dat beschikbaar is voor AutoCAD® en Revit®, is een waardevolle troef die DFMA mogelijk maakt binnen deze platforms door:

  • repetitieve taken in verband met 2D- en 3D-ontwerp te elimineren.
  • een basisplatform te bieden voor het gebruik van andere hsbDesign-tools.
  • meer duidelijkheid, ontwerpmogelijkheden en betrokkenheid in het ontwerpproces te bieden.

De productiefase

Betrokken beroepen: producenten, ingenieurs, fabrieksarbeiders, CNC-specialisten.

In deze fase worden de verschillende onderdelen van een gebouw vervaardigd volgens de specificaties die in de ontwerpfase zijn verstrekt. Tijdens deze fase maakt de digitale modellering het gemakkelijker om het ontwerp te visualiseren, maar ook om de verbindingen tussen de verschillende onderdelen en hoe ze in elkaar passen. Dit maakt het productieproces efficiënter. BIM-software en CNC-machines worden gebruikt om de nauwkeurigheid en precisie van elk onderdeel van de uiteindelijke structuur te garanderen, waardoor de montagefase een stuk eenvoudiger wordt.  

Platformen zoals GranIT en Offsight helpen bij het oplossen van communicatieproblemen, timingproblemen, kwaliteitsverbetering en een betere opvolging van het proces. Het hsbMake-platform is een andere waardevolle troef tijdens deze fase. Het vermindert de kans op fouten en zorgt ervoor dat de juiste informatie op het juiste moment bij de juiste mensen terechtkomt. U kunt zo:

  • het productieproces van begin tot eind plannen.
  • knelpunten in uw workflow opsporen.
  • ervoor zorgen dat uw projecten op tijd worden afgewerkt.
  • medewerkers waarschuwen voor elke afwijking of onregelmatigheid.
  • de invoerparameters op de CNC-machines aanpassen.
  • verschillende hsbMake-tools gebruiken.

De montagefase

Betrokken beroepen: bouwers, aannemers, bouwspecialisten.

Dit is de fase waarin alle onderdelen naar de bouwwerf worden gebracht om daar gemonteerd te worden. Tijdens deze fase kunnen 3D BIM-modellen worden gebruikt om uw bouwploegen te voorzien van een digitale replica. Deze toont hoe de installatie moet verlopen (bijv. laden en lossen van vrachtwagens, positie van kranen, bouwvolgorde of tijdelijke constructies).

Enkele platforms die hiervoor worden gebruikt zijn onder meer Autodesk Construction Cloud en Aconex. hsbShare is een ander nuttig platform om dit deel van uw offsite bouwproces te vereenvoudigen en te optimaliseren:

  • Unificatie van al uw projectgegevens in een digital twin op een cloud-platform.
  • Een papierloze offsite bouwervaring.
  • Optimalisatie van de informatiestroom en beperking van het aantal fouten.
  • Een 3D-weergave met de mogelijkheid tot roteren, zoomen, zoeken en nog veel meer.
  • Het gebruik van andere hsbShare-tools.

De voordelen van BIM voor DFMA

De voordelen van BIM

Enkele belangrijke voordelen van BIM voor DFMA zijn:

Hogere kwaliteit en meer precisie

Dankzij 3D BIM-modellering kunnen verschillende structurele elementen digitaal worden geconstrueerd voordat ze daadwerkelijk in de fabriek worden geproduceerd. Deze extra stap biedt voldoende kwaliteitsgarantie en vermindert het risico op fouten, vertragingen, herbewerking of onverwachte extra kosten.

Kostenbesparing

BIM zorgt voor meer efficiëntie tijdens de ontwerp-, productie- en montagefasen. Het vereenvoudigt alle processen en verlaagt de kosten.  

Projecten worden sneller afgewerkt

De BIM-methode kan gebruikt worden om verschillende DFMA-onderdelen te ontwerpen. Hierdoor kunnen activiteiten in de fabriek en op de bouwwerf elkaar aanvullen. Dit verhoogt de snelheid waarmee het project wordt afgerond.

Meer veiligheid voor werknemers

Met BIM-modellen kunt u de veiligheid van verschillende onderdelen testen, zowel tijdens de productiefase in de werkplaats, als tijdens de montage op locatie. Dit verhoogt het veiligheidsniveau voor alle werknemers die bij uw projecten betrokken zijn. De automatisering van het productieproces en de mogelijkheid om in een gecontroleerde fabrieksomgeving te werken verminderen ook het aantal incidenten.

Meer duurzaamheid en minder afval

DFMA legt vanaf de ontwerpfase de nadruk op een efficiënt en vereenvoudigd gebruik van producten. Wanneer u BIM aan de mix toevoegt, wordt het proces nog nauwkeuriger, waardoor minder materiaal wordt verspild.

De mogelijkheden van BIM-software zorgen voor meer automatisering, waardoor het gemakkelijker wordt om de ecologische voetafdruk van een project te controleren en te verminderen.

Doeltreffender gebruik van arbeidskrachten

Met BIM kunnen teams zeer gedetailleerde plannen maken binnen een bepaald tijdsbestek. Zo kunt u de beschikbare arbeidskrachten efficiënter inzetten.

Meer productiviteit

Dankzij de BIM-methode versterkt u de samenwerking binnen uw bedrijf. U vergemakkelijkt en versnelt ook de uitwisseling van informatie. Zo kunt u het hele proces bouwproces vereenvoudigen en uw productiviteit verhogen.

De bijdrage van hsbcad aan de BIM-visie

Ondanks de vele uitdagingen die bouwbedrijven over de hele wereld ervan weerhouden om de volledige BIM-visie te realiseren, is het concept nu al een realiteit. Bij hsbcad hebben we de laatste 20 jaar oplossingen ontwikkeld om de BIM-visie te verwezenlijken.  

hsbcad ontwerpoplossingen

Ons hsbDesign-platform is compatibel met Revit®- en AutoCAD®-software. U kunt onze software gebruiken om te profiteren van meer ontwerpmogelijkheden, meer te automatiseren en belangrijke informatie te centraliseren. Zo vermindert u het aantal fouten en vereenvoudigt u al uw processen. Daarnaast hebben we ook een aantal toolsets ontwikkeld voor ons hsbDesign-platform. Dankzij deze extra functies kunnen gebruikers hele projecten sneller voltooien.

Onze tools zullen uw teams helpen om:

  • prefab bouwprojecten te creëren
  • gedetailleerde specificaties voor prefab-onderdelen te creëren.
hsbcad's oplossingen voor het creëren van gedetailleerde ontwerpen voor productie

hsbcad productieoplossingen

Ons hsbMake-platform werd ontworpen om de juiste gegevens op het juiste moment aan de juiste mensen te bezorgen. Met onze oplossing kunnen designers hun ontwerpen opslaan, nieuwe versies maken en alle productiebestanden met betrekking tot deze projecten bijhouden. Het vereenvoudigt elke stap van uw productieproces door iedere fase te controleren en waarschuwingen te geven in geval van afwijkingen. Het beste van alles is dat ons platform overal toegankelijk is, inclusief via geautomatiseerde CNC-werkstations en manuele werkstations. We bieden ook extra tools om het productieproces verder te verbeteren.

Onze tools zullen uw teams helpen om:

  • nauwkeurige ontwerpdetails aan te maken die aangepast zijn aan alle bouwtechnieken.
  • uw CNC-machines te programmeren.
  • goedkeuringen uit te voeren.
  • de controle van uw productieproces te verbeteren.
  • de deadlines van verschillende projecten te combineren (bijv. nesting van projecten)
Voorbeeld van technische tekeningen van een gedetailleerd productieontwerp

hsbcad montageoplossingen

Ons hsbShare-platform werd ontworpen om al uw projectgegevens te verenigen in een cloud-based digital twin. Deze is overal toegankelijk voor al uw medewerkers. Verbeterde weergave maakt 3D-visualisatie mogelijk met functies als roteren, zoomen, schalen en zoeken. Profiteer ook van extra tools zoals:

  • hsbLogistics is een platform waarmee u de productie en opslag van pakketten in uw offsite werkplaats kunt volgen door QR-codes te gebruiken. Zo kunt u gemakkelijk de locatie van elk pakket op uw telefoon controleren.
  • hsbStacking is een platform waarmee u de verschillende onderdelen van een project (bijv. muren, vloeren, daken, enz.) efficiënt kunt stapelen. Met deze tool kunt u pakketten nauwkeurig stapelen voor transport of opslag.

Onze tools zullen uw teams helpen om:

  • onderdelen gemakkelijk te stapelen en te vervoeren.
  • onderdelen gemakkelijk te monteren op uw bouwwerf (zoals een Lego-systeem)
  • projecten doeltreffender te beheren.
  • toegang te krijgen tot alle informatie over de productie van uw projecten.

Elke hsbcad-softwareoplossing kan met andere tools gecombineerd worden. Samen helpen ze uw bedrijf om de BIM-visie te realiseren.

Voorbeeld van hsbShare en hsbStacking tools

Verwezenlijking van de BIM-visie

Hoewel BIM nog niet volledig is geïntegreerd in de bouwsector, maken we snel positieve vorderingen in die richting. Deze ontwikkelingen worden aangedreven door subsectoren, zoals de offsite bouwsector en DFMA. De technologieën en mogelijkheden om BIM-niveau 3 te bereiken zijn nu al aanwezig. Het is nu gewoon een kwestie van wilskracht en visie!

Bedrijven die overgaan op BIM hebben een concurrentievoordeel in dit nieuwe bouwtijdperk. Het zijn deze bedrijven die de sector transparant, collaboratief, rendabel, duurzaam en efficiënt zullen maken.

Download Press Release
Auteur:
Gill Gonnissen
Product manager