Prescriptive conceptual framework for planning and controlling Engineer-to-order industrialized building systems

Abstract

Industrialization is an important trend in the construction industry. It may bring several advantages for this sector compared to traditional construction methods, such as increased productivity, improved working conditions, space savings for on-site material storage, improved quality control, elimination of production waste, and high sustainability performance. In this context, there has been a growing demand for Engineer-to-order (ETO) prefabricated building systems, in which a unique product must fulfill specific clients’ requirements. Most construction projects consist of a combination of different construction technologies with different degrees of industrialization of components and systems, including ETO building systems. The integration of different technologies, through numerous and concurrent site installation operations. Further, industrialization requires extensive efforts in planning, coordination, and control systems as it usually involves more than one production unit (i.e., prefabrication, and site installation). Against this background, the aim of this research work is to develop a prescriptive theoretical framework for planning and controlling ETO industrialized building systems, integrating different production stages. Design Science Research was the methodological approach adopted in this investigation, which was based on five empirical studies developed in partnership with three different companies. The proposed artifact was a set of design principles and prescriptions to be used for conceiving planning and control systems for companies that deliver ETO industrialized building systems. The development of this framework involved a set of core production management concepts and principles, including pull production, flow, and visual management. It has been aligned with the management-asorganizing approach so that the performance of the whole system (i.e., prefabrication and site installation) can be improved.

A industrialização é uma tendência importante na indústria da construção. Pode haver diversas vantagens quando comparada à adoção de sistemas construtivos tradicionais, tais como aumento na produtividade, melhoria nas condições de trabalho, economia de espaço para armazenamento de materiais, facilidade no controle de qualidade, eliminação de desperdícios de produção e maior desempenho frente a sustentabilidade. Nesse contexto, tem havido uma crescente demanda por sistemas construtivos pré-fabricados do tipo Engineer-to-order (ETO), nos quais um produto único deve atender a requisitos específicos de clientes. A maioria dos empreendimentos de construção consiste em uma combinação de diferentes tecnologias construtivas com diferentes graus de industrialização de componentes e sistemas, incluindo sistemas construtivos ETO. A integração destas diferentes tecnologias por meio de numerosas e simultâneas operações de montagem ou conformação nos canteiros de obras representa um grande desafio. Além disso, a industrialização requer grandes esforços em sistemas de planejamento, coordenação e controle, uma vez que é necessário controlar mais de uma unidade de produção, ou seja, projeto, pré-fabricação e instalação no canteiro de obras. Considerando este contexto, o objetivo deste trabalho de pesquisa é desenvolver uma estrutura de conhecimento prescritivo para planejar e controlar sistemas construtivos industrializados do tipo ETO, integrando diferentes etapas de produção. A Design Science Research foi a abordagem metodológica adotada nesta investigação, a qual se baseou em cinco estudos empíricos desenvolvidos em parceria com três empresas diferentes. O artefato proposto foi um conjunto de princípios e prescrições para a concepção de sistemas de planejamento e controle da produção para empresas que gerenciam sistemas construtivos industrializados do tipo ETO. O desenvolvimento dessa solução envolveu um conjunto de conceitos e princípios básicos da filosofia da produção enxuta, incluindo produção puxada, fluxo e gestão visual. A solução está alinhada com a abordagem managing-as-organizing com o objetivo de que o desempenho do sistema como um todo, incluindo projeto, pré-fabricação e instalação no canteiro, possa ser melhorado.