Comunicación presentada al V Congreso Edificios Inteligentes
Autor
- Luis Javier López Carracedo, Arquitecto especialista BIM, AECOM
Resumen
Por el título podríais pensar que esto es una colección de hashtags sobre el tema. Pero la intención es muy diferente, partiendo de las palabras más repetidas cuando buscas “Edificio Inteligente” se pretende mostrar nuestra visión global del proceso de Génesis de un edificio inteligente. Desde nuestro punto de vista, un edificio solo puede denominarse ‘inteligente’ si es el producto de aplicar un diseño específicamente orientado a conseguir esta inteligencia, este requisito pese a ser fundamental, no basta para conseguir nuestro propósito, también necesitamos los medios necesarios para que esta inteligencia pueda plasmarse de forma física tras la construcción.
Palabras clave
BIM, Diseño Inteligente, Nuevas Tecnologías, Edificio Inteligente, Programación, Redes Neuronales, Grafos
Introducción
Para producir un edificio inteligente no basta con instalar un montón de dispositivos con el apellido Smart en cualquier edificación y esperar que todo trabaje en conjunto de forma correcta, incluso si somos capaces de instalar un sistema completo e integrado, si el edificio no está diseñado teniendo en cuenta esta finalidad, no podremos obtener el máximo beneficio y rendimiento.
Debemos tener en cuenta que llegar a conseguir un edificio realmente inteligente, es una meta que aún está muy lejos de ser alcanzada, por este motivo si queremos llegar a ella debemos tenerla en cuenta desde el primer momento en la concepción de nuestro edificio. Es aquí donde el diseño inteligente (que no tiene nada que ver con la teoría seudocientífica que lleva el mismo nombre) entra en juego.
En primer lugar, debemos definir qué es un edificio inteligente. Puesto que todos sabemos lo que es un edificio, nos centramos en clarificar el adjetivo inteligente. Esto hace referencia a que el edificio se adapte a las condiciones del entorno, incluyendo especialmente a sus usuarios, en otras palabras, el edificio debe conseguir ser más habitable por sus usuarios y al mismo tiempo más eficiente en su diseño, construcción, operación y mantenimiento.
Seguidamente nos centraremos en identificar claramente los tres factores o elementos que indefectiblemente necesitamos para poder diseñar, construir y operar edificios inteligentes:
- El diseño inteligente: no es nada más y nada menos que, durante el proceso de diseño arquitectónico tener en cuenta todos los factores que harán y facilitarán que el edificio sea inteligente.
- Las nuevas tecnologías: son la segunda parte de esta ecuación, estas nos permiten disponer de herramientas adecuadas para diseñar, construir y operar de forma inteligente nuestros edificios. Entre otras muchas de las que hemos utilizado, en esta ocasión nos centraremos en una serie de tecnologías, no todas, de última generación, pero sí utilizadas de forma innovadora en nuestro sector.
- La metodología y forma de trabajo: como no podía ser de otra forma esta es la metodología BIM, es la única que nos permite poder llevar a cabo el diseño inteligente y aplicar nuevas tecnologías de forma viable.
Después de identificar los factores necesarios, nos centraremos en resolver una serie de preguntas u objetivos desde de la experiencia que hemos adquirido en AECOM. Las preguntas son:
- ¿Qué aportar a nuestro diseño para ayudar a que sea inteligente?
- Las nuevas tecnologías que estamos utilizando o pensamos utilizar en nuestros proyectos
- ¿Qué aporta la metodología BIM al proceso de diseño inteligente?
Finalmente se presenta una serie de conceptos clave que respondiendo a las preguntas mencionadas antes ejemplifican de forma más definida cómo se puede llevar a cabo la práctica del diseño inteligente mediante la aplicación de nuevas tecnologías como redes neuronales o bases de datos de grafos con ayuda de las bases que proporciona la metodología BIM.
Casos prácticos en la fase de diseño
Colaboración entre los agentes: Gestión de RFIs
Puede parecer que el simple hecho de mejorar la comunicación entre los agentes de un proyecto no tiene un impacto el que el edificio como producto final sea más o menos inteligente, pero si tenemos en cuenta nuestra definición de edificio inteligente (Ver Introducción), la eficiencia se tiene en cuenta en todo el ciclo de vida del edificio, por lo que si conseguimos que el diseño y la construcción del edificio sea más eficiente, estamos consiguiendo aportar un plus de inteligencia al proceso.
En AECOM hemos conseguido mejorar significativamente la eficiencia del proceso de diseño aplicando nuevas tecnologías en el proceso de comunicación entre los agentes del proceso.
La solución permite gestionar de forma eficiente y unívoca el ciclo de vida completo de cada RFI del proyecto. De esta manera evitamos las pérdidas de tiempo y recursos generadas por la mala gestión de todos los puntos críticos del proyecto.
Se utilizan tecnologías bien implantadas en el mercado: Base de Datos SQL e Interfaz de usuario sobre Windows.
Los usuarios se dividen en dos grupos dentro de nuestra empresa según su rol: Los Gestores de la RFI, y los encargados de implementarla en los modelos de diseño.
La aplicación permite a los gestores asignar cada RFI a una persona del segundo grupo, también permite añadir comentarios sobre las acciones necesarias, así como añadir parámetros de prioridad e importancia.
En el caso del encargado de implementación, la aplicación le permite revisar sus RFIs asignadas, le permite revisar las acciones necesarias, así como asignar un estatus a cada acción e incluso añadir información sobre los modelos que han sido modificados por esta RFI.
Finalmente permite al encargado del proyecto, obtener informes sobre el estado de todas las RFIs para informar al cliente.
Información en el diseño – Control de información IoT
Este punto es quizás el más importante y el que más impacto tendrá en la inteligencia del edificio durante y después de su construcción.
En AECOM ponemos especial atención en varios aspectos fundamentales que deben establecerse en la fase de diseño para maximizar la eficiencia en fases posteriores:
- La información necesaria para la fase de construcción: en este aspecto desde el diseño se puede añadir información para que la fase de construcción pueda ser lo más eficiente posible, en concreto añadimos información para las simulaciones 4D que mejoraran notablemente la eficiencia y planificación de la construcción.
- Información necesaria para la fase de operación y mantenimiento: en este aspecto se añade toda la información relevante para esta fase, pero también se prevén los medios necesarios para que durante la fase de construcción se pueda recopilar e incorporar toda la información de obra necesaria.
- Información necesaria para la creación de un modelo conocido como gemelo digital: este aspecto es el que más cerca está de lo que todos entendemos como edificio inteligente. El gemelo digital permite la monitorización de todos los sistemas del edificio de forma digital, en tiempo real y sobre una réplica tridimensional del edificio. Desde la fase de diseño podemos preparar todos los datos para que sean fácilmente accesibles en el momento de la constitución de este gemelo digital, incluso podemos preparar una plataforma para la conexión de todos los sensores mediante tecnologías IoT.
En AECOM pensamos que al fin y al cabo estos sistemas inteligentes de control están enfocados al usuario y deberían estar también diseñados para él, al igual que el resto del edificio. Por lo que son también parte del producto arquitectónico final y tanto la interfaz gráfica como el propio sistema deberían estar expresamente diseñados para el usuario final.
Estamos desarrollando nuestra propia plataforma basada en infraestructura como servicios (IaaS) que ofrece Microsoft en Azure. Esto nos permite diseñar la propia plataforma que utilizará el usuario final, con lo que la experiencia de uso del usuario pasa a formar parte integrante de nuestro diseño inteligente.
Calidad en el diseño – Control de calidad en modelos
Siguiendo la misma lógica que en el caso anterior, el control de calidad durante el diseño nos permite asegurar que el edificio está siendo diseñado de forma correcta, y desde el punto de vista BIM nos permite asegurar y controlar que tanto la geometría como la información está siendo añadida de forma correcta, esto permite que más tarde durante la construcción, operación y mantenimiento los errores estén minimizados desde la fase de diseño, por lo que también conseguimos un impacto en la eficiencia de estos procesos.
En AECOM hemos implantado un proceso de control de calidad sobre los modelos totalmente automatizado, esto nos permite inspeccionar cada uno de los modelos en muy poco tiempo y con el mínimo esfuerzo por parte de nuestro personal, a la vez que aumenta significativamente la fiabilidad del propio proceso de calidad.
Nuestro control de calidad actualmente se divide en tres niveles:
Desde el nivel de modelo como unidad contenedora de información, hasta el nivel más particular de cada elemento constructivo como unidad indivisible.
Cabe destacar que este control tienes dos aspectos, uno desvinculado del software de producción y otro estrictamente ligado a este software.
El proceso de control de calidad está estrictamente vinculado a los estándares definidos para el proyecto en el documento del BEP, por lo que esta herramienta está específicamente desarrollada en conjunto con este documento.
Actualmente estamos desarrollando la segunda iteración de este control de calidad con varias mejoras, enfocadas en aumentar la adaptabilidad, accesibilidad y eficiencia de este sistema. Estas mejoras incluyen:
Migración a una plataforma descentralizada en la nube, esto permite mejorar la accesibilidad a los datos de calidad por parte de todos los agentes implicados.
Separación de los aspectos propios de la plataforma de producción de los aspectos generales del modelo, esto permite mejorar la adaptabilidad del sistema a cualquier software de producción.
Implementación de bases de datos de grafos, esto permite mejorar la adaptabilidad del sistema a cualquier proyecto sin tener que reprogramar sus partes de acuerdo a los estándares específicos del proyecto.
Implementación de algoritmos basados en redes neuronales, esto permitirá en un futuro poder analizar aspectos inherentes al propio diseño tales como las soluciones constructivas empleadas, así como la propia geometría del diseño.
El futuro del diseño – Inteligencia artificial
Por último, me gustaría compartir nuestra visión acerca del futuro que está por venir, a muchos os puede parecer que estamos hablando de una película de ciencia ficción, pero la realidad es que la inteligencia artificial está cada vez más presente en nuestro día a día y en un futuro no muy lejano será una parte fundamental en el diseño de edificios inteligentes.
Metodología
Nuestra metodología está siempre enfocada desde el punto de vista BIM, siempre si implanta desde el inicio del proyecto, intentando llegar a todos los ámbitos de este, desde el diseño hasta la propia gestión del proyecto.
Cabe destacar que no solo nos centramos en los aspectos BIM más conocidos, como la gestión de la información y la geometría desde modelos 3D, la coordinación espacial mediante detección de colisiones en los modelos. También nos centramos en mejorar la eficiencia en los procesos de diseño con aplicaciones desarrolladas en la propia empresa. Pero de forma muy especial estamos constantemente realizando tareas de investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para aplicarlas al diseño, gestión, entrega y calidad del proyecto. Estos aspectos son los que más relevancia tienen en esta comunicación.
Resultados
Gestión de RFIs
Según nuestra experiencia en varios proyectos esta aplicación permite mejorar la eficiencia del proyecto en términos de ahorro económico derivado del ahorro de dedicación de los trabajadores. En estos cálculos no se tienen en cuenta el tiempo de implementación de la propia RFI, solo el tiempo empleado en su correcta gestión.
Información en el diseño
Debido a que este aspecto está aún en fase de desarrollo, no podemos ofrecer datos reales derivados del uso de este sistema, pero resulta fácil extrapolar las ventajas que puede ofrecer. También hay varias publicaciones sobre las ventajas que esta tecnología ofrece, un ejemplo es la publicación de Deloitte que muestra datos obtenidos por ingenieros que afirman haber conseguido reducir la carga de los trabajos de montaje entorno al 15 – 20% durante la fase de mantenimiento.
Desde la experiencia de Aecom se ha comprobado que la introducción temprana de los parámetros de las fases de construcción, operación y mantenimiento favorece la calidad y el control de la información durante el proceso de diseño, lo que da lugar a resultados óptimos.
Calidad en el diseño
En este punto es donde se observan unos resultados más diferenciados respecto a las soluciones tradicionales. Es necesario discriminar según el tamaño y los requisitos del proyecto. En este caso los resultados de los que disponemos corresponden a un tamaño de proyecto grande con unos requisitos estrictos (LOD 400), puesto que se pretendía utilizar los modelos BIM para las fases posteriores, convirtiéndolos en modelos BAM y posteriormente BOM. El resto de los datos han sido extrapolados.
En la siguiente tabla se muestra la probabilidad de errores en el control de calidad comprando métodos manuales frente a métodos automatizados. Según la metodología THERP se ha tenido en cuenta la Tabla 8 Ítem 2 de la norma NTP 621 en condiciones de estrés bajo y en disposiciones naturales, para la realización de la siguiente tabla.
Se deduce claramente que debido a la inmensa cantidad de información es prácticamente imposible realizar su control de calidad de forma manual, pero aún teniendo la capacidad de comprobar toda la información manualmente, este método se torna inviable debido a la cantidad de posibles errores que podría producir de forma manual.
Conclusiones
Mediante los tres puntos anteriores hemos visto ejemplos de cómo desde la fase de diseño, podemos incluir y aplicar soluciones que harán que nuestro edificio sea más inteligente no solo en su fase de operación y mantenimiento, si no también es las primeras etapas como la de diseño.
Ha quedado suficientemente demostrado que aplicando diferentes tecnologías podemos conseguir una mejora significativa en la calidad y eficiencia de nuestros diseños, lo que en etapas posteriores evitará problemas y posibilitará la inteligencia de nuestros edificios.
También se pretende enfatizar el hecho de que las nuevas tecnologías bien empleadas nos ofrecen posibilidades que antes no teníamos, lo que nos permite avanzar hacia el complejo objetivo de conseguir un edificio completamente inteligente.
El momento en el que podamos entrar a un edificio, y este esté gestionado por una inteligencia artificial integrada en el mismo, está cada vez más cerca.
Referencias
- Faig Sureda, Josep, 2003, NTP 621: Fiabilidad humana: evaluación simplificada del error humano (III), Ministerio de trabajo y asuntos sociales de España. España.
- Deloitte (28 febrero 2019)