Didorong oleh kemajuan teknologi, industri manufaktur dan konstruksi mengadopsi proses serupa yang meningkatkan efisiensi, keselamatan, dan keberlanjutan.
Seiring menyatunya teknologi manufaktur dan konstruksi, perusahaan inovatif mengeksplorasi pendekatan baru untuk memecahkan tantangan lama seperti menggunakan desain generatif dan pencetakan 3D untuk membangun jembatan.
Kata “manufaktur” dan “konstruksi” adalah sinonim yang dikonfirmasi oleh tesaurus. Industri yang menyandang nama-nama ini juga merupakan kegiatan serupa untuk membuat sesuatu sering kali merupakan hal yang sangat rumit. Namun, industri manufaktur dan konstruksi telah mendekati penerapan teknologi canggih dengan sedikit berbeda. Manufaktur memiliki keunggulan besar dalam konstruksi dalam melakukan perjalanan transformasi digital yang mendigitalkan operasi dan menemukan berbagai efisiensi berdasarkan pengumpulan dan analisis data operasional. Konstruksi sebagian besar lebih lambat dalam melakukan digitalisasi, tetapi hal itu berubah dengan cepat. Dengan menerapkan beberapa pelajaran dan teknik manufaktur cerdas, konstruksi menjadi lebih digital dan juga lebih efisien, aman, dan berkelanjutan.
Apa perbedaan antara konstruksi dan manufaktur?
Manufaktur dan konstruksi merupakan industri yang serupa karena keduanya melibatkan pembuatan suatu objek. Konstruksi difokuskan pada proses pembuatan gedung, jembatan, terowongan, dan lain-lain. Manufaktur sebagian besar difokuskan pada pembuatan barang, seperti meja atau telepon pintar.
Pada dekade ketiga abad ke-21, industri konstruksi mulai beralih ke pencetakan 3D , prefabrikasi , konstruksi modular , dan teknik manufaktur lainnya untuk menghindari kekurangan tenaga kerja dan membangun lebih cepat, lebih hemat biaya, dan dengan lebih sedikit bahan daripada metode tradisional.
Industri Manufaktur Modern
Manufaktur modern sebagian besar telah menganut prinsip-prinsip otomatisasi dan digitalisasi Industri 4.0.
Industri manufaktur modern telah mengadopsi Industri 4.0, yang dicirikan oleh otomatisasi cerdas berdasarkan wawasan dari data operasional dan analisis data berbasis AI. Inti dari Industri 4.0 adalah transformasi digital menuju manufaktur cerdas dan pabrik cerdas, yang mendigitalkan semua bidang manufaktur mulai dari desain produk hingga penjualan, termasuk rantai pasokan, produksi, dan distribusi.
Di pabrik pintar yang lengkap, jaringan Industrial Internet of Things (IIoT) mengumpulkan sejumlah besar data dari ribuan sensor yang tertanam di seluruh lini produksi dan lantai pabrik. Data tersebut dimasukkan ke dalam platform perangkat lunak yang terhubung ke cloud, tempat AI dan teknologi pembelajaran mesin menganalisisnya untuk memberikan wawasan yang dapat ditindaklanjuti yang memungkinkan pemeliharaan prediktif mesin dan meningkatkan efisiensi produksi, jaminan kualitas, manajemen rantai pasokan, dan banyak lagi. Sistem robotika dan otomatisasi lain yang terkait dengan operasi pabrik pintar mengeksekusi wawasan yang diperoleh dari data untuk mengoptimalkan area seperti efisiensi dan keselamatan pekerja. Seringkali kembaran digital dari seluruh pabrik pintar menyediakan jendela virtual ke dalam pemantauan dan pengelolaan seluruh operasi secara real-time.
Manufaktur pintar menawarkan banyak manfaat bagi bisnis, seperti produktivitas yang lebih tinggi, penghematan biaya, peningkatan kualitas, serta fleksibilitas dan skalabilitas untuk mengidentifikasi dan bertindak atas peluang bisnis baru seperti kustomisasi massal atau manufaktur sebagai layanan (MaaS).
Selain itu, pabrik pintar menghasilkan produksi yang lebih berkelanjutan dengan mengurangi limbah dan mendorong penggunaan energi dan material yang efisien pada saat yang sama mempertahankan atau meningkatkan hasil produksi dan kinerja produk. Keberlanjutan dalam produksi penting karena meningkatnya permintaan dari pelanggan dan pemerintah akan produk yang berkelanjutan, serta keunggulan kompetitif dalam hal pemotongan biaya yang terkait dengan pengurangan limbah.
Perangkat lunak manufaktur modern menyediakan alat keberlanjutan yang, misalnya, dapat menguraikan pengelolaan karbon total suatu produk di seluruh siklus hidupnya, termasuk pemilihan material, teknik manufaktur, dan pembuangan di akhir masa pakainya, serta faktor keberlanjutan tambahan seperti toksisitas material. Pengelolaan karbon total juga tersedia untuk memperkirakan dan mengurangi jejak karbon di seluruh perusahaan desain dan manufaktur, termasuk karbon yang diwujudkan dan yang dioperasikan.
Inovasi Industri Konstruksi
Secara tradisional, industri konstruksi lebih lambat dalam mengadopsi teknologi canggih yang sama yang telah membawa manufaktur ke Industri 4.0. Namun, meningkatnya integrasi beberapa teknologi ke dalam alur kerja konstruksi telah memodernisasi konstruksi tepat pada waktunya bagi industri untuk memenuhi tuntutan simultan untuk menyelesaikan proyek dengan lebih cepat dan lebih berkelanjutan.
Dimulai dengan model 3D, perangkat lunak pemodelan informasi bangunan (BIM) meningkatkan kolaborasi dan pengambilan keputusan selama tahap perencanaan dan prakonstruksi, saat membuat keputusan awal yang tepat dapat menghemat waktu, uang, dan sumber daya.
Kemajuan lain dalam konstruksi terindustrialisasi telah meningkatkan efisiensi dan kualitas proyek pembangunan di luar lokasi konstruksi. Konstruksi terindustrialisasi memanfaatkan kekuatan manufaktur canggih dan menerapkannya pada konstruksi dengan menstandardisasi dan mengotomatiskan manufaktur di luar lokasi berbagai produk bangunan, yang kemudian dibawa ke lokasi kerja untuk perakitan yang lebih mudah dan aman. Ini termasuk prafabrikasi berbagai komponen bangunan atau rakitan yang lebih besar seperti sistem MEP (mekanik, listrik, dan perpipaan). Pendekatan konstruksi modular melakukan prafabrikasi seluruh modul bangunan, seperti kamar, apartemen, dan lainnya, yang diangkut ke lokasi konstruksi untuk perakitan yang efisien dan sangat sistematis.
Prafabrikasi, termasuk konstruksi modular, mengalihkan sejumlah pekerjaan di lokasi konstruksi ke fasilitas yang sangat terorganisasi dan terkendali, yang sangat meningkatkan keselamatan dan efisiensi serta mempermudah manajemen perubahan. Ini mengurangi pengerjaan ulang dan mempercepat jadwal proyek. Ini juga memungkinkan industri konstruksi memperoleh manfaat dari inovasi yang menjadi ciri khas manufaktur canggih Industri 4.0, termasuk otomatisasi, fleksibilitas/skalabilitas, dan fokus pada keberlanjutan.
Manufaktur aditif, atau pencetakan 3D, khususnya telah menguntungkan konstruksi baik di luar lokasi maupun di lokasi. Teknologi ini dapat menangani produksi di luar lokasi untuk produk bangunan standar tertentu, serta struktur arsitektur yang lebih kompleks seperti fasad. Ketepatan pencetakan 3D dapat membantu mengurangi limbah, dan material yang ramah lingkungan sering kali tersedia. Dan pencetakan 3D menjadi opsi yang semakin layak untuk pembuatan seluruh struktur bangunan di lokasi. Perusahaan seperti Apis Cor berinovasi dalam konstruksi cetak 3D untuk menghasilkan perumahan yang andal dan terjangkau serta bangunan lain dengan campuran beton ekstrusi.
Menggabungkan teknologi konstruksi canggih ini dapat memperkuat manfaatnya. Misalnya, BIM yang dipasangkan dengan konstruksi modular dapat menangkap semua data dari setiap modul menjadi kembaran digital untuk memantau, mengelola, dan meningkatkannya.
Integrasi Manufaktur dan Konstruksi
Gate Precast Company menggunakan teknik manufaktur cerdas dan pencetakan 3D untuk membuat komponen konstruksi terlebih dahulu untuk proyek pembangunan kembali Pabrik Gula Domino di Brooklyn, New York.
Konstruksi industri, BIM, dan kembaran digital telah mengaburkan batasan antara manufaktur dan konstruksi. Namun, konstruksi tetap menjadi industri unik dengan kebutuhannya sendiri. Karena menjadi versi Industri 4.0 manufaktur yang lebih efisien dan digital, ia masih membutuhkan alat yang secara khusus disesuaikan dengan kebutuhannya. Misalnya, seperti halnya manufaktur pintar yang bergantung pada platform perangkat lunak untuk merancang dan membuat barang manufaktur, konstruksi memiliki perangkat lunak untuk memfasilitasi pembuatan kembaran digital atau produk bangunan prefabrikasi . Konstruksi industri dapat menggunakan beberapa otomatisasi dan robotika yang sama di fasilitas luar lokasi seperti pabrikan, tetapi robotika konstruksi juga mengubah lokasi kerja dengan mesin seperti robot pemasangan batu bata dan drywall atau drone survei otomatis.
Meskipun beberapa alat untuk kedua industri ini berbeda, manfaat praktik manufaktur canggih sebagian besar sama, baik diterapkan pada barang konsumen maupun bangunan yang dibangun. Mengintegrasikan manufaktur cerdas dengan konstruksi untuk memproduksi komponen dan modul prefabrikasi mengurangi waktu konstruksi dan pemborosan material sekaligus meningkatkan kontrol kualitas. BIM dan digital twin yang canggih memudahkan pengambilan keputusan dan manajemen proyek dengan wawasan data waktu nyata. Konstruksi di luar lokasi dengan robotika dan otomatisasi meningkatkan presisi dan konsistensi sekaligus membebaskan pekerja dari tugas-tugas yang berbahaya atau berulang yang menimbulkan stres.
Konstruksi ramping juga telah mengintegrasikan prinsip-prinsip dari lean manufacturing, seperti pengiriman tepat waktu. Hal ini mengirimkan produk bangunan prefabrikasi ke lokasi kerja tepat waktu untuk pemasangan, menjaga biaya inventaris tetap rendah dan lokasi konstruksi bebas dari kekacauan. Jadwal tepat waktu yang dijalankan dengan baik dapat mengurangi penundaan jadwal dan pengerjaan ulang.
Mengoptimalkan prafabrikasi dan konstruksi modular dengan teknik terpadu dari manufaktur cerdas memberi arsitek dan pembangun fleksibilitas yang lebih besar untuk meningkatkan atau menurunkan skala proyek sesuai kebutuhan. Hal ini juga dapat secara signifikan mengurangi limbah material dan penggunaan energi dari metode konstruksi di lokasi yang lebih tradisional. Konstruksi terindustrialisasi yang dikombinasikan dengan platform perangkat lunak konstruksi canggih membuka kemungkinan besar untuk menggunakan praktik produksi dan material yang paling berkelanjutan.
Konstruksi industri: Prafabrikasi plus produksi dan DfMA
Konstruksi terindustrialisasi adalah penerapan prinsip-prinsip manufaktur pada lingkungan binaan, terutama prinsip menghubungkan tahap “desain” dengan tahap “pembuatan” atau konstruksi. Kerangka kerja konstruksi terindustrialisasi menggabungkan prafabrikasi dan produksi dengan desain untuk pembuatan dan perakitan ( DfMA ).
Dalam konteks ini, “prefabrikasi” mengacu pada metode produksi fisik, yang dilakukan di luar lokasi kerja dalam lingkungan terkendali yang memanfaatkan berbagai efisiensi manufaktur canggih. “Produktisasi” mengacu pada standarisasi produk bangunan menjadi unit yang dapat diulang dan dikonfigurasi. Dalam konstruksi, produksi telah mengarah pada standarisasi, misalnya, sistem panel dinding, pod kamar mandi, dan modul volumetrik.
“DfMA” adalah pendekatan desain berbasis aturan yang bertujuan sejak awal untuk menyesuaikan produk agar paling sesuai dengan proyek bangunan. Pendekatan ini mencakup data produk yang komprehensif dalam proses desain bangunan, yang berarti bahwa prafabrikasi produk bangunan tersebut tidak harus dilakukan secara terpisah; pengerjaan ulang manual berkurang secara signifikan; dan akhirnya, DfMA dapat berlanjut ke konfigurasi di tingkat bangunan.
Contoh konvergensi manufaktur dan konstruksi
Keenam contoh ini menunjukkan bagaimana konvergensi konstruksi dan manufaktur meningkatkan efisiensi, keselamatan pekerja, dan keberlanjutan proyek konstruksi.
1. Pengembangan perumahan modular Proyek Phoenix membahas keterjangkauan dan keberlanjutan
MBH Architects bermaksud untuk merevitalisasi area yang kurang dimanfaatkan di West Oakland, California dengan Project Phoenix, kompleks perumahan 300 unit yang menjawab kebutuhan untuk menciptakan perumahan yang terjangkau dan berkelanjutan. Untuk mencapai tingkat efisiensi yang dibutuhkan untuk netralitas karbon dan percepatan waktu penyelesaian, MBH menggunakan desain modular dan sejumlah besar konstruksi di luar lokasi. Unit apartemen yang dibangun di gudang Factory OS disusun “seperti LEGO” untuk konstruksi cepat di lokasi. MBH juga memanfaatkan insulasi miselium penyerap karbon yang inovatif. Desain generatif dalam Autodesk Forma dan Revit juga mengoptimalkan penempatan bangunan untuk tingkat suara, angin, dan sinar matahari. Tonton videonya.
Desainer Bryden Wood merancang panel yang dapat diproduksi di luar lokasi dan dipasang di dalam stasiun Elizabeth Line. Gambar milik Bryden Wood.
2. Bryden Wood memaksimalkan potensi DfMA
Beberapa jalur transportasi terpenting di London telah beralih ke perusahaan desain dan teknik Bryden Wood untuk melakukan penambahan dan perbaikan yang efisien. Perusahaan perintis ini dengan cekatan mempraktikkan desain untuk manufaktur dan perakitan ( DfMA ), sebuah metodologi untuk merancang produk bangunan yang mudah diproduksi di luar lokasi dan, setelah diproduksi, mudah dirakit. DfMA mengoptimalkan penggunaan produk manufaktur dan rakitan prafabrikasi dalam konstruksi mengurangi biaya, waktu, kompleksitas, dan dampak lingkungan.
Untuk meningkatkan lalu lintas di bandara Heathrow dan Gatwick di London, Bryden Wood memproduksi bagian koridor di luar lokasi dan dengan cepat menyusunnya di lokasi. Untuk gedung kantor Forge, Bryden Wood mengembangkan sistem konstruksi platform yang mirip dengan platform yang digunakan oleh pabrik otomotif untuk memproduksi beberapa mobil dari rangka yang sama. Platform konstruksi luar lokasi berbasis produk dan terstandarisasi milik Bryden Wood memproduksi kolom, balok, dan komponen lain berdasarkan modul digital, lalu membawanya ke lokasi, di mana komponen-komponen tersebut pada dasarnya disatukan untuk dirakit. Baca artikelnya.
3. BamCore melipatgandakan dampaknya dengan material berkelanjutan dan prefabrikasi
Pembuatan produk bangunan prafabrikasi untuk konstruksi di lokasi pada dasarnya meningkatkan efisiensi pemasangan di lokasi. BamCore melangkah lebih jauh dengan memproduksi panel dindingnya di luar lokasi dengan campuran bambu dan spesies eukaliptus tertentu dua serat botani paling regeneratif di alam dan mencetak panel dengan nomor dan petunjuk pemasangan, membuat rangka bangunan jauh lebih cepat dan lebih murah.
Panel dinding prefabrikasi BamCore mengurangi emisi karbon sekaligus menyediakan insulasi termal dan suara yang unggul. Perusahaan ini semakin menyederhanakan pemasangan di lokasi dengan menggunakan platform berbasis cloud milik Autodesk untuk menyediakan data BIM 3D terpadu kepada pekerja di ponsel pintar atau perangkat lainnya. Tonton videonya.
4. Sejarah prefabrikasi
Prafabrikasi, penerapan teknik manufaktur yang efisien pada konstruksi, telah ada setidaknya sejak Kekaisaran Romawi kuno. Rumah panel kayu abad ke-17 , Menara Eiffel, dan perumahan katalog industri abad ke-20 semuanya menggunakan prinsip prafabrikasi, di mana produk bangunan diproduksi di luar lokasi di pabrik atau bengkel dan dibawa ke lokasi konstruksi untuk perakitan yang lebih mudah.
Teknologi modern seperti robotika dan otomatisasi, BIM, dan pencetakan 3D telah memulai revolusi prefabrikasi, di mana prefabrikasi dalam konstruksi telah mencapai tingkat efisiensi, kualitas, gaya, dan keberlanjutan yang baru. Tonton videonya.
Proyek menara Tianjin Chow Tai Fook Financial Center, bagian dari upaya pembangunan berkelanjutan utama di distrik Binhai, Tianjin, bertujuan untuk mendapatkan Sertifikasi Emas LEED. Gambar milik Divisi Teknik Kedelapan China Construction.
5. Pencapaian luar biasa CCEED menggunakan konstruksi prefabrikasi dan BIM
Tianjin Chow Tai Fook Financial Center adalah proyek terbesar hingga saat ini untuk China Construction Eighth Engineering Division Corp., Ltd. (CCEED) sebuah gedung pencakar langit super efisien setinggi 103 lantai yang menaungi kota mininya sendiri yang terdiri dari kantor, apartemen mewah, toko ritel, dan hotel bintang lima. Untuk mencapai tujuannya yaitu Sertifikasi Emas LEED untuk proyek tersebut, firma tersebut memilih teknologi yang efisien di setiap kesempatan, termasuk kode QR untuk melacak komponen, simulasi realitas virtual untuk pengujian, drone untuk pemantauan lokasi, dan yang terpenting, pemodelan informasi bangunan (BIM). Dengan menggabungkan model BIM yang dihosting cloud dengan konstruksi di luar lokasi, CCEED memproduksi komponen prefabrikasi dengan presisi tertinggi, sehingga sangat mengurangi limbah material. Lebih dari 184.000 total komponen dikatalogkan dalam lebih dari 1.000 model BIM. Hal ini menawarkan berbagi data waktu nyata, meningkatkan efisiensi melalui kolaborasi yang efektif, dan mengurangi kesalahan. Baca artikelnya.
6. Factory OS menciptakan keterjangkauan perumahan sejati melalui konstruksi industri
Untuk mengatasi kekurangan perumahan yang terjangkau, Factory OS meninjau seluruh proses pembangunan, dari rantai pasokan hingga konstruksi di lokasi. Singkatnya, perusahaan California Utara ini berupaya mendapatkan harga akhir yang lebih rendah dengan mencari efisiensi di mana pun yang memungkinkan. Metode nomor satu yang digunakannya adalah menerapkan teknik manufaktur pada konstruksi di luar lokasi.
Factory OS mengindustrialisasikan konstruksi perumahan dengan membangun sebanyak mungkin unit perumahan di fasilitas luar lokasinya dan kemudian membawa komponen-komponen modular tersebut ke lokasi konstruksi untuk dirakit. Sistemnya dapat mengurangi limbah hingga 70% dan mengurangi waktu pembangunan hingga 40–50% dibandingkan dengan metode tradisional. Tonton videonya.
