- Organizações nos ecossistemas de construção e manufatura às vezes têm dificuldade em identificar e monetizar ideias inovadoras.
- Organizações que investem na inovação necessária para abordar problemas antigos de novas maneiras desfrutam de um maior crescimento.
- A inteligência artificial e abordagens como gêmeos digitais, design generativo e design para manufatura e montagem oferecem o potencial para liberar a criatividade dos trabalhadores.
As capacidades de inovação são essenciais no mercado atual. A Forrester Research chama uma estratégia de inovação impulsionada pela tecnologia e sustentável de “crucial para a missão” para evitar a interrupção e enfrentar mudanças contínuas – e descobre que as organizações que adotam esse tipo de estratégia de inovação crescem 2,6 vezes mais rápido do que aquelas que não a adotam.
A inteligência artificial (IA) e a automação são frequentemente vistas como habilitadoras-chave da inovação, permitindo que as organizações trabalhem melhor, mais rapidamente, de maneira mais sustentável e eficiente, ao mesmo tempo em que reduzem os custos. Uma pesquisa de 2021 com 1.843 organizações globais de diversos setores realizada pela McKinsey & Co.2 mostrou que 87% relataram uma diminuição de custos como resultado do uso da IA na manufatura e 69% experimentaram uma diminuição de custos no desenvolvimento de produtos e/ou serviços em 2020. Além disso, 63% e 70%, respectivamente, viram aumentos na receita na manufatura e no desenvolvimento de produtos e/ou serviços como resultado da adoção da IA em 2020.
“O ambiente de negócios, seja na cadeia de suprimentos, energia, clima ou expectativas do cliente, está em constante mudança. Acredito que, quase por isso, a inovação é uma necessidade para garantir o crescimento dos negócios”, diz John Suh, vice-presidente do Hyundai Motor Group e chefe do New Horizons Studio, uma equipe que desenvolve um veículo de mobilidade final (UMV) com sede em Fremont, Califórnia. “Devido à mudança, você tem que fazer as coisas de novas maneiras.”
As indústrias de design e manufatura (D&M) e arquitetura, engenharia e construção (AEC) estão recorrendo à IA e automação para impulsionar a inovação, simplificando processos, descobrindo novos padrões e insights e automatizando a tomada de decisões baseadas em dados. A IA e abordagens como gêmeos digitais, design generativo e design para fabricação e montagem (DFMA) oferecem o potencial para liberar a criatividade dos trabalhadores e mover a atividade inovadora além de casos de uso de nicho para impactar toda a organização e sua direção estratégica.
Além das pressões competitivas e de clientes, fatores como sustentabilidade e a necessidade de atrair trabalhadores mais jovens familiarizados com a tecnologia estão aumentando a necessidade de se tornar mais inovador para impulsionar o crescimento futuro. No entanto, as organizações nos ecossistemas de construção e manufatura às vezes têm dificuldade em identificar e monetizar ideias inovadoras. Obstáculos comuns para fomentar e operacionalizar a inovação incluem resistência cultural, práticas comerciais arraigadas e incerteza sobre como instaurar processos que promovam a inovação.
Organizações que buscam monetizar a inovação nas indústrias D&M e AEC precisam aprender quais mudanças precisam fazer para promover e abraçar a inovação, para que possam navegar com sucesso no mercado de amanhã. Essa transição requer a compreensão de por que a inovação é tão importante e como as empresas inovadoras estão obtendo vantagens ao adotar a IA e tecnologias relacionadas. Também significa aumentar a colaboração, identificar fatores que podem estar impedindo a inovação e aproveitar as melhores práticas que ajudaram os primeiros adotantes em D&M e AEC a fazer a transição para práticas e culturas de negócios que promovem a inovação. Movimentos bem-sucedidos incluem o estabelecimento de equipes diversas e multidisciplinares e a formalização da estrutura em torno da inovação.
“A inovação não está apenas impulsionando o crescimento para AEC e D&M; de alguma forma, está disruptindo a indústria de baixo para cima”, diz Angelo Yu, fundador e CEO da PIX Moving, uma desenvolvedora e fabricante multidisciplinar de veículos inteligentes modulares com sede em Guiyang, China. “Assim como Henry Ford fomentou a adoção em massa de carros e como a Apple iniciou a revolução da era digital, a inovação em design, engenharia e manufatura eventualmente mudará a forma como trabalhamos, vivemos e nos divertimos.”
A pressão para inovar
A Gartner relata que a inovação requer três elementos-chave: novidade, execução e um resultado útil. Nas indústrias AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção) e D&M (Design e Manufatura), os resultados úteis da inovação incluem a capacidade de reduzir significativamente o tempo, os custos e os riscos, ao mesmo tempo em que aumentam a sustentabilidade dos processos de construção e manufatura.
Um exemplo é a Bryden Wood, uma empresa de arquitetura, engenharia e design sediada em Londres, focada em inovação na indústria da construção. A empresa está automatizando diversos processos da AEC e implementando o design para fabricação e montagem, o que permitiu à empresa reduzir os custos de capital em 20% a 30%, encurtar os prazos em 20% em muitos projetos e configurar designs em dois dias, algo que uma equipe de design tradicional levaria 15 meses para fazer. Da mesma forma, a PIX Moving usou algoritmos de design impulsionados por IA para reduzir os componentes de uma plataforma de chassi de skate autônomo impresso em 3D para um décimo do necessário anteriormente e aplicar a fabricação digital para reduzir o tempo de entrega em 75%. Esses são apenas dois exemplos de organizações que se moveram de forma mais agressiva do que seus concorrentes para adotar processos, tecnologias e mentalidades que permitem a inovação e estão colhendo benefícios significativos como resultado.
A capacidade de reduzir significativamente os recursos necessários para projetar, engenheirar e construir algo, seja um patinete ou um arranha-céu, oferece uma clara vantagem competitiva sobre os métodos tradicionais.
Como as descobertas da Forrester confirmam, as organizações que investem na inovação necessária para abordar problemas antigos de novas maneiras desfrutam de um crescimento maior. Mas os sinais sugerem que essas capacidades inovadoras também se tornarão um meio de sobrevivência nas indústrias de D&M e AEC. De acordo com o white paper “Winning the Race for Survival” do Fórum Econômico Mundial de maio de 2020, “Podemos estar à beira do ‘Darwinismo Operacional’, onde meras reduções de custos podem não ser suficientes para competir contra líderes que tornam a manufatura uma parte rápida e fundamental de sua vantagem em inovação digital”. A pressão para inovar vem dos clientes, concorrentes e das próprias equipes das organizações. Embora a demanda competitiva e dos clientes não seja algo novo, a pressão para inovar vinda da força de trabalho é sentida em muitos setores industriais, à medida que lutam para atrair novo talento. “Em todo o mundo agora, há a necessidade de mais talento, de um talento melhor”, diz Martin Fischer, professor de engenharia civil e ambiental da Universidade de Stanford. Fischer observou uma “expectativa da geração mais jovem de não fazer trabalhos estúpidos que poderiam ser automatizados. Eles não toleram isso. Eles simplesmente saem”.
“A Pesquisa sobre a Força de Trabalho na Manufatura do Futuro em 2021”, uma pesquisa com 882 funcionários da Geração Z na manufatura realizada pela empresa de gestão de força de trabalho UKG, constatou que 94% consideram importante, muito importante ou extremamente importante trabalhar em projetos satisfatórios para o seu trabalho. Três quartos concordaram, concordaram em parte ou concordaram fortemente que a manufatura tem condições de trabalho desfavoráveis.
As tentativas de atrair novo talento para as organizações industriais levam a um choque cultural de certa forma quando trabalhadores estabelecidos com experiência em manufatura encontram jovens talentos digitalmente experientes sem esse histórico. “E isso causa bastante desconexão e disfunção cultural em alguns casos, onde os recém-chegados não são facilmente bem-vindos”, diz Jo Geraghty, cofundadora da Culture Consultancy, uma organização de consultoria em mudança de cultura com sede em Londres. As organizações precisam encontrar maneiras para que os novos contratados aprendam com a experiência e o conhecimento dos trabalhadores de longa data enquanto usam suas habilidades em dados para atualizar e transformar os processos.
As metas de sustentabilidade também estão aumentando a pressão para trazer inovação para aquisição, materiais e processos, com partes interessadas, incluindo investidores, clientes e funcionários, cada vez mais focadas em objetivos além de simplesmente gerar receita. “Houve um reconhecimento crescente, especialmente em relação à sustentabilidade, de que não é mais aceitável não ter alguma estratégia sobre como você vai reduzir materiais ou aumentar a eficiência dos materiais e outras coisas”, diz Jaimie Johnston, diretor e chefe de sistemas globais da Bryden Wood. Mandatos e incentivos de governos, como os incentivos fiscais oferecidos para inovar em Cingapura, também estão aumentando a pressão.
Governos do Reino Unido ao Brasil e ao México estão exigindo ou incentivando fortemente o uso do Building Information Modeling (BIM), um processo holístico de criação e gerenciamento de informações para um ativo construído, normalmente começando com projetos financiados pelo governo.
Requisitos de sustentabilidade estão encontrando seu caminho nos códigos de construção, como os novos requisitos da Califórnia para o uso de painéis solares, baterias e bombas de calor elétricas em algumas novas residências e edifícios comerciais. As propostas do European Green Deal incluem novas regras para tornar quase todos os bens físicos mais ecologicamente corretos e implementar regulamentações mais rigorosas em torno da construção sustentável. Os resultados da Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas de 2021 em Glasgow incluíram um foco em alcançar zero emissões globais de dióxido de carbono até 2050, impactando tanto as organizações AEC quanto D&M. Para a cadeia de valor do cimento e da construção, por exemplo, esse objetivo exigirá triplicar o ritmo atual de descarbonização. Os participantes de um painel da indústria da construção convocado pela McKinsey & Co. no evento determinaram que criar uma cultura de inovação é uma estratégia fundamental para alcançar esse objetivo.
Responder a essa complexa teia de pressões exigirá mudanças significativas nos negócios normais tanto na AEC quanto na D&M. Para evitar a interrupção, enfrentar mudanças contínuas e alcançar um crescimento mais rápido nessas indústrias, as organizações precisarão repensar processos e culturas, interna e externamente em seus ecossistemas, identificando e se comprometendo com novas formas de trabalho.
Principais Alavancas da Inovação
A tecnologia está se mostrando uma facilitadora fundamental da inovação, aplicando algoritmos e modelos cada vez mais sofisticados aos dados e automatizando a iteração das escolhas de design.
As fontes de dados essenciais estão se proliferando na indústria de manufatura e construção, graças aos sensores e câmeras cada vez mais acessíveis e à capacidade de coletar e acumular dados por meio de redes sem fio, celulares e a nuvem. Além de simplesmente digitalizar processos analógicos existentes usando esses dados, as organizações estão cada vez mais digitalizando esses processos, rearranjando processos de negócios por meio do compartilhamento e colaboração de informações digitais de novas maneiras, com a informação no centro desse novo modelo operacional. Organizações de AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção) e D&M (Design e Manufatura) estão alavancando a automação, a inteligência artificial, os modelos digitais, o design generativo e o DFMA (Design for Manufacturability and Assembly) para promover a inovação e criar valor de negócios, simplificando processos, descobrindo novos padrões e insights e automatizando a tomada de decisões baseada em dados.
A inteligência artificial promete ter um profundo efeito em toda a economia global. A McKinsey criou um modelo que simula o impacto cumulativo potencial do uso de IA na economia mundial até 2030, incluindo uma análise de como isso poderia afetar as empresas. Em seu relatório “Notas da Fronteira de IA: Modelando o impacto da IA na economia mundial”, publicado em setembro de 2018, analistas da McKinsey descobriram que as empresas que lideram na adoção da IA poderiam dobrar seu fluxo de caixa (benefício econômico capturado menos custos de investimento associados e custos de transição) até 2030, com uma mudança cumulativa de 122%.
No entanto, de acordo com o relatório, “não adotantes podem experimentar uma queda de cerca de 20% em seu fluxo de caixa em relação aos níveis atuais, assumindo o mesmo modelo de custo e receita de hoje”.
A capacidade de alavancar técnicas de IA para realizar tarefas que normalmente requerem inteligência humana, muitas vezes em uma escala e velocidade além da capacidade humana, está permitindo que as organizações criem novas formas de trabalho em processos de design, engenharia e produção. A PIX Moving, por exemplo, está usando a IA e a automação para desenvolver sistemas que podem rapidamente produzir um produto personalizado pronto para manufatura. Yu, da PIX Moving, diz que o uso de técnicas de design impulsionadas por IA e técnicas de fabricação digital levam a menos componentes, tempo de entrega mais curto, menos dependência da cadeia de suprimentos, uma resposta mais rápida às necessidades de personalização e uma abordagem livre de moldes, todos os quais reduzem significativamente os custos para a organização.
De acordo com Yu, tais sistemas de manufatura definidos por software libertam a PIX Moving dos fatores que limitam a inovação para fabricantes automotivos tradicionais. Esses fatores incluem fábricas muito grandes, alto investimento, barreiras de entrada elevadas, prazos de entrega mais longos e processos demorados, como ferramentas e configuração de linha de produção, que retardam a iteração e impõem riscos. Quando a mesma tarefa – projeto e produção de carros – é habilitada por ferramentas como a IA, o processo “é distribuído, envolve a participação do usuário e é descentralizado, e não são mais necessários moldes, reduzindo dispositivos de ferramentas e [nos permitindo] responder de forma flexível às mudanças do mercado”, diz ele.
Algumas das aplicações mais amplamente utilizadas de IA na construção estão no acompanhamento do progresso e na segurança. Ao analisar dados de imagem capturados por câmeras montadas em guindastes – e, cada vez mais, drones – as empresas de construção estão reduzindo substancialmente as muitas horas e pessoas necessárias para preparar relatórios sobre o estado atual do trabalho, uma métrica-chave, de várias horas para apenas alguns minutos.
“Com as tecnologias digitais integradas, nossos gerentes de projeto podem avaliar objetivamente o status do projeto, a produtividade e quaisquer riscos, e tomar decisões baseadas em dados mais rapidamente para melhorar a segurança, o desempenho e os resultados”, diz Francesco Tizzani, gerente de grupo de construção digital da Leighton Asia, uma empreiteira de construção internacional sediada em Hong Kong e parte do Grupo CIMIC. “As tecnologias também reduzem os relatórios manuais, permitindo que nossos colaboradores se concentrem na análise de dados inteligentes para melhorar a entrega do projeto.”
A digitalização está sendo usada para inovar em todas as áreas da Leighton Asia, incluindo a segurança, diz Tizzani. Por exemplo, uma solução de segurança da Nexplore, empresa de inovação em software interna do grupo mais amplo, foi testada em um canteiro de obras da Leighton Asia. Um sistema de câmera de detecção de proximidade alimentado por IA monitora zonas de exclusão (áreas proibidas ao redor de atividades de alto risco) e emite um alarme se, por exemplo, um operador ou trabalhador entrar em uma zona de exclusão estabelecida para protegê-los de equipamentos em movimento.
Mas muitos veem essas aplicações apenas como o começo. A IA é adequada para uma ampla variedade de casos de uso inovadores em processos de design e produção de AEC e D&M, desde filtrar big data até identificar oportunidades de sustentabilidade, capturar conhecimento de uma força de trabalho envelhecida até executar simulações. “Pode ser a codificação do conhecimento e da inteligência humana”, diz Jo Vertigan, chefe de digital da Anglian Water @ One Alliance, uma parceria de sete empresas que colaboram em uma parte significativa do programa de investimento de capital da empresa de água britânica. “A aplicação de IA e aprendizado de máquina nos permite capturar nuances nos dados [que] nos permitem obter novos insights rapidamente.”
A rápida solução de um problema multidimensional, como a otimização dos parâmetros para a versão mais sustentável de um design, libera as pessoas para concentrar sua atenção nos lugares certos.
“Há tantas coisas em que poderíamos fazer inovações”, diz Fischer da Universidade de Stanford. “É aí que vejo a IA sendo capaz de nos dar insights para que possamos priorizar o que realmente importa e o que tem o maior impacto.”
Conforme esses exemplos ilustram, as organizações de AEC e D&M estão adotando a IA para descobrir novos insights e otimizar escolhas em uma ampla variedade de variáveis dispersas, inovações que seriam muito difíceis de alcançar de outra forma. Esses benefícios prometem se multiplicar à medida que as organizações começarem a coletar mais e melhores dados. De fato, de acordo com a pesquisa “AI Enablement in Smart Manufacturing” de 2020 da Deloitte, 54% dos entrevistados concordam e 39% concordam fortemente que a IA será fundamental para o crescimento e a inovação na manufatura. Os entrevistados da pesquisa eram gerentes seniores de 110 empresas de manufatura chinesas.
Gêmeos digitais dão vida a novas ideias
Os gêmeos digitais estão desempenhando um papel cada vez mais importante como ferramenta de inovação em AEC e D&M. Organizações estão aproveitando a capacidade dos gêmeos digitais de criar uma versão virtual de um produto ou estrutura para permitir que designers e engenheiros experimentem designs, materiais e outras variáveis como parte do processo de design inicial. A natureza dinâmica dos gêmeos digitais e sua capacidade de representar dados e desempenho do mundo real sobre um modelo virtual criam um ciclo de feedback entre ambientes físicos e virtuais. Este ciclo ajuda os usuários e as organizações a tomar decisões melhores, melhorar suas práticas comerciais e obter benefícios como redução de tempo de inatividade e aumento do ROI durante a construção e fabricação. Os gêmeos digitais também beneficiam o uso contínuo de produtos e edifícios.
O mercado global de gêmeos digitais deve crescer a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 58% de 2020 a 2026, de US$ 3,1 bilhões para US$ 48,2 bilhões, segundo um relatório da Markets and Markets. A região da Ásia-Pacífico deve experimentar a taxa de crescimento mais rápida, com a indústria de manufatura prevista como a primeira a adotar.
De acordo com uma pesquisa global realizada pelo Royal Institution of Chartered Surveyors de Londres de setembro a novembro de 2021, 26% dos entrevistados estão usando gêmeos digitais e 18% deram os primeiros passos para a implementação. Os principais casos de uso são facilitar o compartilhamento de dados para oferecer eficiências de desempenho para todas as partes interessadas e coletar dados em tempo real para tomada de decisões e colaboração (54% cada).
“Os gêmeos digitais ajudarão a reduzir o custo de desenvolvimento de algumas partes dos processos de design e demonstração, o que pode melhorar a lucratividade”, diz Yuya Kajikawa, professor da Escola de Meio Ambiente e Sociedade do Instituto de Tecnologia de Tóquio e do Instituto de Iniciativas Futuras da Universidade de Tóquio.
O Hyundai New Horizons Studio está colocando gêmeos digitais de seu conceito UMV em mundos digitalmente simulados. O objetivo a longo prazo é avaliar o desempenho do veículo nesse ambiente. Devido à complexidade de emular a tração real do veículo em superfícies simuladas, o objetivo de curto prazo da New Horizons é mostrar como um UMV pode ser usado em vários cenários em que a física do desempenho do veículo é simplificada. Essa visão permite aos potenciais clientes entender o que um futuro produto pode fazer e fornecer feedback, que os engenheiros podem usar para iterar novos designs sem nunca ter que construir um protótipo físico.
“Se você tem um novo tipo de produto com novas capacidades, é difícil até mesmo articular ou mesmo absorver qual é o benefício de algo que eles nunca tocaram antes”, diz Suh da New Horizons. “Mas se eles estão interagindo com ele virtualmente, eles podem.” A simulação de designs e uso de materiais também está ajudando organizações de AEC ao longo do processo de construção.
Tizzani, da Leighton Asia, está empolgado em ver a empresa liderando o uso de gêmeos digitais. “Estamos construindo o ativo e seu gêmeo digital para nossos clientes.
Um gêmeo digital começa com um modelo BIM dinâmico do que precisa ser construído. Integramos os vários fluxos de trabalho do projeto no modelo e inserimos dados à medida que o projeto avança”, explica. Como a Leighton Asia não está bloqueando dados em planilhas e desenhos 2D, a equipe pode usar o modelo e relatórios visuais para colaborar na gestão de mudanças. Em seguida, eles podem usar a simulação e o aprendizado de máquina para ajudar na tomada de decisões, melhorar a eficiência e reduzir retrabalhos. “Quando a construção é concluída, o gêmeo digital é inestimável para operações e manutenção ao longo da vida do ativo”, acrescenta Tizzani.
Embora o progresso atual seja encorajador, o potencial dos gêmeos digitais de transformar grande parte do processo de design e produção de bens e estruturas em AEC e D&M ainda está por vir. Ao aumentar o volume e a variedade de suas atividades de coleta de dados, as organizações podem lançar uma base para colher insights e impulsionar experimentação no futuro.
Inovação por meio de abordagens de design de próxima geração
A necessidade de elevar a capacidade das organizações de inovar também está impulsionando o aumento do uso de design generativo e design para fabricação e montagem. O design generativo é um processo de exploração de design que leva em consideração metas de design, parâmetros e restrições para gerar e testar rapidamente alternativas de design.
O DFMA permite que os engenheiros incorporem a construção nas fases iniciais do design, quando as mudanças são menos custosas. Também permite que designers/arquitetos, engenheiros, fabricantes, empreiteiros e subempreiteiros trabalhem de mãos dadas no processo de design e colaborem em metas, como reduzir o tempo e os custos totais do projeto. Arquitetos, por exemplo, podem saber como cada parte será fabricada e montada, para que possam otimizar seus designs de acordo. E os fabricantes e montadores podem compartilhar suas restrições antecipadamente, para que os arquitetos ou designers possam levá-las em consideração. A eficiência no processo de design proporciona enormes benefícios em termos de custo e eficiência à medida que os projetos avançam.
A Bryden Wood usa o design generativo de várias maneiras para infundir inovação em seus processos, incluindo ajudar construtores “seriais” que precisam erguer variações do mesmo ativo em vários locais.
Em vez de projetar cada local como único usando abordagens convencionais, o design generativo pode produzir rapidamente mais de 100.000 variações propostas, que podem ser “selecionadas” de acordo com os drivers de valor do cliente para chegar ao design ideal para cada local individual.
Esse sucesso permitiu à Bryden Wood levar o conceito de design generativo para o próximo nível, perguntando o que mais a organização poderia fazer ao ter um design otimizado em mãos. A empresa usou o design automatizado para desenvolver um conjunto de peças de montagem rápida e altamente preciso para a superestrutura do projeto de escritórios comerciais com emissão zero de carbono “The Forge”, em South London.
“Nós então [perguntamos] ao contratante mecânico e elétrico: ‘Se você soubesse que a superestrutura é super precisa, todos os seus pontos de fixação já estão na laje e também são muito precisos, o que você faria com isso?'”, diz Johnston da Bryden Wood. Em um projeto convencional, o contratante mecânico e elétrico instalaria componentes elétricos manualmente no local como uma série de operações individuais devido à variação inevitável, como a colocação de uma coluna.
Mas como a superestrutura foi construída de acordo com as especificações exatas do projeto, o contratante elétrico pôde criar cassetes multiserviço contendo componentes mecânicos e elétricos em uma fábrica, depois movê-los para a posição e levantar rapidamente cada um deles no lugar. Essencialmente, o contratante pôde projetar para fabricação e montagem. “O tempo de instalação caiu de horas para minutos”, diz Johnston. O mesmo conceito, aplicado a partes da fachada, reduziu o tempo necessário para instalar cada painel de uma hora para sete minutos e meio.
A capacidade de considerar processos de fabricação e montagem automatizados no estágio de design trará valor, especialmente à medida que mais processos de produção forem executados por robôs, observa Suh da New Horizons. “Vamos vincular nossos modelos digitais dos componentes projetados para montagem automatizada; em seguida, esse arquivo irá direto para o robô que faz e junta os componentes”, explica. “Em seguida, no local, as pessoas usarão automação simples para apoiar a montagem final das submontagens de forma rápida e precisa”.
Ao adotar o design generativo e o DFMA, as organizações de AEC e D&M estão aumentando sua capacidade de gerar, testar e colaborar em ideias no início do processo de design, permitindo-lhes desenvolver abordagens inovadoras para como trabalham, ao mesmo tempo em que minimizam custos e aumentam a eficiência. À medida que o uso do design generativo e do DFMA continua a se expandir, eles prometem trazer uma colaboração e coesão muito maiores para os processos de ponta a ponta, tanto em AEC quanto em D&M.
Estimulando novas abordagens para a sustentabilidade
Talvez não haja uma necessidade maior de inovação do que na crescente sustentabilidade dos processos de design, produção e construção. À medida que a pressão governamental e dos clientes para criar produtos, processos e estruturas mais sustentáveis continua a aumentar, as organizações de AEC e D&M vão cada vez mais aproveitar ferramentas e técnicas de IA e modelagem para chegar a novos designs que equilibram o propósito, o design e materiais sustentáveis e fatores econômicos.
“Geralmente, existe um trade-off entre sustentabilidade ambiental e eficiência econômica”, diz Kajikawa, da Universidade de Tóquio. A IA e a modelagem podem ser ajustadas para ajudar os seres humanos a tomar decisões em um trade-off complexo, afirma.
Uma pesquisa do Capgemini Research Institute com 480 executivos globais de manufatura realizada em fevereiro e março de 2021 constatou que as organizações já estão obtendo benefícios em sustentabilidade com tecnologias digitais em escala, incluindo automação, IA/aprendizado de máquina e análise de dados.
Por exemplo, os entrevistados relatam uma redução média de 15% no desperdício nos últimos dois anos e outra de 20% esperada nos próximos cinco anos. De acordo com o relatório, “A inovação, impulsionada pela tecnologia e dados, pode ajudar os fabricantes a abordar simultaneamente as preocupações com sustentabilidade e econômicas”.
“Quando você olha para as estruturas de construção e está tentando remover o carbono de sua construção, está tentando reduzir o consumo de energia, mas também precisa olhar para o carbono incorporado na própria construção, os materiais”, diz Jacqui Glass, vice-diretora de pesquisa e professora de gerenciamento de construção no University College London.
Um exemplo de inovação em sustentabilidade, observa ela, é o projeto Automating Concrete Construction na Universidade de Bath, no Reino Unido, que busca melhorar drasticamente a sustentabilidade e a produtividade na construção, definindo uma abordagem holística para a fabricação, montagem, reutilização e desmontagem de edifícios de concreto.
A aprendizagem de máquina, um subconjunto da IA que permite que uma máquina aprenda automaticamente com dados anteriores sem ser programada especificamente para esse fim, está sendo usada para projetar lajes inteligentes que são então criadas usando estruturas de concreto, reduzindo o uso de material em até 50%, garantindo que o concreto seja colocado apenas onde é necessário para fornecer estabilidade e resistência suficientes. Em seguida, a impressão 3D e a produção robótica melhoram a eficiência do processo de produção. “Isso é uma demonstração muito boa de como você está reunindo as tecnologias para impulsionar a inovação na forma como os processos de construção podem se tornar mais sustentáveis”, diz Glass.
À medida que a necessidade de maior sustentabilidade nos processos e materiais de manufatura e construção ganha urgência, organizações de AEC e D&M estão recorrendo à inovação para superar as limitações das práticas tradicionais. Abordagens que incorporam IA, gêmeos digitais, design generativo e DFMA prometem possibilitar novas formas de trabalho que eliminam o desperdício, aceleram os processos, reduzem os custos e criam formas muito mais coesas e integradas de trabalho.
Descobrir novas maneiras de reduzir o tempo, materiais e outros custos no design e na produção de bens e edifícios requer superar alguns obstáculos consideráveis. Empresas de AEC e D&M devem enfrentar os desafios organizacionais, culturais e tecnológicos únicos de suas indústrias para lançar com sucesso as bases para práticas mais inovadoras.
Abordando desafios complexos com inovação
As indústrias de AEC e D&M sempre enfrentaram desafios, é claro. Mas as pressões competitivas e dos clientes de hoje, os desafios de sustentabilidade e da força de trabalho e os mandatos crescentes estão sendo sentidos com mais intensidade do que antes. Muitos veem a inovação como a chave para desbloquear os novos materiais, processos e energia criativa necessários para enfrentar este momento.
O aumento do foco na inovação está levando as organizações de AEC e D&M a explorar formas de trabalho habilitadas por tecnologia. A IA e abordagens, incluindo gêmeos digitais, design generativo e DFMA, estão automatizando processos rotineiros e ajudando as pessoas a descobrir, testar e implementar maneiras melhores de alcançar os objetivos organizacionais. Os primeiros adotantes dessas tecnologias, incluindo Bryden Wood e PIX Moving, estão observando reduções significativas nos custos de capital e nos prazos de design e produção, além de descobrir materiais e métodos mais sustentáveis.
Para realmente colher os benefícios das novas abordagens habilitadas por tecnologia para a inovação, as organizações também estão mudando a forma como trabalham. Na AEC, estratégias bem-sucedidas incluem mudar a forma como os contratos são estruturados, melhorar a coleta e a análise de dados e criar uma estrutura mais formal para infundir a inovação no trabalho cotidiano. Na D&M, incentivar equipes internas mais diversas e multifuncionais, colaborar com universidades e startups e criar espaço na cultura para a inovação estão ajudando as organizações a nutrir e rentabilizar com sucesso novas ideias. Os especialistas estão confiantes de que aqueles capazes de superar os obstáculos à adoção estão preparados para se beneficiar ao abraçar a inovação em seus ecossistemas.
“Neste dia e idade, não há outra opção além de inovar para crescer”, observa Geraghty, da Culture Consultancy.
Insight:
A INDÚSTRIA DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E CONSTRUÇÃO E OS OBSTÁCULOS À INOVAÇÃO
A indústria de arquitetura, engenharia e construção (AEC) tem uma relação complexa com a inovação, muitas vezes abraçando novas ideias na teoria, mas hesitando em realmente inovar devido a limitações práticas e culturais que desestimulam a experimentação. Barreiras regulatórias e contratuais muitas vezes impedem a inovação, e a indústria é altamente fragmentada, operando com margens baixas, alto risco e demandas complexas decorrentes da urbanização, crescimento populacional, escassez de mão de obra e recursos limitados.
A orientação do projeto da AEC, onde uma série de empreiteiros separados se reúne para construções únicas, muitas vezes significa que cada atividade deve ser cobrada, os contratos devem se concentrar na evitação de riscos e litígios, e as margens apertadas dão às lideranças mais razão para ficar com o que é comprovado. Práticas culturais e comerciais construídas em torno dessas condições reforçam formas convencionais de trabalho.
A pressão para abraçar a inovação deve ser forte para superar os obstáculos. Muito está acontecendo no mercado atual para aumentar essa pressão, e as empresas de AEC estão respondendo. São necessárias mudanças organizacionais, culturais e tecnológicas para impulsionar uma maior adoção de ideias e mentalidades inovadoras. Especialistas entrevistados para este relatório recomendam as seguintes etapas para que as organizações de AEC superem os obstáculos e aumentem a inovação.
Aprender com exemplos. Uma força forte é a prova entre os pares diretos de uma organização. “Esta indústria é excepcionalmente influenciada pelos pares”, diz Stephen Jones, diretor sênior de pesquisa de insights do setor na Dodge Data & Analytics, uma empresa de pesquisa em construção de Nova York. Também há um certo ceticismo em relação às reivindicações dos fornecedores, então é necessário ter dados suficientes sobre os resultados e o que é realmente necessário para alcançá-los para gerar a crença de que deixar de adotar novas tecnologias e abordagens prejudicará o negócio. “Isso é o que vai começar a puxar as coisas”, diz ele.
Lições do passado sugerem que a adoção mais agressiva de novas tecnologias e abordagens pode valer a pena. A maioria das empresas de AEC relutou em adotar o que agora é conhecido como modelagem de informações de construção (BIM) na década de 1990, lembra Martin Fischer, professor de engenharia civil e ambiental na Universidade de Stanford. Uma empresa finlandesa de engenharia mecânica, a Granlund, que abraçou o BIM desde o início, tornou-se uma das poucas a prosperar durante uma subsequente recessão econômica e, por sua vez, expandiu seu papel para se tornar um consultor principal para proprietários de edifícios, diz Fischer. “Eles expandiram dramaticamente sua presença no ciclo de vida do projeto e do edifício. Você pode atribuí-lo diretamente a essa decisão estratégica de investir nessa inovação.”
Reestruturar contratos. Mudanças estruturais também podem abordar os desincentivos para inovar. A entrega integrada de projetos, uma abordagem colaborativa para a construção que inclui contratos com várias partes, tem sido altamente eficaz em incentivar uma maior colaboração entre os subcontratados, diz Jones, da Dodge. Outros especialistas apontam para seguros e outros veículos legais para compartilhar o risco que, de outra forma, torna as organizações de AEC hesitantes em tentar algo novo.
Melhorar a coleta de dados. Uma coleta e análise de dados aprimorada são essenciais para a inovação na AEC, principalmente para alimentar a inteligência artificial e a aprendizagem de máquina, mas quando os projetos são únicos, a propriedade dos dados se torna incerta.
Repositórios de dados, como aquele que a University College London (UCL) está ajudando a criar para a Homes England, um importante fornecedor de habitação social, podem reunir os dados críticos e imparciais necessários para alimentar a inovação. A UCL também está testando salas de controle de produção, aproveitando os dados para monitorar todos os aspectos de um projeto de construção em andamento. As primeiras aplicações em locais ao vivo ocorreram em projetos comerciais em Londres, diz Jacqui Glass, vice-decana de pesquisa e professora de gestão da construção na UCL. Com uma sala de controle de produção em funcionamento, “você de repente tem um ambiente muito diferente para trazer outras tecnologias – é como abrir uma porta para novas formas de trabalhar e pensar sobre a AEC”, diz ela.
Trabalhar de forma interfuncional. Estratégias bem-sucedidas para focar mais na inovação também incluem o estabelecimento de equipes mais diversas e interfuncionais, incluindo colaboração com terceiros, como startups e acadêmicos. E laboratórios internos e equipes de inovação que usam ciclos de sprint e outras técnicas de desenvolvimento rápido também foram eficazes – mas apenas se os líderes de AEC fizerem o trabalho cultural para permitir que suas ideias migrem com sucesso para a organização mais ampla. Os funcionários precisam de tempo, recursos e permissão para falhar a fim de gerar novas ideias que transformem antigas formas de trabalhar.
Reestruturar em torno da inovação. Jo Vertigan, chefe digital da Anglian Water @ One Alliance, uma parceria de sete empresas que colaboram em mais de 50% do programa de investimento de capital da empresa britânica de água, usa uma iteração focada na inovação do “Três Horizontes Framework” da McKinsey & Co., uma estrutura que permite às organizações explorar oportunidades potenciais de crescimento sem negligenciar o desempenho atual, para guiar a transição de ideias inovadoras de conceito para ado
ção. “A inovação e a exploração de novas ideias exigem tempo e esforço; [elas] não podem apenas ser encaixadas em seu tempo livre”, diz Vertigan. “Você deve apoiá-las com bases comerciais sólidas, mas também ter em mente o tempo e o espaço para aprender. Você deve ter cuidado com a inovação liderada pelo cliente, pois nem sempre está melhor posicionada para articular um mundo futuro, especialmente em setores tradicionais de negócios.”
Fonte:
Estudo publicado pela Harvard Business Review Advisory Council. A Harvard Business Review Analytic Services é uma unidade independente de pesquisa comercial dentro do Harvard Business Review Group, que realiza pesquisas e análises comparativas sobre desafios de gestão importantes e oportunidades de negócios emergentes. Buscando fornecer inteligência de negócios e insights de grupos de pares, cada relatório é publicado com base nas descobertas de pesquisas originais quantitativas e/ou qualitativas e análises. Pesquisas quantitativas são conduzidas com o HBR Advisory Council, o painel de pesquisa global da HBR, e pesquisas qualitativas são realizadas com executivos seniores de negócios e especialistas em assuntos de dentro e fora da comunidade de autores do Harvard Business Review.
A visão do mercado atual, segundo o patrocinador desse estudo que foi patrocinado pela Autodesk. Segue abaixo a carta publicada pelo Vice Presidente da Autodesk Research Mike Haley:
O Imperativo Empresarial para a Automação
O que está no caminho da inovação? Muitas vezes, são os velhos hábitos — repetir velhos padrões porque é o que funcionou antes. É previsível e mensurável, mas não rompe com o status quo. Inovar pode parecer como andar numa corda bamba sem uma rede de segurança, mas com a ajuda da automação, é como ter um mentor incrível sentado bem ao seu lado, guiando-o por novas possibilidades. Seja qual for o seu negócio — arquitetura, infraestrutura, construção ou manufatura — a automação transforma a maneira como você trabalha, porque ajuda suas equipes a explorar e descobrir novas formas de fazer as coisas.
Quando as pessoas me perguntam se a automação e a inteligência artificial vão eliminar empregos, eu sempre pergunto a elas: “Já resolvemos todos os problemas do mundo?” Existem enormes desafios. As indústrias de arquitetura, engenharia, construção e manufatura têm margens de lucro baixas, enfrentam uma força de trabalho envelhecida e lutam para se adaptar a novos padrões de manufatura, como a construção industrializada e a transferência da manufatura de volta para casa.
A automação é sua amiga porque permite que você gaste mais tempo resolvendo problemas em vez de se concentrar em tarefas tediosas e na interpretação de volumes de dados. O cérebro humano não consegue absorver o crescente dilúvio de dados que tudo — até mesmo uma viga de concreto repleta de sensores — coleta. As pessoas precisam da ajuda computacional para identificar padrões e obter insights.
Toda essa ajuda é possível com a automação fornecida por meio dos gêmeos digitais, do design generativo e de processos de construção inovadores, como o design para manufatura e montagem (DFMA). Um gêmeo digital — que é uma réplica dinâmica e atualizada de um ativo físico, como um carro, um edifício ou uma ponte — pode absorver e trocar dados ao longo de todo o ciclo de vida de um ativo. Com a adição de dados operacionais em tempo real, os gêmeos digitais adquirem a conscientização comportamental necessária para simular, prever e informar decisões com base em condições do mundo real.
Com o design generativo, você expressa qual resultado está buscando e deixa a computação imparcial e bruta criar, testar e avaliar opções por si só. Mesmo que você não use exatamente o que retorna, essa abordagem mostra coisas nas quais você não estava pensando, desencadeia inovações e ideias e o ajuda a tomar decisões informadas para problemas de design complexos.
Enquanto isso, o DFMA — um conjunto de princípios de design que ajuda a conectar o processo de design à fabricação — é um divisor de águas para o ambiente construído. Através da automação, você e suas equipes podem se tornar mais produtivos e adaptáveis à mudança, e isso pode ajudá-lo a alcançar metas de sustentabilidade, incluindo o compromisso da Conferência das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas de 2021 de tornar todos os edifícios líquidos zero até 2030.
Toda essa inovação mostra a promessa da automação. Não é um luxo. Para resolver os complexos problemas do mundo, é absolutamente essencial.
Estudo traduzido para o português-BR pelo ChatGPT