BIM-driven computational design for robotic manufacturing in construction: a design-to-manufacturing approach

Anane, Walid (2022). BIM-driven computational design for robotic manufacturing in construction: a design-to-manufacturing approach. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

As the Architecture, Engineering, and Construction (AEC) industry’s digitization accelerates, digital technologies and their relation to design and construction are reaching a new level of complexity. Data integration is becoming the quest of ad hoc digital tools, and workflow automation is gaining momentum. These global developments are forcing the built environment to implement drastic changes in how construction projects are designed and produced. In this context, Building Information Modeling (BIM) gained momentum in design practices through its ability to frame construction workflows in a digital environment. On the other hand, interest in Robotic Manufacturing (RM) for industrialized production has significantly increased thanks to the opportunities it offers to improve productivity. However, the joint use of BIM and RM in construction has not yet been sufficiently studied in the scientific literature. Moreover, each system is characterized by its software and proprietary file formats, implying a lack of technological interoperability between the BIM-RM dyad.

The present article-based thesis investigates the operationalization of robotics in construction. Specifically, it studies the technological integration of BIM and RM tools to operationalize industrial robots in construction systems. The literature review initially found that such integration is achievable through Computational Design (CD) tools. It also found that Off-Site Construction (OSC) is a suitable system for this technological integration. These findings were studied through the Design Science Research (DSR) methodology, which demonstrated the technological interoperability of the BIM-CD-RM triad in OSC systems. This technological convergence gave rise to the Design-to-Manufacturing (DtM) framework, which was validated by a board of 16 evaluators.

Titre traduit

Conception computationnelle pilotée par le BIM pour la fabrication robotique dans la construction : une approche de la conception à la fabrication

Résumé traduit

À mesure que la numérisation de l’industrie de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction s’accélère, les technologies numériques et leur relation avec la conception et la construction atteignent un nouveau degré de complexité. L’intégration des données devient la quête des outils numériques ad hoc, et l'automatisation des flux de travail prend de l'ampleur. Ces évolutions globales contraignent l’environnement bâti à instaurer de profonds changements dans la façon dont les projets de constructions sont conçus et produits. Dans ce contexte, la modélisation des données du bâtiment (Building Information Modeling - BIM) a gagné du terrain dans les pratiques de conception grâce à sa capacité à englober les flux de travail de construction dans un environnement numérique. Parallèlement, l’intérêt pour la fabrication robotisée (Robotic Manufacturing - RM) pour la production industrialisée a considérablement augmenté grâce aux possibilités qu’elle offre en matière d’amélioration de la productivité. Cependant, l’utilisation conjointe de BIM et RM pour la construction n’a pas encore été assez étudiée dans la littérature scientifique. De plus, chacun de ces deux systèmes est caractérisé par ses logiciels et ses formats de fichiers propriétaires, ce qui implique un manque d’interopérabilité technologique entre la dyade BIM-RM.

La présente thèse par articles aborde l’opérationnalisation de la robotique dans la construction. Plus précisément, elle porte sur l’intégration technologique des outils BIM et RM pour rendre opérationnelle les robots industriels dans la construction. La revue de la littérature a d’abord révélé qu’une telle intégration est réalisable grâce aux outils de conception computationnels (Computational Design - CD). Elle a également révélé que la construction hors-site (Off-Site Construction - OSC) et un système approprié pour cette intégration technologique. Ces résultats ont été étudiés par la méthodologie de recherche en sciences du design (Design Science Research - DSR), qui a démontré l’interopérabilité technologique de la triade BIMCD-RM dans les systèmes OSC. Cette convergence technologique a donné naissance au cadre de la conception à la fabrication (Design-to-Manufacturing - DtM), qui a été validé par un groupe de 16 évaluateurs.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in construction engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 149-172).
Mots-clés libres:	conception à la fabrication, interopérabilité, BIM, conception computationnelle, fabrication robotique, construction hors-site
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Iordanova, Ivanka
Codirecteur:	Codirecteur Ouellet-Plamondon, Claudiane
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	12 oct. 2022 14:57
Dernière modification:	12 oct. 2022 14:57
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3081

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