Construction waste management model for contractors using lean and BIM tools

Abstract

Os resíduos de construção continuam a ser um desafio significativo para o sector, dificultando a produtividade e desencorajando a inovação. Vários relatórios descrevem os seus impactos adversos, tais como o obstáculo ao desenvolvimento da sustentabilidade ambiental, económica e social. Os académicos, os reguladores e as sociedades profissionais apelam continuamente a uma indústria sem resíduos. No entanto, a concretização deste objetivo ambicioso continua a ser contrária à situação atual, uma vez que a regulamentação, as políticas e as práticas existentes ainda têm origem em processos tradicionais de gestão da construção que se centram no tratamento dos resíduos tal como são, no final, em vez de começarem na fonte de produção de resíduos. Esta tese centra-se na exploração do problema generalizado do desperdício de Making-Do (MD) em projectos de construção, com a utilização dos princípios da Lean (LC), em particular o Last Planner System (LPS) reforçado pela Modelação da Informação da Construção (BIM), para desenvolver estratégias de mitigação do MD. Os resíduos de MD gerados pela realização de tarefas de construção sem os pré-requisitos necessários causam ineficiência, aumento de custos e redução da qualidade num projeto. Inicialmente, a revisão sistemática da literatura identificou um conhecimento limitado dos resíduos de MD e a falta de uma abordagem integrada para os mitigar. Esta investigação analisa então os factores subjacentes aos resíduos de MD, os elementos dos resíduos de MD e os seus efeitos, sintetizando os resultados da revisão da literatura e dos questionários estruturados. Com base nesta avaliação, as causas potenciais do desperdício de MD podem estar relacionadas com o planeamento, a comunicação e o conhecimento entre os trabalhadores. Com base nestes resultados, a investigação criou um novo Modelo Dinâmico de Sistema - o Modelo Dinâmico para a Mitigação do Making-Do (D3M) para modelar e avaliar os efeitos do LPS e do BIM na redução dos resíduos de MD. O D3M combina os resultados dos inquéritos por questionário e estudos de caso de projectos de condomínios de vários andares, em que os aspectos técnicos e sociais são quantificados para fornecer tendências gerais na geração e propagação de resíduos de MD. O modelo permite testar vários cenários de implementação do LPSBIM em termos da sua eficácia na redução dos resíduos de MD e na melhoria dos resultados do projeto. Os resultados destacam a importância do planeamento colaborativo e da análise das restrições, da partilha transparente de informações através do BIM e de uma cultura que dê prioridade à prevenção e resolução dos resíduos de MD. Assim, esta investigação oferece um modelo de aplicação e uma ferramenta de simulação baseada em modelos (D3M) para a prática de integração LPS-BIM para a minimização dos resíduos de MD, a fim de beneficiar os profissionais e os investigadores no aumento das possibilidades de sucesso nos projectos de construção.

Construction waste remains a significant challenge for the industry, hindering productivity and discouraging innovation. Various reports outline its adverse impacts, such as hurdling environmental, economic, and social sustainability development. Academics, regulators and professional societies continuously call for a zero-waste industry. However, achieving this ambitious objective remains contrary to the actual situation, with the existing regulations, policies and practices still originating from traditional construction management processes that focus on treating wastes as they are, in the end, instead of starting from the source of waste generation. This thesis focuses on the exploration of the pervasive problem of Making-Do (MD) waste in construction projects, with the use of Lean Construction (LC) principles, particularly the Last Planner System (LPS) enhanced by Building Information Modelling (BIM), to develop mitigation strategies for MD. MD waste generated by undertaking construction tasks without the required prerequisites causes inefficiency, increased cost and reduced quality within a project. Initially, the systematic literature review identified limited knowledge of MD waste and the lack of an integrated approach for mitigating it. This research then reviews the factors behind MD waste, elements of MD waste, and its effects by synthesizing the outcomes of literature review and structured questionnaires. Based on this evaluation, potential causes of MD waste can pertain to planning, communication, and knowledge among workers. Based on these result, the research has created a new System Dynamic Model - the Dynamic Model for Making-Do Mitigation (D3M) to model and assess the effects of LPS and BIM on MD waste reduction. D3M combines results from the questionnaire surveys and case studies of multistorey condominium projects where technical and social aspects are quantified to provide general trends in generating and propagating MD waste. The model enables various LPS-BIM implementation scenarios to be tested in terms of their effectiveness in reducing MD waste and enhancing project outcomes. Findings highlight the importance of collaborative planning and constraint analysis, transparent information sharing through BIM, and a culture prioritising MD waste prevention and resolution. Thus, this research offers an application model and a model-based simulation tool (D3M), to the LPS-BIM integration practice for MD waste minimisation to benefit practitioners and researchers in enhancing the chances of success in construction projects.