Monitoraggio automatico delle risorse nel construction management

The research activity presented in this thesis was conducted over three years, moving mainly within the automation and advanced organization of constructed spaces, particularly in process automation and Construction Management. The basic objective was to study and development of monitoring systems for advanced management of construction sites, with the aim to optimize the management and control of the process of building production, especially relating of the actual availability of ICT technologies . This work arises from better resource management in construction companies. The production building industry is suffering because of some operational inefficiencies that may also be related to poor development of technologies to support management processes. It is possible to identify certain requirements, both at the management level and at the level of security coordination, which can be greatly supported by the current innovations in monitoring technology. These requirements are generated by a complex operational framework, which includes functions such as monitoring the progress work, monitoring of assets and human resources, procurement of materials, inspections and administrative orders. Labor, assets and equipment, materials, capital, are all essential elements, whose efficient management is a necessary choice in an increasingly global and competitive field. The literature concerning the automatic management and cost control is very comprehensive if given to industrial enterprises operating in continuous flow, but lacking in the case of companies working on commission. The characteristic that most distinguishes the companies operating on contract or per project compared to those producing for the storage, is the high differentiation of their products, according to customers' requests. Today, it is increasingly strong need to have a productive organization organized by job or project, rather than by product. This implies that the company itself have to provide with productivity, organizational and managerial highly flexible tools. The main part of the study was aimed at the development of semi-automatic control of the process of building production, with particular emphasis on monitoring of labor resources and materials. Starting on the analysis of real cases, have been identified weaknesses in the methods and management techniques supported by traditional methodology, and proposed technological innovations designed to support the management. The objectives were several: to allow to know in real time the progress of activities and have at all times the location of resources and the history, minimize cost, time and risk of error on the monitoring of materials, communication reliably and easily accessible service orders, improve safety management. In order for the techniques and technologies proposed were especially advantageous for the company, we have developed a complete hardware and software technology with a number of features that allow its use even in a hostile environment like the construction site. In fact, the main difficulty encountered in the introduction of innovative technologies for monitoring in the construction industry is inherently linked to the particularities of the sector, where projects are unique, the processes and materials vary according to the phases of work, many materials are used for more processing, it moves in a dynamic, aggressive and dangerous site. In particular, we have analyzed: • issues relating to the introduction of a new management approach; • the strength of the technologies to the site; • the benefits and the cost; • the reliability of the new monitoring system. The proposed system can also have a use in improving the coordination of safety on construction sites. In fact it is possible to use the communication network, developed as part of the research, to control access to the site and to monitor the proper use of DPIs by the operators. The proposed methodology is highly innovative and results have been presented at major national and international conferences, receiving an award for "best paper" during the convention ISARC (International Symposium on Automation and Robotics in Construction) 2010.

L’attività di ricerca presentata in questa tesi si è svolta nel corso di tre anni, muovendosi principalmente all’interno del settore dell’automazione e dell’organizzazione avanzata degli spazi costruiti, in particolare nel campo dell’automazione di processo e del Construction Management. L’obiettivo fondamentale è stato quello dello studio e sviluppo di sistemi di monitoraggio per la gestione avanzata dei cantieri edili, con il fine di ottimizzare la gestione ed il controllo del processo di produzione edilizia, soprattutto alla luce dell’attuale disponibilità tecnologica in campo ICT. Il lavoro nasce dall’esigenza di una migliore gestione delle risorse nelle imprese di costruzioni. La produzione edilizia soffre infatti di alcune inefficienze operative che possono essere correlate anche ad una scarsa evoluzione delle tecnologie a supporto dei processi di gestione. Vi sono infatti alcune esigenze, sia a livello di management che a livello di coordinamento della sicurezza, che possono essere notevolmente supportate dalle attuali innovazioni in ambito tecnologico. Tali esigenze si generano da un quadro operativo complesso, che comprende funzioni come il controllo dell’avanzamento lavori, il monitoraggio della risorsa lavoro, l’approvvigionamento dei materiali, le ispezioni e gli ordini di servizio. La manodopera, i mezzi e le attrezzature, i materiali, il capitale, sono tutti elementi fondamentali, la cui efficace gestione non è solo una scelta auspicabile ma necessaria in un mercato sempre più globale e competitivo. La letteratura inerente la gestione automatica ed il controllo dei costi è molto esaustiva se rivolta alle imprese industriali operanti a flusso continuo, ma carente nel caso di aziende che lavorano su commessa. La caratteristica che distingue maggiormente le imprese operanti su commessa o per progetto rispetto a quelle che producono per il magazzino, è l’elevata differenziazione dei propri prodotti, che vengono di volta in volta costruiti “su misura”, in base alle richieste dei clienti. Oggi, è infatti sempre più forte l’esigenza di avere una organizzazione produttiva e di conseguenza un controllo di gestione automatica, organizzato per commessa o per progetto, piuttosto che per prodotto. Questo implica che l’impresa si doti di strumenti produttivi, organizzativi e gestionali altamente flessibili. La parte principale dello studio è stata finalizzata alla predisposizione di procedure semi-automatiche per il controllo del processo di produzione edilizia, con particolare riguardo al monitoraggio della risorsa lavoro ed alla gestione delle scorte e delle forniture nei cantieri. Partendo dall’analisi di casi reali sono stati individuati i metodi ed i punti deboli della gestione supportata da tecniche tradizionali e sono state proposte innovazioni tecnologiche atte a rendere più efficiente la gestione stessa. Gli obiettivi perseguiti sono stati diversi: permettere di conoscere in tempo reale l’avanzamento delle attività e avere in ogni istante la posizione delle risorse e dello storico, minimizzare costi, tempi e rischio d’errore relativo al monitoraggio dei materiali e delle scorte, comunicare in modo affidabile e facilmente accessibile gli ordini di servizio, migliorare la gestione della sicurezza. Affinché le tecniche e tecnologie proposte fossero realmente introducibili in azienda e soprattutto vantaggiose per l’impresa, è stato sviluppato un sistema tecnologico completo hardware e software con una serie di caratteristiche tali da consentire il suo impiego anche in un contesto ostile come quello del cantiere. La difficoltà principale incontrata infatti nell’introduzione di tecnologie innovative di monitoraggio nel settore delle costruzioni è implicitamente legata alla particolarità del settore stesso, dove i progetti sono unici, le lavorazioni e i materiali cambiano in base alle fasi di lavoro, molti materiali sono usati per più lavorazioni, ci si muove in un ambiente dinamico, aggressivo e pieno di pericoli. In particolare si sono analizzate: • le problematiche relative all’introduzione di un nuovo approccio gestionale; • la resistenza delle tecnologie all’ambiente di cantiere; • i benefici e i costi da sostenere; • l’affidabilità del nuovo sistema di monitoraggio. Il sistema proposto può avere anche un impiego nell’ambito del miglioramento del coordinamento della sicurezza nei cantieri edili. Infatti è possibile utilizzare la rete di comunicazione, sviluppata nell’ambito dell’attività di ricerca, per il controllo degli accessi in cantiere e per il monitoraggio del corretto utilizzo dei DPI da parte degli operatori. La metodologia proposta è fortemente innovativa ed i risultati ottenuti sono stati presentati in importanti convegni nazionali ed internazionali, ricevendo anche un premio come “best paper” nell’ambito del convegno ISARC ( International Symposium on Automation and Robotics in Construction ) 2010.