A framework for determining the ideal level of modularization for a construction project – case study

Abstract

Construction Industrialization (CI) arises as an alternative to traditional construction methods and has had a substantial impact on the design, development, and management of Architecture, Engineering, and Con struction (AEC) firms. Modular Integrated Construction (MiC) refers to a technique that increases project value through the export of the majority of site work to production plants. Nonetheless, the construction sector faces challenges in determining the ideal percentage of work that should be shifted offsite to op timize the overall supply chain performance. This research aims to bridge this gap by supporting the determination of the ideal level of modularization for the development of a construction project. First, this study provides a comprehensive identification of industrialized construction project critical factors through a Systematic Literature Review (SLR). In total, 22 articles from the last 10 years (2014–2023) from the Scopus database were analysed. Another significant contribution is the implementation of a product architecture modularity decomposition approach—explored for the automotive industry—in the construction field to define different levels of modularization within a building unit. Given this and a review of the most cited construction supply chain performance evaluation methods, the primary contribution of this research is the definition of a conceptual framework to aid in determining the ideal level of modularization by assessing construction project supply chain performance. The proposed framework was validated through semi-structured interviews involving 11 experts with extensive construction cognitive and practical experience, along with a case study within the construction firm where the research was done. The proposed framework is divided into three fundamental evaluation phases: project requirements as sessment, company CI capability diagnosis, and performance results evaluation, as well as two intermedi ate steps: defining different levels of modularization within the construction unit of analysis and designing supply chains whose performance results should be assessed and compared. Thus, this research aims to assist businesses in deciding how to implement modularization, enabling them to move forward with CI.

A construção industrializada surge como alternativa à construção tradicional, com impacto significativo na conceção, desenvolvimento e gestão de empresas de arquitetura, engenharia e construção. A construção modular visa aumentar o valor do projeto, transferindo a maior parte do trabalho de estaleiro para unidades de produção. Contudo, enfrentam-se desafios na definição da percentagem ideal de trabalho que deve ser transferido para otimizar o desempenho da cadeia de abastecimento. Este estudo visa colmatar esta lacuna, auxiliando a definição do nível ideal de modularização para um projeto de construção. Em primeiro lugar, apresentam-se fatores críticos da implementação de projetos de construção modular, resultantes de uma revisão sistemática da literatura. Foram analisados 22 artigos dos últimos 10 anos (2014–2023), disponíveis na base de dados Scopus. Outra contribuição do projeto prende-se com a implementação de uma abordagem de decomposição baseada na modularidade e arquitetura do produto — explorada para a indústria automóvel — no setor da construção, no sentido da definição de diferentes níveis de modularização para a unidade de construção em análise. Com base nestas contribuições e nos métodos de avaliação de desempenho de cadeias de abastecimentos mais citados na literatura, propõe se uma ferramenta concetual que auxilie a definição do nível de modularização ideal para um projeto de construção, baseada na avaliação do desempenho da cadeia de abastecimento. A estrutura foi validada através de entrevistas semi-estruturadas com 11 especialistas com experiência no setor da construção, juntamente com um estudo de caso na empresa de construção onde o estudo foi desenvolvido. A ferramenta divide-se em três fases fundamentais: análise dos requisitos do projeto, diagnóstico da capacidade de industrialização e avaliação dos resultados de desempenho, bem como duas etapas in termédias: definição de diferentes níveis de modularização e esboço de cadeias de abastecimento cujo desempenho deve ser avaliado e comparado. Assim, este estudo visa ajudar as empresas a decidir como implementar a modularização, permitindo-lhes avançar com a industrialização da construção.