A modularidade não é um conceito criado no setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC). Ao longo das revoluções industriais e com a evolução da mecanização, a preocupação com o rigor dimensional, com a padronização e a repetitividade, sempre esteve presente, nos mais diversos setores. O desenvolvimento de processos e sistemas de produção mais eficazes tiveram origem neste embasamento, para a busca de aumentos cada vez mais expressivos de produtividade, gerando, consequentemente, a redução de custos e de prazos de produção.
A partir do século XIX, a preocupação com a modularidade se intensificou mais ainda. Destaca-se as indústrias automotivas, aeronáutica e de informática, em que o projeto de produtos modulares, a partir do mesmo chassi e com componentes intercambiáveis permitiu grande flexibilidade no desenvolvimento de novos produtos, além de alta velocidade para a disponibilização dos mesmos ao mercado.
Embora muitos setores industriais tenham adotado a modularidade em seus processos de produção, outros avançam nesta direção, com o objetivo de inserir a modularidade, a partir do estágio de design.
O que é modularidade?
“Modularidade é uma estratégia para organizar produtos e processos complexos, de forma eficiente. Um sistema modular é composto de unidades (ou módulos) que são projetados de forma independente, mas funcionam como um todo (integrados). Os designers alcançam a modularidade subdividindo as informações em regras de design visíveis e parâmetros de design ocultos. A modularidade é benéfica apenas se esta divisão for precisa, inequívoca e completa” (BALDWIN, CLARK, 1997).
- Design modular
Há muitas publicações sobre design modular e desenvolvimento de produtos modulares.
Os produtos modulares de um kit de construção geralmente não são desenvolvidos simultaneamente, conforme apresentado na figura a seguir.
Figura 1 – Processo de desenvolvimento do kit de construção
A modularidade e o ambiente competitivo
A modularidade tem se mostrado, através das últimas décadas, uma aceleradora de mudanças, sobretudo em ambientes em que não faltam pressões competitivas. A partir da Indústria 4.0 e todas as facilidades proporcionadas pela digitalização, a modularidade também tem transformado as relações entre as empresas e as suas cadeias de valor, através de alianças estratégicas para o desenvolvimento de tecnologias e de formas mais inteligentes de inovar o desenvolvimento de módulos e de produtos. Neste ambiente de mudanças constantes e altamente tecnológico, ser parte de um cluster modular, composto por dezenas ou centenas de empresas, exige escolhas e habilidades importantes por parte dos gestores e do C-level (CEO e os demais cargos executivos do alto escalão) das organizações. Também são fundamentais as questões na esfera técnica e de desenvolvimento de produtos, relacionadas à inovação, tecnologia aplicada e ao design e arquitetura dos módulos, bem como a solução e detalhamento das interfaces e os protocolos de testes.
A modularidade e a indústria da construção
A preocupação com a modularidade e com a industrialização da construção não é recente na engenharia e na arquitetura. A construção de edificações off-site, que depois são transportadas e montadas no canteiro de obra em tempo bem mais rápido do que o que seria dispendido por técnicas tradicionais, existe há mais de 200 anos. Desde então, as mesmas vêm passando por melhorias e evoluções. Os primeiros casos registrados ocorreram em 1624 e foram casas para a instalação de uma vila de pesca em Cape Anne, Massachusetts, EUA. Este processo teve continuidade ao longo dos anos 1700s e 1800s, para atender as demandas das colônias britânicas. Estas construções utilizavam estrutura de madeira e painéis do mesmo material para os pisos, paredes e para a cobertura.
Le Corbusier, um suíço naturalizado francês e expoente da arquitetura, demostrou isso com a Dom-ino House entre 1914 e 1915, apresentando o conceito de uma edificação para ser produzida em série, com vantagens sobre as construções tradicionais. Um outro célebre arquiteto alemão, Walter Gropius, fundador da Bauhaus, foi responsável por estabelecer os princípios da construção industrial, que foram utilizados até o final do século XX.
Figura 2 – Dom-ino House (Le Corbusier)
Mais recentemente, a modularidade tem provocado uma revolução no setor de construção, através da Construção Modular. Uma prova disso é uma onda de investimentos sem precedentes neste segmento da construção industrializada. O MITHUB divulgou, em dezembro de 2020, um relatório da Terracotta Ventures sobre a Construção Modular, destacando que 77 startups de construção modular receberam investimentos superiores a US$ 2,2 bi, desde 2010. Não foi por acaso que gigantes da tecnologia como Facebook, Google, Amazon e Autodesk, apoiados pelo Citibank e pelo Morgan Stanley figuram neste bloco de investidores, aportando US$ 55 milhões em uma operação de construção modular, a Factory OS, fundada em 2017. Da mesma forma, recentemente, a Gerdau também investiu R$ 30 milhões em equity na Brasil ao Cubo, uma operação já estruturada de Construção Modular.
Os conceitos e a experiência dos setores mais desenvolvidos da indústria foram bem absorvidos pela Construção Modular. Este é o segmento da construção que mais tem se espelhado na Indústria 4.0 e no Supply Chain 4.0 e que, portanto, caminha mais rapidamente em direção à Construção 4.0.
A Construção Modular, explora um modelo semelhante ao da indústria automotiva, partindo de um chassi estrutural para a fabricação de módulos volumétricos (3D) e painelizados (2D), para fabricar produtos mais inteligentes e eficazes do que os obtidos através da construção tradicional (ver Figura 3). As montadoras de automóveis e as empresas que compõem a indústria de Construção Modular compram peças industrializadas de terceiros para fabricar o chassi estrutural e, a partir dele, montar e fixar os demais componentes para compor os seus produtos. No caso da Construção Modular, estes componentes se referem a kits hidráulicos, elétricos, e demais sistemas de fechamento, revestimento e acabamento.
Figura 3 – Estrutura de módulo 3D
O trabalho colaborativo da cadeia de valor e o BIM, que inseriu a construção nas plataformas digitais, têm propiciado um ambiente de projeto integrado e propício aos conceitos e princípios da modularidade. Com o BIM os prazos e os erros de projeto são reduzidos, com ganhos substanciais em termos de construtibilidade e integridade da produção. Estes resultados são ainda potencializados com o uso da pré-construção, empregando ferramentas tais como: Engenharia e Análise do Valor (EAV), Engenharia Simultânea, Lean Construction e Target Costing.
Com a Construção Modular é possível a previsibilidade de custos e prazos, o que não ocorre na construção tradicional. Além disso, há até 50% de redução dos prazos, 20% da redução dos custos e 80% da redução do desperdício. Há um aumento substancial de produtividade, além da entrega de produtos de melhor qualidade, desempenho e mais sustentáveis. Trata-se de uma solução importante para ajudar a resolver déficits habitacionais como o brasileiro, criando ainda novas perspectivas para o mercado imobiliário e mudando radicalmente a forma como construímos, transformando a construção numa linha de fabricação e montagem.
Figura 4 – Construção Modular: operação de montagem
Conclusão
A modularidade, no contexto da industrialização, não é um conceito novo e tem sido amplamente empregado no desenvolvimento de processos e sistemas de produção mais eficazes, objetivando a obtenção de ganhos de produtividade, a redução de custos de produção, além de flexibilidade e rapidez no desenvolvimento de produtos.
No setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC), a modularidade tem sido um tema de preocupação e estudo há séculos, de forma a explorar os mesmos benefícios usufruídos pela indústria. Do início do século XIX para cá, conquistou maior interesse, sobretudo pelas pesquisas e realizações de arquitetos e engenheiros de vulto, como Le Corbusier e Walter Gropius, que aplicaram os conceitos de design modular e fabricação em série, pavimentando o caminho para a industrialização da construção e para a Construção Modular.
Num mundo em constante mudança, com um crescimento habitacional urbano acima de 200 mil habitantes dias, com impacto no aumento considerável do déficit de habitações e de infraestrutura urbana, sobretudo para educação, saúde e transportes, a construção tradicional não tem conseguido dar respostas aos ganhos de produtividade necessários para resolver este problema. Atrasos em cronogramas de obras e aumentos do custo contratado, problemas de qualidade, elevado desperdício e altos custos de manutenção, são lamentavelmente comuns e caracterizam o setor de construção, pejorativamente, como “um grande artesanato construtivo”.
Neste cenário caótico, a Construção Modular tem crescido a taxas surpreendentes e realizado entregas de produtos e empreendimentos em prazo recorde, garantindo previsibilidade, menor desperdício, maior sustentabilidade, além de melhor qualidade e desempenho. As vantagens da construção off-site têm sido bem exploradas pela Construção Modular, concentrando o máximo possível das atividades em um ambiente industrial controlado, com processos padronizados. Com isso, as tarefas realizadas no canteiro de obras (on-site) são minimizadas e é neste ambiente que as questões climáticas e a gestão de grande contingente de mão de obra direta, são frequentes e responsáveis pela causa de frequentes atrasos e aumento de custos, comuns na construção tradicional.
O aumento substancial dos investimentos em startups plenas de Construção Modular é notável e vem despertando o interesse crescente de grandes corporações multinacionais, apontando um caminho seguro e bem pavimentado em direção à Construção 4.0. Com ganhos significativos e necessários de qualidade e de produtividade, a Construção Modular veio para ficar e para mudar a forma de construir, solucionando problemas e demandas que não podem ser resolvidas pela construção tradicional.
Referências
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