BIM for supply chain management in construction. Setting up contractor's BIM-based supply chain

Construction enterprises mostly seek to implement BIM in the pre-construction phase, for 3D design visualization and clash detection (Bosch et al., 2017). However, BIM generated information is not fully exploited within the activities of construction management, fabrication, and erection (Aram et al., 2013), not to mention for reaching full collaboration along the complex construction supply chains. That complexity can be attributed to the high fragmentation present among the construction project actors, due to the presence of various multi-disciplinary companies with unintegrated operational processes for collaboration (Nam and Tatum, 1992; Robson et al., 2014; Dainty et al., 2001). Due to the project-based nature of their collaboration, not so much effort has been put in managing the supply chain, rather in risk shifting towards the upstream part of the chain and last tier suppliers (O’Brien et al., 2009). These practices result in poor communication among supply chain actors, based on 2D document management and a lot of rework. Direct consequences are lack of material delivery transparency and high variability of data long the supply chain, which continue prolonging the project deadlines and increasing the costs. One of the methodologies which has a strong potential for enhancing the performance of construction supply chains is Building Information Modelling (BIM), as a technological enabler for up to date information exchange and collaboration between the actors (Eastman et al., 2008; Bankvall et al., 2010; Bryde et al., 2013). In that sense, this research tries to define the potential BIM-enabled tools which could provide supply chain members with timely information exchange and allow them to take control of their highly interdependent activities. Taking control is very relevant since final value delivered to the Client is a direct function of the effective multi actor chain management, as around 75% of the value of the construction works is contributed by suppliers and subcontractors (Dubois and Gadde, 2000). Focus of the research has been set on the construction phase of project lifecycle, by listing proven BIM applications within the building components procurement, their production off-site, transportation and logistics as well as on-site assembly. However, due to the socio-technological nature of BIM, exploration of sound environment for achieving transparent practices was needed, by investigating the current relationships among supply chain members as well as their perception regarding the constraints for achieving BIM-based supply chain management. These constrains may occur in different dimensions on inter-organizational level: social, organizational, technological and economic. Only after understanding the potential which may be achieved by managing supply chain with BIM and perceived constraints for reaching that potential, a guideline has been produced, mainly concerning main contractor as the initiator of such practices. Finally, main finding is related to the potential reinforcement between BIM and supply chain. While the supply chain shall be stable and formed in a trusting environment (based on principles of partnerships for tighter integration) in order to grasp the full value of BIM, BIM can be used as a mean for regulating and tracking the information and material flows among the actors in a standardized code-based and transparent form. By doing so, each supply chain member is enriching building components with their piece of information and in the moment of those information creation throughout the well-defined and regulated collaboration processes enabled by BIM. Indeed, by pursuing such practices, value-added in terms of rich building information models may be handed over to the Clients (besides the physical assets) in the form of digital twins as a final result of successful collaboration. This way of working may shift the competition in the construction sector from price based to value based, as a result of supply chain management supported with BIM methodology. Furthermore, this strategy may allow construction SMEs to gain competitive advantage over the big industry players, by having whole supply chain by their side.

Le imprese di costruzione implementano il BIM principalmente nella fase di pianificazione, per la visualizzazione di progetti in 3D e per il rilevamento di conflitti (clash detection) tra gli elementi costruttivi (Bosch et al., 2017). Tuttavia, le informazioni generate dal BIM non vengono sfruttate appieno nell'ambito delle attività di gestione e installazione in cantiere (Aram et al., 2013), e la condivisione di tali informazioni è molto scarsa lungo le complesse catene di approvvigionamento del settore. Tale complessità può essere attribuita all'elevata frammentazione presente tra gli attori del progetto di costruzione, a causa della presenza di varie imprese multidisciplinari con processi operativi non fondati sulla collaborazione (Nam e Tatum, 1992; Robson et al., 2014; Dainty et al., 2001). A causa della sua natura basata sul progetto, il settore delle costruzioni non ha fatto molti sforzi nella gestione della catena di approvvigionamento o per condividere equamente i rischi tra gli attori (O’Brien et al., 2009). Le attuali pratiche comportano una scarsa comunicazione tra gli attori della catena di approvvigionamento, basata su una frequente rielaborazione dei documenti condivisi. Conseguenze dirette di questa situazione sono la mancanza di trasparenza nel conferimento dei materiali e l'elevata variabilità dei dati lungo la catena di approvvigionamento, con conseguenti aumenti dei costi e ritardi nella consegna del progetto. Una delle metodologie che sembrerebbe avere un forte potenziale nel miglioramento delle prestazioni delle catene di approvvigionamento nel settore delle costruzioni è il Building Information Modeling (BIM), una metodologia digitale basata sullo scambio delle informazioni e sulla collaborazione tra gli attori del progetto (Eastman et al., 2008; Bankvall et al., 2010; Bryde et al., 2013). La presente tesi si propone l’obbiettivo di definire i potenziali strumenti basati sul BIM che potrebbero fornire ai membri della catena di approvvigionamento uno scambio tempestivo delle informazioni, consentendo loro il controllo delle attività altamente interdipendenti. Assumere il controllo di ciò che si sta producendo è molto rilevante, poiché il valore finale consegnato al cliente è una funzione diretta dell'effettiva gestione della catena multi-attore; infatti, circa il 75% del valore delle opere di costruzione è fornito da fornitori e subappaltatori (Dubois e Gadde, 2000). Il focus della ricerca è stato posto sulla fase costruttiva del progetto, elencando le applicazioni BIM già collaudate nell'approvvigionamento dei componenti dell'edificio, nella loro produzione fuori sede, nel trasporto e nella logistica, nonché nell'assemblaggio in situ. Tuttavia, a causa della natura socio-tecnologica del BIM, è stata necessaria l'esplorazione di un ambiente collaborativo per raggiungere pratiche trasparenti, indagando le relazioni attuali tra i membri della catena di approvvigionamento e la loro percezione riguardo ai vincoli per la realizzazione della catena di approvvigionamento basata sul BIM. Questi vincoli possono verificarsi secondo diverse dimensioni a livello inter-organizzativo: sociale, organizzativo, tecnologico ed economico. Solo dopo aver compreso il potenziale che può essere raggiunto gestendo la catena di approvvigionamento con il BIM e percependo i vincoli per raggiungere quel potenziale, è stata prodotta una linea guida, principalmente riguardante l’appaltatore principale, considerato come il precursore di tali pratiche. Il risultato principale di tale lavoro è legato al potenziale rafforzamento tra la metodologia BIM e la catena di approvvigionamento. Mentre la catena di approvvigionamento deve essere stabile e formata in un ambiente pienamente collaborativo (basato su principi di partnership per una più stretta integrazione), il BIM può essere utilizzato come mezzo per regolare e tracciare i flussi di informazioni e materiali tra le parti interessate in una forma standardizzata, codificata e trasparente. In questo modo, ciascun membro della catena di approvvigionamento arricchisce i componenti dell'edificio delle loro informazioni, basandosi su processi di collaborazione ben definiti e regolamentati dal BIM. In effetti, perseguendo tali pratiche, il valore aggiunto in termini di modelli ricchi di informazioni può essere consegnato al cliente (oltre alle risorse fisiche) sotto forma del gemello digitale dell’edificio, quale risultato finale di una collaborazione ben riuscita. Questo modo di lavorare, in conseguenza della gestione della catena di approvvigionamento supportata dalla metodologia BIM, può incentivare una concorrenza basata sul valore aggiunto piuttosto che sul prezzo. Inoltre, questa strategia può consentire alle piccole e medie imprese delle costruzioni di ottenere un vantaggio competitivo rispetto alle grandi imprese del settore, sfruttando interamente la propria catena di approvvigionamento.