건설현장에서의 DfMA 적용 Design for Manufacturing and Assembly in Construction

 

Design for Manufacturing and Assembly in Construction

Taft Stettinius & Hollister LLP

USA March 22 2021

 

The construction industry is underperforming. According to McKinsey & Company, “ … construction has seen a meager productivity growth of 1% annually for the past two decades.” During those same decades, the manufacturing industry has drastically reduced project time and cost. This is partly through a process called Design for Manufacturing and Assembly (DfMA). The DfMA methodology is used in the early stages of design to evaluate and improve production and assembly. Like manufacturing, construction consists of many working parts. The use of DfMA in the construction field is an emerging trend. Employed in the UK as well as Singapore, DfMA can help reduce some of those working parts, thereby increasing the productivity and value of commercial projects.

 

UPS Housing Project

 

 

 

  건설은 지난 20년 동안 매년 1%의 미미한 생산성 증가를 보여 왔다." 그 같은 수십 년 동안 제조 산업은 프로젝트 시간과 비용을 대폭 줄였다. 이는 부분적으로 제조 및 조립을 위한 설계(DfMA)라는 프로세스를 통해 이루어진다. DfMA 방법론은 생산과 조립을 평가하고 개선하기 위해 설계의 초기 단계에서 사용된다. 제조와 마찬가지로 건설도 많은 작업 자재들로 구성되어 있다. 건설현장에서 DfMA를 사용하는 것은 새로운 추세이다. 영국과 싱가포르에서 사용된 DfMA는 이러한 작업 구성요소의 일부를 효율적으로 줄여 프로젝트의 생산성과 가치를 높일 수 있다.

*DfMA

생산성과 품질 향상을 위한 제조 방법론으로, 건축 분야에서는 이를 건축에 접목하는 융복합의 의미로 사용하고 있다

 

배경

처음에 DfMA는 제프리 부스로이드(Geoffrey Boothroyd) 박사의 연구로부터 개발되었다. DFM(Design for Manufacturing)은 제품의 부품에 초점을 맞추고 있다. 조립의 복잡성을 최소화하기 위해 대체하거나 제거할 수 있는 단계, 재료 또는 구성요소를 포함하여 제품 설계를 평가한다. "Design for Assembly" 또는 DFA는 부품의 조립에 초점을 맞춘다. 여기에는 사용된 시간과 공정을 포함하여 조립의 용이성이 포함되며, 불필요한 단계를 다시 제거한다. DfMA는 두 개념의 조합으로 구성 요소가 폐기물을 줄이고 생산성을 높이는 방법으로 사려 깊게 구성될 수 있도록 하는 전체적인 설계로 이어진다.

 

건설공사에서의 DFMA

DfMA는 제조 및 기타 산업 분야에서 구현된 "Lean" 원칙을 바탕으로 건설 내 공정을 평가하고 최적화한다. DfMA는 시공 연대표의 모든 단계에서 전문가들 간의 협업 접근 방식이라는 점에서 다르다. 설계자, 엔지니어, 공급업체 및 시공자가 프로젝트의 납품 프로세스를 함께 작업한다고 상상해 보라. 기본적으로 설계 및 시공에서의 고려사항 모두 최종 구성요소를 알려줄 수 있다.

 

Tan et al., (2020)에 따르면, "건설이 제조와 상당히 유사하여 DfMA에 전례 없는 기회를 제공하지만, 그것들은 동일하지 않다. 일부 주요 구조물(예: 현장 프리캐스트 작업장)을 제작할 수 있지만, 시공 및 조립 작업의 상당 부분은 여전히 현장에서 수행되고 있다.

 

Tan은 시공에서 DfMA에 대한 이러한 지침을 제안하며, 이 모든 지침은 시공에서 DfMA를 사용할 때 설계 프로세스에 통합된다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

 

기술 합리화 설계

현장여건 적용 기반 설계,

운반의 최적화 설계

구성요소 통합 설계

자재가 가벼워진 설계

이 지침은 건설현장 또는 모듈식 구조의 사용을 통합하지만 프로젝트의 설계와 전반적인 요구에 대한 사려 깊고 맞춤형 접근법과도 통합된다.

 

donga ilbo

관련자료

DfMA 모듈러 공법으로 미래건설의 방향 제시

https://www.donga.com/news/Society/article/all/20201207/104322069/1

 

 

황기철 콘페이퍼 에디터

Ki Chul Hwang Conpaper editor 

 

edited by kcontents

 

Background

Initially developed from the research of Dr. Geoffrey Boothroyd, DfMA draws from two related concepts. “Design for Manufacturing,” or DFM, focuses on the parts of a product. The product design is evaluated, including steps, materials, or components that can be substituted or eliminated to minimize the complexity of assembly. “Design for Assembly,” or DFA, focuses on the assembly of the parts. This includes the ease of assembly, including the time and process used, again eliminating any superfluous steps. DfMA is a combination of both concepts, leading to an overall design that allows a component to be thoughtfully constructed in a method that reduces waste and increases productivity.

 

DfMA in Construction

Drawing from “Lean” principles implemented in manufacturing and other industries, DfMA evaluates and optimizes a process within construction. DfMA differs in that it is a collaborative approach between experts from all stages of the construction timeline. Imagine designers, engineers, suppliers, and contractors working together, both on a product and the process for delivery. Essentially, both design and production considerations will inform the final product.

 

All of this talk may sound like modular, or offsite construction. According to Tan et al., (2020),1 “Even though offsite construction is quite similar to manufacturing and hence presents an unprecedented opportunity for DfMA, they are not the same. Some major components can be manufactured, e.g., in an offsite precast yard, but a considerable portion of the construction and assembly work are still conducted onsite.”

 

 

Tan proposes these guidelines for DfMA in construction, all of which are integrated into the design process when using DfMA in construction. These include:

 

Technology-rationalized design;

 

Context-based design;

Logistics-optimized design;

Component-integrated design;

Material-lightened design.

 

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These guidelines integrate the use of offsite or modular construction, but with a thoughtful and tailored approach to the design and overall need of the project.

 

 

Context-based design considers both the physical and sometimes cultural environment in the design and assembly process. Looking at the physical environment takes into account the weather as well as the overall site composition and location. A project based in a humid climate prone to flooding would have vastly different needs than one based in a dry, frigid environment. Additionally, the culture must also be considered. Perhaps a modern steel and glass structure would be out of place in a community with historic brick homes and shops. Technology-rationalized design strikes a balance between prefabrication and on-site assembly. Again, DfMA is not modular or completely prefabricated structures. Instead, it considers the overall project, how much time is needed for assembly, and who is working on-site. Consider a project that requires a building façade that meets needs for both aesthetics and the ability to withstand a humid climate. With technology-rationalized design, using more complicated on-site masonry may be the better choice than using a prefabricated component. While a prefabricated facade may make installation faster, it may sacrifice longevity. Logistics-optimized design considers the transport of prefabricated or partially-assembled components both inside of the factory as well as to the construction site. Additionally, it looks at how those components are placed on-site to make the assembly of each part as efficient as possible. 

 

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https://www.lexology.com/library/detail.aspx?g=bb30341f-cc38-47be-a7ef-6756581f8140

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