Fuente: McKinsey & Company

 

Durante décadas, el sector de la construcción ha tenido que lidiar con el aumento de la demanda y la disminución de la mano de obra. La productividad se ha estancado y la situación podría empeorar pronto: muchos trabajadores se acercan a la jubilación y cada vez son menos los jóvenes que se incorporan al sector debido a las preocupaciones por la seguridad, la incertidumbre sobre las perspectivas de futuro y la intensidad física del trabajo en la construcción. Para paliar la escasez de mano de obra, algunas empresas ya han automatizado algunas actividades comunes, como la albañilería y el hormigonado, utilizando robots diseñados específicamente para ello. El siguiente paso lógico podría ser el uso de robots de uso general, capaces de realizar tareas diversas y no relacionadas entre sí en múltiples entornos.

Los robots de uso general podrían ser útiles en una amplia gama de actividades de construcción, desde mover pesados bloques de hormigón hasta soldar y realizar trabajos de fontanería. Aunque estos robots adoptan diversas formas, los humanoides —aquellos que se asemejan a las personas en tamaño y forma— son los que más atención atraen. Los humanoides se encuentran todavía en una fase relativamente temprana de desarrollo, pero podrían transformar las industrias si los desarrolladores y otras partes interesadas logran superar los obstáculos tecnológicos, normativos, financieros y operativos.

En el sector de la construcción, el uso a gran escala de humanoides podría tardar una década en llegar, en parte porque estos robots aún tienen dificultades para moverse por obras concurridas y desestructuradas. Sin embargo, los responsables del sector deberían empezar a prepararse ya para la implantación de los humanoides, ya que los recientes avances tecnológicos apuntan a la posibilidad de que se acelere el calendario. La prioridad de los líderes empresariales debería ser crear un lugar de trabajo futuro en el que se utilicen humanoides para apoyar a los trabajadores, en lugar de sustituirlos, lo que supondría una ventaja para los directivos que tienen que hacer malabarismos con múltiples prioridades, el personal de primera línea sobrecargado y los clientes que quieren que los proyectos se completen más rápidamente.

El dilema de la construcción

Aunque la tecnología de la construcción ha avanzado significativamente en las últimas dos décadas, la productividad del sector de la construcción tuvo una tasa compuesta de crecimiento anual (CAGR) de solo el 0,4 % entre 2000 y 2022 [1], muy inferior a la de otros sectores, como el manufacturero, que tuvo una CAGR del 3,0 % durante el mismo periodo (Anexo 1). La mayor parte del crecimiento de la productividad de la construcción se debió a la actividad en los mercados emergentes.

 

Las empresas constructoras han logrado algunas mejoras en la productividad mediante la aplicación de herramientas digitales, como el modelado de información de construcción y el diseño asistido por ordenador. Sin embargo, en general, la industria ha tardado más en digitalizar las tareas en comparación con otros sectores, lo que la ha mantenido más dependiente del trabajo manual y ha minimizado las ganancias en eficiencia. La contratación de más trabajadores ha sido difícil debido a la escasez de mano de obra. El problema se ve agravado por el hecho de que la demanda mundial de viviendas e infraestructuras se está acelerando, impulsada por la urbanización, el crecimiento demográfico y la necesidad de sustituir o ampliar los activos obsoletos. Se prevé que la oferta prevista sea inferior a la demanda en unos 40 billones de dólares [2].

La automatización en el sector de la construcción ha avanzado aún más lentamente que la digitalización. La mayoría de las aplicaciones de la automatización no se encuentran en las obras, sino en la fabricación fuera de la obra de elementos prefabricados, como paredes, suelos y vigas. La automatización in situ es especialmente difícil porque cada proyecto es único y está en constante evolución, con cambios en la distribución del lugar de trabajo, numerosas máquinas y personas en movimiento y altos riesgos de seguridad. Además, las obras suelen tener una conectividad de red poco fiable y una infraestructura digital limitada.

Algunas empresas han llevado a cabo proyectos piloto con robots simples y no humanoides que realizan de forma autónoma o semiautónoma una única tarea, como atar o colocar barras de refuerzo, o perforar techos para instalar sistemas mecánicos, eléctricos y de fontanería. Estas soluciones aún no se han implantado a gran escala. Por el contrario, los programas piloto en obras de cimentación y carreteras han tenido más éxito, especialmente con robots altamente especializados, como pavimentadoras sin conductor y rodillos autónomos.

Grandes avances con margen para crecer

Aunque los humanoides aún no son habituales en las obras de construcción, representan una solución potencialmente transformadora para la crisis de productividad. Su poder proviene de la IA incorporada, una tecnología que permite la toma de decisiones en tiempo real. Mientras que los robots especializados realizan repetidamente una sola tarea en un entorno estructurado, los desarrolladores se esfuerzan por hacer que los robots humanoides sean más versátiles y recientemente han logrado algunos avances importantes, aunque aún hay margen para seguir creciendo (véase el recuadro «Factores que favorecen el despliegue a gran escala de los humanoides»). Las siguientes áreas de investigación son especialmente relevantes para la construcción.

Modelos básicos de IA cada vez más sofisticados

Los modelos básicos de visión-lenguaje-acción permiten a los humanoides interpretar señales visuales y seguir instrucciones verbales, lo que aumenta considerablemente su utilidad. Con nuevos avances en los modelos de IA y la tecnología de sensores, los humanoides podrían llegar a dominar tareas de construcción complejas. Mientras que los aprendices humanos suelen pasar años observando y practicando bajo supervisión, los humanoides podrían analizar rápidamente millones de vídeos, instrucciones y demostraciones de construcción para aprender habilidades mucho más rápido. Los desarrolladores necesitan grandes cantidades de datos de construcción para hacer posible esta capacidad.

Mayor movilidad y destreza

Los desarrolladores han mejorado considerablemente la movilidad de los humanoides, pero aún se necesitan más avances para que estos robots puedan moverse con soltura por lugares de trabajo no estructurados, como las obras de construcción. Mientras que los seres humanos se basan en la experiencia, las observaciones, las indicaciones de sus compañeros o los mapas para desplazarse, los humanoides se orientan procesando una gran cantidad de datos sobre su entorno, incluida la información procedente de sensores y otros datos contextuales.

Muchos modelos humanoides ya pueden realizar tareas no estructuradas, como levantar objetos de formas irregulares. Aún se necesitan mejoras adicionales para actividades más complejas o delicadas, como manejar pequeñas herramientas con la destreza de un humano. Los robots serán más valiosos en la construcción cuando sean capaces de subir escaleras y andamios o caminar por terrenos irregulares.

Mayor énfasis en la seguridad y la colaboración

Los avances en sensores, modelos de percepción y otras tecnologías han reducido muchos de los riesgos asociados a los robots de uso general, por ejemplo, evitando que utilicen una fuerza excesiva. El siguiente paso consistirá en crear funciones de seguridad que permitan operaciones «sin vallas», en las que los humanoides se muevan libremente por todo el lugar de trabajo, en lugar de estar confinados a áreas específicas. Los desarrolladores también se esfuerzan por mejorar los modelos de IA para que los humanoides puedan colaborar a la perfección con los trabajadores humanos y responder correctamente a todas las órdenes de voz.

Aplicación de los humanoides en la construcción

Los inversores están canalizando cada vez más dinero hacia el sector de los humanoides (véase el recuadro «Más de 1000 millones de dólares en inversión en humanoides»). En el sector de la construcción, los líderes se centrarán en aplicaciones en las que los humanoides aporten claramente más valor que los robots autónomos o semiautónomos de una sola tarea. Es más, los humanoides se utilizarán para apoyar a los trabajadores, en lugar de sustituirlos.

Las primeras aplicaciones de humanoides en la construcción

En todos los sectores, los primeros programas piloto con humanoides suelen implicar tareas repetitivas y moderadamente complejas en entornos de baja variabilidad, como pasillos de supermercados cartografiados o interiores escenificados con diseños idénticos. Se han comunicado algunos resultados iniciales alentadores en el ámbito de la construcción. Por ejemplo, investigadores japoneses han creado un humanoide capaz de instalar paneles de yeso de forma independiente, pero aún no se ha probado ampliamente [3].

En los próximos años, es probable que el despliegue de construcciones humanoides siga centrándose en un conjunto reducido de tareas más sencillas y repetitivas o en tareas moderadamente complejas en zonas muy estructuradas. A pesar de estas restricciones, la división del trabajo entre los trabajadores y los humanoides podría aumentar la productividad general, lo que permitiría a las empresas acelerar el progreso.

Pensemos en cómo los humanoides podrían ayudar a los carpinteros en un futuro próximo. Al comienzo de la jornada, los humanoides podrían preparar las herramientas y limpiar el espacio destinado al trabajo, liberando a los carpinteros para que se concentren en tareas más avanzadas o trabajos especializados. Otras tareas sencillas que los humanoides podrían realizar in situ son pintar paredes y descargar camiones.

Aplicaciones a largo plazo de los humanoides: asistentes más versátiles que realizan tareas más complejas
Para determinar qué tareas de construcción podrían realizar los humanoides dentro de diez o más años, evaluamos las actividades en función del nivel de colaboración que implicaban, la facilidad de formación, los requisitos de destreza y la estructura del entorno de trabajo. A continuación, clasificamos los casos de uso según el grado de viabilidad relativa de las tareas (Anexo 2).

 

En una nueva construcción, por ejemplo, los humanoides podrían ayudar en tareas como el moldeado in situ de estructuras de entramado. Otras actividades en las que los humanoides podrían ayudar en las nuevas construcciones son las siguientes:

• – actividades relacionadas con la tecnología de la construcción, como la instalación de tuberías en espacios reducidos, la instalación de sensores y el tendido de cables.
• – movimientos de tierra, incluida la recopilación de datos del terreno durante los estudios topográficos.
• – servicios de construcción, como la clasificación de los residuos de la construcción y la limpieza diaria de los escombros.
• – tareas de fabricación de interiores, como la protección de superficies antes de pintar, el encintado de precisión, el montaje de muebles fijos y la sujeción de paneles de yeso

Se espera que los humanoides demuestren una alta viabilidad comercial en proyectos de infraestructura a gran escala y en la construcción residencial, comercial o institucional. Por ejemplo, los humanoides podrían ser especialmente valiosos para proyectos relacionados con edificios de gran altura o de varios pisos, que a menudo implican tareas repetitivas, o para proyectos residenciales de mayor envergadura que implican la construcción de muchos edificios similares. Los humanoides también podrían acelerar la construcción de carreteras ayudando en diversas tareas, como levantar, transportar y colocar herramientas, medir superficies o pintar marcas. En el caso de los proyectos industriales, la mayoría de las aplicaciones de los humanoides probablemente estarán relacionadas con la fabricación.

Aunque los humanoides puedan llegar a ser capaces de realizar más tareas de construcción, no serán completamente independientes, al menos en un futuro previsible. Un humano se encargará de supervisar, confirmar las soluciones y intervenir en los problemas que requieran un mayor nivel de resolución.

Ahora es el momento de explorar las aplicaciones de los humanoides

En lugar de esperar a que el despliegue a gran escala sea una realidad, los líderes del sector de la construcción con visión de futuro deberían empezar a prepararse ahora para un futuro en el que los humanoides y los humanos trabajen juntos. Como primer paso, los líderes deberían evaluar dónde podrían aportar más valor los humanoides a su organización, por ejemplo, reduciendo las diferencias de productividad, disminuyendo los riesgos en tareas peligrosas o apoyando la construcción de infraestructuras a gran escala. A continuación, los líderes deben decidir con qué rapidez quieren avanzar, para poder posicionar a sus empresas como una de las siguientes:

• – pioneras que ponen en marcha proyectos piloto en colaboración con fabricantes de equipos originales.
• – primeras en adoptar que amplían rápidamente los modelos probados.
• – implementadoras selectivas que se concentran en la implementación de casos de uso con un alto retorno de la inversión.

Cada opción tiene diferentes ventajas. Los pioneros podrían ser los más rápidos en ampliar el uso de humanoides, obtener eficiencias de costes y aumentar la productividad. También podrían ayudar a definir los estándares y las mejores prácticas en esta industria incipiente, así como atraer a los mejores talentos tecnológicos, que se sienten atraídos por las empresas consideradas líderes del sector. La desventaja es que los pioneros corren un riesgo: es posible que no obtengan un retorno de la inversión si persisten las barreras, tanto tecnológicas como de otro tipo.

Los primeros en adoptar la tecnología pueden ser capaces de ampliarla rápidamente y aumentar la productividad, pero es poco probable que definan los estándares del mercado y es probable que obtengan menos ingresos que los pioneros. Los que la implementen de forma selectiva se enfrentarán al menor riesgo de inversión, pero perderán la oportunidad de posicionarse como líderes del sector y pueden quedarse atrás en la evolución del mercado, lo que podría suponerles mayores costes a largo plazo.

Independientemente de su estrategia de implementación, las empresas de construcción deben invertir en mejores sensores y conectividad en las obras. También deben desarrollar las capacidades de los robots obteniendo datos sólidos y específicos de las tareas de múltiples fuentes, incluidos vídeos de trabajadores de la construcción realizando tareas, máquinas y registros de teleoperación, y utilizando la información para entrenar modelos. A través de simulaciones virtuales y gemelos digitales, las empresas pueden ayudar a entrenar a los humanoides de forma rentable y validar su valor antes de su implementación en el mundo real.

Tomemos como ejemplo la instalación de paneles: una empresa podría «colocar» un humanoide en una obra modelada digitalmente —con planos, paredes y andamios— y hacer que el humanoide instalara paneles repetidamente, lo que permitiría a la empresa evaluar y perfeccionar el rendimiento. A continuación, se podría iniciar una implementación práctica con humanoides teleoperados, pasar a experimentos en «gimnasios de innovación» específicos y, finalmente, ampliarlo a operaciones autónomas en las instalaciones de los clientes. Paralelamente, las partes interesadas del sector de la construcción pueden crear nuevos manuales para la colaboración entre humanos y robots y mejorar las habilidades de los trabajadores para desarrollar las capacidades necesarias para trabajar junto a las máquinas. Las partes interesadas también pueden considerar las siguientes asociaciones y aplicaciones específicas:

• – Los contratistas generales y los promotores podrían iniciar proyectos piloto asociándose con empresas de robótica humanoide; también podrían desarrollar hojas de ruta para la colaboración entre humanos y robots y elaborar casos de negocio para diferentes aplicaciones.
• – Los subcontratistas podrían identificar casos de uso a nivel de tareas (por ejemplo, transportar pequeños paneles o cubos de hormigón), asociarse con empresas de robótica humanoide para desarrollar conjuntamente flujos de trabajo y contratar supervisores de obra para garantizar la seguridad de los robots.
• – Los proveedores de equipos podrían determinar dónde encajan los humanoides en sus operaciones y dónde complementan a la maquinaria pesada. También podrían explorar asociaciones con empresas de robótica humanoide, invertir en infraestructura (por ejemplo, sistemas de automatización y teleoperación) o desarrollar planes para proporcionar soluciones de servicio completo que incluyan máquinas, humanoides y automatización de sitios.

Las partes interesadas deben ser conscientes de que la implantación de humanoides en la construcción podría requerir un largo plazo. Aunque muchas demostraciones muestran robots que funcionan sin problemas en fábricas y otras instalaciones, se trata de entornos muy estructurados en los que los humanoides realizan tareas repetitivas. La construcción, por el contrario, es un sector desordenado y complejo, en el que las interrupciones no solo son frecuentes, sino también previsibles.

Los humanoides siguen representando una visión del lugar de trabajo del futuro, más que una realidad inmediata. La tecnología mejora constantemente y a gran velocidad, y los humanoides podrían acabar convirtiéndose en una opción para los lugares de trabajo ajetreados y caóticos, como las obras de construcción. Dado que es probable que se intensifiquen los retos que desde hace tiempo afronta el sector en materia de mano de obra y productividad, los responsables de la construcción harían bien en empezar a considerar ahora mismo los posibles usos de los humanoides. Si los humanoides se convierten en una solución rentable, las empresas querrán actuar lo más rápido posible. Quienes se preparen ahora estarán en mejor posición para aprovechar las oportunidades que se presenten en el futuro.

Referencias

[1] Basado en los datos más recientes disponibles.

[2] Estimaciones de McKinsey Global Institute sobre las emisiones netas cero, basadas en datos de IHS Markit.

[3] Eric Baldwin, “Japanese robot capable of installing drywall by itself,” ArchDaily, 4 de octubre de 2018.