Date of Award

11-2024

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Architectural Engineering

Department

Architectural Engineering

First Advisor

Mahmoud Haggag

Abstract

In recent years, there has been an increase in the frequency and intensity of natural disasters worldwide, resulting in loss of life, displacement, and extensive property damage. According to the UNHCR's report, 122.6 million individuals were displaced by mid-2024, highlighting that the speed and volume of displacement exceeds the availability of solutions for those affected. To address the urgent need for affordable housing solutions, modular construction is preferred over traditional construction methods as it tackles limitations such as long project durations, high costs, and safety and environmental concerns. Integrating advanced technologies in modular construction can further enhance its benefits and address design, manufacturing, and assembly challenges. Although researchers studied automation integration in construction, research on the effectiveness of such integration in the context of modular affordable housing is limited. This study examines the impact of automation on the time efficiency and cost of the modular construction manufacturing process, ultimately enhancing affordable housing production. The research follows a mixed-methods approach, combining both quantitative and qualitative methods. Data will first be collected through a literature review to investigate the current state of automation technology integration in modular construction, and second, simulation tool will be used to evaluate the feasibility and effectiveness of integrating automation in modular affordable housing construction. The 3D simulation will compare automated and manual assembly processes, focusing on resource utilization, time savings, and cost implications. Results indicated that automated processes outperformed manual methods in terms of speed, leading to significant time reductions of about 37% and long-term cost savings, estimated at USD 523,700 to USD 545,840 annually, despite the higher upfront investment, which could be returned in less than 9 months. By conducting a detailed analysis, this research provides insights into optimizing the construction process by integrating automation into modular construction manufacturing. Also, it addresses the gap by quantitatively comparing manual and automated modular construction manufacturing processes using 3D simulation.

Arabic Abstract


ميكنة وتصنيع وحدات البناء المعياري للإسكان الميسور التكلفة

شهدت السنوات الأخيرة زيادة في وتيرة وشدة الكوارث الطبيعية حول العالم، مما يؤدي إلى خسائر في الأرواح، والنزوح، وأضرار كبيرة في الممتلكات. ووفقًا لتقرير مفوضية الأمم المتحدة لشؤون اللاجئين (UNHCR)، نزح 122.6 مليون شخص في نصف عام 2024، مما يبرز أن سرعة النزوح تفوق الحلول المتاحة للبالغين المتضررين. ولتلبية الحاجة الملحة لتوفير حلول سكنية ميسور التكلفة، يُفضل البناء المعياري على الطرق التقليدية للبناء، حيث يتعامل مع تحديات مثل طول مدة المشاريع والتكاليف والمخاوف المتعلقة بالسلامة والبيئة. يمكن أن يؤدي دمج التقنيات المتقدمة في عملية البناء المعياري إلى تعزيز الفوائد والتحديات المتعلقة بالتصميم والتصنيع والتكامل على الرغم من أن الباحثين درسوا دمج الآلات في قطاع البناء، إلا أن الأبحاث المتعلقة بذلك الدمج في سياق الإسكان الميسور التكلفة المعيارية لا تزال محدودة. تهدف هذه الأطروحة إلى دراسة تأثير الإسكان على كفاءة الوقت والتكلفة لعملية البناء المعياري، وذلك لزيادة إنتاج الإسكان الميسور من خلال عملية البناء المعياري. تتبع هذه الدراسة نهجًا متعدد الطرق، يجمع بين الأساليب الكمية والنوعية. سيتم جمع البيانات في البداية من خلال مراجعة الأدبيات في الوضع الحالي لدمج تقنيات الآلات في البناء المعياري، ثم باستخدام أدوات المحاكاة لتقييم جدوى وفعالية دمج الآلات في بناء الإسكان المعياري الميسور التكلفة. ستقارن المحاكاة ثلاثية الأبعاد بين عمليات التجميع المؤتمتة واليدوية، مع التركيز على استخدام الموارد، وتوفير الوقت، وتبعات التكلفة. أشارت النتائج إلى أن آلية العمليات تتفوق على الطرق اليدوية من حيث السرعة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الوقت 37٪، وتوفير التكاليف على المدى الطويل، والذي يقدر بنحو 523,700 إلى 545,840 دولارًا أمريكيًا، على الرغم من الاستثمار الأولي الأعلى، والذي يمكن إعادته في أقل من تسعة أشهر. من خلال إجراء تحليل مفصل، تقدم هذه الدراسة رؤى حول تحسين عملية البناء من خلال دمج الآلات في تصنيع البناء المعياري. كما تعالج الفجوة من خلال مقارنة كمية بين عمليات تصنيع البناء المعياري اليدوي والمؤتمت باستخدام المحاكاة ثلاثية الأبعاد.

Download
COinS