Crea un account per studentiLa sfida
Reframe Systems sta rivoluzionando la costruzione residenziale applicando l'automazione industriale e il progetto digitale a un settore che non è cambiato radicalmente da decenni. Fondata da ex ingegneri di robotica di Amazon, Reframe Systems unisce automazione robotica, flussi di lavoro basati su software e progetto digitale per risolvere le urgenti sfide abitative, lavorative e climatiche che il settore delle costruzione residenziali e le comunità del New England devono affrontare.
Utilizzando Onshape di PTC come base del suo digital twin ad alta fedeltà e dei flussi di lavoro di automazione personalizzati, Reframe ha creato una piattaforma di costruzione integrata verticalmente che consente l'iterazione rapida, la personalizzazione di massa e la produzione senza carta, trasformando il modo in cui sviluppatori e costruttori forniscono alloggi sostenibili ed economici su larga scala.
Risultati
- Capacità annua di 500 abitazioni per microfabbrica con soli 5 milioni di dollari di investimento di capitale
- Tempi di modellazione da 3 a 4 volte più rapidi per l'inquadratura di parete utilizzando le funzioni personalizzate di Onshape
- Tempo di risposta al feedback di progetto ridotto da giorni a minuti
- Produzione semplificata e senza carta con CAD nativo per il cloud e istruzioni di lavoro digitali integrate
- Maggiore agilità della forza lavoro, che consente agli apprendisti di contribuire in modo significativo sin dal primo giorno
Onshape non ci aiuta solo a modellare più velocemente, ma ci consente di creare in modo più intelligente. È la base per scalare l'edilizia sostenibile, a livello nazionale.»
Portare l'automazione in un settore che invecchia
Il settore costruzione statunitense sta affrontando un cambiamento epocale. Con oltre il 40% della manodopera specializzata nella costruzione destinata ad andare in pensione nel prossimo decennio e la continua carenza di alloggi, il settore è sotto pressione per costruire più velocemente, con meno persone.
La missione di Reframe Systems è applicare le migliori best practice di industrializzazione, automazione, design digitale e flussi di lavoro scalabili alla costruzione. L'azienda è attualmente concentrata sui mercati di riempimento e sugli sviluppatori più piccoli (progetti da 10 a 100 unità) che richiedono una produzione localizzata e flessibile. Piuttosto che costruire case adatte a tutti, l'innovazione di Reframe sta nella sua capacità di adattare i progetti alla suddivisione in zone, al sito e ai requisiti del codice locali senza sacrificare la velocità o l'efficienza.
«Non provenivamo dalla costruzione. Ecco perché abbiamo visto l'opportunità di ripensare l'intero processo», afferma Felipe Polido, cofondatore e responsabile della tecnologia. «Ci siamo chiesti: perché le case non possono essere costruite come prodotti: progettate digitalmente, fabbricate roboticamente e assemblate in modo rapido e pulito?»
Il vantaggio di Microfactory
Il cuore del modello Reframe è la microfabbrica: compatta, 50.000 mq. ft. impianti di produzione (delle dimensioni di un garden center di un negozio di bricolage) costruiti appositamente per servire le aree urbane vicine. Ogni microfabbrica richiede solo 5 milioni di dollari di investimenti di capitale e può produrre fino a 500.000 piedi quadrati di ambiente edificato all'anno, equivalenti a circa 500 case all'anno. Questo modello conveniente consente a Reframe di scalare rapidamente mantenendo qualità e flessibilità.
A differenza delle enormi fabbriche modulari centralizzate, le microfabbriche di Reframe sono integrate nelle comunità in cui operano. Questa vicinanza offre diversi vantaggi:
- Manodopera localizzata: lo stesso elettricista che assembla un pannello in fabbrica può essere quello che lo installa in loco.
- Iterazione più rapida: i cicli di feedback tra progetto e produzione avvengono in pochi minuti, non giorni o settimane.
- Impatto ambientale ridotto: la produzione locale significa meno autotrasporti, minori emissioni e consegne più rapide.
«La nostra visione a lungo termine è una microfabbrica per ogni cinque Home Depot del Paese», afferma Polido. «Sono a basso costo in conto capitale, flessibili e ci consentono di portare l'edilizia industrializzata in qualsiasi mercato».
Onshape come Digital Thread Foundation
Sebbene Reframe Systems abbia inizialmente sperimentato il CAD desktop, il team si è subito reso conto di aver bisogno di qualcosa di più del BIM tradizionale. Il moderno ambiente CAD di Onshape, in particolare le sue capacità di automazione e le funzionalità personalizzate, ha offerto loro la fedeltà e la flessibilità necessarie per creare un vero thread digitale.
«Con Onshape, non stiamo solo modellando gli edifici: stiamo codificando il modo in cui vengono costruiti», afferma Ethan Keller, Design Automation Lead. «È la spina dorsale del nostro thread digitale, che trasforma i dati cad direttamente in istruzioni della macchina, attività di fabbrica e persino ottimizzazioni AI basate sulla suddivisione in zone».
Utilizzando Onshape cloud-native, Reframe crea modelli dettagliati che consentono di:
- Istruzioni della macchina per seghe da taglio e bracci robotici
- Istruzioni di lavoro per la fabbrica tramite la loro app personalizzata
- Ottimizzazione dell'IA per la conformità alla suddivisione in zone e la selezione dei materiali
Ogni pannello a parete è completamente definito in Onshape, compresi borchie, guaine, tubature e ritagli elettrici. Questo modello diventa l'unica fonte di verità in fase di progettazione, fabbricazione e installazione.
Costruito nel cloud, con tecnologia AWS
La base di Onshape su Amazon Web Services (AWS) offre a Reframe l'affidabilità e la sicurezza di livello aziendale di cui ha bisogno per industrializzare l'edilizia abitativa. Mentre Onshape fornisce le funzionalità CAD e di gestione dei dati che guidano il thread digitale di Reframe, AWS garantisce che tali funzionalità siano fornite con operatività comprovata, scalabilità globale e la stessa infrastruttura affidabile su cui fanno affidamento le aziende e le agenzie governative Fortune 100.
«Onshape si è affermata come pioniere nello sviluppo di prodotti cloud-native, offrendo funzionalità CAD di livello professionale e gestione integrata dei dati che stanno rivoluzionando il modo in cui i team collaborano», afferma Mark Frost di AWS. «E sfruttando l'infrastruttura globale di AWS, Onshape offre una piattaforma unica che elimina gli oneri IT tradizionali e consente la collaborazione in tempo reale».
Poiché Onshape funziona interamente nel cloud, Reframe può lanciare nuove microfabbriche senza pesanti costi IT, aiutare i team distribuiti a collaborare in tempo reale e garantire che ogni stakeholder lavori da un unico modello sempre aggiornato. La combinazione della moderna piattaforma CAD di Onshape e dei servizi cloud resilienti di AWS consente a Reframe di espandersi con sicurezza, sapendo che i progetti e i dati di produzione rimangono sicuri, accessibili e continuamente disponibili.
Codificare l'automazione delle costruzioni con funzioni personalizzate
Per ottimizzare il suo approccio industrializzato alla costruzione, Reframe ha sviluppato una suite di FeatureScript personalizzati e strumenti di automazione all'interno di Onshape che codificano la logica di costruzione e semplificano ogni fase della progettazione fino alla produzione. Onshape consente a Reframe di creare modelli altamente dettagliati e pronti per la costruzione più velocemente e con meno errori, sbloccando scalabilità e flessibilità.
«FeatureScript ci consente di incorporare la nostra logica di costruzione direttamente nel sistema CAD», afferma Keller. «Non si tratta solo di modellazione, ma di programmare un edificio».
Ecco come il team di Reframe sta mettendo a frutto le capacità di automazione di Onshape:
L'intelaiatura robotizzata della parete riduce i tempi di progetto del 75%
Questo FeatureScript personalizzato genera una parete completamente incorniciata in base a un tipo di parete selezionato, creando e posizionando automaticamente tutti gli elementi strutturali (montanti, piastre, guaine, ritagli idraulici e altro). Un tempo manuale e dispendioso in termini di tempo, questo processo è ora 3-4 volte più veloce, riducendo drasticamente il tempo necessario per definire le strutture delle pareti in un intero progetto.
«Questo strumento da solo ha ridotto i tempi di progetto delle cornici a un quarto di quello che era», afferma Polido. «Ed è solo una delle dozzine di sceneggiature che stiamo costruendo».
La logica idraulica standardizzata elimina gli errori manuali
Reframe utilizza uno script intelligente per posizionare automaticamente i raccordi idraulici da una libreria di parti standardizzata in base alle condizioni di layout e ai vincoli di progettazione. Ciò garantisce la coerenza tra i progetti, elimina gli errori di posizionamento manuale e consente ai modellatori di concentrarsi su decisioni di progettazione più complesse.
Il carotaggio automatico consente di risparmiare tempo & riduce al minimo i rischi
Un altro FeatureScript gestisce il posizionamento dei fori per tubi e condotti, tagliando con precisione dove necessario in base al layout meccanico e ai materiali coinvolti. Integrando questa logica direttamente nel modello, Reframe elimina la necessità di misurazioni manuali e riduce il rischio di installazione sul campo.
La conversione dei dati CAD in sistemi di macchine codifica la carpenteria
Il team di Reframe ha sviluppato uno strumento che converte i dati CAD direttamente in istruzioni della macchina per il proprio sistema di seghe automatiche, simile al codice G per le macchine CNC. Questo sostituisce ciò che normalmente richiederebbe un programmatore CNC dedicato e altamente qualificato e consente a un team meno esperto di fabbricare parti ad alta precisione su richiesta. «Con questa configurazione, abbiamo preso quello che era un lavoro specializzato e l'abbiamo reso completamente automatizzato», afferma Keller. «Stiamo codificando la carpenteria».
Ognuno di questi strumenti personalizzati si inserisce nella più ampia strategia di digital twin di Reframe. I modelli dettagliati creati in Onshape contengono metadati che strumenti a valle come il braccio robotico di inquadratura possono utilizzare per prendere decisioni e guidare la fabbricazione. Ad esempio, i perni sono contrassegnati con ID univoci che il robot scansiona e utilizza per estrarre le istruzioni di assemblaggio direttamente dal modello, consentendo un assemblaggio a parete completamente automatico.
«Stiamo costruendo un sistema in cui il modello non è solo un disegno, è il cervello della fabbrica», afferma Polido.
Con questi strumenti, Reframe trasforma gli schizzi in piani completi di inquadratura in pochi minuti.
«Ciò che prima richiedeva un giorno ora richiede un'ora», spiega Keller. «E una volta costruito il modello, il nostro braccio di inquadratura robotico può assemblare le pareti utilizzando solo i metadati incorporati nel modello».
Automatizzando e codificando quelli che una volta erano passaggi manuali e soggetti a errori, Reframe sta promuovendo una costruzione coerente, scalabile e personalizzabile.
Dal modello CAD all'assemblaggio: niente carta, niente registro
La pipeline di progetto di Reframe è digitale al 100%, con ogni attività assegnata tramite un'app interna chiamata Sidekick che collega i modelli Onshape alle istruzioni sul pavimento. I falegnami utilizzano i tablet per visualizzare in tempo reale guide dettagliate collegate al modello CAD in tempo reale, garantendo precisione ed eliminando la confusione.
Facendo un esempio, Polido condivide: «Uno dei nostri falegnami ha completato un'operazione in Sidekick, che è l'app per pavimenti che utilizziamo, e ha notato che mancava una chiamata. Uno dei nostri progettisti se ne è accorto e nel giro di nove minuti ha aggiornato i disegni, li ha ripubblicati ed è tornato sul pavimento con la soluzione giusta».
«Il ciclo di feedback è stretto. È così che ci muoviamo velocemente ed evitiamo costose rilavorazioni».
Scalare la manodopera qualificata senza più persone
L'automazione ha consentito a Reframe di ridurre il numero di esperti esperti e altamente qualificati richiesti in loco, consentendo agli apprendisti e agli operai generici di gestire gran parte del lavoro di assemblaggio. I sistemi robotici dell'azienda svolgono attività di inquadratura ripetitive e ad alto rischio, liberando gli artigiani qualificati per concentrarsi su lavori a valore aggiunto come la finitura e le ispezioni.
La loro fabbrica nell'area di Boston produce 3-5 pannelli a parete al giorno e hanno costruito oltre 1.000 piedi lineari di assemblaggi a parete con assistenza robotica.
Guardando avanti
Con stabilimenti pianificati per Los Angeles e oltre, il sistema scalabile e ripetibile di Reframe consente alla Company di implementare rapidamente soluzioni abitative industrializzate negli Stati Uniti, soddisfacendo al contempo i requisiti di personalizzazione locali e riducendo al minimo l'impatto ambientale.
Al centro di tutto c'è Onshape: l'infrastruttura principale che alimenta la logica, l'automazione e la velocità dietro il rivoluzionario sistema di Reframe.
«Onshape non ci aiuta solo a modellare più velocemente, ma ci consente anche di costruire in modo più intelligente», afferma Keller. «È la nostra base per scalare l'edilizia sostenibile, a livello nazionale».