Framework for optimizing the construction process in Saudi Arabia: the integration of lean construction, building information modeling (BIM), and emerging technologies

Abstract

(English) The construction industry in Saudi Arabia is experiencing rapid growth driven by the ambitious Vision 2030, but challenges related to inefficiencies, cost overruns, and delays persist. This research presents a comprehensive framework designed to optimize the construction process in Saudi Arabia by integrating Lean Construction, Building Information Modeling (BIM), and Emerging Technologies. Through an extensive review of 64 academic papers, this research identifies key tools and methodologies within Lean, BIM, and Emerging Technologies, that have been successfully applied in construction management. However, it also highlights the absence of a comprehensive framework that effectively integrates these domains in a structured manner. The research was developed through the Design Science Research Method (DSRM) and proposes a novel framework that categorizes these elements across the four phases of construction: Plan, Design, Construct, and Operate. This integration seeks to align functionality, optimize processes, and enhance lifecycle efficiency, while addressing the limitations of current approaches. The framework initially evaluated through expert consensus using the Delphi Method and subsequently tested in a real-world case study of a confidential mega-scale project in Saudi Arabia during the Design phase. Using pre-defined Key Performance Indicators (KPIs) such as cost efficiency, time efficiency, productivity, waste reduction, quality and safety, stakeholder satisfaction, and process automation, the study provides insights into the practical impact of the framework in improving project outcomes. The findings demonstrate the potential of the integrated framework to reduce waste, improve collaboration, and optimize overall project performance. This research contributes to the advancement of construction project management in Saudi Arabia by proposing a transformative approach that integrates Lean, BIM, and Emerging Technologies, offering practical recommendations for stakeholders seeking to enhance their construction processes. This framework aims to guide the Saudi construction industry in overcoming existing challenges and achieving more efficient, cost-effective, and high-quality project outcomes. Expert evaluations and practical applications validate the effectiveness and relevance of the framework, highlighting its potential to revolutionize construction management in Saudi Arabia and offering a robust model for other regions encountering similar challenges.

(Català) El sector de la construcció a l’Aràbia Saudita està experimentant un ràpid creixement impulsat per la Visió 2030, però afronta desafiaments relacionats amb ineficiències, sobrecostos i retards. Aquesta recerca presenta un marc integral dissenyat per optimitzar el procés de construcció a l’Aràbia Saudita mitjançant la integració de Lean Construction, Modelatge de la Informació de Construcció (BIM) i Tecnologies Emergents. A través d’una revisió exhaustiva de 64 articles acadèmics, s’identifiquen les eines i metodologies clau de Lean, BIM i Tecnologies Emergents que s’han aplicat amb èxit en la gestió de la construcció. Tanmateix, també es destaca l’absència d’un marc integral que integri de manera estructurada aquests àmbits. La investigació s’ha desenvolupat seguint el Design Science Research Method (DSRM) i proposa un nou marc que classifica aquests elements en les quatre fases de la construcció: Planificació, Disseny, Construcció i Operació. Aquesta integració persegueix alinear funcionalitats, optimitzar processos i millorar l’eficiència al llarg del cicle de vida, alhora que aborda les limitacions dels enfocaments actuals. El marc es va avaluar inicialment mitjançant consens d’experts utilitzant el Mètode Delphi i, posteriorment, es va provar en un estudi de cas real durant la fase de Disseny d’un projecte megaescala confidencial a l’Aràbia Saudita. Mitjançant indicadors clau de rendiment (KPIs) predefinits —com ara eficiència de costos, eficiència de temps, productivitat, reducció de residus, qualitat i seguretat, satisfacció dels interessats i automatització de processos, l’estudi proporciona informació sobre l’impacte pràctic del marc en la millora dels resultats dels projectes. Les conclusions demostren el potencial del marc integrat per reduir residus, millorar la col·laboració i optimitzar el rendiment global dels projectes. Aquesta recerca contribueix a l’avanç de la gestió de projectes de construcció a l’Aràbia Saudita en proposar un enfocament transformador que integra Lean, BIM i Tecnologies Emergents, oferint recomanacions pràctiques a les parts interessades que busquen millorar els seus processos constructius. L’objectiu d’aquest marc és guiar el sector de la construcció saudita en la superació dels desafiaments existents i en l’assoliment de resultats més eficients, rendibles i d’alta qualitat. Les avaluacions d’experts i les aplicacions pràctiques validen l’eficàcia i rellevància del marc, destacant el seu potencial per revolucionar la gestió de la construcció a l’Aràbia Saudita i oferint un model sòlid per a altres regions que afrontin reptes similars.

(Español) El sector de la construcción en Arabia Saudita está experimentando un rápido crecimiento impulsado por la ambiciosa Visión 2030, pero se enfrenta a desafíos relacionados con ineficiencias, sobrecostos y retrasos. Esta investigación presenta un marco integral diseñado para optimizar el proceso constructivo en Arabia Saudita mediante la integración de Lean Construction, Modelado de Información de Construcción (BIM) y Tecnologías Emergentes. A través de una revisión exhaustiva de 64 artículos académicos, este estudio identifica las herramientas y metodologías clave en Lean, BIM y Tecnologías Emergentes que se han aplicado con éxito en la gestión de la construcción. Sin embargo, también pone de manifiesto la ausencia de un marco integral que integre eficazmente estos ámbitos de manera estructurada. La investigación se desarrolló siguiendo el Design Science Research Method (DSRM) y propone un nuevo marco que clasifica estos elementos en las cuatro fases de la construcción: Planificación, Diseño, Construcción y Operación. Esta integración busca alinear funcionalidades, optimizar procesos y mejorar la eficiencia a lo largo del ciclo de vida, al tiempo que aborda las limitaciones de los enfoques actuales. El marco se evaluó inicialmente mediante consenso de expertos usando el Método Delphi y, posteriormente, se probó en un estudio de caso real durante la fase de Diseño de un proyecto megaescala confidencial en Arabia Saudita. Mediante indicadores clave de desempeño (KPIs) predefinidos —tales como eficiencia de costos, eficiencia de tiempo, productividad, reducción de residuos, calidad y seguridad, satisfacción de los interesados y automatización de procesos, el estudio ofrece información sobre el impacto práctico del marco en la mejora de los resultados de los proyectos. Los hallazgos demuestran el potencial del marco integrado para reducir residuos, mejorar la colaboración y optimizar el rendimiento general de los proyectos. Esta investigación contribuye al avance de la gestión de proyectos de construcción en Arabia Saudita al proponer un enfoque transformador que integra Lean, BIM y Tecnologías Emergentes, ofreciendo recomendaciones prácticas a las partes interesadas que buscan mejorar sus procesos constructivos. El objetivo de este marco es guiar al sector de la construcción saudí en la superación de los desafíos existentes y en la consecución de resultados más eficientes, rentables y de alta calidad. Las evaluaciones de expertos y las aplicaciones prácticas validan la eficacia y relevancia del marco, destacando su potencial para revolucionar la gestión de la construcción en Arabia Saudita y ofreciendo un modelo robusto para otras regiones que afronten retos similares.