Recibido: 10/02/2025
Aceptado: 04/04/2025
https://revistas.unj.edu.pe/index.php/pakamuros
107
ARTÍCULO DE REVISIÓN
Integración de la automatización en la construcción 4.0
Integration of automation in construction 4.0
Nelson Huangal
1
* y Roberto Cachay1
RESUMEN
La integración de la automatización en la construcción 4.0, presenta un análisis detallado de la producción
científica sobre la automatización en la construcción 4.0, destacando tendencias y patrones de investigación
global. El estudio, comprendido del año 2020, a octubre del año 2024, identifica la tasa de crecimiento anual en
publicaciones del 60.69%, reflejando el creciente interés en el tema. A través de indicadores bibliométricos, se
reconocen autores influyentes, como Menges A., y revistas influyentes como Automation in Construction y
Sustainability (Switzerland). También, países como EE.UU., China y Alemania, lideran la producción científica
sobre la automatización en la construcción. La investigación revela que, disciplinas como la robótica y la
automatización, contribuyen un enfoque multidimensional. El desarrollo semántico destaca la relevancia de
términos como “construction 4.0” y “robotics”, mientras que los temas emergentes incluyen la impresión 3D y la
fabricación robótica.
Palabras clave: Construcción 4.0, automatización, bibliometría, robótica.
ABSTRACT
Integrating Automation in Construction 4.0 presents a detailed analysis of the scientific production on
automation in Construction 4.0, highlighting global research trends and patterns. The study, spanning the year
2020, to October 2024, identifies the annual growth rate in publications of 60.69%, reflecting the growing
interest in the topic. Through bibliometric indicators, influential authors, such as Menges A., and influential
journals such as Automation in Construction and Sustainability (Switzerland) are recognized. Also, countries
such as the USA, China and Germany lead the scientific production on automation in construction. The research
reveals that disciplines such as robotics and automation contribute a multidimensional approach. Semantic
development highlights the relevance of terms such as “construction 4.0” and “robotics”, while emerging themes
include 3D printing and robotic manufacturing.
Keywords: Construction 4.0, automation, bibliometrics, robotics.
* Autor para correspondencia
1
Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Perú. Email: nhuangal@unprg.edu.pe, rcachays@unprg.edu.pe
Volumen 13, Número 2, Abril - Junio, 2025, Páginas 107 al 121
DOI: https://doi.org/10.37787/va8j6b91
Integración de la automatización en la construcción 4.0
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INTRODUCCIÓN
La integración de la automatización en la construcción 4.0, refleja el creciente interés en la
investigación científica, en el periodo comprendido entre el año 2020 y octubre del año 2024, donde el
empleo de tecnologías avanzadas, permite optimizar procesos, planificando y controlando los recursos,
tanto en la etapa de diseño como en la ejecución, en distintos proyectos de construcción. A nivel global,
se manifiesta una profunda transformación de la industria de la construcción, debido al empleo de la
automatización, robótica, e impresión 3D, siendo componentes esenciales para lograr avances en la
sostenibilidad y eficiencia operativa en el sector de la construcción (Bruun et al., 2021; Prieto et al.,
2024). En este contexto, países como Estados Unidos, China y Alemania, lideran la producción
científica, contribuyendo a la difusión de estas tecnologías, vinculadas con la automatización y la
construcción. La tasa de incremento anual del 60.69%, expresa el avance de la implementación de
tecnologías, el Building Information Modeling (BIM) y la inteligencia artificial en la construcción, ante
la demanda de procesos constructivos más seguros y sostenibles (Saini et al., 2022; Pereira et al.,
2022). A medida que estas tecnologías emergentes, como la fabricación robótica y el diseño modular,
se consolidan en la práctica constructiva, el interés en el desarrollo de métodos automatizados y
sostenibles, es más relevante (Vidovszky y Szögi, 2024; Park et al., 2024).
El problema de investigación refiere a la identificación de patrones y tendencias dentro de la
producción científica, que abordan la automatización en la construcción 4.0 y la tecnología de la
información aplicada a la construcción sostenible. En el presente estudio, la pregunta de investigación
planteada es la siguiente: ¿Cuáles son las tendencias de la producción científica sobre la integración de
la automatización en la construcción 4?0, según un análisis bibliométrico de la literatura existente? Esta
pregunta general, incluye otras interrogantes específicas como: a) ¿Cuántos estudios se han publicado
en el periodo comprendido entre el año 2020 y octubre del 2024?, b) ¿Quiénes son los autores más
destacados en el área?, c) ¿Cuáles son las publicaciones más relevantes vinculadas con tema?, d) ¿En
qué países se han llevado a cabo las investigaciones? e) ¿Desde qué áreas del conocimiento se han
realizado las investigaciones?
La literatura revisada muestra varios temas emergentes y consolidados, como el papel de la robótica y
el BIM, en la modernización del sector constructivo. La colaboración interdisciplinaria, reflejada en un
25% de coautorías internacionales, enfatiza la necesidad de enfoques multidimensionales para integrar
tecnologías avanzadas en la construcción (Aghimien et al., 2024; Feldmann, 2022). Además, autores
como Menges y Leder (2022), destacan que la robótica y la fabricación digital ofrecen beneficios
sustanciales en términos de productividad y reducción de residuos en proyectos de infraestructura
(Khosravani y Haghighi, 2022; Liu et al., 2024). Sin embargo, persisten desafíos, en torno a la
Huangal y Cachay
109
adopción de estas tecnologías en países en desarrollo, donde los altos costos de implementación limitan
su aplicación generalizada (Yankah et al., 2024). Este estudio es justificable debido a la escasa
sistematización de datos sobre las tendencias y patrones de la producción científica en la
automatización de la construcción. Un análisis bibliométrico exhaustivo permitirá no solo detallar las
áreas de avance en esta tecnología, sino también reconocer temas potenciales para futuras
investigaciones.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se empleó el análisis bibliométrico para analizar la evolución, el nivel de avance y la rugosidad
científica (Cuevas Molano et al., 2019), sobre el conocimiento de la integración de la automatización
en la construcción 4.0; para lo cual, se plantea los siguientes pasos sistemáticos: formulación de
preguntas, identificación de bases de datos, elaboración de una ecuación de búsqueda y análisis de
metadatos.
El enfoque de la presente investigación es cuantitativo, a nivel exploratorio y descriptivo; el diseño es
no experimental, de tipo longitudinal. Se elaboró una cadena de búsqueda con términos clave: TITLE
("Automatización" OR "Automation" OR "Robotics") AND TITLE ("construcción" OR
"Construction") AND PUBYEAR > 2019 AND PUBYEAR < 2025 AND (LIMIT-TO (SRCTYPE ,
"j")) AND (LIMIT-TO (OA, "all")) AND (LIMIT-TO (PUBSTAGE, "final")) AND (LIMIT-TO
(DOCTYPE , "ar")). Cabe resaltar que, esta estrategia de investigación se restringió, desde el año 2020,
hasta octubre del año 2024.
Se empleó el enfoque multidisciplinario de la base de datos Scopus, identificando 191 artículos. Los
datos de Scopus fueron exportados en formato CSV, luego fueron convertidos a Excel para su
tratamiento. Se estableció, como se indica en la Tabla 1, los criterios para la inclusión y exclusión de
las publicaciones de los artículos.
Tabla 1
Criterios de inclusión y exclusión de la revisión
Criterios de inclusión
No permite acceso directo a la publicación completa del
artículo para su revisión
El contenido del artículo no está relacionado con la
automatización, la robótica en el sector de la construcción
El contenido del artículo no está relacionado con la
construcción 4.0
A partir de estos criterios, se elaboró un registro de comprobación, para la identificación, el tamizado,
la elegibilidad y la inclusión de los artículos seleccionados, para su revisión en profundidad, según el
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110
modelo PRISMA (Barrios et al., 2021), según se detalla en el diagrama de flujo de fases, representado
en la Figura 1.
Figura 1
Diagrama de flujo de fases según modelo PRISMA
En la fase de identificación, de los 191 artículos, descargados del gestor de referencias bibliográficas
Zotero, se eliminó 107 publicaciones sin acceso abierto, resultando 84 artículos, revisados en la fase de
tamizaje, excluyéndose por el título 16 artículos, quedando 68 artículos, de los cuales se procedió a
excluir, por el contenido del resumen, 17 artículos, obteniéndose 51 artículos, siendo evaluados para
elegibilidad. Posteriormente, se excluyeron 3 artículos, teniéndose la publicación de una carta abierta,
un artículo con acceso cerrado, y otro sin acceso; resultando 48 artículos incluidos, para su revisión en
profundidad. Se elaboró las representaciones visuales de mapas científicos en forma de redes
semánticas, empleando programas especializados como Bibliometrix y VOSviewer.
Bibliometrix es una herramienta creada en R, avalada por el Equipo Core de R y la Fundación R para
Computación Estadística (Bibliometrix, 2023). Requiere la instalación de R y Rstudio.
Huangal y Cachay
111
VOSviewer, creado por la Universidad de Leiden, es un programa de código abierto destinado a la
creación y visualización de redes bibliométricas. Proporciona capacidad de minería de texto para
establecer redes de co-ocurrencia de términos clave (VOSviewer, 2023).
RESULTADOS
De acuerdo a los valores de los principales indicadores bibliométricos de la colección de metadatos,
detallado en la Tabla 2, para el intervalo de tiempo comprendido desde el año 2020 y octubre del 2024,
se observa que la tasa de 60.69%, correspondiente al crecimiento anual de los documentos, refleja el
creciente interés de temas relacionados con la integración de la automatización en la construcción 4.0;
la antigüedad media de los documentos, de 1.31 años, respalda el referido crecimiento. El promedio de
12 citas por documento, señala que estas investigaciones tienen impacto en otros estudios. Además, la
cantidad de 3112 referencias, fortalece el rigor científico de las publicaciones. El promedio de 4.52
coautores por documento y un 25% de coautorías internacionales, manifiesta que la automatización en
la construcción 4.0, es un tema que requiere la colaboración entre los autores de varios países; esto es
corroborado por la publicación de 2 documentos de un solo autor. Con 34 fuentes, 368 palabras clave
plus y 186 palabras clave del autor, revela la notable diversidad temática, posibilitando el estudio
detallado en temas específicos y la búsqueda de nuevo conocimiento, dentro del campo de la
automatización en la construcción 4.0, que todavía está en crecimiento.
Tabla 2
Principales indicadores bibliométricos de la colección de metadatos
Descripción
Indicador
Intervalo de tiempo
2020: 2024 (octubre)
Fuentes
34
Documentos
48
Tasa de crecimiento anual de los documentos%
60.69
Antigüedad media de los documentos
1.31
Promedio de citas por documento
12
Referencias
3112
Palabras clave Plus (ID)
368
Palabras clave del autor (DE)
186
Autores
198
Autores de documentos de un solo autor
2
Documentos de un solo autor
2
Coautores por documento
4.52
Coautorías internacionales %
25
Artículos
48
Nota. Indicadores obtenidos con Bibliometrix, con base en los metadatos de la colección
identificada en Scopus.
Integración de la automatización en la construcción 4.0
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En la Tabla 3, se presenta los 10 principales autores, sobresaliendo Menges A, como el autor con más
citas y más cantidad de publicaciones, vinculados con la automatización y el sector construcción.
Tabla 3
Principales autores
Autor
Total de citas
Número de publicaciones
Menges A
104
5
Ashok P
8
2
García De Soto B
4
2
Giusti A
50
2
Marcher C
50
2
Matt Dt
50
2
Prieto Sa
4
2
Saini Gs
8
2
Van Oort E
8
2
Wagner Hj
95
2
Nota. Indicadores obtenidos con Bibliometrix, con base en los metadatos de la colección identificada en Scopus.
En la Tabla 4, se observa las principales revistas especializadas, que más contribuyeron con la difusión
de resultados de investigaciones relacionados con la automatización en la construcción 4.0, destacando
las revistas Automation In Construction y Sustainability (Switzerland).
Tabla 4
Principales revistas especializadas
Nota. Indicadores
obtenidos con Bibliometrix, con base en los metadatos de la colección identificada en Scopus.
Entre los países que sobresalen en producción científica sobre la automatización en la construcción 4.0,
Estados Unidos, lidera con 11%, continúan China y Alemania, ambos con 10%; este enfoque es
abordado desde diversas disciplinas, resaltando la ingeniería, con 32% y ciencias de la computación,
con 19%. Esta pluralidad de áreas involucradas evidencia la naturaleza multidimensional de la
tecnología automatizada y los fundamentos de la construcción 4.0, como se puede observar en la Figura
2, paneles a y b.
Revista
Frecuenci
a
Automation In Construction
6
Sustainability (Switzerland)
3
Advanced Engineering Informatics
2
Buildings
2
Computer-Aided Civil And Infrastructure Engineering
2
Developments In The Built Environment
2
Huangal y Cachay
113
Figura 2
Países y áreas del conocimiento asociado con la integración de la automatización en la construcción 4.0
Nota. Representaciones obtenidas con Datawrapper, con base en los metadatos de la colección identificada en Scopus.
Respecto al desarrollo semántico, se presenta la red en la Figura 3, donde la ubicación central del nodo
“construction 4.0”, demuestra que este concepto posee una gran relevancia en el presente estudio. Al
nodo “construction 4.0”, se vinculan directamente los nodos “automation”, “robotics”, “3D concrete
printing”, y “prefabrication”. Los colores específicos de los clústeres destacan áreas de enfoque
particulares: el clúster azul se concentra en “construction 4.0” y “architecture”, sugiriendo la relación
entre la tecnología en la construcción, vinculado con proyectos de diseño arquitectónicos. El clúster
verde se asocia con términos como “robotics” y “additive manufacturing”, esto indica que la robótica
a. Países
b. Áreas de conocimiento
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permite potenciar la manufactura aditiva al autonomizar procesos en la industria de la construcción. El
clúster rojo relaciona términos como “automation” y “3d concrete printing”, lo cual evidencia que la
automatización promueve la impresión 3D de concreto permitiendo la construcción de estructuras
complejas, de manera rápida y precisa. Estos clústeres y conexiones evidencian que la integración de la
automatización en la construcción 4.0, es un tema multifacético, con investigaciones que abordan
distintos aspectos, reflejando la complejidad y la diversidad de perspectivas en este campo de estudio.
Figura 3
Mapa semántico sobre la integración de la automatización en la construcción 4.0
Nota. Representación obtenida con VosViewer, a partir de la colección de metadatos en formato CSV extraída de Scopus y con las
correcciones realizadas mediante la técnica del tesauro.
El mapa temático de la Figura 4, clasifica los temas de investigación relacionados con la
automatización en la construcción 4.0, en cuatro cuadrantes, establecidos por el grado de desarrollo
(densidad) y el grado de relevancia (centralidad). En el cuadrante superior derecho, los temas motores,
destacan conceptos clave como “robotics”, “automation” y “construction”, siendo relevantes para el
impulsando de desarrollo de nuevas tecnologías en el sector de la construcción.
En el cuadrante superior izquierdo, los temas básicos, como “additive manufacturing”, “computational
design” y “ robotic manufacturing”, tienen un gran potencial para futuras aplicaciones. El cuadrante
inferior derecho, se agrupa temas en consolidación como “construction robotics”, “architecture”, “3d
printing”, “construction automation”, y “collective robotics construction”, su desarrollo está en
proceso, pero con un futuro prometedor. Finalmente, el cuadrante inferior izquierdo, contiene temas
emergentes o en declive, como “Building Information Modeling (BIM)” y “construction industry”, su
Huangal y Cachay
115
relevancia puede aumentar si se ajustan a las nuevas demandas tecnológicas de la industria de la
construcción.
Figura 4
Mapa temático estructural
Nota. Representación obtenida con Bibliometrix, a partir de la colección de metadatos en formato CSV extraída de Scopus.
DISCUSIÓN
El análisis bibliométrico sobre la integración de la automatización en la construcción 4.0, muestra una
clara tendencia en el incremento de la producción científica, en el periodo comprendido desde el año
2020 hasta octubre de 2024; esto es revelado por el crecimiento anual del 60.69% en publicaciones, de
hecho, la incorporación, cada vez mayor, de tecnologías robóticas (Chai et al., 2022; Waqar et al.,
2024), y el Building Information Modeling -BIM (Kavaliauskas et al., 2022; Khaleel y Naimi, 2022;
Integración de la automatización en la construcción 4.0
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Park y Lee, 2022; Spinner y Degani, 2024), combinado con la inteligencia artificial (Saini et al., 2022),
el modelado digital (Rada et al., 2023), y la realidad virtual (Pereira et al., 2022; Wang et al., 2024),
para mejorar los procesos constructivos (Follini et al., 2020; Wong et al., 2022; Abkar et al., 2023). En
relación a los autores, Menges A. sobresale por contar con el mayor número de publicaciones y
citaciones vinculadas a la automatización en la construcción 4.0. Las revistas “Automation in
Construction” y “Sustainability (Switzerland)” han tenido el mayor impacto en la difusión de
investigaciones. Países como Estados Unidos, China y Alemania lideran la producción científica, sobre
automatización en la construcción 4.0, evidenciando una significativa colaboración internacional (25%
de coautorías); la investigación realizada por Agrawal et al. (2024), manifiestan la importancia de un
enfoque global e interdisciplinario, indicando que la colaboración entre países, favorece la integración
de innovaciones automatizadas, especialmente en actividades de riesgo en la construcción (Adami
et al., 2021; Aghimien et al., 2024). No obstante, en países en desarrollo, los costos elevados dificultan
la incorporación de estas tecnologías (Yankah et al., 2024). Las áreas de conocimientos como la
ingeniería y ciencias de la computación, reafirma el enfoque multidisciplinario de la construcción 4.0;
la implementación efectiva de la automatización, en la construcción modular, requiere la integración de
diferentes áreas, incluyendo diseño y gestión de procesos (Feldmann, 2022); es obvio que, existe
relación, entre la innovación en automatización de la construcción (Leder et al., 2022) y la
sostenibilidad del sector (Follini et al., 2020; Abkar et al., 2023; Vidovszky y Szögi, 2024; Lai et al.,
2024; Leder et al., 2024); del mismo modo, el empleo de herramientas digitales para la simulación de
operaciones en la construcción (Saini et al., 2022).
El desarrollo semántico destaca que los conceptos clave como “construction 4.0”, “Automation” y
“robotics” son fundamentales. Conviene señalar que el estudio efectuado por Hoffmann et al. (2020),
enfatizan que la impresión 3D, como tecnología, posibilita la optimización de tiempos y costos, junto
con el diseño modular, son clave en la evolución en la construcción automatizada (Hoffmann et al.,
2020;
Feldmann, 2022; Xu et al., 2022; Vidovszky y Szögi, 2024 ; Hiramatsu et al., 2024), como la
fabricación robótica (Wagner et al., 2020; Zhang et al., 2021) y la cooperación entre robots para el
ensamblaje de estructuras (Bruun et al., 2021; Li, 2021; Kajzr et al., 2021; Chai et al., 2022; Codarin,
2023, Liu et al., 2024; Leder y Menges, 2024 ), minimizando el volumen de desperdicio de material,
particularmente en la ejecución de estructuras de concreto (Khosravani y Haghighi, 2022; Rehman
et al., 2024), incrementando la productividad con la incorporación de sistemas multirrobóticos (Prieto
et al., 2024) y la seguridad en las actividades de la construcción (Naranjo et al., 2023; Chea et al.,
2024). El mapa temático expone que temas como la robótica y la automatización en la construcción, lo
Huangal y Cachay
117
que concuerda con investigaciones, que han reconocido estas tecnologías como esenciales, para el
avance en la industria de la construcción (Kim et al., 2021; Davila y Oyedele, 2022; Park et al., 2024;
Liu et al., 2024); otros temas, como el diseño computacional y la fabricación robótica, tienen un
considerable potencial para aplicaciones futuras (Prieto, Xu, et al., 2024), con relación a la cultura
organizacional y la planificación, el control y prácticas de aseguramiento de la calidad (Park et al.,
2022; Faltein y Sukdeo, 2024), en comparación con los procesos convencionales (Marcher et al., 2021).
El aporte principal de esta investigación es presentar un exhaustivo análisis bibliométrico, sobre la
integración de la automatización en la edificación 4.0, destacando los actores, revistas y áreas de
conocimiento, detallando las tendencias actuales y futuros estudios, que incorpora la tecnología
emergente en el sector de la construcción, tales como la impresión en 3D, la robótica y la inteligencia
artificial.
CONCLUSIONES
El análisis bibliométrico efectuado, permite evidenciar el crecimiento en la producción científica, sobre
la integración de la automatización en la construcción 4.0, desde el 2020 hasta octubre de 2024. Se
destaca la colaboración internacional y la diversidad de enfoques multidisciplinario del tema,
predominado la robótica y la automatización, como consecuencia del desafío de la industria de la
construcción, a la implementación de tecnológicas avanzadas, que incluye la robótica, la
automatización y el Building Information Modeling (BIM), como herramientas clave. Respecto a la
autoría y la publicación destaca Leder y Menges (, tanto en producción como en citación. Las revistas
“Automation in Construction” y “Sustainability (Switzerland)”, destacan en la difusión de
investigaciones. Además, países como Estados Unidos, China y Alemania lideran la producción
científica, señalando un dominio en la aplicación de automatización avanzada en la industria de la
construcción, mientras que la limitada participación de países en desarrollo subraya una brecha
tecnológica impulsada por barreras económicas. En cuanto al desarrollo semántico, el nodo central
“construction 4.0” y su vínculo con términos como “automation” y “robotics”, indican que estas
tecnologías están integradas a la modernización del sector. Cabe mencionar que, conceptos asociados a
la impresión 3D y a la fabricación, busca mejorar la calidad, reducir costos, disminuir residuos y la
sostenibilidad del sector. Los temas motores, ubicados en el cuadrante superior derecho del mapa
temático, como robótica y construcción 4.0, se perfilan como áreas estratégicas de futuro desarrollo.
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