Comment la haute technologie est l’avenir de l’industrie de la construction

Le secteur de la construction est en plein essor. Des maisons aux autoroutes, la demande n’a jamais été aussi élevée. Mais si la demande a augmenté, la productivité n’a pas augmenté. La productivité des travailleurs au cours des deux décennies jusqu’en 2017 n’a augmenté que de 1 % par an, contre 2,8 % pour l’économie mondiale et 3,6 % pour l’industrie manufacturière, selon le cabinet de conseil McKinsey.

Avec des pénuries de main-d’œuvre à long terme qui se profilent, il existe de grandes possibilités d’améliorer le fonctionnement de l’industrie. La construction est confrontée à quatre défis majeurs, déclare Russell Haworth, directeur général de la plate-forme technologique de construction NBS.

Tout d’abord, l’accent est mis sur la sécurité. Deuxièmement, il y a eu un grand bond dans la qualité de la construction à laquelle les gens s’attendent. La durabilité environnementale est également un sujet brûlant alors que les gouvernements parlent d’essayer de réduire à zéro les émissions nettes de carbone. Enfin, l’industrie fait face à des pénuries de main-d’œuvre et les tentatives de recrutement d’une nouvelle génération de travailleurs se heurtent à la réputation de la construction pour les « trois D » : sale, ennuyeux et dangereux. Bon nombre de ces problèmes peuvent être résolus grâce à une meilleure utilisation de la technologie.

Découper la paperasse

La première innovation majeure est la numérisation. Presque chaque projet de construction passe par plusieurs étapes : proposer l’idée originale ; dessiner les dessins; préparer la construction; exécution et construction ; opération et maintenance; et enfin démolition et recyclage. Les fabricants sont également impliqués dans la construction de tout, des fenêtres aux systèmes ignifuges. Jusqu’à récemment, les plans pour chaque étape du projet étaient élaborés avec un stylo et du papier, et le processus implique encore largement des personnes de différentes parties de la chaîne d’approvisionnement qui s’envoient des fichiers séparés.

Cela crée une énorme quantité de paperasse, ce qui rend difficile d’apporter des modifications en cas de problèmes et ralentit la communication entre les différentes parties de la chaîne d’approvisionnement. Le fait de disposer de toutes les données sur une seule plate-forme numérique réduit la quantité de paperasse, par rapport au stylo et au papier, ou même aux fichiers numériques individuels, et permet également à ceux qui se trouvent à différentes étapes de la construction de communiquer plus efficacement, explique Haworth.

Par exemple, les concepteurs « peuvent spécifier un bâtiment qui répond aux codes de sécurité à un stade précoce de développement », les fabricants « commençant immédiatement à construire des composants qui répondent à ces exigences ». Les avantages de la numérisation ne s’arrêtent pas là, déclare Jonathan Hunter, directeur général de la société de logiciels Eleco.

Des logiciels tels que celui fabriqué par sa société – qui a été utilisé dans des projets allant du Shard au London Eye et au réaménagement du V&A Museum de Londres – peuvent aider à accélérer le rythme de la construction.

En effet, le partage de données entre les contractants d’un projet permet aux entreprises de suivre l’avancement en temps réel, « d’ajuster leurs plannings en fonction de son évolution », donc en cas de retard dans le projet « le responsable peut ajouter des ressources supplémentaires ». De plus, la numérisation peut également aider les concepteurs à créer des bâtiments plus efficaces et durables, en leur permettant de mieux estimer les coûts d’un bâtiment tout au long de sa durée de vie, explique Hunter. Ces deux facteurs sont « de plus en plus importants de nos jours » : non seulement les bâtiments avec des références vertes « attirent des loyers plus élevés », mais il est également désormais généralement reconnu que les coûts d’exploitation, plutôt que les dépenses initiales, sont le facteur le plus important pour déterminer la viabilité d’un projet. un projet. Des études montrent que lorsque l’on regarde le coût total sur la durée de vie d’un bâtiment, 85 % « sont dans l’exploitation, la construction ne représentant que 15 % », dit-il.

Alors que la technologie numérique atteint le point « où une plate-forme entière de gestion de projet peut être mise sur une application », la numérisation est sur le point d’atteindre un point de basculement où elle commence à être largement adoptée, déclarent Ibrahim Imam et Sander van de Rijdt, les fondateurs de société de logiciels de gestion de projets de construction PlanRadar.

Ils ont déjà 16 000 clients utilisant leur logiciel, mais ils pensent que ce n’est qu’une « goutte sur une pierre chaude » par rapport à l’énorme demande potentielle de technologie numérique. « Jusqu’à 2,5 millions d’entreprises dans le monde pourraient bénéficier de cette technologie. »

Améliorer la précision avec la réalité augmentée

La gestion de projet numérique n’est peut-être que la première étape de la révolution technologique de la construction. L’utilisation de la réalité augmentée (AR) « en est encore à sa phase pilote », mais a un potentiel à long terme, disent Imam et van de Rijdt. La réalité augmentée est similaire à la réalité virtuelle, en ce sens qu’elle consiste à immerger les gens dans la réalité générée par ordinateur via des lunettes spéciales ou un casque. Cependant, plutôt que de remplacer complètement la réalité physique, la réalité augmentée combine les deux, « afin que vous puissiez superposer les plans du monde réel avec des infographies et comparer les deux ». XYZ Reality développe déjà des outils pour appliquer la technologie AR à la construction. Son système permet essentiellement à ceux qui travaillent sur les chantiers de « visualiser des hologrammes du bâtiment avec une précision millimétrique », explique le fondateur de XYZ, David Mitchell.

Cela permet aux ingénieurs et aux constructeurs de visualiser où les bâtiments, les structures et les équipements doivent être placés, et de vérifier s’ils ont été construits correctement. Fondamentalement, la réalité augmentée garantit également que les constructeurs « construisent correctement les choses du premier coup », ce que les technologies existantes, telles que les outils laser, ne sont pas en mesure de faciliter. Ce dernier point est important car l’imprécision et le gaspillage sont un talon d’Achille pour l’industrie de la construction, explique Mitchell.

Il note que 80 % des ouvrages de construction sont construits avec un degré d’imprécision qui dépasse les tolérances techniques, 10 % étant si mal construits qu’ils doivent être refaits. Ce remaniement est néfaste pour l’environnement – ​​en termes de déchets et d’émissions de carbone – coûteux et chronophage. Il affirme que ses clients ont pu réduire la quantité de retouches nécessaires de 10 % à 1 %, ce qui leur a permis d’économiser environ neuf fois le coût du système.

Modification des données, modification des plans

La numérisation et la RA peuvent aider à garantir que toutes les parties de la chaîne d’approvisionnement de la construction suivent le plan, mais que se passe-t-il si le plan lui-même doit être modifié ? À l’heure actuelle, la plupart des plans de construction « sont assez statiques, en ce sens qu’il est difficile de les modifier », explique Juan de Dios Hermosín Ramos de la société de technologie et d’ingénierie Ayesa.

Cependant, même les meilleurs plans et conceptions pourraient toujours faire l’objet de quelques ajustements à la lumière d’un développement ou d’un retour d’information inattendu. En conséquence, le prochain grand domaine d’innovation sera la « modélisation dynamique », dit-il. Essentiellement, c’est là que les plans sont ajustés à la lumière des nouvelles données. Jusqu’à présent, cela a été très difficile à faire.

Mais la combinaison de capteurs bon marché avec la numérisation signifie qu’il devrait devenir de plus en plus courant pour toutes les personnes impliquées dans un projet de recevoir une énorme quantité de données, leur donnant une indication des problèmes émergents. Prenons l’exemple d’un bâtiment qui se met à vibrer à cause d’un défaut ou de quelque chose que les architectes n’avaient pas prévu, comme le vent, dit Hermosín.

Cela pourrait n’être détecté que des années après la construction du bâtiment, auquel cas sa réparation pourrait devenir extrêmement coûteuse. Grâce à la technologie des capteurs, « de telles vibrations pourraient être captées à un stade précoce du projet, alertant les personnes impliquées que la conception doit être modifiée ».

L’idée d’informations provenant du bâtiment ou de l’infrastructure « est encore à ses débuts et coûteuse à mettre en œuvre ». Cependant, avec l’industrie dans son ensemble « beaucoup plus ouverte à l’utilisation de la technologie », on peut s’attendre à « des changements assez radicaux dans ce sens au cours des deux à trois prochaines années », créant de « grandes opportunités » pour les entreprises de ce domaine.

Robots et humains travaillant ensemble

L’une des raisons pour lesquelles la construction n’a pas réussi à suivre le rythme des gains de productivité enregistrés par l’industrie manufacturière est qu’elle est « l’une des industries les moins robotisées », explique Kevin Albert des entreprises de robotique Canvas. Ce n’est pas un hasard si la productivité a décollé dans la fabrication et la logistique dans les années 1980, « la même période où les robots industriels ont commencé à entrer dans le courant dominant », affirme-t-il. La mise en place de la robotique dans ces secteurs a été plus simple : « si les environnements industriels sont standardisés et certains, chaque bâtiment est différent ».

Mais l’évolution des capteurs permet de plus en plus d’automatiser des environnements « dynamiques et incertains », comme les chantiers. Les propres robots de Canvas, qui se concentrent sur la finition des cloisons sèches dans les bâtiments, en sont un bon exemple. Bien que cela puisse sembler un créneau, il demande beaucoup de main-d’œuvre, « incroyablement dur physiquement » pour les travailleurs qui doivent préparer la peinture, puis l’appliquer et la poncer, et a tendance à « créer des goulots d’étranglement » dans le processus de construction.

En automatisant certaines parties du processus, les robots peuvent « réduire le temps nécessaire de cinq à sept jours à seulement deux », tout en permettant aux humains de se concentrer sur la direction des robots et le réglage fin de l’application de la peinture. Cela rend le travail plus sécuritaire et plus intéressant, surtout pour les jeunes travailleurs qui ont l’impression que « les outils, les compétences et le cheminement de carrière dans la construction ne leur parlent pas ».

L’idée de robots et d’humains travaillant ensemble transformera la construction, déclare Kim Povlsen d’Universal Robots. Traditionnellement, les robots ont été considérés comme « quelque chose de dangereux » qui « doit être enfermé dans des cages ou derrière des écrans de verre ». Dans un avenir pas si lointain, ils seront probablement plus petits, alimentés par des batteries et montés sur roues, ce qui les rendra beaucoup plus mobiles que leurs cousins ​​dans les usines.

Combiné à une plus grande facilité de programmation, cela devrait permettre de les apporter sur site et de les adapter à des conditions spécifiques.

Cette approche se reflète dans le fonctionnement d’Universal Robots. Plutôt que de construire des robots dédiés à chaque tâche, il a conçu le matériel de base de manière à ce que les entreprises individuelles, telles que Canvas, qui utilise ses robots, puissent modifier et personnaliser aussi efficacement que possible. C’est « encore relativement nouveau », mais Povlsen est optimiste. Alors que l’industrie de la construction « devient beaucoup plus ouverte à l’utilisation de robots », nous n’avons « vu que la pointe de l’iceberg en termes de ce que les robots peuvent faire », dit-il.

Ajout de support avec des exosquelettes

Nous pouvons également améliorer ce que les humains peuvent faire en utilisant des exosquelettes – des machines portables qui soutiennent et protègent l’utilisateur. En réduisant la pression sur le corps, ils « peuvent jouer un rôle énorme pour améliorer la santé et la sécurité des travailleurs du site », explique Graeme Larsen, doyen associé de la durabilité à l’University College of Estate Management et professeur invité à l’Université RMIT. Ils ont le potentiel de permettre aux travailleurs de la construction de « travailler plus longtemps, d’être moins fatigués, d’avoir moins de jours de maladie, d’éviter les blessures et d’être en mesure d’effectuer des travaux manuels plus tard dans la vie sans nuire à leur corps ».

Il existe une quantité croissante de preuves à l’appui, déclare Michiel de Looze de TNO Pays-Bas, qui se concentre sur la recherche scientifique appliquée. L’année dernière, une étude a porté sur un groupe de plâtriers à qui l’on a proposé d’utiliser des exosquelettes pour les aider dans leur travail. Loin d’être résistants aux appareils, les plâtriers, qui passaient une grande partie de leur travail à travailler les mains au-dessus de la tête, trouvaient les exosquelettes utiles.

Plus de 90% des personnes ayant participé à l’étude ont estimé que les exosquelettes apportaient un soutien supplémentaire et la moitié d’entre elles ont déclaré se sentir moins fatiguées en fin de journée. L’industrie approche rapidement d’un « tournant » dans l’adoption des exosquelettes, avec une « augmentation certaine » des nombres utilisés, dit de Looze. Cela est particulièrement visible dans certains des emplois les plus exigeants physiquement et les plus répétitifs – ils sont « moins utiles dans les emplois plus dynamiques qui impliquent un plus grand degré de mouvement et de flexibilité ».

Les exosquelettes commencent maintenant à passer de ceux très basiques basés sur des ressorts à ceux qui utilisent des moteurs (appelés actionneurs) pour ajuster le niveau de support qu’ils fournissent. « Il y a à la fois une plus grande sensibilisation et un niveau d’acceptation plus élevé des technologies d’assistance dans l’industrie de la construction », conviennent Jason Jones de la société d’exosquelettes Ekso Bionics et William Shaw, conseiller principal de la société.

Par exemple, les entreprises se tournent de plus en plus vers les exosquelettes pour les aider à élargir la main-d’œuvre de la construction afin d’inclure des travailleurs plus âgés, plus petits ou moins forts physiquement. Le type d’appareils devient également plus sophistiqué et pourrait bientôt être utilisé pour empiler et ramasser des matériaux, des tâches pour lesquelles ils étaient auparavant inadaptés. En fin de compte, les avantages des exosquelettes pourraient être si importants qu’à long terme, ils pourraient devenir une forme d’équipement de protection individuelle, explique Larsen. J

Il est peu probable que cela se produise rapidement – ​​l’adoption « est un processus complexe impliquant un éventail de parties prenantes » – mais ils pourraient éventuellement être obligatoires pour certaines tâches, tout comme le casque désormais omniprésent.