Tout ce que vous devez savoir à propos de la technologie dans les secteurs de la conception et de la construction

Plusieurs technologies numériques seront combinées afin de remodeler la façon dont l’environnement bâti sera construit pour la prochaine génération. Anthony Thompson, spécialiste BIM du Department of Environmental Protection de New York, nous livre son analyse.

Tous les acteurs de l’industrie AEC ont déjà entendu parler du BIM, l’acronyme à la mode qui est soit mal compris, soit défendu avec ferveur par les professionnels du secteur. Mais alors que beaucoup commencent à se mettre au diapason et essaient de préparer leur transition vers le BIM en mettant en place de nouvelles normes et bonnes pratiques, quelque chose de vraiment incroyable est en train de se passer en arrière-plan.

La plupart d’entre vous pensent certainement que l’acquisition d’un logiciel BIM est la clé de la transformation numérique du secteur AEC. Mais il ne s’agit en réalité que d’un aspect important de la façon dont la technologie va bouleverser notre environnement bâti. En fait, le BIM pourrait bien servir de pierre angulaire ou de fondement pour tous les autres blocs de construction.

La véritable transformation aura lieu lorsqu’un ensemble de technologies et de processus se croiseront pour former un diagramme de Venn avec en son centre un point que nous appellerons « construpture » (construction+rupture). Et même si certaines de ces technologies n’en sont encore qu’aux premiers stades de leur développement, et que d’autres sont déjà bien lancées, leur impact potentiel ne doit pas être sous-estimé. La vitesse d’évolution du smartphone en est la preuve (et c’était il y a à peine 10 ans !). Les conséquences de l’arrivée d’Internet sur les agences de voyages, la location de films et les photos papier sont un autre exemple de cette tendance. Certaines des technologies mentionnées ici auront un comportement similaire : adoption, intégration et finalement, « construpture ».

Trois principaux éléments seront rassemblés, chacun disposant de sous-éléments :

  • Les logiciels : BIM, gestion de projet en collaboration (Project Management Collaboration), réalité augmentée, machine learning, conception générative (intelligence artificielle)
  • Les équipements : IoT (« l’Internet des objets »), scanners de capture de la réalité en 3D, stations d’agencement robotisées, impression 3D, fabrication numérique, robotique de la construction
  • Les processus : préfabrication, conception-construction, personnalisation de masse, blockchain

 

Le BIM agira comme un catalyseur pour toutes les autres technologies en donnant lieu à des projets de conception et de construction beaucoup plus transparents que ceux que nous avons l’habitude de voir aujourd’hui. Et cette transparence implique généralement une réduction des risques pour toutes les parties prenantes, ce qui conduit à de meilleurs résultats, un meilleur retour sur investissement et des profits majeurs.
 
Décomposons chacune des catégories ainsi que leurs sous-éléments afin de déterminer comment nous pourrions provoquer cette « construpture ». Gardez à l’esprit qu’il s’agit là d’un résumé et qu’il serait possible d’écrire un livre entier sur chacun de ces éléments. Nous définirons chacune de ces technologies ainsi que leur potentiel en tant que moteurs de cette « construpture ».

LES LOGICIELS

BIM

Les modèles BIM sont des représentations 3D intelligentes des propriétés physiques et fonctionnelles d’un projet de construction créés via un logiciel. Ils contiennent toutes les parties du bâtiment (ou de l’infrastructure) ainsi que les données y étant associées. Dites-vous tout simplement que le BIM est le jumeau numérique de votre projet et qu’il vous permet d’identifier chaque élément de votre bâtiment ou de votre infrastructure ainsi que tout ce que vous devez savoir sur ces éléments. Ne comparez pas le BIM à la CAO 3D. Notez également que le BIM deviendra l’AIIM (Artificial Intelligent Information Modeling) et sera alimenté par machine learning.

La gestion de projet en collaboration dans le cloud ou Project Management Collaboration (également appelée PMIS, Project Management Information System)

Ces applications permettent à plusieurs parties prenantes de partager des documents et des informations numériques dans le cloud. De cette manière, les équipes peuvent s’échanger des dessins et autres documents ou échantillons à soumettre, des demandes d’information, des taux de marge, des rapports, etc. Il s’agit en fait d’une sorte de classeur partagé sur Internet (et accessible depuis un ordinateur, un téléphone portable ou une tablette) pour les membres de l’équipe d’un projet de construction. Cette technologie devient encore plus puissante grâce à des applications mobiles qui permettent de synchroniser le travail des équipes de terrain avec les bureaux.

La réalité augmentée

Imaginez pouvoir enfiler une paire de lunettes et projeter un hologramme de votre BIM (ou de n’importe quel objet de votre construction) sur site avant que celui-ci ne soit construit. Et bien, ceci est désormais possible grâce à des outils tels que Microsoft Hololens. La réalité augmentée diffère de la réalité virtuelle étant donné qu’elle ne vous immerge pas complètement dans un environnement numérique (c’est le principe de la réalité virtuelle, qui remplace votre vision par un écran dans une paire de lunettes). Au lieu de cela, votre vision est complétée par des images superposées sur le monde qui vous entoure. L’impact de la réalité augmentée, lorsqu’elle sera prête pour le consommateur, sera considérable, et celle-ci affectera certainement fortement les secteurs de la conception et de la construction. 

Machine learning et conception générative

Les ordinateurs sont de plus en plus intelligents. Les progrès de l’intelligence artificielle permettent aux ordinateurs de reconnaître des images, de faire des suggestions et de créer de nouvelles réponses à partir d’un grand nombre de données. Mais en quoi cela affecte-t-il la conception et la construction ? Plutôt que de créer un modèle en partant de zéro, les architectes et les ingénieurs auront recours à l’intelligence artificielle pour produire leurs dessins. Puis, ils n’auront plus qu’à les peaufiner et à les envoyer. Et BIM ! En plus, la documentation du projet peut être rationalisée par classification des images. Les phases d’estimation et de planification peuvent également être automatisées ou semi automatisées. De manière générale, l’automatisation finira par automatiser l’automatisation (dans tous les secteurs) et l’intelligence artificielle transformera la façon dont nous apportons de la valeur ajoutée à un projet.

LES ÉQUIPEMENTS

« L’Internet des objets » et les capteurs connectés (IoT, Internet of Things)

La façon dont nous nous voyons et dont nous voyons le monde est convertie en flux de données en temps réel à l’aide de minuscules capteurs connectés à nos objets et à notre corps par le biais d’appareils (comme les téléphones et les smartwatches) et via Internet. L’IoT déterminera en grande partie la façon dont nous contrôlons notre environnement et tout ce qui nous entoure. Cette technologie pourra également faire évoluer nos sites de constructions, notamment en nous offrant des informations sur les conditions de travail, un suivi des matériaux et des informations concernant la santé des membres de l’équipe afin de nous assurer qu’aucun d’entre eux n’est surbooké, le tout en temps réel et via des équipements portables. Imaginez une sorte d’Alexa pour site de construction.

Scanners de capture de la réalité en 3D

Les jours du mètre ruban sont derrière nous (même si, pour des raisons que j’ignore, celui-ci reste la méthode de mesure préférée). Les scanners laser offrent la possibilité de numériser l’intégralité de la géométrie d’une zone avec précision puis de la visualiser en 3D (nuage de points). Étant donné la précision des résultats et le gain de temps offert par les scanners laser en comparaison avec les méthodes traditionnelles d’évaluation des conditions d’un site, vous pouvez être sûrs que cette technique sera de plus en plus utilisée.

Stations d’agencement robotisées

Le passage du modèle BIM au site de construction est la solution idéale pour obtenir un agencement des plus précis. Ces petites machines projettent nos modèles à l’endroit où ils sont censés être. Vous penserez donc bien que cela représente un gain de temps considérable en comparaison avec la lecture des plans papier et l’utilisation de lignes de craie et de crayons. Attendez-vous à ce que cela devienne une référence entre les commerçants dans un proche avenir.

Impression 3D et fabrication numérique

La création d’objets physiques à partir d’un modèle numérique est désormais possible grâce à la fabrication additive (procédé de fabrication d’un objet physique par empilement de couches successives de matière à l’aide d’une extrudeuse placée sur un portique à 3 axes). L’impression 3D n’est plus réservée aux petits objets ménagers tels que les peignes. Des bâtiments entiers ont été « imprimés » en béton en à peine 24 heures. Nous pouvons nous attendre à ce que cette technologie continue de s’améliorer et à ce qu’elle trouve sa place dans la fabrication de pièces de construction, qu’il s’agisse d’un élément en particulier ou d’un tout.

Robotique de construction

Les équipements sans opérateur, les drones et les camions de livraison autonomes, les bras robotisés qui assemblent des pièces de construction... Tous ces robots deviendront très bientôt la norme au sein de notre industrie. C’est peut-être difficile à croire, mais la robotique de construction s’utilise depuis les années 80. Aujourd’hui, elle est passée au niveau supérieur et elle permet une plus grande flexibilité et un plus grand nombre d’applications. Des robots autonomes ou télécommandés capables d’évaluer et de remblayer les sites de construction ou encore de prendre en charge l’assemblage des pièces inonderont bientôt le secteur de la construction sur et hors site.

LES PROCESSUS

Préfabrication

La construction hors site est de plus en plus fréquente en raison de son efficacité dans la livraison de projets. Bien que la première chose qui vous vienne à l’esprit lorsque vous pensez au préfabriqué soient des bâtiments modulaires rectangulaires, il en existe bien d’autres usages. Les panneaux de façade de grande dimension, les racks préassemblés, les salles de bains « prêtes à poser » et les structures en cadre entrent tous dans cette catégorie. Et bien que la préfabrication ne soit pas toute récente, nous pouvons nous attendre à ce que cette méthode de livraison de la construction ait un impact important sur la planification et la qualité des projets.

Conception-construction/IPD

Les méthodes de livraison de projets traditionnelles suivent un ordre classique et inefficace (conception-offre-construction) dans lequel les différentes parties opèrent chacune dans leur propre silo et tentent ensuite de se rassembler pour former un tout. Il existe d’autres méthodes telles que la gérance de construction avec prix maximum garanti, la conception-construction et la livraison de projet intégré (IPD, Integrated Project Delivery). À mon avis, les grands gagnants seront des entreprises ou des structures contractuelles rassemblant les principales parties prenantes sous un même toit. Ce genre d’entreprises et de méthodes de livraison de projets garantissent la participation et la circulation de l’information sans heurt. Cela offre plus de possibilités d’améliorer la conception et de réduire les coûts tout en évitant les erreurs dans la phase de construction.

Personnalisation de masse

Lorsque l’on entend parler de production de masse, on pense généralement à un emporte-pièce reproduit à l’identique des milliers voire des millions de fois. Prenez des pièces standard et associez-les à la capacité de les rendre uniques et vous obtiendrez une « personnalisation de masse ». Il s’agit en fait de personnaliser chacun des biscuits que vous avez découpés à l’aide de votre emporte-pièce de façon à en faire des mets uniques. La possibilité de donner une caractéristique unique à un composant standard permettra de faire avancer la préfabrication et offrira plus d’options aux propriétaires.

Blockchain

« Block quoi ? Jamais entendu parler ! » Cette technologie est le moteur de bitcoin et des autres crypto-monnaies. Il s’agit d’un registre public distribué et décentralisé (sans organe de contrôle) soutenu par un réseau international de plusieurs nœuds (ordinateurs) et protégé par cryptographie (cryptage mathématique). Vous avez peut-être déjà entendu parler de bitcoin et de crypto-monnaies à un milliard (ou presque), et vous vous demandez certainement ce que la « monnaie numérique » a à voir avec la construction.

Ce n’est pas l’aspect « monnaie » qui nous intéresse ici, mais plutôt le registre de la blockchain et ce qui peut être construit à partir de celui-ci. La blockchain est un registre public distribué qui permet la mise en œuvre de « contrats intelligents » (protocoles informatiques qui exécutent des transactions automatiquement et selon des conditions préprogrammées). Les instructions conditionnelles exécutées dans la blockchain garantissent un projet transparent via le PMIS (Project Management Information System), qui contient des contrats intelligents agissant sur les activités du projet. C’est ça qui nous intéresse vraiment au sujet de la technologie de blockchain. Nous verrons bientôt comment cela peut fonctionner. Gardez à l’esprit que la blockchain et bitcoin sont deux éléments à part entière et qu’ils ont le pouvoir de transformer radicalement l’ensemble de la société. Apprenez-en plus sur le fonctionnement des blockchains ici.
 
Ouf, ça fait beaucoup de technologie d’un coup ! Vous êtes probablement en train de vous dire : « Ok, mais qu’est-ce que toutes ces inventions postmodernes ont à voir avec moi et ma profession ? » Et bien, ces technologies pourront peut-être vous sembler futuristes, mais souvenez-vous de l’exemple du smartphone que nous avons mentionné. À un moment ou un autre dans les années à venir (dans une dizaine d’années, ou peut-être même avant), ces technologies joueront ensemble comme des enfants dans une cour d’école.  Imaginons un scénario hypothétique dans lequel toutes ces technologies sont utilisées pour mener à bien un projet et voyons l’impact que celles-ci pourraient avoir.

Je suis un propriétaire d’entreprise qui souhaite ériger un bâtiment de plusieurs étages à usage mixte au-dessus d’une installation existante de deux étages. Je contacte une entreprise de conception-construction d’architectes, d’ingénieurs et de constructeurs. Ils visitent le site et numérisent mon bâtiment à l’aide d’un scanner de capture de la réalité en 3D afin d’évaluer les conditions de l’environnement bâti. Le scan de mon bâtiment est envoyé vers un autre logiciel qui analyse le nuage de points et génère un modèle BIM de manière autonome. Toutes les parties de l’installation sont étiquetées et peuplées de données grâce à la reconnaissance d’images par machine learning. L’équipe passe ensuite le modèle BIM dans un programme de conception générative, qui nous offre des centaines d’options de conception et plusieurs variations qui répondent toutes aux besoins du projet et de l’étendue des travaux. L’intelligence artificielle est de nouveau utilisée parallèlement à ce processus afin de générer une estimation précise des coûts ainsi qu’un calendrier prévisionnel sur la base de l’historique des données de projets similaires.

L’équipe se rend sur site pour une réunion de lancement et me promène littéralement dans mes nouvelles installations grâce à des lunettes de réalité augmentée. J’analyse quelques unes des options disponibles après avoir été complètement immergé dans mon possible futur bâtiment et, après avoir pris en compte les conseils de l’équipe de construction, je choisis l’une des options. Les conditions contractuelles sont finalisées et codées dans le registre blockchain, qui enregistrera toutes les transactions, les activités et les jalons du projet à l’aide de capteurs IoT connectés aux matériaux, aux membres de l’équipe et aux drones autonomes, le BIM faisant à la fois office de colonne vertébrale et de colle.

La construction commence sur le chantier et la superstructure est préfabriquée hors site dans une usine. Elle sera prête pour une livraison sur site dans les temps. Les pièces standard telles que les panneaux de façade sont personnalisées (personnalisation de masse) via des imprimantes 3D afin d’obtenir le motif de briques ondulées que j’ai choisi. Les robots de construction commencent à assembler d’autres pièces qui ne sont pas imprimées. Des structures optimisées et libres de conflits (grâce à l’intelligence artificielle) sont extraites du modèle BIM et projetées à leur emplacement à l’aide de stations d’agencement robotisées.
Alors que le projet est en cours, les membres de l’équipe se synchronisent grâce au PMIS que nous utilisons. Les fichiers et les communications sont stockés à un emplacement unique et accessible à tous. Des rapports quotidiens sont générés automatiquement à partir des objets de l’IoT dont nous disposons sur site. De cette manière, nous pouvons savoir qui était présent (t-shirts intelligents portés par les membres de l’équipe) et nous renseigner sur les conditions du site (capteurs météorologiques) ainsi que sur ce qui a été fait. Ne perdez pas le fil, ce qui suit très important : le PMIS étant protégé par des contrats intelligents inscrits dans la blockchain, lorsque les pièces préfabriquées arrivent sur site via un camion de livraison autonome (robotique de construction), celles-ci sont suivies et enregistrées par des capteurs (IoT) puis comparées au modèle BIM à l’aide de scanners 3D, qui en vérifient la précision (machine learning). Enfin, une demande de paiement est délivrée automatiquement selon les conditions programmées dans la blockchain.

Mon projet est terminé, en avance sur le calendrier et en deçà du budget grâce au monde merveilleux de la technologie et au fantastique potentiel de la combinaison entre l’homme et la machine ! Pas besoin de transférer les données BIM car mon modèle BIM va maintenant s’inscrire en tant qu’organisation autonome décentralisée (DAO) dans la blockchain (hein ?!). Cela veut dire que mon bâtiment est programmé dans la blockchain en tant qu’entité autonome, avec des instructions contractuelles encore plus intelligentes, cette fois pour fonctionner sans intervention (humaine). Il se contrôle lui-même à l’aide de ses propres capteurs (IoT) de façon à ce qu’une demande de maintenance soit envoyée automatiquement si une lumière s’éteint (ou si une réparation est nécessaire). Le loyer est collecté de façon autonome auprès des locataires, qui paient en crypto-monnaie. Et mieux encore, je reçois un allégement fiscal pour avoir inscrit ma DAO dans le registre public.

Voilà pour l’histoire de la « construpture ».
 
Il est facile de se perdre dans les détails de ce scénario hypothétique, mais pensez à votre flux de travail quotidien et à la façon dont certaines de ces technologies pourraient avoir un impact positif sur vous et votre équipe (ou votre entreprise). Réfléchissez à la manière dont vous pourriez gagner en efficacité et en productivité en tirant parti de ces technologies. Que vous soyez un entrepreneur résidentiel ou une entité gouvernementale qui dépense des milliards, vous finirez par en bénéficier d’une façon ou d’une autre. Les premiers à adopter ces technologies passeront certainement pour des toqués (moi le premier), jusqu’à ce que tout le monde se rende compte de l’immense valeur ajoutée que peut apporter leur adoption et se décide à rejoindre le navire.
 
Je suis convaincu que nous sommes sur le point de connaître de grands changements et, bien que l’industrie du bâtiment ait la réputation de fuir les nouvelles technologies, j’aime à croire que cette fois-ci, les choses seront différentes. Les générations de travailleurs actuelles et futures (la génération Y, dans laquelle je m’inclus, et les minecrafters) seront le moteur du changement, car la technologie est déjà profondément ancrée dans leurs vies.
 
En tant que professionnels de l’industrie AEC, nous améliorons constamment l’environnement bâti en développant et en rénovant les bâtiments ainsi qu’en améliorant les infrastructures afin d’offrir une meilleure qualité de vie à leurs utilisateurs. Le changement technologique en cours contribuera à catapulter le taux de réussite des projets de conception et de construction coûteux et risqués, qui sont souvent sujets à des retards et des dépassements de budget.
 
Ensemble, transformons l’environnement bâti et construisons un monde meilleur !

À propos de l'auteur :



 

     Anthony Thompson
     Anthony Ayman Thompson est un architecte et directeur de la construction résidant à New York avec plus d'une décennie d'expérience dans les
     quatre secteurs de la construction (résidentiel, commercial, civil et industriel). Il croit en la puissance de la technologie pour améliorer les vies et est
     passionné par la conception et la construction qui profite à l'humanité. Vous pouvez le trouver sur www.aythompson.com.