Construction durable : Strabag mise sur la conception générative

Konstantinos Kessoudis se trouve dans le coin cuisine du Centre de réalité virtuelle de la « Maison ZÜBLIN », à Stuttgart. À côté de lui, un immense écran éclaire la pièce ; plusieurs caméras sont suspendues au plafond. La discussion porte sur les défis de la numérisation dans le secteur du BTP. Konstantinos Kessoudis se retourne pour prendre une boîte à thé sur une étagère afin d’illustrer son propos.

« La boîte à thé, c’est le bâtiment. Les sachets de thé, ce sont ses éléments de construction standardisés. Ce qui manque ici, c’est la flexibilité, car la boîte est préconfigurée ; nos bâtiments, eux, présentent une forte variabilité. L’idéal serait de gérer individuellement les sachets de thé lors de la planification, de les regrouper dans les boîtes qu’on veut, en fonction des projets, et en plus de les relier à la production. »

Konstantinos Kessoudis est responsable BIM 5D au sein du service Innovation & Numérisation de STRABAG (SID). Il fait ici référence aux constructeurs de machines qui fonctionnent, depuis les années 1990 déjà, avec ce « système de boîte à thé », c’est-à-dire avec des éléments de construction standardisés, reliés aux processus de fabrication. Selon lui, ce fonctionnement s’avère beaucoup plus efficace que celui du BTP. Il cite en exemple la planification industrielle intégrée dans l’industrie automobile.

« Sur les chantiers de construction, c’est précisément cette liaison entre les éléments à configurer, les sachets de thé donc, et le processus de fabrication qui nous manque », renchérit Konstantinos Kessoudis. Mais entre-temps, le secteur du BTP a lui aussi évolué vers des processus allégés, car il représente près de 40 pour cent des émissions mondiales de CO2 compte tenu de l’extraction des matières premières, des processus de construction et de l’exploitation des bâtiments. »

« Relier et automatiser les processus » sont les fers de lance de Konstantinos Kessoudis : « Relier les processus permet de réduire les inefficacités, comme celles liées à l’organisation du chantier, tandis que l’automatisation nous aide à être plus compétitifs, mais aussi plus durables ». Cet ingénieur civil entend par là non seulement la liaison entre la planification et le chantier, mais aussi la réduction des matériaux utilisés et la fin d’une partie des travaux pénibles grâce au recours à la robotique, à l’impression 3D en béton, aux visualisations avec des lunettes de réalité virtuelle, mais aussi à l’intelligence artificielle durant la phase de planification et, surtout, durant la phase d’exécution des travaux.

Forte de toutes ces innovations, STRABAG entend améliorer sa productivité : l’entreprise de construction fait pour cela appel à des partenaires du secteur comme Autodesk. La collaboration avec le fournisseur de logiciels s’est traduite par une lettre d’intention, signée en 2020 par le PDG d’Autodesk, Andrew Anagnost, et le directeur du numérique de STRABAG, Klemens Haselsteiner. Récemment, les deux partenaires ont décidé de poursuivre cette collaboration fructueuse. « Autodesk est pour nous un partenaire idéal, car il s’intéresse aussi bien à l’industrie du bâtiment qu’à celle de la fabrication et qu’il peut nous faire bénéficier de sa précieuse expérience dans ces deux secteurs », se réjouit Klemens Haselsteiner.

Depuis plusieurs années, STRABAG mise clairement sur les technologies innovantes. La conception générative, un des nombreux moteurs de linnovation, occupe désormais un groupe entier, sous la direction de Marco Xaver Bornschlegl, au sein du service Innovation & Numérisation de STRABAG (SID). L’équipe est dirigée par Fabian Evers, qui lui non plus n’est pas avare du mot « automatisation » : « Nous repensons la planification en introduisant des processus automatisés. Nous traduisons les connaissances en architecture et en construction en algorithmes afin d’automatiser cette phase et, in fine, d’optimiser les bâtiments », explique cet architecte de formation.

Ce qui était auparavant géré manuellement dans un tableau Excel se trouve désormais dans un outil d’automatisation. L’ingénieur en charge n’a donc plus qu’à définir les paramètres du cahier des charges et les objectifs du projet, dans un système de CAO. À partir de ces données, l’ordinateur génère en très peu de temps une multitude de solutions optimales à l’aide de calculs logiques et de méthodes d’intelligence artificielle évolutives. Ce ne sont plus trois ou quatre idées, mais des centaines, voire des milliers, qui sont ainsi proposées. En outre, elles fournissent davantage d’indicateurs, plus précis, que ceux que les concepteurs ne pourraient jamais recueillir. Il n’y a alors plus qu’à choisir la meilleure solution, grâce au filtre de paramètres.

Sur le terrain, cette méthode est développée par exemple en collaboration avec le département STRABAG Real Estate (SRE) afin d’évaluer des parcelles : en très peu de temps, les promoteurs peuvent ainsi déterminer la meilleure façon d’aménager une surface donnée. Dès le départ, l’outil tient compte de paramètres tels que l’ensoleillement optimal, l’empreinte carbone ou le nombre d’unités d’habitation.

La conception générative intervient également lors de la phase d’avant-projet détaillé, ce qui facilite considérablement le travail de l’équipe, comme l’explique Fabian Evers : « Nous avons programmé des modules standardisés d’escaliers et d’ascenseurs générés de façon automatisée dans Revit, une fois renseignés les paramètres tels que la hauteur d’un étage. » Au lieu d’avoir à redessiner des escaliers standard à chaque nouveau projet, les dessinateurs ont juste à recourir au plan. En somme, un parfait exemple de « sachet de thé standardisé ».

« Le module d’escalier conçu par conception générative permet de gagner beaucoup de temps : au lieu de se casser la tête pendant trois semaines, un escalier est prêt en un jour », résume Fabian Evers. Les planificateurs n’ont plus besoin de s’attarder sur la modélisation d’éléments de construction simples. Les murs sont bien plus faciles à déplacer pour simuler des variantes dans la mesure où les modules s’ajustent automatiquement aux modifications apportées à la maquette. Cela nous permet de gagner un temps précieux que nous pouvons consacrer aux besoins individuels de chaque client. »

À l’avenir, STRABAG et ZÜBLIN veulent développer, sur le modèle des escaliers, des éléments de bâtiments, voire des bâtiments entiers comme système, à la manière d’une boîte à thé, qui seront dessinés, produits et assemblés sur le chantier grâce à l’automatisation. Le groupe relie ainsi la conception à la production, jusqu’au montage sur le chantier, le tout de façon fluide et numérisée.

Cette méthode de travail rapproche les différents acteurs, qui travaillaient auparavant chacun de leur côté. Architectes, ingénieurs structures, techniciens, experts en développement durable et en protection contre les incendies, concepteurs de façades et ingénieurs en génie civil se retrouvent autour d’une même table, comprennent mieux les interdépendances et portent un regard global sur le bâtiment. En un mot, la conception générative rend la gestion de projet plus transversale.

Mais l’un des principaux avantages de la conception générative dans le secteur du BTP est le développement durable. Les experts en la matière, qui intervenaient généralement plutôt à la fin de phase de conception, ont désormais leur mot à dire dès le début grâce à la nouvelle méthode numérique, qui prend en compte l’empreinte carbone.

« C’est une aide considérable pour aller vers des constructions plus durables », s’enthousiasme Fabian Evers. Les décisions concernant les projets ne se basent plus uniquement sur l’expérience des experts, mais sur des faits et des paramètres. Sans conception générative, on opterait pour une fenêtre en PVC parce que c’est ce qui se fait depuis longtemps et que c’est plus économique à court terme. L’outil d’automatisation, lui, propose désormais aux planificateurs une fenêtre en aluminium, car c’est un matériau plus pérenne, et donc plus durable. »

Le groupe STRABAG est convaincu que les outils d’automatisation comme la conception générative vont révolutionner le processus de planification et de construction. Les processus sont accélérés, les experts sont réunis autour de la maquette, et la conception, la production et l’assemblage sont reliés. Ce qui représente globalement des économies en termes de temps, de coûts et de ressources. « Optimisation » est le mot magique, « automatisation », la baguette magique. Et la boîte à thé ? C’est le chapeau duquel les concepteurs font sortir des éléments de construction standardisés pour la fabrication.