10 façons de bâtir mieux, plus vite et plus durable avec les technologies de pointe

• La digitalisation redéfinit le secteur du BTP pour fournir aux professionnels des données détaillées de chaque processus grâce aux technologies intégrées.
• En incorporant ces technologies, les entreprises du BTP constateront une amélioration de leur efficience, ainsi que des économies d’argent et de temps.
• Au fur et à mesure de leur évolution, les technologies finiront par converger en un environnement intégré de données où la modélisation numérique deviendra la plateforme centrale.

La digitalisation du BTP est en train de véritablement transformer le matériel informatique, les logiciels ainsi que le rôle des personnes travaillant sur les chantiers. La granularité et la sensibilité de collecte et d’organisation des données dans la poussière et la saleté d’un chantier donnent aux constructeurs un panorama de plus en plus clair leur permettant de gagner en efficacité dans leurs opérations.

Toutefois, ces avancées spectaculaires ne sont pas le fruit du hasard. De nos jours, un chantier de BTP de pointe se caractérise de plus en plus par l’intégration importante de multiples nouvelles technologies qui se renseignent et se complètent.

Les algorithmes d’apprentissage automatique peuvent par exemple optimiser le cahier des charges des matériaux avant même le début d’un chantier, et trouver le meilleur prix pour les meilleurs matériaux juste au bon moment. Lorsque la construction commence, il n’est pas exclu qu’un robot quadrupède visite physiquement le site, et se serve de l’intelligence artificielle (IA) et de la technologie de capture de la réalité pour éviter les dangers et les obstacles. Sa mission est d’inspecter le travail effectué et les risques de sécurité, et d’utiliser ces données pour mettre à jour la maquette numérique dynamique du chantier. Ces informations pourraient servir à commander un robot d’impression 3D qui extrude des lignes de ciment bas carbone. Pendant que le ciment durcit, la maquette reçoit une mise à jour des progrès effectués.

Ces technologies donnent aux maîtres d’œuvre la possibilité de savoir ce qu’il se passe à toutes les étapes de leurs projets de construction avec une précision sans précédent et d’économiser du temps et de l’argent. Ces outils promettent de nouveaux niveaux de précision et de rapidité qui peuvent créer un environnement de construction plus favorable et plus durable.

1. L’apprentissage automatique pour minimiser les risques

L’apprentissage automatique est un dérivé de l’IA se servant des algorithmes pour repérer les schémas dans les données ou dans l’environnement, tout en réagissant de manière dynamique à ces observations pour affûter les performances. Ces algorithmes examinent généralement les données de constructiontransférées ou générées dans le logiciel utilisé, comme les dessins, les maquettes, les approbations et autres documents pour détecter les schémas, les conflits potentiels et les risques de sécurité. Ces informations servent à optimiser le cahier des charges et à résoudre certains risques de coûts ou de calendrier avant même que ne commence la construction.

EarthCam est l’un des fournisseurs leaders de technologie de caméra en direct, de contenu et de services. Le BTP utilise EarthCam pour surveiller et documenter les chantiers. Que ce soit du contenu de webcam, du streaming vidéo en direct ou des vidéos de construction en accéléré, EarthCam fournit un écosystème complet de solutions de données visuelles pour améliorer la gestion de projet et promouvoir sa transparence.

EarthCam utilise également la toute dernière plateforme d’intégration de l’IA dynamique ainsi que l’edge computing, qui surpasse la capacité visuelle des observateurs humains. L’entreprise se sert des capacités de détection d’objet de l’IA pour automatiser les alertes, les balises et les visualisations. Ainsi, les équipes passent moins de temps à surveiller physiquement les chantiers et plus d’énergie à intervenir.

Matterport est une entreprise leader de données spatiales spécialisée dans la digitalisation et l’indexation du bâti. Le logiciel qu’elle propose permet aux équipes de BTP de créer et de partager des jumeaux numériques pour concevoir, bâtir et exploiter n’importe quel espace. La plateforme Matterport repose sur l’IA, et Matterport’s Cortex AI sert de pilier à l’ensemble du cadre technologique.

Le logiciel d’Autodesk Construction IQ, qui fait partie d’Autodesk Construction Cloud, utilise également l’apprentissage automatique pour prédire les risques potentiels des projets avant qu’ils n’aient des répercussions coûteuses : il suggère automatiquement des causes possibles et les associe à un niveau de risque. Construction IQ examine les risques dans la conception, la qualité, la sécurité et la gestion du projet et permet aux utilisateurs de créer un tableau de bord qui hiérarchise les problèmes par facteurs de risque à la fois au niveau du projet et d’un projet à l’autre.

Par exemple, Construction IQ va identifier les sous-traitants ayantfait l’objet de risques de sécurité, ou encore hiérarchiser l’urgence des demandes d’information, le tout à partir d’Autodesk Construction Cloud. Construction IQ donne aux équipes du projet un aperçu pragmatique des erreurs potentielles, afin d’attirer l’attention des maîtres d’œuvre au bon endroit et au bon moment.

2. Intégrer la robotique aux nouvelles technologies du BTP

Le succès de la robotique comme technologie de construction dépend de l’avancement technologique d’autres secteurs du BTP et de la façon dont elles s’intègrent les unes aux autres. Quelle que soit la tâche physique effectuée par un robot sur un chantier numérisé d’aujourd’hui (cartographie du site et inspection, livraison de matériaux, ou installation de composants), ce travail peut se faire correctement que si ces robots comprennent où ils se trouvent dans l’espace physique, comment les conditions évoluent autour d’eux, et comment leur travail s’intègre dans le plan de construction global. Cela implique une parfaite intégration avec les plateformes de capture de la réalité, les logiciels de gestion de la construction, l’IA, la modélisation numérique et bien d’autres.

À l’heure actuelle, les robots dotés d’IA sont capables d’exécuter une tâche unique, mais ils manquent souvent de flexibilité. Par exemple, le Hilti Jaibot est spécialement conçu pour percer des trous dans les plafonds. Il comprend comment changer de couple pour percer divers matériaux et sait ce qu’il doit faire s’il rencontre une barre d’armature. Le Tybot de robotique de construction avancée effectue le nouage des intersections de barres d’armature à une structure mécanique. Le robot de livraison et de transport à deux chenilles BUNKER de Weston Robot fait appel à la navigation LIDAR de télédétection par laser. Il peut transporter des charges de 60 kg et dispose d’une autonomie de batterie de quatre heures.

L’un des rôles les plus courants des robots sur les chantiers est celui d’inspecteur autonome du site. Le viBOT de viACT est un scanner 3D sur quad, capable de détecter l’utilisation des EPI, la présence de fumée et d’incendie, de suivre l’avancée d’un chantier, de reconnaître les visages et d’alerter sur les risques de glissade, de trébuchement et de chute. Un autre robot disponible dans le commerce nommé Spot, de l’entreprise Boston Dynamics, utilise ses jambes articulées pour accéder à des endroits où les robots sur roues ne peuvent pas aller.

3. Maîtriser les données d’un projet grâce à la construction connectée

La construction connectée consiste à digitaliser toutes les activités de BTP pour accélérer la façon dont ces activités sont traduites en données. Le terme « construction connectée » fait généralement référence aux technologies qui permettent un meilleur contrôle et une meilleure organisation des données du BTP. Le champ d’action de ces technologies peut être très étendu (effectuer le suivi et la gestion des délais d’un projet, des flux de matériaux et de l’utilisation des équipements) ou au contraire plus spécifique.

Le logiciel Takeoff d’Autodesk, qui fait partie de Construction Cloud, examine comment les maîtres d’œuvre génèrent les quantités de matériaux dont ils ont besoin pour un projet. Cette fonctionnalité est capable d’analyser les plans et maquettes et de décompter tous les composants en définissant une zone ou une projection linéaire. Elle est également capable d’appliquer des coûts unitaires pour fournir des devis estimatifs.

Concernant les applications plus larges, les utilisations de gestion numérique de projet les plus courantes sont la cartographie en réalité augmentée et l’intégration des données. Les plateformes telles que Evercam, NavVis, Oculo et OpenSpace observent ce qui se passe sur un chantier et vérifient l’avancée des travaux.

4. Évaluer la sécurité d’un site et le déroulement des opérations avec la réalité augmentée

Proche de la réalité virtuelle (RV), la réalité augmentée (RA) est une représentation visuelle complètement synthétique et immersive d’un environnement donné. En BTP, elle consiste à superposer des maquettes virtuelles 3D d’éléments de construction aux chantiers réels. Grâce à cette transformation monumentale, les constructeurs n’ont qu’à amener leurs données de modélisation numérique (BIM) sur le chantier et les déplacer dans l’espace.

Ce processus intervient à divers niveaux d’immersion, en fonction des appareils utilisés : smartphones et tablettes, ou casques et lunettes, car ils déterminent tout le champ de vision. Ces visualisations en réalité augmentée servent à évaluer la sécurité de la construction, le déroulement des opérations, et à détecter tout conflit éventuel.

L’outil GAMMA AR superpose des maquettes BIM 3D sur le chantier au moyen de la RA, ce qui permet de détecter les erreurs avant même la construction du bâtiment et de réduire les inexactitudes et les allers-retours inutiles entre les différents acteurs. Il peut aussi servir à visualiser les maquettes et les conceptions avant la construction.

Les entreprises de BTP qui utilisent GAMMA AR pour suivre l’avancée des travaux ont la possibilité de mettre en relation les données collectées sur le terrain avec les données de l’outil Build d’Autodesk. Une fois associées, les données de l’avancement GAMMA AR collectées sur le chantier peuvent être visualisées directement à l’intérieur des maquettes BIM 3D gérées sur Build.

Grâce à l’intégration de Resolve, il est possible de réviser les maquettes hébergées sur le Construction Cloud d’Autodesk en RV. Les utilisateurs peuvent laisser des commentaires en RV grâce à la transcription automatique des paroles en texte, extraire des documents 2D essentiels pour valider les maquettes et ouvrir de grands projets BIM sur des dispositifs de RV indépendants. L’outil Resolve aide les équipes à mieux adopter les ensembles de données BIM et à construire des installations plus sûres, plus efficientes et plus durables.

vGIS.io transforme les données spatiales (BIM, GIS et numérisations 3D) en jumeaux numériques conformes aux normes de construction et en RA. L’outil vGIS dispose de modules d’extension pour Civil 3D, Revit et Navisworks d’Autodesk et s’intègre directement à Autodesk Construction Cloud afin de réduire, voire d’éliminer la préparation manuelle des données pour la RA.

L’application Workshop XR d’Autodesk crée une table ronde où des avatars virtuels peuvent inspecter les maquettes numériques et les explorer à l’échelle réelle. Lorsqu’ils collaborent dans cet espace virtuel, les membres d’une équipe peuvent naviguer dans les maquettes en zoomant, en changer la direction et éplucher les différentes couches de données incorporées afin de diagnostiquer les problèmes et faire ressortir les accrocs dans le déroulement des opérations. Workshop XR propose de nouveaux niveaux d’immersion et de représentation par l’intermédiaire de casques de RV. La même équipe, représentée par des avatars, peut entrer dans la maquette pour y voir de plus près. Pleinement intégrée à Autodesk Construction Cloud, cette plateforme crée un environnement de données commun à la fois pour les collaborateurs techniques et non techniques, ce qui produit une représentation intuitive des travaux accessible comme jamais auparavant.

XYZ Reality permet de voir et de positionner des hologrammes de maquettes numériques sur le chantier avec une précision de trois à cinq millimètres, de valider en temps réel et de prendre des décisions immédiates sur le terrain pendant toutes les phases de la construction. Grâce à un mélange de RA de qualité technique et de contrôles exhaustifs du projet, XYZ Reality fournit aux donneurs d’ordre et aux entrepreneurs un moyen précis et objectif de gérer et de mener à bien les projets et de réussir la construction du premier coup.

5. Utiliser l’IA pour réduire les délais et les coûts du projet

Tout comme la robotique à laquelle elle est souvent associée, l’IA est un champ de recherche incroyablement vaste, souvent appliqué aux chantiers de construction de manière extrêmement ciblée. L’IA alimente les plateformes technologiques qui détectent et prédisent les risques de sécurité, surveillent l’avancée des travaux et signalent les retards, coordonne les réseaux d’Internet des objets (IdO), utilisent des drones et extrapolent de nouvelles couches de métadonnées à intégrer dans les maquettes BIM. Dans la plupart des cas, le but de ces algorithmes intelligents est de faire des économies de temps et d’argent, ainsi que de minimiser les émissions de CO2.

La plateforme d’identification et d’achat de produits Bimmatch fait appel à l’IA pour choisir les matériaux et les composants idéaux pour un projet donné, et les évalue, notamment en fonction de leur coût et de leur empreinte carbone. La plateforme, qui fonctionne comme un module d’extension Revit d’Autodesk, est capable de générer automatiquement les factures et promet de réduire de 75 % le temps passé à chercher les matériaux et les composants.

6. Gestion des coûts et des délais grâce aux capacités augmentées de la modélisation numérique

Les produits BIM comme BIM Collaborate, Revit et Navisworks d’Autodesk,  gagnent actuellement du terrain dans le domaine des représentations en trois dimensions des projets d’architecture, d’ingénierie, de construction et d’exploitation (AECO) qui sont connectés aux données des chantiers.

Au même moment, la modélisation numériqueévolue au-delà de la représentation visuelle pure. Ces nouvelles itérations vont encore plus en détail dans la gestion de projet. Les niveaux BIM (ou ses « dimensions ») sont en expansion pour incorporer les calendriers, les budgets et d’autres éléments, ce qui ajoute de nouveaux types de métadonnées à la maquette.

Par exemple, 4D BIM, qui se définit généralement comme l’intégration du calendrier et des séquences d’un projet, donne la possibilité aux intervenants de voir comment les éléments individuels s’alignent dans le plan général, et de vérifier leur bonne installation et dans le bon ordre, le tout en temps réel.

5D BIM incorpore les données de coût, en attribuant des valeurs en dollar à chaque élément, puis en mettant à jour le budget pour refléter les changements du chantier. Par exemple, Galliford Try Costain et Atkins, une coentreprise, s’est servie de 5D BIM pour agrandir une usine de traitement des eaux usées vieillissante à Liverpool, en Angleterre, qui dessert 600 000 usagers. Au moyen de Navisworks Manage et d’Autodesk Construction Cloud, l’équipe s’est servie de la maquette numérique pour faire une répétition des séquences de construction à l’avance. Elle a tiré des estimations de coût à partir des modèles. Cela les a aidés à mener une analyse de la valeur des stations de pompage et d’autres éléments.

Les prochaines dimensions de la modélisation numérique sont moins claires, bien que 6D BIM ait été définie comme la gestion de la durabilité et de l’empreinte carbone des éléments de construction. 7D BIM engloberait l’entretien, la gestion et les données d’exploitation, la conciliation des calendriers d’entretien, les garanties, les inspections, etc.

À terme, lorsque toutes les phases de la conception, de la construction et de l’exploitation seront intégrées dans la sphère numérique, la modélisation numérique couvrira toutes les autres technologies abordées ici, au fur et à mesure qu’elles s’insèrent dans la plateforme et communiquent les unes avec les autres.

7. Assurer le suivi des dispositifs connectés avec l’IdO

L’Internet des objets (IdO) appliqué à la construction, c’est-à-dire la mise en réseau de tout le matériel d’un chantier, s’avère fondamental pour coordonner les données nécessaires à la gestion d’un chantier tout en respectant les délais et le budget. La robotique et les drones (capables d’examiner un chantier pour détecter tout travail incomplet) ont besoin de l’IoT pour rapporter leurs activités à la maquette numérique mère. Les capteurs de chute et autres objets et vêtements connectés en réseau peuvent grandement améliorer la sécurité des chantiers. Les outils et les véhicules de chantier peuvent également bénéficier de la mise en réseau de l’IdO, afin de surveiller leur utilisation et d’identifier les besoins d’entretien et de réparation.

L’entreprise suédoise du bâtiment Skanska a mis au point une plateforme d’apprentissage automatique qui optimise la façon dont les camionneurs circulent sur les chantiers. En les mettant en réseau, la plateforme parvient à optimiser l’efficacité et les coûts. Skanska collabore actuellement avec Ditio, une entreprise de tech norvégienne, pour créer une plateforme d’IA qui va optimiser les trajets des camions afin de minimiser les mises au ralenti, les temps d’arrêt, la consommation de carburant et les dépenses d’entretien.

Tenna fabrique des dispositifs de suivi que l’on peut placer sur les équipements et les véhicules. Les dispositifs comprennent des traceurs pour les gros véhicules comme les camions, des traceurs GPS sans fil pour les grosses machines, des traceurs Bluetooth pour les équipements plus petits et des QR codes pour les objets encore plus petits comme les outils électriques. Les managers sont en mesure de voir où se trouvent leurs outils sur une carte et de tirer un historique d’utilisation et de maintenance.

8. Aller encore plus loin grâce aux outils analytiques

Le bien-fondé des nouvelles technologies de construction ne se limite pas aux représentations visuelles de ce qu’il se passe sur un chantier. Les membres des équipes du secteur AECO sont en mesure d’utiliser de nombreuses ’applications de gestion des contrats et des documents. Ils peuvent aussi surveiller les changements qui interviennent au fil du temps et des projets, évaluer l’expérience des entreprises, choisir les fournisseurs en fonction des projets, vérifier le respect des lois du travail et partager des informations en toute rapidité avec toutes les parties prenantes.

Quant à l’outil Data Connector d’Autokesk Construction Cloud, il donne aux équipes la possibilité d’exploiter leurs données au-delà du simple rapport d’activité et des tableaux de bord analytiques. Data Connector offre la possibilité d’extraire les données de la plateforme pour une analyse par permutation d’axes plus personnalisée (« slice and dice ») d’autres outils de veille économique. Par ailleurs, Data Connector s’intègre parfaitement à Microsoft Fabric pour extraire et combiner plusieurs sources de données et maximiser leur potentiel, tout en posant les bases pour continuer le développement de l’IA.

Toric propose des outils de visualisation des données compatibles avec la modélisation numérique capables d’intégrer et d’interpréter des données de plus de 20 applications, allant de Civil 3D d’Autodesk à Pinterest, puis de les organiser de manière intuitive en formats lisibles (graphes, tableaux, modèles, texte). Le tout sans avoir besoin pour l’utilisateur d’être expert en codage.

9. Générer des maquettes 3D détaillées avec LIDAR et des drones

Comme la robotique, les drones deviennent progressivement des outils essentiels aux professionnels du bâtiment pour maximiser la gestion efficiente de leurs chantiers. Le marché des drones grand public a littéralement explosé, et une multitude d’applications de photogrammétrie polyvalente utilisées pour créer des cartes extrêmement détaillées ont fait leur apparition sur les sites de construction.

L’autonomie de vol des drones est très limitée par la capacité des batteries au lithium-ion qui les alimentent : pour les drones de loisir, elle est de 30 minutes maximum. C’est la raison pour laquelle l’entreprise de piles à combustible à hydrogène H2GO est en train de mettre au point des drones aériens équipés de cette technologie. Bien que légères et sans danger, les piles H2GO durent trois fois plus longtemps que les batteries lithium-ion standard et ne génèrent aucune émission de CO2.

Une nouvelle génération de drones utilise la navigation LIDAR pour créer des maquettes 3D détaillées du ciel, grâce à des drones à voilure fixe et des quadricoptères. Le système LIDAR, qui permet de créer des maquettes à partir de points 3D au moyen de lasers émettant un faisceau sur une cible mille fois par seconde, atteint un niveau de détails, de forme et de texture beaucoup plus précis que la photogrammétrie normale. Cette technologie est donc idéale pour les relevés topographiques de forêts et lorsqu’il y a beaucoup de feuillage, ainsi que pour cartographier les sites au relief irrégulier. En outre, la technologie LIDAR va devenir essentielle aux bâtiments qui présentent des caractéristiques formelles complexes et des éléments d’articulation unique qui ont besoin d’être régulièrement inspectés.

La plateforme DroneDeploy est leader dans le domaine de la réalité virtuelle appliquée aux BTP. Ce logiciel convertit les chantiers, les structures et le bâti en représentations numériques faciles à comprendre, et génère des données précieuses. Par l’intermédiaire de cartographie, de maquettes 3D, d’analyse et de rapports, DroneDeploy crée une réplique numérique détaillée et exacte de n’importe quel site (bâtiments intérieurs ou extérieurs et terrassement), ce qui permet aux équipes du projet d’intervenir, de gagner du temps, et de limiter les coûts imprévus. Les cartes aériennes de haute résolution et les images 360 ^o de DroneDeploy sont exportables dans Autodesk Build, Autodesk Docs et BIM 360.

Cintoo Cloud transforme les données par balayage laser terrestre en données de réalité compatibles avec la modélisation numérique. Elles peuvent être partagées, annotées, visualisées, mesurées et distribuées pour la création de maquettes numériques. Cela représente un gros avantage, car chaque position du balayage peut être transformée en un maillage 3D jusqu’à 20 fois plus petit que le nuage de points, ce qui améliore la précision des dessins. Les équipes peuvent retransformer un ensemble de numérisations, une zone de travail, des découpages et des cadrages ou l’intégralité du projet dans leur format original de nuages de points pour les utiliser dans des applications comme AutoCAD, Revit ou Navisworks d’Autodesk.

La plateforme Hammer Missions réalise des cartes, des maquettes et du logiciel de rapport d’inspection pour drones. L’entreprise propose un ensemble standard pour les applications d’inspection des façades, des toits, des éoliennes, des antennes relais, des panneaux solaires, etc., en plus d’une fonctionnalité unique de mesure des tas de matériaux. Cette fonction permet aux professionnels de mesurer le volume exact de matériau de construction (sable, gravier, gravats, sel) après une inspection aérienne en quelques clics seulement. Le logiciel peut également créer un plan de vol automatisé pour un site donné et réaliser une maquette 3D de celui-ci. À partir de là, l’utilisateur fixe les limites du tas de matériau et le logiciel calcule son volume.

10. Concevoir avec plus de flexibilité grâce aux nouvelles techniques de préfabrication

Le vieux rêve d’assembler des bâtiments avec la modularité intuitive des Legos n’aboutit généralement pas. Cependant,les pionniers de la préfabrication d’aujourd’hui se sont tournés vers la science des matériaux et la robotique pour contourner le manque d’évolutivité sur lequel leurs prédécesseurs s’étaient heurtés.

La construction modulaire est loin d’être dépassée ; l’entreprise technologique britannique Bryden Wood a fait appel à des processus de conception pour la fabrication et l’assemblage (DfMA) pour construire une série de couloirs modulaires destinés aux aéroports de Heathow et de Gatwick à Londres. Ces couloirs ont été fabriqués dans des installations situées près du chantier et posés avec une grue.

Plusieurs jeunes entreprises se penchent sur l’impression 3D afin de fournir la combinaison gagnante de normalisation efficiente et exacte, et la souplesse du design pour la construction modulaire. Mighty Buildings propose un processus hybride d’impression 3D et de construction modulaire hors site. L’entreprise utilise un matériau de construction breveté à faibles émissions, constitué de 60 % de verre recyclé qui est censé être 70 % moins lourd que le béton, tout en étant cinq fois plus solide. Le matériau est polymérisé hors site sous rayonnement UV et peut être façonné à volonté.

Icon Build imprime des maisons en 3D en béton bas carbone appelé Carbon X qui génère 42 % de moins d’émissions carbone qu’un mélange classique. Selon le MIT Concrete Sustainability Hub, il s’agit de la méthode de construction avec la plus faible empreinte carbone sur tout son cycle de vie jamais conçue. Meilleure encore que les maisons à ossature bois entièrement construites sur place et qui produisent 2 à 6 % d’émissions carbone de plus. Le premier robot d’impression 3D d’Icon Build était un portique capable de construire un seul étage. Sa dernière version, Phoenix est un robot à bras articulé capable de construire plusieurs étages. Il fait 33,5 m de long et peut être acheminé sur site par camion. Il est également suceptible de construire des éléments au-delà de la coque du bâtiment, comme les fondations et les toits.

Au fur et à mesure que ces technologies se développeront et gagneront en efficacité technique, elles perdront la définition de produits et d’outils unitaires et se fonderont à terme à l’environnement exhaustif de données. La maquette BIM prendra certainement le rôle de maître-coordinateur. Ce faisant, la fonction du BIM passera d’un outil visuel à un moyen de gestion de la construction global.