Il y a vingt ans, les chantiers de construction commerciale étaient occupés par des ouvriers qualifiés portant des casques de protection et examinant des plans sur papier. Les chefs de projet, les architectes et les ingénieurs se sont regroupés autour de bureaux mobiles pour discuter des modifications à apporter aux tracés du chantier. Pour obtenir un permis, il fallait se rendre à la mairie. L’utilisation de la robotique était limitée dans le secteur de la construction.
Aujourd’hui, les chantiers de construction utilisent des appareils mobiles, qu’il s’agisse de tablettes ou de téléphones intelligents, pour consulter les plans mis à jour ou les modifications apportées aux ordres de travail. De nombreuses villes permettent aux entrepreneurs de demander des permis en ligne. Cependant, le secteur est encore à la traîne en ce qui concerne la numérisation de ses opérations.
La réticence du secteur à adopter la technologie s’explique en partie par la nature décentralisée de la construction. Les constructions complexes impliquent la coordination de différents corps de métier, d’opérateurs d’équipement et de livraison de matériaux. Cela signifie qu’il faut planifier et programmer la présence des bonnes personnes sur le chantier au bon moment. Parfois, le processus semble trop fragmenté pour que la technologie puisse l’aider.
L’évolution du paysage économique, les pénuries de main-d’œuvre et les perturbations de la chaîne d’approvisionnement ont convergé pour rendre l’industrie plus ouverte aux solutions techniques. Des technologies telles que l’automatisation, la robotique et l’intelligence artificielle (IA) sont intégrées pour réduire les coûts, améliorer la sécurité et minimiser l’incidence sur l’environnement. La robotique dans la construction s’inscrit dans la dynamique de transformation numérique du secteur.
Histoire de la robotique dans la construction
Le Japon a commencé à utiliser l’automatisation et la robotique après la seconde guerre mondiale. Les pénuries de main-d’œuvre et une économie en difficulté ont conduit les ingénieurs à créer des robots industriels et automobiles. Dans les années 1970 et 1980, le Japon a déployé des robots de construction pour la manutention des matériaux, la mise en place des barres d’armature et l’application du béton. Bien que d’autres pays aient expérimenté l’automatisation, le Japon a été le premier à en adopter l’application.
Le paysage actuel reflète celui du Japon d’après-guerre. Les pénuries de main-d’œuvre aux États-Unis ralentissent la construction. L’inflation ronge les résultats de toutes les entreprises. Les perturbations de la chaîne d’approvisionnement retardent les projets de plusieurs semaines.
Si l’on ajoute à ces défis la complexité globale de la construction, il devient pratiquement impossible de naviguer dans le paysage de la construction sans technologie. Selon une étude récente, 40 % des entreprises de construction déclarent que le manque d’outils numériques entrave la croissance de leur activité.
Avantages de la robotique dans la construction
Le marché des robots dans la construction devrait connaître un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 15,50 % entre 2023 et 2028. Les avantages suivants sont les moteurs de la croissance :
Une meilleure efficacité. Les robots travaillent en continu. Leur production ne fluctue pas. Une capacité de travail cohérente accélère la construction et garantit les délais de livraison.
Amélioration de la sécurité. Accepter le risque fait partie du travail de construction; cependant, les robots réduisent ces risques en manipulant des matières dangereuses et en effectuant des tâches pénibles.
Précision accrue. Les solutions automatisées réduisent les erreurs. En suivant leur programmation, les robots reproduisent des matériaux de construction avec précision. Si les poutres d’acier doivent mesurer 7,7 m, l’automatisation livrera des poutres avec cette mesure.
Développement durable. La construction contribue à près de 40 % des émissions de carbone dans le monde. La recherche de méthodes de construction plus écoénergétiques peut contribuer à les réduire. Les robots fonctionnent plus efficacement. Des mesures et des techniques de construction plus précises contribuent également à éliminer les déchets.
Les robots peuvent réduire les coûts des matériaux grâce à une utilisation plus efficace, générant moins de déchets. Ils peuvent augmenter les tâches humaines afin de réduire le stress physique des travailleurs. À mesure que la technologie progresse, l’IA aide les robots à prédire les résultats afin d’améliorer les opérations.
Applications de la robotique dans l’exécution des travaux de construction
Les robots de construction peuvent aller de dispositifs semi-autonomes à des drones télécommandés. Par exemple, un robot de fabrication de briques ou de blocs de béton peut aider les travailleurs en soulevant et en plaçant ces blocs. Certains robots peuvent construire un mur de briques si un employé surveille leurs efforts pour en garantir l’intégrité. Les drones peuvent être utilisés pour étudier les sites potentiels rapidement et avec une plus grande précision.
Les robots peuvent être utilisés pour les tâches suivantes :
Démolition. Les chantiers ne sont pas tous des constructions nouvelles. Lorsque les entreprises ont besoin d’enlever de vieilles structures, de démanteler des murs ou de supprimer des installations, les robots de démolition peuvent effectuer les tâches rapidement tout en minimisant l’exposition aux produits chimiques et aux débris.
Excavation. Les robots de construction peuvent creuser. Ils peuvent déplacer de la terre rapidement ou creuser des tranchées pour les lignes de services publics. L’excavation peut être réalisée selon des mesures précises.
Soudage. Pour de nombreuses équipes de construction, le soudage relève à la fois de la science et de l’art. Les robots de soudage reproduisent des soudures structurellement saines, garantissant des connexions fiables qui préservent l’intégrité du bâtiment.
Manipulation des matériaux. Le déplacement des matériaux du point A au point B consomme des ressources sur tout chantier de construction. Les robots peuvent soulever et transporter efficacement des matériaux et des équipements lourds. Ils réduisent les risques pour les travailleurs et peuvent effectuer des tâches en dehors des heures de pointe.
Exécution de la construction. Les imprimantes robotisées peuvent également contribuer à la préparation du chantier, à la construction en béton et à la construction préfabriquée. Leur participation améliore l’exécution de la construction.
Mesures de précision et préparation du chantier
Les architectes créent des modèles de bâtiments pour illustrer la façon dont les grandes structures sont construites. Ces modèles informatiques en 3D fournissent des images impressionnantes. Toutefois, ces modèles peuvent ne pas être transposés sur le sol du bâtiment. Lorsqu’aucun processus numérique n’est disponible, l’encadreur doit dessiner un plan sur le sol pour indiquer où positionner les murs et les autres éléments.
À l’aide de ficelles, de rubans à mesurer et de craies, l’encadreur tente de créer une représentation précise du modèle informatique, étage par étage. De légères déviations peuvent entraîner des changements de conception ou de configuration parce qu’un mur est un peu plus court ou un peu plus proche que sur la version numérique. En fonction de l’écart, des travaux de reprise peuvent être nécessaires.
Des robots d’impression autonomes peuvent imprimer le plan sur le sol en utilisant les fichiers numériques (CAO) utilisés pour créer les modèles 3D. Une imprimante de chantier telle que HP SitePrint peut convertir les détails numérisés pour imprimer des lignes, marquer les ouvertures et localiser les installations mécaniques, électriques et de plomberie. Grâce aux capacités d’impression de texte, les imprimantes de chantier peuvent ajouter une multitude d’informations aux plans. Le texte peut également clarifier les instructions. Les résultats précis minimisent les erreurs dues à des mesures imprécises.
Défis et limites
Si les robots peuvent permettre à l’industrie de réduire les coûts, d’améliorer la sécurité des travailleurs et d’encourager le développement durable, l’automatisation n’est pas sans poser de problèmes. Pour beaucoup, le coût initial est un obstacle majeur. Cependant, les solutions automatisées constituent un investissement pour l’avenir.
Il ne s’agit pas d’évaluer le coût actuel, mais de calculer les avantages à long terme. Il s’agit d’évaluer le coût d’opportunité des projets perdus en raison d’erreurs de construction. L’automatisation est synonyme de délais de livraison plus fiables.
Les entreprises de construction doivent également prendre en compte le coût de la maintenance et des mises à jour lorsqu’elles examinent le coût du cycle de vie d’un robot de construction. Compte tenu de la complexité du fonctionnement, les fabricants ou les réparateurs désignés assureront l’entretien et les réparations. La plupart des robots sont accessibles à distance, ce qui réduit le temps de réparation et les coûts sur site.
La formation sera également un élément à prendre en compte, car la plupart des travailleurs actuels ont une expérience limitée de la robotique dans la construction. Les employés auront besoin d’une période de formation pour apprendre à les utiliser. Toutefois, la possibilité de travailler avec des technologies de pointe peut attirer les jeunes candidats.
L’avenir des robots dans la construction
Si le secteur de la construction a été lent à adopter la transformation numérique, le paysage économique oblige ses dirigeants à voir la technologie comme une solution à la hausse de l’inflation, à la diminution de la main-d’œuvre et aux pressions réglementaires en faveur de pratiques respectueuses de l’environnement.
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