La robotisation dans le secteur de la construction : une révolution qui transforme les emplois

Il n'est plus nécessaire d'expliquer que le secteur de la construction est confronté à des défis difficiles. Le besoin massif de préservation [CP2] et d'expansion du patrimoine belge est presque incompatible avec l'énorme pénurie de main-d'œuvre qualifiée, les salaires élevés dans notre pays et la forte hausse des prix des matériaux. L'efficacité est la seule arme qui peut mener à une issue positive dans cette bataille. Et c'est précisément là que la numérisation peut faire la différence. Nous nous référons ici à une interprétation large du terme (qu'est-ce qu'un nom) : automatisation, logiciel, robotisation, intelligence artificielle, etc. Dans l'étude ABN AMRO, Henriette Bier, professeur en construction à l'université de technologie de Delft, parle avec audace dans ce contexte : « D'après notre expérience et les estimations de McKinsey, 50 % des travaux de construction peuvent être réalisés entièrement par des robots et 45 % par une collaboration entre robots et humains. Seuls les 5 % restants sont encore entièrement réalisés par des humains. » 

De nombreux avantages

Les avantages sont évidents : les robots (au sens large du terme) peuvent travailler 24h/24 et 7j/7, ne font pas d'erreurs, ne tombent pas malades, ne souffrent pas de blessures physiques et travaillent toujours aussi vite. D'accord, c'est une affirmation qu'il faut bien sûr prendre avec des pincettes. Les composants s'usent et doivent donc être remplacés, ce qui entraînera des temps d'arrêt. Les robots ne seront pas non plus opérationnels pendant les opérations d'entretien et de maintenance[CA3]  nécessaires. Enfin, certaines de ces solutions ne sont pas (encore) compatibles avec les conditions (extérieures) du chantier. Néanmoins, le bilan global reste plus que positif. Les robots effectuent souvent le travail plus rapidement et le résultat final est supérieur à ce que les travailleurs peuvent réaliser. En outre, le travail est généralement effectué en utilisant moins de matériaux et en produisant moins de déchets, ce qui est positif pour l'empreinte écologique. Les robots contribuent également à la durabilité dans d'autres phases du cycle de vie du bâtiment. Il suffit de penser aux drones qui effectuent des contrôles et détectent les fuites de chaleur. Ou encore l'intelligence artificielle qui calcule les cycles de maintenance appropriés, afin que les pièces soient remplacées juste à temps. 

Et ce n'est pas tout...

Le nombre d'opérations erronées est en outre quasiment nul, ce qui non seulement réduit considérablement les coûts d'inefficacité, mais rend le lieu de travail plus sûr dans son ensemble. À mesure que les robots prennent en charge les tâches lourdes et répétitives, le confort des employés (et leur satisfaction au travail) augmente considérablement. Mais surtout, il est possible de livrer beaucoup plus d'habitations dans le même laps de temps. Selon l'étude d'ABN AMRO, une augmentation de 40 % est possible si l'on passe massivement à la production en usine d'unités modulaires. Les chercheurs estiment donc que nous sommes à la veille de la grande percée de la robotisation dans la construction. Ils prévoient même que le marché des « robots de construction [CP4] » connaîtra une croissance annuelle moyenne de 14,1 % et que le secteur dépensera environ 306 millions d'euros pour de telles solutions entre 2022 et 2030 (aux Pays-Bas).

Contrôle et vérification

Comme indiqué précédemment, l'étude ABN AMRO adopte une vision assez large de la « robotisation » (le terme « numérisation » pourrait donc être plus approprié). Sept catégories sont identifiées, chacune ayant son propre développement technologique et ses applications/logiciels spécifiques. Le groupe le plus important, qui connaît la croissance la plus rapide, comprend les robots qui effectuent des inspections sur les bâtiments et les chantiers. Il s'agit principalement de drones équipés de caméras et de capteurs qui mesurent la présence de gaz, de poussières fines et de matériaux de construction, contrôlent la sécurité sur les chantiers ou vérifient l'état de toits, de ponts ou de portefeuilles immobiliers entiers, par exemple.[CA5]  Il y a aussi les robots d'inspection qui comparent l'avancement des travaux avec la conception BIM (voir aussi l'article sur l'automatisation des chantiers dans l'édition d'avril de Batichronique). Par ailleurs, les robots et les drones commencent également à être de plus en plus utilisés dans la lutte contre le vol (outils de surveillance).

 Alternative à la démolition et à la construction

Une deuxième catégorie importante est celle des robots utilisés pour aider à la démolition et au démontage de bâtiments et d'infrastructures existants. Il s'agit de dispositifs semi-autonomes qui peuvent prendre en charge un large éventail de tâches lourdes et dangereuses. Un troisième type est constitué par les « robots de construction » qui mesurent, maçonnent, colmatent, soudent, percent ou assemblent sur les chantiers ou dans les usines de préfabrication. L'intelligence artificielle et les capteurs leur permettent de travailler de mieux en mieux sur le chantier. Néanmoins, aujourd'hui, ils sont principalement utilisés dans les ateliers et les usines. Il existe même des lignes complètes de robots qui travaillent sur de grandes surfaces, comme l'application de bandes de pierre sur les murs, la découpe de panneaux de bois ou la pose de matériaux d'isolation. Bien entendu, l'imprimante 3D à béton ne doit pas manquer à l'appel. Ces installations « impriment » des éléments de construction, voire des maisons entières. La technique la plus couramment utilisée est l'extrusion, qui consiste à appliquer couche par couche un béton à séchage rapide. Dans certains cas, cela permet de réduire le temps de construction de 50 à 70 %. Parmi les autres avantages, citons la réduction des coûts de personnel et de matériel, la liberté de conception, l'amélioration de la sécurité sur le chantier et une réduction importante des déchets. Cependant, les capacités de cette technologie sont encore limitées. Ainsi, il reste difficile d'imprimer des murs de grande hauteur ou d'insérer/coimprimer des armatures. 

Aide pour les charges lourdes

Une forme de robotisation totalement différente est l'« exosquelette » qui soutient mécaniquement le corps de l'ouvrier du bâtiment. Cette solution est parfois motorisée, ce qui allège le travail. Les avantages sont évidents : moins de blessures, une réduction du travail physiquement exigeant et des employés qui peuvent continuer à travailler confortablement malgré des troubles physiques. Les exosquelettes sont particulièrement intéressants pour les travaux nécessitant de soulever des charges lourdes ou des travaux au-dessus de la tête pendant de longues périodes. Pensez au plâtrage des plafonds, au carrelage ou à la peinture. La conduite autonome d'équipements lourds relève également de la robotique, selon les chercheurs d'ABN AMRO. Caterpillar, Hitachi, Komatsu, Volvo, JCB et d'autres grands fabricants d'excavateurs, de grues, de rouleaux et de bulldozers équipent de plus en plus leurs véhicules d'électronique, de capteurs et de caméras, afin qu'ils puissent fonctionner de manière (semi-)autonome (à l'avenir). Selon les chercheurs, le potentiel du marché est élevé, mais le taux d'adoption est encore très faible. Cela est dû au coût d'acquisition élevé, à l'insécurité relative, à la difficulté de travailler dans des chantiers en désordre et à une législation restrictive. 

Le logiciel comme force motrice

La robotique ne fonctionne pas sans logiciels ni capteurs. C'est pourquoi l'étude envisage une catégorie distincte avec, d'une part, les « services » (traitement de l'énorme quantité de données provenant des drones et des robots pour en faire des informations utilisables, déploiement de l'intelligence artificielle pour que les robots apprennent plus vite et même formation pour devenir pilotes de drones ou opérateurs de robots) et, d'autre part, les logiciels BIM (qui, selon l'étude[CA6] , contrôleront également les robots dans un avenir très proche).

Aujourd'hui, les « robots de construction » sont déjà bien implantés aux États-Unis et en Asie. En Europe, l'Allemagne, la Suisse et la Suède en particulier font figure de pionniers. Ces pays ne sont pas seulement de fervents utilisateurs, ils accueillent également les principaux producteurs. Selon l'étude d'ABN AMRO, chaque région aurait un peu sa propre spécialité. Apparemment, les producteurs japonais sont forts dans l'assemblage en usine des éléments de construction. De leur côté, les entreprises américaines font de nombreuses expériences en matière d'impression 3D et la Chine semble abriter le plus grand fabricant de drones au monde. En ce qui concerne l'utilisation générale de la robotique de construction, les Pays-Bas (comme la Belgique) sont encore un peu à la traîne. Le mode de pensée traditionnel constitue un obstacle majeur. Trop souvent, un robot est encore considéré comme un « outil », alors que la solution devrait être centrale. En d'autres termes, l'ensemble du processus de construction devrait être orienté vers la robotique. Selon les chercheurs d'ABN AMRO, cela demande un peu d'imagination. Ils donnent ici un exemple de ce qu'il ne faut pas faire : le robot maçon [CA7] de briques. « Les briques étaient autrefois conçues pour s'adapter à la main de l'homme. Ce type de robot est innovant dans sa méthode de livraison, mais traditionnel dans tous les autres domaines. Les entrepreneurs doivent penser aux capacités des robots. » Un changement de système avec une plus grande coopération entre les entreprises de la chaîne de construction est également nécessaire. Les fournisseurs, par exemple, doivent obtenir des entrepreneurs des informations complètes sur le processus de production, les spécifications des produits, les délais de livraison, etc. Un autre problème épineux est l'absence de normes [CP8] en matière de données et de méthodes de travail, ce qui nécessite le développement de logiciels distincts pour chaque robot. Il en résulte une augmentation du prix, ce qui entrave naturellement une percée générale. Enfin, l'éducation doit être mieux orientée vers les applications de la robotique et davantage de recherches doivent être menées sur l'interaction homme-robot.