L'avenir de la construction repose sur la modularisation. Mais comment les constructeurs peuvent-ils optimiser leurs processus pour en maximiser les avantages ? Découvrez la stratégie gagnante.
Au Cœur de la Productisation :
Favoriser une Construction Collaborative et Modulaire
Y a-t-il réellement une grande différence entre construire une maison à partir de blocs de construction et un projet de construction dans le monde réel ?
Les processus de construction traditionnels ont longtemps été très fragmentés, impliquant de multiples parties prenantes – architectes, fournisseurs de matériaux et constructeurs – tout au long du cycle de vie du projet. Cela créant des difficultés récurrentes à livrer les projets dans les temps. Mais face aux grands défis actuels de notre monde, la tâche s'avère plus ardue : pénurie de compétences, augmentation du prix des matières premières, hausse des coûts de main-d'œuvre, évolution constante des réglementations ESG...
Engager une véritable transformation numérique dans le secteur de la construction est indispensable et, après des années de progrès timides, le processus est enfin enclenché ! À l'avant-garde de cette révolution se trouve la productisation. Elle vise à transformer les éléments de construction statiques en éléments génératifs, permettant d'adopter une approche de construction plus pratique, plus rentable et plus flexible.
Des défis actuels vers une solution avec la construction modulaire
Pour faire simple, la productisation consiste à isoler et définir les processus par lesquels des composants donnés sont fabriqués – qu'il s'agisse de murs préfabriqués, de cadres de fenêtres ou de gaine technique – et à rendre ces processus facilement reproductibles.
Comme l'explique Marty Doscher, responsable de la Transformation Numérique pour l'Industrie de l'Architecture et de la Construction chez Dassault Systèmes, « l'objectif global est de diviser le bâtiment en sous-systèmes, qui peuvent être facilement dupliqués ou modifiés pour répondre à différents besoins. »
Le processus de productisation se compose des étapes suivantes :
- 1.
Création de Briques de Construction Virtuelles :
Premièrement, les processus de construction donnés sont définis et organisés en catégories que l'on appelle « briques de construction virtuelles ». Ces briques sont génératives et adaptatives, c'est-à-dire qu'elles peuvent être modifiées en fonction des paramètres de chaque projet. - 2.
Intégration de la Base de Données :
Ensuite, ces briques sont chargées dans une base de données, où elles peuvent être utilisée sous licence au besoin. Un constructeur peut par exemple sélectionner tel escalier chez un premier fournisseur et tel sol chez un autre. - 3.
Intégration à la Maquette Virtuelle :
Les briques sont ensuite intégrées dans le jumeau numérique du bâtiment, permettant aux constructeurs d'optimiser les délais, les coûts et les matériaux. Le caractère génératif de ces briques signifie qu'elles peuvent être facilement adaptées pour répondre à différents besoins physiques, matériels ou de processus. - 4.
Fabrication et Assemblage :
Une fois sélectionnés, les éléments sont fabriqués dans des micro-usines à petite échelle, transportés sur site et assemblés selon des instructions standardisées, ce qui permet de réaliser des économies de coût et de simplifier la gestion et la coordination des chantiers.
Pour avoir des résultats, la productisation nécessite une plate-forme numérique sécurisée qui sert de base de données et de marketplace efficaces dans le cadre desquelles les éléments peuvent être stockés, échangés, gérés et intégrés en temps réel. Les jumeaux virtuels fournissent non seulement cet environnement, mais offrent également un outil d'amélioration continue, où les apprentissages de chaque réalisation peuvent être réinjectés de façon itérative dans les données des différentes « briques ».
Prenons l'exemple de l’entreprise Assembly OSM basée aux États-Unis, qui utilise la plate-forme 3DEXPERIENCE® pour soutenir son approche « modulaire 2.0 » de la productisation. Leurs projets de construction sont conçus à partir de composants virtuels, qui proviennent d'un écosystème de partenaires de fabrication, ce qui leur permet de réduire jusqu'à 50 % le délai global des projets.
Exemple de planning de construction d'un projet d'appartement (méthode traditionnelle vs. construction modulaire hors site) en mois
6
12
18
24
Méthode traditionnelle
Construction modulaire
25 à 50 % plus rapide
6 mois
12 mois
18 mois
24 mois
Source : McKinsey, « Modular construction: from projects to products »
Transformer la préfabrication
Ce qui différencie le plus radicalement la productisation des approches de préfabrication existantes, c'est la puissance des technologies numériques et de la conception algorithmique et générative, alliant le sur-mesure et le standardisé.
« La productisation, c'est un peu comme un livre de recettes. Nous n'arriverons probablement pas à la cheville des plus grands chefs. Mais nous pouvons nous procurer leur livre de cuisine et ainsi avoir accès à leurs astuces et conseils pour les recettes qu'ils ont développées tout au long de leur vie », explique Marty Doscher. « Mais que faire lorsqu'une recette est pour quatre personnes et que vous avez huit bouches à nourrir ? Ou lorsqu'il vous manque un ingrédient, pouvez-vous le remplacer par un autre ?
En combinant la productisation avec la puissance des technologies numériques, les jumeaux virtuels offrent cette flexibilité qui permet aux entreprises d'ajuster leur stratégie en fonction des besoins spécifiques du projet. Pour ce faire, ils modélisent les impacts structurels et financiers des différents matériaux ou composants.
« L'objectif global est de diviser le bâtiment en une série de sous-systèmes, qui peuvent être facilement dupliqués ou modifiés pour répondre à différents besoins. »
Une énergie modulaire basée sur des structures modulaires
La construction modulaire est également utilisée dans d'autres secteurs, comme celui de l'énergie, pour répondre à des problématiques similaires en termes de coût et de complexité.
Par exemple, les petits réacteurs modulaires (SMR) et les réacteurs modulaires avancés (AMR) joueront un rôle essentiel dans la poursuite des objectifs de neutralité carbone. En effet, de nombreux pays se sont engagés à tripler leur capacité de production nucléaire d'ici 2050¹.
« Grâce aux SMR et aux AMR, nous pouvons standardiser et industrialiser notre approche et ainsi renforcer la construction de nouvelles capacités de production nucléaire, ce qui nous permet de réduire les coûts et les risques », déclare Audrey Goulven, Directrice des Infrastructures Durables et de l'Energie Propre chez Dassault Systèmes. « De par leur petite taille et leur modularité, ces réacteurs peuvent être déployés de façon beaucoup plus flexible, avec de nouvelles unités déployées autant que besoin. »
Les jumeaux virtuels peuvent accélérer ce processus. « Ils regroupent et exploitent les données de l'ensemble du cycle de vie de développement des SMR et des AMR, de la conception à l'exploitation, ce qui permet d'optimiser la collaboration, de préserver les connaissances et de standardiser le processus global de construction et d'exploitation », explique Audrey Goulven.
50%
de réduction des délais d'exécution globaux pour Assembly OM dans le cadre de son approche « modulaire 2.0 » avec la 3DEXPERIENCE
Résoudre les problèmes de délai, de coût et de cohérence, que ce soit dans le secteur de l'énergie ou dans celui de la construction, est primordial si nous voulons que le développement d'infrastructures se fasse plus rapidement et plus durablement. La productisation, qui combine personnalisation, standardisation et industrialisation à travers la puissance des jumeaux virtuels, pourrait bien permettre à l'industrie de transformer ses pratiques et processus obsolètes, mais aussi de répondre aux besoins futurs.
PRÉPARER LES ÉTUDIANTS D'AUJOURD'HUI À LA PRODUCTISATION
La productisation n'a pas vocation à remplacer les techniques de conception, d'ingénierie et de construction existantes, mais plutôt à les optimiser. Elle permet ainsi aux entreprises de produire les bâtiments dont nous avons besoin plus rapidement, de manière plus durable et à grande échelle. Dassault Systèmes travaille en étroite collaboration avec des établissements académiques comme l'université de Californie du Sud (USC), qui souhaitent offrir à ses futurs architectes une expérience pratique des jumeaux virtuels afin qu'ils mettent au point les solutions de productisation de demain.
« En formant la prochaine génération d'acteurs du changement, le département de génie civil et environnemental (CEE) de l'USC développe chez ses étudiants les compétences nécessaires pour exploiter le potentiel des technologies numériques et lancer des initiatives révolutionnaires pour un avenir meilleur et plus durable », déclare Burcin Becerik-Gerber, professeure et doyenne du CEE à l'USC Viterbi. L'objectif est de réinventer les compétences des experts de l'industrie de demain et leur rôle dans l'innovation.
Ce n'est qu'une des nombreuses façons dont 3DEXPERIENCE Edu soutient les institutions académiques dans leur mission pour transformer le secteur et apporter les compétences qui seront non seulement nécessaires aux ingénieurs d'aujourd'hui, mais qui soutiendront également la révolution apportée par les nouvelles méthodologies – comme la productisation – à l'avenir.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
La productisation dans la construction modulaire : Comment créer les merveilles de demain.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
La Productisation dans le Secteur de la Construction : Efficacité et Innovation
La productisation révolutionne la gestion des projets de construction en améliorant l'efficacité, en soutenant le développement durable et en favorisant l'adoption de nouveaux modèles opérationnels axés sur la technologie.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
Des projets de PRM efficaces pour un avenir bas-carbone
Traçabilité, continuité et gestion numérique de la configuration : trois facteurs clés de réussite pour vos projets de PRM.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
Expériences d'enseignement
Une nouvelle expérience d'apprentissage évolutive, basée sur la plate-forme 3DEXPERIENCE, est possible.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
La productisation dans la construction modulaire : Comment créer les merveilles de demain.
L'avenir de la construction repose sur la modularisation. Mais comment les constructeurs peuvent-ils optimiser leurs processus pour en maximiser les avantages ? Découvrez la stratégie gagnante.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
La Productisation dans le Secteur de la Construction : Efficacité et Innovation
La productisation révolutionne la gestion des projets de construction en améliorant l'efficacité, en soutenant le développement durable et en favorisant l'adoption de nouveaux modèles opérationnels axés sur la technologie.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
Des projets de PRM efficaces pour un avenir bas-carbone
Traçabilité, continuité et gestion numérique de la configuration : trois facteurs clés de réussite pour vos projets de PRM.
TRANSFORMER VOTRE ENTREPRISE DÈS MAINTENANT
Expériences d'enseignement
Une nouvelle expérience d'apprentissage évolutive, basée sur la plate-forme 3DEXPERIENCE, est possible.
Découvrir comment le secteur des Villes et des Infrastructures se transforme
FAQ - Villes & Infrastructures
Un bâtiment modulaire est une structure construite à l'aide de sections préfabriquées (ou modules), qui sont fabriquées en usine puis transportées sur le chantier pour être assemblées. Ces modules peuvent être combinés dans différentes configurations afin de proposer une large gamme de bâtiments divers et variés.
Aspect
Aspect
Construction Modulaire
Construction Modulaire
Construction Non Modulaire
Construction Non Modulaire
Aspect
Processus de Construction
Construction Modulaire
Les modules sont préfabriqués en usine et assemblés sur place.
Construction Non Modulaire
Le bâtiment est construit entièrement sur place à partir de zéro.
Aspect
Délai de Construction
Construction Modulaire
Construction généralement plus rapide grâce aux travaux simultanés sur site et à la construction des modules.
Construction Non Modulaire
Construction généralement plus lente en raison des travaux séquentiels sur site.
Aspect
Contrôle Qualité
Construction Modulaire
Contrôle qualité supérieur en usine.
Construction Non Modulaire
Contrôle qualité variable, dépendant des conditions du site.
Aspect
Conditions Météorologiques
Construction Modulaire
Construction moins impactée par les conditions météorologiques (la plupart des travaux étant effectués en intérieur).
Construction Non Modulaire
Impact important dû aux retards et aux conditions météorologiques.
Aspect
Coût
Construction Modulaire
Coût potentiellement inférieur grâce à un gain d'efficacité et une réduction des dépenses liées à la main-d'œuvre.
Construction Non Modulaire
Coût généralement plus élevé en raison des délais de construction plus longs et de la main-d'œuvre nécessaire.
Aspect
Évolutivité et Flexibilité
Construction Modulaire
Grande flexibilité = les modules peuvent être ajoutés ou reconfigurés facilement.
Construction Non Modulaire
Flexibilité limitée = les modifications peuvent s'avérer complexes et coûteuses.
Aspect
Développement Durable
Construction Modulaire
Construction plus durable avec la réduction des déchets et une efficacité énergétique accrue.
Construction Non Modulaire
Construction généralement plus gourmande en ressources et moins économe en énergie.
Aspect
Personnalisation
Construction Modulaire
Construction sur-mesure possible grâce à la conception générative et aux processus standardisés.
Construction Non Modulaire
Conceptions et processus uniques entraînant des dépassements en termes de budget et de délai.
Aspect
Transport et Logistique
Construction Modulaire
Grands modules transportés jusqu'au chantier.
Construction Non Modulaire
Matériaux transportés jusqu'au chantier en lots plus petits.
Aspect
Intégrité Structurelle
Construction Modulaire
Construction solide, mais connexions des modules nécessitant une conception et une inspection minutieuses.
Construction Non Modulaire
Construction solide et continue pour une intégrité robuste.
La construction modulaire est meilleure car elle permet de réduire considérablement les délais et les coûts de construction en s'appuyant sur la fabrication simultanée de modules hors site et la préparation sur site. Elle garantit également un contrôle qualité supérieur grâce aux paramètres d'usine et offre enfin une plus grande flexibilité et durabilité en réduisant les déchets et l'impact sur l'environnement.
Voici les trois types de construction modulaire :
Construction Modulaire Permanente (CMP) : Il s'agit de modules destinés à rester au même endroit pendant toute la durée de vie du bâtiment construit. La CMP est utilisée pour une large gamme de bâtiments, tels que les bâtiments résidentiels, académiques, commerciaux et de santé.
Bâtiment Relocalisable (BR) : Ces structures sont conçues pour être réutilisées ou réaffectées plusieurs fois et transportées vers différents sites. Elles sont souvent utilisées pour des applications temporaires telles que des salles de classe, des bureaux de chantier ou des abris d'urgence.
Construction Modulaire Hybride (CMH) : Il s'agit d'une combinaison entre la construction modulaire et les méthodes de construction traditionnelles. Certaines parties du bâtiment sont construites à l'aide de modules, tandis que d'autres sont construites sur place.
La construction modulaire offre un certain nombre d'avantages. Elle permet d'accélérer les délais de construction et de réduire les coûts grâce à la fabrication simultanée de modules hors site et à la préparation sur site. Elle garantit un meilleur contrôle qualité grâce aux paramètres d'usine et offre une plus grande flexibilité et durabilité en réduisant les déchets et l'impact sur l'environnement. Ces avantages en font la meilleure alternative du marché, plus efficace et plus respectueuse de l'environnement, par rapport aux méthodes de construction traditionnelles.
Voici quelques exemples de construction modulaire : les maisons résidentielles, telles que les maisons préfabriquées assemblées sur place à partir de modules fabriqués en usine ; les bâtiments industriels, comme les usines ; les installations critiques, comme les datacenters ; et les établissements de santé, tels que les hôpitaux et cliniques modulaires conçus pour un déploiement rapide. Les établissements d'enseignement, tels que les salles de classe modulaires et les extensions d'écoles, illustrent également la polyvalence de cette méthode de construction.
(1)