La fabrication de flocons de neige se réchauffe
Brent McPhail est le fondateur et le directeur général de Brave Control Solutions. Pour les fabricants de modules, Brave intègre divers composants robotiques afin de créer des machines permettant de fabriquer des bâtiments hors site. Étant donné qu'il existe des milliers de composants robotiques différents et que les besoins varient d'un fabricant à l'autre, il n'est pas simple de concevoir une machine qui fonctionnera pour un fabricant spécifique. Nous examinons ici le processus mis en place par Brave pour aider les fabricants modulaires à introduire l'automatisation.
S'initier à la robotique
Bien que de plus en plus de fabricants envisagent l'automatisation, M. McPhail reconnaît que cela peut être intimidant. La première chose que fait Brave Control Solutions est de déterminer le degré de préparation à l'automatisation d'un fabricant sur une échelle de 1 à 4. "Une fois que nous savons cela, nous pouvons commencer à tracer les grandes lignes de leur "écart vers le bien". Il ne s'agit pas seulement de technologie", explique M. McPhail. "Nous examinons la culture de l'entreprise, ses systèmes de gestion. Nous déterminons s'ils pratiquent la production allégée. L'un des plus grands défis de l'automatisation de la construction est la DfMA [conception pour la fabrication et l'assemblage]. On parle beaucoup de ce terme, mais il est essentiel de bien le comprendre pour qu'un système automatisé fonctionne efficacement.
Les entreprises de fabrication modulaire diffèrent grandement quant à leur degré de préparation à l'automatisation. Selon M. McPhail, certaines ont des idées trop ambitieuses sur ce que l'automatisation peut leur apporter alors qu'elles sont loin d'être prêtes. "Cela reviendrait à leur donner les clés d'une fusée alors qu'ils n'ont personne pour la piloter.
Lorsqu'une entreprise n'est pas prête pour l'automatisation, il peut être utile qu'un expert en fabrication se penche sur ses processus. "Parfois, nous pouvons les aider à mieux fabriquer sans ajouter de robots." Par exemple, Brave peut identifier les goulets d'étranglement, faire des recommandations sur la manière de déplacer les matériaux et suggérer des moyens de rendre leurs opérations plus allégées.
Une fois l'évaluation approfondie terminée, "nous pouvons déterminer quels sont les fruits les plus faciles à cueillir", c'est-à-dire les endroits qu'une usine peut automatiser le plus facilement, le plus rapidement et le plus efficacement, avec un retour sur investissement satisfaisant.
Les problèmes les plus courants varient d'une usine à l'autre, mais M. McPhail indique qu'ils sont souvent liés à la manutention des matériaux. Dans d'autres cas, les travailleurs perdent trop de temps à se déplacer. "Dans la fabrication traditionnelle, l'objectif est d'atteindre une efficacité globale des équipements (OEE) de 85 %. Vous ne pouvez pas obtenir une efficacité de 85 % si le travailleur qui fait fonctionner les machines se promène à la recherche de quelque chose pendant 60 % du temps.
La marche est le genre de tâche fastidieuse à laquelle le cerveau et les compétences d'un être humain sont gaspillés. L'objectif de Brave est d'obtenir une efficacité maximale de la main-d'œuvre actuelle du fabricant.
En savoir plus dans ce podcast :
Conception pour la fabrication modulaire automatisée avec Brave Control Solutions
Dans cet épisode d'Inside Modular, Brent McPhail, fondateur et PDG de Brave Control Solutions, revient sur l'état actuel de l'automatisation dans l'industrie de la construction modulaire et sur ce qui nous attend alors que les concepteurs et les fabricants adoptent les avantages et les défis de l'automatisation modulaire.
Travail
Contrairement à la crainte communément exprimée que les robots remplacent les travailleurs, M. McPhail affirme que "l'automatisation de la construction ne supprimera pas un seul emploi dans le secteur de la construction. Elle nous permettra de mieux répondre à la demande de nouvelles constructions avec la main-d'œuvre qualifiée dont nous disposons déjà."
Il ajoute que les travailleurs de l'usine sont généralement satisfaits de l'introduction des robots. "Personne n'aime perdre du temps et de l'énergie à être inefficace au travail", explique-t-il. "Si l'automatisation peut les aider à produire cinq ou dix fois plus de plaques de placoplâtre par heure, sans effort ni stress supplémentaires, qui ne le voudrait pas ?
Dans l'idéal, les humains font les tâches qu'ils maîtrisent le mieux et qu'ils trouvent les plus satisfaisantes, et les robots font les tâches qu'ils maîtrisent le mieux. Il s'agit souvent de tâches ennuyeuses, fastidieuses et répétitives que les humains trouvent ennuyeuses, ou de tâches lourdes qu'ils ne peuvent pas effectuer en toute sécurité pendant de longues périodes. Par exemple, pour tirer le meilleur parti de l'expertise d'un charpentier qualifié, "un ouvrier général peut faire fonctionner la machine et le charpentier doit jouer un rôle de superviseur", explique M. McPhail. "Le charpentier peut s'assurer que la matière première est conforme aux spécifications et contrôler la qualité du produit sortant. Il sait quand des ajustements doivent être apportés au système".
Fabrication mature et adopteurs précoces
En tant qu'intégrateur de systèmes, Brave préfère appliquer une technologie standard et l'adapter ensuite à des tâches spécifiques. La construction automatisée étant un domaine nouveau, l'entreprise doit parfois développer des outils originaux qui, au départ, peuvent augmenter les risques et allonger les délais des projets.
Une autre complication est ce que M. McPhail appelle la "fabrication de flocons de neige". Chaque bâtiment est unique, en fonction des exigences du site et des besoins du propriétaire. En revanche, bien qu'il existe des variations mineures entre les Ford F-150 - telles que la couleur de la peinture et les options de tissu des sièges - elles sont fondamentalement toutes identiques, jusqu'à un niveau de détail incroyable. Les robots d'une usine de fabrication automobile peuvent donc être programmés pour faire la même chose encore et encore.
En revanche, les fabricants de produits modulaires ont besoin d'une flexibilité suffisante dans leurs systèmes robotiques pour s'adapter à la fabrication de flocons de neige. En même temps, ils doivent accepter que tout système robotique doit être conçu de manière à ce que différents projets puissent être réalisés avec fondamentalement le même équipement. "Il ne sera jamais rentable de redévelopper continuellement les machines pour chaque nouveau projet.
Conception pour la fabrication automatisée
Pour une installation automatisée, les produits doivent être conçus de manière à ce que les robots puissent manipuler et assembler les pièces. Si les contraintes liées aux robots signifient que la fabrication n'est "automatisée qu'à 70 % et que le reste doit être fait manuellement, vous perdez des gains d'efficacité que vous auriez dû obtenir grâce à l'automatisation".
Dans une industrie automatisée parvenue à maturité, les connaissances en matière de conception pour l'assemblage automatisé sont transmises depuis 60 ans d'un concepteur senior à un concepteur junior. Les concepteurs savent où placer les fentes, les goupilles et les trous sur un composant automobile pour que les robots puissent le manipuler. Dans l'industrie modulaire, ce savoir générationnel n'existe pas et, en son absence, les architectes, les experts en robotique et les fabricants doivent tous se consulter dès le début du processus de conception, afin de pouvoir tous contribuer à la conception.
"Nous construisons une réplique numérique de l'équipement. L'architecte peut exporter son modèle Revit dans l'usine numérique et regarder les robots travailler. Si le robot entre en collision avec un élément de la conception virtuelle, l'architecte peut ajuster la conception pour éviter la collision", explique M. McPhail. "Cette méthode d'essai et d'erreur est inefficace, mais à ce stade précoce de l'adoption, c'est ce dont nous disposons. Au fur et à mesure que l'industrie développera des solutions plus automatisées et acquerra de l'expérience en matière de DfMA, les modèles BIM [modélisation des données du bâtiment] s'intégreront à l'automatisation et élimineront le besoin d'essais et d'erreurs.
Usines mobiles
M. McPhail n'hésite pas à envisager de nouvelles idées et, bien que son entreprise s'emploie actuellement à "construire les outils et les équipements dont l'industrie modulaire a besoin et à résoudre ses problèmes de fabrication", il imagine d'autres façons dont l'industrie pourrait s'adapter à l'automatisation à l'avenir.
L'une des suggestions est que l'automatisation permet de créer des usines plus petites et plus mobiles. À l'heure actuelle, il est difficile d'embaucher ; il n'est donc pas pratique de déplacer une installation temporaire d'un endroit à l'autre et d'embaucher de la main-d'œuvre locale. L'autre idée de M. McPhail est de "créer une usine temporaire près de l'endroit où l'on va construire 1 000 maisons. Vous transportez votre équipement robotique jusqu'à l'usine, vous le connectez et vous construisez les maisons. Lorsque vous avez terminé, vous emballez tout et vous le déplacez sur le site du projet suivant". Dans ce scénario, il n'est pas nécessaire de transporter les modules sur de longues distances ni de disposer d'une énorme usine de fabrication centralisée. Les futures usines modulaires seront-elles constituées de robots se déplaçant d'un chantier à l'autre ?
A propos de l'auteur : Zena Ryder est rédactrice indépendante, spécialisée dans la rédaction d'articles sur la construction et pour les entreprises de construction. Vous pouvez la trouver sur Zena, Freelance Writer ou sur LinkedIn.
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