L'automatisation dynamique aide une entreprise à créer des "flocons de neige".
House of Design, située à Nampa, dans l'Idaho, propose une solution unique pour la construction de fermes, de murs et d'autres assemblages de bâtiments : elle l'appelle l'automatisation dynamique. Shane Dittrich, PDG, explique ce terme par le fait que "les robots n'ont aucune idée de ce qu'ils construisent aujourd'hui".
Au lieu de demander à un robot de construire un seul type et une seule taille d'assemblage, leur logiciel analyse l'ordre le plus efficace pour produire une variété de produits similaires, quelle que soit leur taille. Le logiciel tire parti de l'efficacité pour gagner des millisecondes et des secondes entières par rapport à la fabrication automatisée standard.
Le logiciel propriétaire de House of Design traduit les modèles 3D en code machine, qui communique ensuite avec le robot pour lui indiquer la taille de l'assemblage à construire. Comme les bâtiments sont conçus de manière unique et qu'aucune poutrelle n'a la même apparence, les dimensions et la manière dont elles sont assemblées sont différentes. Chacun a une taille et une forme uniques, ou un "flocon de neige", comme l'appelle M. Dittrich. "Lorsqu'un robot saisit un goujon, il ne se préoccupe pas de sa longueur", explique M. Dittrich. Le même outil à bout de bras peut saisir un poteau sur un mur de 2,5 m ou de 2,5 m, peu importe."
Leur système est capable de passer rapidement et facilement d'une taille et d'une forme d'assemblage à l'autre et de fabriquer chacune d'entre elles successivement de la manière la plus efficace. Il existe certaines contraintes, telles que la taille de la table d'assemblage, mais sinon les configurations disponibles sont infinies.
Ce niveau de personnalisation de la production est plus compliqué qu'il n'y paraît, car les clients ne demandent pas toujours leurs matériaux de la même manière. Certains veulent que les fermes soient empilées de la plus grande à la plus petite pour l'expédition, d'autres veulent qu'elles soient empilées dans l'ordre où elles seront installées.
Heureusement, leur système s'en moque et se contente d'exécuter la commande demandée de la manière la plus efficace possible compte tenu des exigences du client.
Avant le début de la production, le logiciel analyse et valide la conception, ce qui permet de s'assurer que l'assemblage se fait dans le bon ordre et qu'il n'y a pas de problèmes à résoudre. Cela contribue au bon déroulement du processus de fabrication. Certaines contraintes de conception et tolérances de matériaux doivent être prises en considération, mais le système peut construire pratiquement n'importe quoi.
"Dans mon esprit, il est relativement facile de programmer un robot pour qu'il construise un mur avec des montants espacés de 15 cm. Il s'agit simplement d'un montant tous les 15 cm sur les plaques supérieure et inférieure. Il est un peu plus difficile de le programmer pour réaliser des stratifications, des montants en quinconce, des blocages, des poses à plat et des doubles plaques supérieures". Même les conceptions complexes, comme les panneaux muraux avec des ouvertures de fenêtres et de portes, peuvent être programmées dans le système.
Le logiciel est programmé dans plusieurs langages, dont le langage robotique propriétaire d'ABB appelé Rapid, et des langages plus standard comme Rust et le texte structuré PLC.
Bien que le reste du monde soit fasciné par l'intelligence artificielle, M. Dittrich estime que son influence sur son processus est limitée. "À l'heure actuelle, il faut une personne expérimentée en robotique pour examiner un processus et réduire de quelques millisecondes les mouvements d'un robot. Ces experts peuvent ramener un processus de cinq secondes à trois secondes et demie. Lorsque vous exécutez ce processus 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, cette seconde et demie s'accumule. Je suis convaincu que l'IA pourra nous aider dans ce domaine à l'avenir.
L'entreprise reste aux côtés de ses clients et travaille avec eux à l'installation du système, à la formation et à l'exploitation. Elle fournit des ingénieurs résidents pour chaque système, qui travaillent aux côtés du personnel d'exploitation jusqu'à ce que le système soit opérationnel et fonctionne sans problème.
Shane Dittrich, PDG de House of Design.
Un robot programmé par House of Design assemble une poutrelle pour un bâtiment modulaire.
Commencer petit
House of Design a été fondée en 2012 et s'est concentrée sur l'automatisation robotique sur mesure. Comme l'a dit M. Dittrich, "nous faisions tout et n'importe quoi pour n'importe qui". L'entreprise est rapidement passée de deux à près de 100 personnes à l'heure actuelle.
En 2018, ils ont décroché des contrats avec Katerra et Autovol. Dittrich a beaucoup de respect pour la façon dont Katerra a fait avancer l'industrie, et le contrat avec Autovol est en cours et a conduit à la construction de près de 30 miles d'assemblage de murs.
Après avoir obtenu les contrats avec Katerra et Autovol, l'entreprise a pivoté pour se concentrer presque exclusivement sur la construction et le bâtiment modulaire. Sa mission consiste désormais à utiliser ses solutions d'automatisation robotique pour contribuer à résoudre la crise du logement abordable.
Avantages de l'automatisation
M. Dittrich voit plusieurs avantages à l'utilisation accrue des robots et de l'automatisation dans le secteur de la construction. L'un des plus importants est que la technologie ouvre la voie à une plus grande diversité au sein de la main-d'œuvre. Elle a la capacité d'attirer un public plus large, comme les femmes, les personnes de petite taille, les travailleurs plus âgés et ceux qui ont des connaissances et des aptitudes technologiques. "De nos jours, les jeunes travailleurs ne veulent pas soulever des plaques de plâtre de 2,5 mètres sur 2,5 mètres toute la journée. C'est un travail difficile, et personne ne devrait avoir à le faire. Mais ils adorent faire fonctionner un système robotisé. Pour eux, c'est presque un jeu. L'automatisation ouvre le bassin de main-d'œuvre disponible pour les usines".
Un autre avantage est l'amélioration de la sécurité. "Nous voulons que les pistolets à clous ne soient plus entre les mains des ouvriers, car je peux vous garantir qu'il y aura un accident. Chez Autovol, nous avons construit 28 miles d'assemblages muraux sans que personne ne se blesse avec un pistolet à clous. Dans une usine de fabrication manuelle, il est presque certain que quelqu'un s'est enfoncé un clou dans la main.
La qualité constante est un autre avantage. "Nous allons produire exactement la même chose à chaque fois. Les gens peuvent avoir de mauvaises journées et les amener au travail, ce qui affecte grandement le produit qui sort de l'usine. L'automatisation contribue à la cohérence du processus.
Les économies de main-d'œuvre sont un autre avantage dont on parle dans l'industrie, mais M. Dittrich y voit plutôt une redistribution de la main-d'œuvre. "Je ne connais aucune entreprise où nous avons installé l'automatisation et où les employés ont été renvoyés ou licenciés. En général, ils les déplacent vers un processus qui n'est pas automatisé afin d'augmenter la production."
L'avenir de l'automatisation
Malheureusement, le coût de l'automatisation augmente, car le prix de l'acier et de l'électronique utilisés pour construire les robots a explosé ces dernières années. Selon M. Dittrich, l'industrie doit revoir sa façon de penser en ce qui concerne le rôle de l'automatisation dans la main-d'œuvre. Si les entrepreneurs n'ont pas assez de travailleurs pour produire selon les calendriers des projets, ils devront chercher d'autres solutions, telles que l'automatisation, pour les aider à répondre à la demande de construction. À ce moment-là, le coût ne sera plus aussi important.
Bien que l'automatisation, même dynamique, ne puisse pas résoudre tous les problèmes du secteur de la construction, elle peut apporter des améliorations significatives dans des domaines et des tâches spécifiques. "Il s'agit d'une solution à la tâche spécifique que vous automatisez, et si elle fonctionne, c'est parfait. Si ce n'est pas le cas, cette tâche n'est pas à automatiser".
M. Dittrich considère que la fabrication sur site est l'avenir de l'automatisation dans le secteur de la construction. Le fait de sortir la production de l'environnement contrôlé d'un entrepôt ou d'une usine présente toutefois des risques. L'efficacité et la sécurité peuvent être compromises. Lorsqu'on lui demande si les bâtiments seront construits exclusivement par des robots dans un avenir proche, M. Dittrich répond que c'est possible si l'on s'attaque aux différences entre les codes de construction locaux et si l'on standardise les dimensions et la qualité des matériaux. "Si vous améliorez ces deux aspects, nous serons à vos côtés pour automatiser ces processus.
A propos de l'auteur : Dawn Killough est une rédactrice indépendante spécialisée dans la construction. Elle a plus de 25 ans d'expérience auprès d'entreprises de construction, de sous-traitants et d'entrepreneurs généraux. Ses publications sont disponibles sur le site dkilloughwriter.com.
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