Possibilités d'innovation
Colby Swanson est partenaire du Momentum Innovation Group et cadre en résidence chez ADL Ventures.
L'innovation existe pour changer positivement le statu quo, stimuler le progrès et créer une nouvelle valeur - ce dont l'industrie de la construction a désespérément besoin. Notre secteur se trouve à un tournant critique, confronté à une pénurie de main-d'œuvre qualifiée, à une productivité stagnante, à une escalade des coûts et à une qualité incohérente. La complexité des défis exige une collaboration convergente - entre les disciplines (ingénierie, architecture, science des matériaux, finance, chaîne d'approvisionnement, etc.) et entre les secteurs (construction, fabrication) - où l'agilité entrepreneuriale est associée à une expertise technique approfondie et à un sens aigu des affaires pour propulser l'innovation dans le secteur de la construction vers de nouveaux sommets. Nous devons aller au-delà des pratiques traditionnelles et adopter l'innovation inspirée par la construction industrialisée ("IC").
Le rapport McKinsey de 2019 souvent cité, Modular construction : From Projects to Products, affirme succinctement que le passage de la construction traditionnelle sur site (projets) à la préfabrication hors site (produits), lorsqu'il est conçu correctement, pourrait permettre d'améliorer la productivité de 12 % et de remodeler la chaîne d'approvisionnement et de valeur de la construction telle que nous la connaissons. La réalité étant plus nuancée, j'ai reformulé l'appellation "Du projet au produit" en "Du projet aux systèmes et processus de construction". La différence réside dans une définition plus large du terme "produit", qui englobe à la fois un système de construction (composé d'éléments) et des processus connexes qui permettent la configuration, la répétabilité et la mise à l'échelle.
Le secteur de la construction, souvent considéré comme résistant au changement, est mûr pour une révolution. L'évolution vers des "systèmes et processus de construction" n'est pas seulement théorique ; elle prend déjà forme de manière remarquable. Des maisons imprimées en 3D qui s'élèvent en quelques jours (les maisons imprimées en 3D du lotissement 100 par ICON et Lennar) aux gratte-ciel modulaires qui s'assemblent comme des LEGO (le 461 Dean St à Brooklyn se compose de 32 étages modulaires, conçus par SHoP Architects), l'avenir de la construction se dessine sous nos yeux. Mais qu'est-ce que cela signifie pour le projet moyen ? Comment ces innovations peuvent-elles influencer la façon dont nous concevons, construisons et vivons dans nos espaces ?
Théorie du changement. Avec l'aimable autorisation d'ADL Ventures.
Lorsque l'on cherche à savoir où innover dans le domaine en pleine expansion des technologies de l'information, il est utile de disposer d'une théorie du changement (TdC) claire qui fournisse une feuille de route ciblée sur la manière dont le changement est censé se produire. ADL Ventures, une société de développement de capital-risque qui a créé huit entreprises, utilise les TdC pour guider les décisions sur les domaines où l'innovation a le plus grand potentiel d'impact et de réussite. Il y a un autre article à décortiquer dans ce cahier des charges, mais la définition de base de chaque intervention est décrite par ordre de priorité dans l'image comme étant 1) la construction de systèmes, 2) l'agrégation de la demande, et 3) la modernisation des capacités.
Dans les prochains chapitres, nous nous pencherons sur des exemples spécifiques d'innovation dans le domaine de la construction et de la fabrication, qui font que de plus en plus de travaux de construction sont réalisés hors site. Nous verrons comment ces technologies et approches révolutionnaires permettent de relever les défis auxquels le secteur est confronté, qu'il s'agisse de la pénurie de main-d'œuvre ou des préoccupations en matière de développement durable. Nous sommes à l'aube d'une nouvelle ère dans la construction, où l'imagination et l'ingéniosité convergent pour construire un avenir meilleur.
Innovation dans les systèmes de construction
L'approche révolutionnaire de citizenM en matière de construction hôtelière s'articule autour de son produit et de son processus innovant d'hôtel modulaire d'une seule pièce. Conscients de l'inefficacité et des coûts élevés associés à la construction traditionnelle, ils ont audacieusement adopté la modularisation, dans le but de créer une expérience de chambre standardisée et de haute qualité qui pourrait être reproduite dans le monde entier (12 hôtels modulaires représentant 3 000 clés). Cette concentration sur un seul type de chambre a permis de rationaliser la conception, la production et l'assemblage.
Pour ce faire, citizenM s'est associé à des fabricants de modules (Polcom, CIMC) pour produire ces chambres compactes (8'x26') mais confortables, en donnant la priorité à la fonctionnalité et aux équipements essentiels. Cette approche rationalisée a permis d'éliminer les fioritures inutiles et de fabriquer des modules avec une précision exceptionnelle dans plusieurs usines hors site. Ces modules entièrement meublés sont transportés et assemblés sur place comme des blocs de construction, ce qui réduit considérablement le temps de construction (~40% plus rapide que la construction sur site), le coût (~10% d'économies par rapport à la construction sur site) et les perturbations. Cela leur a également permis de réduire le processus de liste de contrôle de 2 mois à 2 jours. Ce processus, qui repose à la fois sur la simplification des produits et des processus, a permis à citizenM de se développer rapidement, en proposant des logements de luxe abordables dans des zones urbaines privilégiées, tout en établissant une nouvelle référence en matière d'efficacité et de durabilité dans le secteur de l'hôtellerie et de la restauration.
Le vaisseau drone SpaceX "Just Read the Instructions" et le booster Falcon 9 sont remorqués au port. Le booster s'est posé avec succès sur le drone 8 minutes et demie après son lancement, le 29 février 2024. Il s'agissait du 11e vol de ce lanceur et du 3e atterrissage sur ce drone. Port Canaveral, Floride, USA 03/02/2024.
La fusée Falcon de SpaceX témoigne de la capacité à combiner l'innovation en matière de produits et de processus pour révolutionner l'ensemble d'une industrie. En ce qui concerne le produit, la conception réutilisable de Falcon a fondamentalement remis en question le modèle traditionnel de fusée non réutilisable, en réduisant considérablement les coûts de lancement (67 millions de dollars pour Falcon contre plus de 350 millions de dollars pour le Delta IV Heavy d'ULA) et en améliorant l'accès à l'espace. Cette innovation a été complétée par un effort constant d'optimisation des processus, SpaceX intégrant verticalement sa fabrication, rationalisant la production et faisant œuvre de pionnier en matière d'itération et d'essais rapides. Cette approche holistique a non seulement perturbé les géants de l'aérospatiale, mais a également donné naissance à une nouvelle ère d'innovation spatiale et de démocratisation de l'accès à l'espace.
Innovation en matière d'agrégation de la demande
Il existe deux grands exemples d'agrégation de la demande dans le secteur de l'IC : Les maisons de vente par correspondance de Sears et le réseau de concessionnaires de maisons préfabriquées du HUD. Cela peut paraître anodin aujourd'hui, mais entre 1908 et 1940, Sears a proposé et vendu environ 85 000 maisons en kit dans le cadre de son célèbre catalogue. En s'appuyant sur son vaste réseau de vente par correspondance, Sears a pu toucher un public très large et a contribué à rendre l'accession à la propriété plus accessible dans tout le pays (et en particulier dans les zones rurales). Les maisons en kit standardisées comprenaient du bois de construction prédécoupé, tous les autres matériaux (fenêtres, portes, fixations, etc.) et les instructions nécessaires pour rationaliser le processus de construction et réduire la dépendance à l'égard de la main-d'œuvre qualifiée.
Bien que Sears n'ait pas été le premier à proposer des maisons en kit, son approche audacieuse, combinant une large distribution, une production de masse et des composants standardisés, a contribué à façonner le paysage des banlieues modernes du 20e siècle.
L'exemple moderne et innovant de l'agrégation de la demande est l'informatique en nuage. Des fournisseurs comme Amazon Web Services et Microsoft Azure ont regroupé les besoins informatiques des particuliers et des entreprises de toutes tailles sur une infrastructure partagée. Au lieu que chaque entité doive construire et entretenir ses propres centres de données matériels coûteux, elle peut louer des ressources informatiques à la demande à partir de l'informatique en nuage. L'envergure des fournisseurs d'informatique en nuage leur permet de réaliser d'importantes économies d'échelle dans l'achat de matériel, la gestion des centres de données et le développement de logiciels. L'agrégation de la demande dans l'informatique en nuage a industrialisé le secteur des technologies de l'information, démocratisé l'accès à des ressources informatiques puissantes, des start-ups aux grandes entreprises, permis une flexibilité d'augmentation (ou de réduction) de la demande et réduit considérablement les coûts pour les utilisateurs finaux.
Le vaisseau drone SpaceX "Just Read the Instructions" et le booster Falcon 9 sont remorqués au port. Le booster s'est posé avec succès sur le drone 8 minutes et demie après son lancement, le 29 février 2024. Il s'agissait du 11e vol de ce lanceur et du 3e atterrissage sur ce drone. Port Canaveral, Floride, USA 03/02/2024.
Modernisation des capacités
Tout d'abord, par "capacité", nous entendons à la fois la capacité de production des composants d'IC et le développement de la main-d'œuvre d'IC nécessaire pour gérer et faire fonctionner ces installations. Bien que nous n'abordions pas la question de la main-d'œuvre dans cet article, il convient de noter que l'opportunité d'innover dans ce domaine est énorme si l'on considère qu'au cours des prochaines décennies, nous devrons former des millions de nouveaux travailleurs de la construction basés sur les circuits intégrés pour assurer l'ingénierie, la conception, l'approvisionnement, la fabrication, l'exploitation et l'assemblage de la future économie des circuits intégrés - des opportunités de l'ordre de l'océan bleu.
L'usine est l'endroit où une grande partie de l'efficacité de l'industrialisation se produit dans l'industrie de la construction - les autres domaines sont l'ingénierie du produit en amont et l'assemblage du bâtiment sur place. Une erreur fréquente que je constate chez les investisseurs et les usines existantes est de vouloir investir dans une installation, ou pire, dans une installation hautement automatisée, sans d'abord perfectionner les systèmes de construction et s'assurer d'un pipeline stable (agrégation de la demande). Aujourd'hui, les usines hors site présentent d'énormes inefficacités en termes de capital. La création de valeur et les économies d'échelle dans la fabrication ne se produisent généralement que dans une petite partie de l'usine, étant donné que la plupart des opérations consistent essentiellement à construire un site sous un toit (et à appeler cela de la fabrication) ou à fabriquer des produits de construction qui ont été conçus pour être utilisés sur place (par opposition à une utilisation hors site).
Ce n'est qu'une fois que le produit et la demande ont été suffisamment résolus qu'il est temps de concevoir, d'optimiser, puis d'automatiser le processus d'assemblage de la fabrication au site. Là encore, la plupart des gens veulent passer directement à l'automatisation, mais il s'agit de la DERNIÈRE étape.
Les fixations constituent un domaine innovant à prendre en considération lorsqu'il s'agit de concevoir et de fabriquer plus efficacement. L'industrie automobile a appris il y a de nombreuses années que pour accélérer la production, il fallait éliminer les rivets et les vis lourds et coûteux. Le secret pour assembler rapidement des voitures plus solides et plus légères réside dans la manière dont elles sont assemblées. Dans le passé, des systèmes de fixation lourds étaient nécessaires. Aujourd'hui, les rubans à très haute adhérence et les super-colles, ainsi que les attaches rapides en plastique et en velcro, ont remplacé les attaches mécaniques plus lourdes. Les fixations modernes sont plus rapides, plus performantes et permettent de réduire le coût total de l'assemblage. Alors que les fixations mécaniques concentrent les contraintes sur leurs points de connexion, les rubans adhésifs répartissent ces contraintes sur une zone beaucoup plus large, ce qui atténue les ruptures et les défaillances dues aux contraintes.
Mieux encore, l'utilisation de moins de composants pour l'assemblage. La giga presse de Tesla a été inventée pour mouler en une seule pièce l'ensemble du dessous de caisse arrière de son véhicule Model Y. La refonte de cette pièce en une seule étape a permis d'éliminer environ 370 autres pièces et de réduire considérablement le temps nécessaire à l'assemblage, au soudage et/ou à la fixation.
Nous commençons à voir apparaître des matériaux de construction conçus en tenant compte de l'isolation thermique. Les produits de grand format tels que le bois lamellé-croisé (CLT), les panneaux de contreplaqué massif, les éléments en béton préfabriqué, les panneaux SIP et les matériaux d'isolation avancés (VIP, aérogel) ... la plupart de ces technologies IC coûtent plus cher que les matériaux de construction de base de leurs concurrents, mais lorsque l'on tient compte de l'ensemble des coûts de production et d'installation, les produits basés sur l'IC l'emportent à tous les coups.
Le secteur de la construction est à la croisée des chemins. En adoptant les principes de la construction industrialisée, en apprenant des autres industries et en exploitant les technologies numériques, le secteur peut s'attaquer de front à ses principaux défis. Cette transformation promet un avenir fait d'une productivité accrue, d'une meilleure qualité, d'une maîtrise des coûts et d'un environnement bâti plus durable, plus abordable et plus résilient.
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