Réinventer la construction : une MEP allégée et écologique pour résoudre la pénurie de main-d'œuvre qualifiée

• Le secteur de la construction, y compris les services MEP, doit augmenter sa productivité et attirer davantage de travailleurs dans l'industrie.
• Les logiciels de modélisation numérique réduisent la charge de travail des ouvriers qualifiés tout en économisant les ressources et les matériaux.
• Des simulations avancées peuvent être utilisées pour améliorer l'empreinte environnementale d'un bâtiment tout au long de son cycle de vie.

Il existe une pénurie mondiale de main d'oeuvre qualifiée dans tous les secteurs et la situation devrait s'aggraver au cours des dix prochaines années. L'un des plus touchés est celui de la construction, qui comprend les services d'ingénierie mécanique, électrique et de plomberie (MEP). Ce domaine couvre un large éventail de technologies, allant du chauffage, de la ventilation, de la climatisation et de l'assainissement à l'automatisation des bâtiments, en passant par les communications, les connexions de données et les installations électriques.  

Fin 2022, neuf entreprises sur dix interrogées en France et en Allemagne ont déclaré ne pas réussir à trouver suffisamment de travailleurs qualifiés. L'Autriche, un pays qui compte seulement 9 millions d'habitants, a un déficit de 250 000 postes à pourvoir. Selon un rapport (PDF, p. 4) de l'institut Korn Ferry, cette tendance mondiale va se poursuivre. Il prévoit une pénurie mondiale de 85 millions de travailleurs qualifiés d'ici à 2030.

Une pénurie de main-d'œuvre qualifiée exacerbée par l'évolution démographique

La situation est semblable aux États-Unis. Selon une étude de Stanley Black & Decker, les métiers du bâtiment connaissent actuellement une pénurie de plus de 650 000 travailleurs qualifiés, un problème qui a été aggravé par la pandémie. Les données de la Chambre de commerce des États-Unis avancent qu'environ 47 millions d'employés se sont depuis retirés du marché du travail ou ont rejoint d'autres secteurs. Une autre raison explique aussi cette situation : les facteurs démographiques. Les baby-boomers étaient bien formés et bien représentés dans les métiers spécialisés, mais, ceux qui ne l'ont pas encore fait prendront leur retraite dans les prochaines années. Un vide encore plus grand sera laissé dans des secteurs, tels que les services de construction MEP. Dès 2017, le Bureau américain des statistiques du travail avait constaté que 43 % de la main-d'œuvre qualifiée avait plus de 45 ans, tandis que les jeunes de 16 à 24 ans représentaient à peine 10 %. 

Pour lutter contre ces pénuries, il ne suffit pas d'utiliser efficacement des ressources humaines limitées. D'un point de vue environnemental, il est également essentiel d'intégrer des technologies innovantes. Le secteur de la construction a l'une des plus grandes empreintes environnementales au monde. La construction de bureaux, de logements, d'installations industrielles et d'infrastructures consomme un nombre considérable de ressources. Selon un rapport des Nations unies, le secteur mondial de la construction est responsable de 38 % de l'ensemble des émissions de dioxyde de carbone. Au Royaume-Uni, il est responsable d'environ 20 % des émissions et, selon les estimations actuelles, ce chiffre devrait atteindre plus de 50 % d'ici à 2035. En 2018, les projets de construction et de démolition aux États-Unis ont représenté plus de 600 millions de tonnes de déchets, soit plus de deux fois la quantité générée par les entreprises et les ménages américains.

Gestion intégrée des données et des projets 

Le secteur de la construction est soumis à des exigences de plus en plus strictes en matière d'efficacité et de gestion de projet. La pression particulière exercée sur les services de construction MEP et l'ingénierie des installations industrielles a donné l'impulsion à un projet pilote entre Autodesk et IGO Industries, une entreprise internationale basée en Autriche et spécialisée dans ces secteurs. IGO utilise Autodesk Construction Cloud (ACC) pour regrouper les avantages d'un outil de gestion basé sur le cloud pour les projets de construction à grande échelle. Il permet de créer une base de données à source unique de vérité qu'elle peut partager avec ses partenaires. Ensemble, ils utilisent ces informations depuis la phase de planification jusqu'à l'achèvement du projet.

« La solution utilise une technologie sécurisée pour intégrer plusieurs parties prenantes dans un seul réseau à grande échelle », explique Michael Mair, administrateur CAO et informatique, spécialisé dans le développement de logiciels chez Ortner Anlagen, filiale de l'OIG.

ACC s'appuie sur les programmes existants, notamment Autodesk Assemble, BuildingConnected, BIM 360 et PlanGrid. Ces programmes bénéficient de nouvelles fonctions, comme d'un système de stockage en nuage, où les projets, les données et les participants collaborent. Les données générées pendant les phases de planification et de construction peuvent également être utilisées lorsque les services de bâtiment MEP sont opérationnels. Les coûts de l'énergie et de d’autres ressources peuvent être maintenus à un niveau bas, ce qui réduit ainsi les émissions de CO2.   

Des plans à la minute près 

Ces technologies ont eu un impact sur PH Electric, un entrepreneur basé à Plaistow, dans le New Hampshire. Son entreprise propose des services d'électricité, d'ingénierie et de construction, ainsi que des systèmes de télécommunications et d'alarme incendie. Corey Coleman, directeur de la conception virtuelle de la construction (VDC), apprécie l'amélioration significative du flux de données entre le back-office et le site de construction.

« Le personnel avait l'habitude de travailler avec des kits de dessins obsolètes, ce qui posait un problème, explique-t-il. La mise à jour de ces fichiers était fastidieuse et nous coûtait beaucoup de temps et de ressources ». Désormais, grâce à BIM 360, le contremaître a accès à la dernière version des dessins.   

Planification optimisée des matériaux et des ressources

« Il est également beaucoup plus facile de coordonner les travaux avec ceux qui travaillent sur le site depuis que nous partageons les informations et que tout le monde collabore via BIM 360 Glue ou BIM Collaborate », ajoute M. Coleman. Un processus de conception coopératif permet d'éviter l'approche aveugle des tâches individuelles, qui se traduisait souvent par un acheminement inefficace des câbles et des tuyaux. Il en résulte par ailleurs des économies significatives en termes de main-d'œuvre et de matériel. « L'utilisation d'[Autodesk] Revit nous a permis de minimiser et de simplifier les modifications ultérieures, explique-t-il. Nous pouvons dorénavant faire fabriquer les pièces nécessaires et les découper précisément à l'avance, ce qui facilite grandement la tâche des ouvriers sur le site ».

Maintenant que les pièces s'emboîtent parfaitement et qu'il n'est plus nécessaire de faire des essais et des erreurs, le personnel du chantier utilise beaucoup moins de matériaux. La modélisation numérique (BIM) a aidé PH Electric à augmenter son efficacité matérielle de 50 % à plus de 90 %, dans certains cas. « Ces gains d'efficacité ne réduisent pas seulement nos coûts, ils rendent également la construction moins onéreuse pour nos clients, explique M. Coleman. Et, nous pouvons offrir nos services à un meilleur prix sur le marché, ce qui nous donne un énorme avantage concurrentiel. »

Identifier le potentiel d'économie d'énergie

PH Electric utilise Revit pour vérifier à l'avance l'efficacité énergétique d'un bâtiment et identifier son potentiel d'optimisation. De plus, Revit peut créer une carte thermique pour le bâtiment et simuler la consommation d'énergie. « Le modèle 3D nous fournit une solide analyse des coûts, explique M. Coleman. Ces informations aident nos clients à exploiter leur bâtiment de manière efficace, ce qui contribue à la protection de l'environnement et du climat. »

Takasago Thermal Engineering Group, qui opère dans le secteur de la climatisation, met aussi en œuvre davantage de processus basés sur la modélisation numérique dans la phase de construction de ses projets. L'entreprise japonaise a reconnu que les facteurs démographiques et les pratiques sur le lieu de travail ont stimulé la demande de solutions qui réduisent la charge de travail et augmentent l'efficacité. « Notre défi est d'améliorer la productivité et d'accroître l'attractivité de l'industrie de la construction dans son ensemble », déclare Motokazu Furuya, PDG du DX Management Headquarters de l'entreprise.

Un mouvement de plus en plus marqué vers la modélisation numérique 

Peu après que Takasago ait annoncé son passage des systèmes de CAO traditionnels à la modélisation numérique, bon nombre de ses fournisseurs ont également choisi d'intégrer la solution dans leur planification de la conception. Mais, le processus de transformation n'en est qu'à ses débuts. « Changer les flux de travail prend du temps, explique Furuya. Concernant la création de dessins, il est plus rapide d'utiliser la CAO spécialisée, mais la modélisation numérique présente des avantages intéressants pour l'ensemble du processus, notamment en ce qui concerne les changements à grande échelle et la gestion de l'avancement des travaux ». Takasago augmente progressivement le nombre de projets utilisant cette méthode. « Nous essayons de quantifier les améliorations spécifiques de la productivité et de les démontrer à nos partenaires », explique Furuya.

Simulation de l'empreinte d'un bâtiment sur l'ensemble de son cycle de vie 

Furuya explique que les informations contenues dans un modèle 3D peuvent être utilisées tout au long du cycle de vie d'un bâtiment, y compris pendant sa durée de vie opérationnelle. Un tel modèle apporte plus de valeur que l'utilisation de plans de construction traditionnels. L'objectif de notre entreprise est d'être un « créateur d'environnement, explique-t-il. Les projets basés sur la BIM en constituent le fondement. » Le but ultime de Takasago est de fournir des solutions complètes en prenant en compte l'empreinte carbone d'un bâtiment à chaque étape de son cycle de vie, de la construction à la démolition, y compris son CO2 opérationnel. L'entreprise prévoit de présenter des simulations des gaz à effet de serre générés lors de la phase de préconstruction du bâtiment et pendant la construction, offrant ainsi à ses clients un éventail d'options pour accroître l'efficacité.

Les outils BIM basés sur le cloud assurent des avantages économiques tangibles pour la planification des services de construction MEP, tout en améliorant l'efficacité des ressources et la protection du climat. Ces facteurs pourraient convaincre les jeunes d'occuper à nouveau une place précieuse en tant que travailleurs qualifiés dans l'industrie de la construction.