Le XXIe siècle pourrait connaître l'impact le plus important sur le développement urbain de l'histoire de l'humanité. Des villes du Canada, d'Amérique du Nord et de nombreux autres pays sont confrontées à des problèmes d'abordabilité et de durabilité du logement que l'industrie de la construction en place s'est avérée incapable de résoudre. Le besoin de logements urbains est stupéfiant : le déplacement continu des zones rurales vers les zones urbaines, combiné à la croissance globale de la population mondiale, pourrait ajouter jusqu'à 1 000 milliards de pieds carrés supplémentaires de logements nécessaires d'ici 2050. Avec la population du Canada qui devrait passer à 48 millions d'ici 2050, une demande continue de logements urbains est également attendue.
Notre industrie fait face à plusieurs défis dans les décennies à venir. Outre la nécessité de développer des solutions durables et abordables, la construction est une industrie fragmentée, lente et peu encline au risque. Les faibles marges et les marchés imprévisibles ont incité les parties prenantes à éviter les changements potentiellement perturbateurs. Cependant, l'innovation incrémentale ne suffira pas à relever ce défi. Avec la hausse du coût des matériaux, la pénurie de main-d'œuvre qualifiée et des réglementations plus strictes, le problème devient de plus en plus difficile à résoudre. Les chefs de file de l'industrie et les urbanistes conviennent qu'un changement est nécessaire pour relever ces défis avec des solutions de construction rapides à construire et moins coûteuses à construire et à exploiter. Vancouver, par exemple, a récemment promulgué le Greenest City Action Plan et le Climate Emergency Action Plan pour travailler vers la neutralité carbone.
Intelligent City adopte une approche unique pour relever ces défis. Grâce à la convergence de l'innovation technologique, l'entreprise adopte une approche des bâtiments basée sur les produits et les plateformes, agissant comme un guichet unique de la conception à la livraison. En combinant les idées apparemment opposées de production reproductible et évolutive avec de nouvelles formes de solutions de conception, d'ingénierie et de fabrication hautement configurables basées sur le bois massif, cette approche promet d'apporter une innovation révolutionnaire à une industrie qui manque de gains de productivité depuis plus de 75 ans.
Pensée produit et conception basée sur la plateforme
En considérant les bâtiments comme des produits plutôt que comme l'accumulation de services de plusieurs entrepreneurs, c'est toute la chaîne de valeur de l'industrie AECOO qui doit être repensée. Au lieu de réunir une équipe de consultants pour un seul projet, Intelligent City a développé une plate-forme de construction avec des solutions préconçues, mais variables, pour la configuration de bâtiments entre 4 et 18 étages de hauteur. L'aspect clé de ce développement a été la variabilité de la plate-forme et la conception du produit qui la sous-tend : un tel investissement initial n'a de sens que si la plate-forme peut être utilisée pour configurer différentes conceptions de bâtiments pour diverses parties prenantes sur différents marchés - développeurs, propriétaires-exploitants, ou sans but lucratif, à Vancouver, Calgary, Ottawa ou Toronto.
La systématisation et l'automatisation de la construction n'auront pas besoin d'aboutir à une solution unique. Avec l'aide de la pensée paramétrique, il peut être personnalisé, personnalisé ou optimisé. Les logiciels paramétriques permettent fondamentalement l'interaction entre une plate-forme de construction et sa configuration pour un projet. La conception paramétrique, ou générative, est un processus qui encode chaque décision de conception en tant que paramètre, définissant clairement la relation entre l'entrée et la sortie de la conception sous la forme d'un algorithme. Grâce à l'intégration, les logiciels paramétriques peuvent non seulement être utilisés pour améliorer les performances ou la rentabilité des bâtiments, mais également permettre un environnement de travail interactif dans des situations de plus en plus complexes pour les parties prenantes. Intelligent City voit un potentiel inexploité - en particulier en combinaison avec le bois massif - pour abandonner le formalisme des dernières décennies et permettre à la place des bâtiments à faible émission de carbone, à haute performance et beaucoup plus rentables.
Dans d'autres industries, le terme « conception basée sur une plate-forme » décrit une approche axée sur l'intégration pour développer des produits qui partagent du matériel ou des logiciels compatibles. Cette approche établit une base de connaissances générales au sein d'une entreprise sur laquelle des variations peuvent être réalisées. C'est aussi un processus interdisciplinaire et nécessite un échange constant entre les disciplines de la conception, de l'ingénierie et de la fabrication.
Intelligent City a développé une « plate-forme paramétrique » pour son système de construction en bois massif, qui n'est pas défini par un ensemble fixe d'éléments et de composants de construction, mais par des paramètres. Par exemple, l'espacement de la grille peut être n'importe où entre 9 pieds et 14 pieds, sans étapes particulières entre les deux. De même, la position des fenêtres, des produits intérieurs ou des choix de matériaux peut être variée de manière transparente. Plus important encore, la productibilité des composants du bâtiment est cruciale pour le succès d'une telle plate-forme. Pour soutenir cette nouvelle façon de penser, Intelligent City a construit l'une des premières usines de fabrication robotisées automatisées pour la production de composants de construction au Canada, de sorte que, par conséquent, toute la chaîne de valeur, de la conception à la construction, peut être intégrée et alignée.
En ce qui concerne l'intégration BIM, la conception paramétrique et le développement basé sur une plate-forme peuvent également présenter des avantages supplémentaires. Au lieu de travailler sur un processus BIM typique avec la contribution itérative de consultants, la plateforme paramétrique peut générer automatiquement des éléments de construction « intelligents » qui suivent toutes les règles établies. Le résultat va au-delà du BIM car il s'agit d'un flux de travail entièrement automatisé qui génère des modèles 3D directement pour la fabrication, au lieu de nécessiter des étapes de traduction supplémentaires.
Lorsqu'il s'agit de construction en bois massif, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. La plate-forme de construction paramétrique en bois massif que l'entreprise a développée pour les logements urbains à usage mixte de 6 à 18 étages est conforme aux réglementations actuelles sur les immeubles en bois massif au Canada et aux États-Unis. Ce segment de marché a été soigneusement sélectionné en raison de son potentiel de durabilité et de densité entre l'étalement de faible hauteur et le béton de grande hauteur. À cette hauteur, les bâtiments en bois massif excellent non seulement en raison de leurs performances structurelles et de leur sécurité incendie, mais aussi parce qu'ils permettent une typologie urbaine suffisamment dense pour que les infrastructures publiques soient économiquement réalisables, et suffisamment basse pour promouvoir les communautés locales résilientes et la connectivité.
La convergence de la conception paramétrique, des systèmes de construction basés sur une plate-forme et de l'automatisation de la fabrication permet un « système de conception » dans lequel les variations de construction peuvent être conçues, analysées, optimisées et chiffrées. Avoir des connaissances avancées sur les données critiques du projet dès les premières étapes de la conception, permet à nos clients un processus de prise de décision très éclairé. Ce type de pensée intégrée et paramétrique permet à la fois l'évolutivité et la personnalisation de masse. C'est la clé pour qu'une nouvelle technologie prenne pied dans l'industrie AECOO. Alors que nous répondons aux besoins locaux, nous devons penser globalement.
Approche par les coûts
Lorsque la conception, l'ingénierie, la matérialité et la construction convergent au sein d'une entreprise verticalement intégrée, les bâtiments peuvent devenir des produits. Comme un ordinateur portable, un téléphone ou une voiture, la conception et la qualité d'un bâtiment deviennent aussi importantes que son processus de fabrication. Pour les bâtiments, cependant, le produit ne doit pas incarner une solution unique, mais chaque itération peut être unique dans son expression grâce à l'intégration de principes de conception paramétriques.
Pour y parvenir à grande échelle, la plate-forme de construction en bois massif d'Intelligent City se compose de panneaux de sol modulaires à âme creuse avec des services préinstallés, ainsi que de panneaux d'enveloppe de façade haute performance avec certification Passive House. Tous les composants du bâtiment étaient basés sur une approche de développement interdisciplinaire avec la pensée produit au cœur : en commençant par un ensemble clair d'intentions de conception, l'équipe a travaillé sur les détails de construction en bois massif, les principes d'automatisation de la fabrication et la logistique. Les exigences structurelles pour différentes hauteurs de bâtiment ou les exigences sismiques faisaient également partie du processus de développement. De plus, l'équipe a développé des flux de travail de fabrication robotisés pour assembler de grands composants de construction, ce qui permet un degré plus élevé d'adaptabilité ainsi qu'une vitesse et une qualité d'assemblage. Intelligent City accélère actuellement sa production en Colombie-Britannique, avec des plans d'expansion en Ontario et aux États-Unis dans les prochaines années.
L'industrie AECOO a été coincée dans une dichotomie pour fournir des services pour des solutions ponctuelles sur mesure tout en essayant de réduire les risques grâce à la gestion de projet au lieu de l'innovation technologique intégrée. Le passage du service au produit et de la fragmentation à une plate-forme de bois de masse intégrée et variable qui est pré-conçue, testée et certifiée, ouvre la voie à des bâtiments à haute performance, à une habitabilité exceptionnelle, à un prix abordable et à la neutralité carbone. Grâce à une intégration profonde, l'innovation technologique a le potentiel de permettre enfin la percée que notre industrie attendait depuis longtemps.
