Piloté par l'IA ou assisté par l'IA : Déploiement de l'IA dans la construction
Innovation
Les processus de gestion de la construction dépendent fortement des données provenant du chantier. La collecte de données précises et en temps opportun est nécessaire pour assurer le suivi de l'état et de l’avancement des projets, le contrôle de la qualité, l'analyse de la productivité, la gestion de la sécurité, etc. Dans un environnement dynamique tel qu'un chantier de construction, le suivi des changements et le contrôle de l'avancement nécessitent la collecte continue d'énormes quantités de données. Les méthodes d'acquisition de données, telles que les scanners laser ou les images 360, peuvent être utilisées seules ou conjointement, en fonction de la granularité des données et du niveau d'avancement du projet. Par exemple, sur certains chantiers de construction, il peut y avoir tellement d'obstruction que la capture de données telles que les nuages de points 3D est moins efficace. Dans ce cas, des méthodes complémentaires doivent être utilisées pour fournir des informations complètes sur l'état du chantier de construction. Cependant, l'utilisation simultanée de plusieurs technologies peut entraîner de nouveaux défis en matière de fusion et d'intégration des données.
La pratique actuelle d'acquisition, d'enregistrement et de gestion des données des chantiers de construction est essentiellement manuelle. Elle demande beaucoup de travail et représente donc un exercice coûteux. La collecte d'informations à l'aide de plusieurs types de technologies comme les scanners laser, les caméras 360, les GPS et les lecteurs d'étiquettes peut nécessiter une équipe complète d’experts qui se déplacent régulièrement entre les bureaux et les chantiers. Reposant sur le facteur humain, l'exhaustivité et la fiabilité des données collectées dépendent donc de l’application d’une méthodologie qui pourrait s’avérer un peu moins systématique selon l'habileté, la connaissance technologique, et parfois le jugement de l’expert en question au moment de la capture. La diversité et la précision des données saisies jouent un rôle clé dans l'efficacité de leur analyse. De plus, la collecte manuelle de données dans des environnements dangereux augmente les risques pour la santé et la sécurité. Les données collectées peuvent aussi inclure des informations répétitives provenant de secteurs du chantier où il n'y a pas de progrès visible. En conséquence, une énorme quantité de données inutiles serait collectée et stockée, ce qui rendrait difficile la recherche et le traitement. Dans cet article, nous présentons une application innovante destinée à l'acquisition automatique de données sur les chantiers de construction.
Ces dernières années, la collecte automatisée de données à l'aide de diverses technologies telles que les drones et les robots a été adaptée dans le secteur de la construction. Le robot Spot de Boston Dynamics est désormais employé pour aider le personnel du chantier à effectuer des tâches fastidieuses et répétitives. Sur les chantiers de Pomerleau, Spot est utilisé pour capturer des données pour le suivi de l'avancement du chantier, la comparaison des modèles BIM et le contrôle de la qualité, ainsi que la génération de jumeaux numériques. Spot peut être programmé pour effectuer une marche de routine sur le site afin de recueillir des images 360 ou des nuages de points aux mêmes endroits à des fins de comparaison dans le temps. Cela permet aux experts, et plus particulièrement aux arpenteurs, de s'assurer que les données sont capturées de manière cohérente aux mêmes endroits, facilitant du même coup la configuration de la collecte de données.
La collecte quotidienne de données dans les grands projets de construction pose un autre défi : le volume des données enregistrées. Les environnements de construction sont par nature dynamiques, mais la progression des opérations n'est pas toujours tangible et visible sur une base quotidienne ou même hebdomadaire. Ainsi, les données acquises comprennent des enregistrements répétitifs qui n'offrent pas de perspectives utiles pour l'analyse. Stocker et rechercher dans une telle pile de données est très coûteux et inefficace, car les arpenteurs doivent écraser les données collectées au fur et à mesure pour s’assurer d’avoir suffisamment d’espace de stockage. La traçabilité des données devient donc un enjeu puisque de la donnée est perdue lors du processus d’enregistrement. Une solution possible pourrait être d’établir un plan de collecte des données en fonction de l'avancement du projet. Néanmoins, l'avancement du projet peut être retardé pour de nombreuses raisons et les échéanciers doivent être mis à jour régulièrement. Ainsi, la synchronisation des plans de collecte de données et des échéanciers de projet soulève de nouveaux enjeux.
Pour surmonter les défis mentionnés, plusieurs modèles ont été intégrés dans une application innovante développé par Pomerleau appelée POMiCapture. La figure 1 illustre les étapes de la solution proposée.
Dans la première étape, une carte de circulation prédéfinie est téléchargée sur le Robot Spot. La génération de la carte de circulation est une fonction intégrée qui bénéficie de différentes technologies et outils comme le LiDAR et les caméras pour enseigner à Spot à naviguer au travers différents éléments au chantier. Par conséquent, Spot est conscient des conditions existantes sur les chantiers pour ainsi naviguer et collecter des données efficacement. Les robots possèdent une intelligence situationnelle limitée pour effectuer des tâches complexes spécifiques nécessitant une perception de leur environnement en fonction des objets. Ainsi, dans la solution proposée, des algorithmes d'intelligence artificielle tels que des modèles de vision par ordinateur sont intégrés à Spot afin de le rendre plus intelligent pour collecter des données tout en naviguant sur le chantier.
Figure 1- Flux de travail de la solution proposée
Des modèles de vision par ordinateur soutenus par des algorithmes d'apprentissage profond sont utilisés pour détecter et reconnaître les emplacements pour la collecte de données pendant que Spot navigue sur le chantier. Ces emplacements sont marqués à l'aide de codes QR par l’équipe chantier lorsque les travaux de construction progressent. Ainsi, chaque fois que Spot détecte un code QR installé sur des éléments de construction ou des matériaux de construction, il s'arrête, passe en mode stabilisation et commence à acquérir divers types de données, comme des images 360, des images RVB-D et des nuages de points. Le mode de stabilisation est une autre fonction utile de Spot pour réduire la quantité de bruit (points indésirables) dans les données collectées et en améliorer leur qualité. En outre, les informations des codes QR sont extraites et sauvegardées dans des feuilles de calcul qui peuvent être utilisées pour d'autres applications (suivi de l'avancement, contrôle de la qualité, etc.). La figure 2 montre un exemple de la manière dont la solution développée rend Spot capable de comprendre où et comment collecter des données de manière autonome.
Figure 2 - Exemple de collecte intelligente de données POMiCapture
Le robot Spot peut récupérer et enregistrer les informations des codes QR reconnus dans des feuilles de calcul. Parallèlement, lorsque Spot détecte un code QR, différents équipements de collecte de données peuvent être initialisés automatiquement et simultanément. L'ensemble du cadre est géré pour être intégré et déployé sur un réseau local connecté à un serveur local. Toutefois, il peut être configuré pour transférer les données vers le cloud et permettre un accès à distance aux données recueillies.
POMiCapture contribue à l'automatisation des processus de construction pour aider les experts en construction à améliorer la gestion des projets de construction et d'infrastructure. L'utilisation de robots autonomes qui perçoivent l'environnement réduit les problèmes de pénurie main-d’œuvre qualifiée, mais ne remplace pas les humains. Au contraire, cela créera une demande de nouveaux employés possédant des compétences nouvelles et particulières . POMiCapture utilise l'IA pour faciliter la collecte de données sur les chantiers de construction et pour fournir des informations aux coordonnateurs BIM/VDC et à l’équipe projet leur permettent de suivre l'avancement des projets. La collecte automatisée de données avec POMiCapture réduira le nombre d’heure pendant lesquelles les équipes voyagent pour se rendre sur le chantier afin de collecter des données. À grande échelle, maintes heures de voyage et émissions de GES seront évitées. De leur côté, les coordonnateurs BIM/VDC bénéficieront d’un accès efficace au flux constant de données capturées tout en restant dans leurs bureaux.
De plus, POMiCapture peut recueillir des données dans des environnements susceptibles de contenir des contaminations dangereuses qui pourraient être néfastes pour les humains. Cette possibilité augmentera la sécurité sur les chantiers en plus de diminuer les autres risques pour les travailleurs de la construction. POMiCapture améliorera la vie professionnelle des opérateurs humains en effectuant les tâches fastidieuses, parfois dangereuses, et répétitives de la collecte de données.
Quelle est la suite...
Afin de saisir toutes les données nécessaires pour tenir les décideurs bien informés de l'avancement des projets de construction, il faut acquérir et fusionner des données provenant de plusieurs sources. Comme mentionné précédemment, l'acquisition manuelle des données sur les chantiers de construction prend du temps, demande beaucoup de travail et est coûteuse. De plus, la capture de données répétitives sans plan de collecte de données résulte en une énorme quantité de données qui sont pour la plupart inutilisables. POMiCapture fournit une solution pour rendre la collecte de données intelligente et efficace sur les chantiers de construction. La solution intègre des algorithmes d'intelligence artificielle à l'autonomie et à la détection dynamique du robot mobile agile Spot pour acquérir des données à l'aide de divers capteurs partout où les opérations sur le chantier progressent.
En somme, POMiCapture propose de nombreuses autres applications pour améliorer la gestion des projets de construction, augmenter la productivité et renforcer la sécurité sur les chantiers. Spot et la solution POMiCapture peuvent se promener quotidiennement sur un chantier extérieur et rechercher des équipements étiquetés avec un code QR et les localiser. Les gestionnaires de projet peuvent suivre à distance les actifs afin d’obtenir un aperçu de l'utilisation et de la productivité des équipements.
