Élaboration de règles de conception pour réduire la durée de fabrication des composantes de structures d’acier

Résumé

Dans l’industrie de l’Architecture, de l’Ingénierie et de la Construction (AIC – « Architecture Engineering and Construction ». AEC), la non-intégration des connaissances et de l’expérience des entrepreneurs spécialisés (comme les fabricants) pendant la phase de conception contribue à de nombreux gaspillages en termes de qualité, de coût et de délais de construction. Le problème provient du mode de réalisation traditionnel des projets, Conception Contrat, Construction (CCC – « Design Bid Build ». DBB), qui impose une réalisation linéaire et fragmentée, dictée par les plans et devis, et qui n’offre pas aux entrepreneurs spécialisés, l’opportunité de participer à la conception. Des initiatives comme l’Ingénierie de la Valeur (IV – « Value Engineering ». VE) et la constructibilité ont été proposées pour mitiger ce problème. Ces initiatives, bien que permettant un certain transfert de connaissances entre concepteurs et entrepreneurs spécialisés, se sont principalement concentrées sur la réduction du coût et des risques des projets. De cette façon, le transfert de connaissances est limité et les entrepreneurs spécialisés n’ont guère l’opportunité d’intervenir durant la conception. Dans un deuxième temps, des initiatives se sont concentrées sur le mode d’approvisionnement DBB pour le faire évoluer en favorisant une intégration des connaissances de fabrication dans la phase de conception. Cependant, les solutions proposées ne se questionnent pas vraiment sur l’opportunité de comprendre et de maîtriser les processus comme la fabrication dans le but d’identifier des contraintes à considérer pour la conception. Pourtant, dans les projets de construction dont la structure est en acier, la phase de fabrication des composantes représente de 30 à 40% du coût global des projets. Dans l’Ingénierie de Développement de Produits (IDP – « Product Development Engineering ». PDE) le transfert de connaissances est formalisé à travers différentes approches et règles de conception telles que la Conception Pour la Fabrication et l’Assemblage (CPFA – « Design For Manufacturing and Assembly ». DFMA). À travers ces règles de conception, les connaissances et l’expérience des fabricants sont disponibles aux concepteurs très tôt dans le développement du produit. De cette façon, les concepteurs peuvent anticiper les contraintes de fabrication et d’assemblage des produits. Une application des règles de conception dans l’industrie de l’AIC peut permettre une meilleure intégration des connaissances et de l’expérience des entrepreneurs spécialisés dès la phase de conception des projets. Cependant, très peu de travaux proposent d’élaborer des règles de conception pour l’industrie de l’AIC. Cette thèse veut participer à la résolution de ce problème en proposant pour des projets de construction dont la structure est en acier, des règles pour permettre aux concepteurs de considérer les facteurs à fort impact sur la durée de fabrication des composantes de structures en acier. Pour arriver à cet objectif, cette thèse propose d’identifier des facteurs de fabrication qui serviront par la suite à la formulation des règles de conception. Trois méthodes sont proposées pour identifier ces facteurs à savoir : une méthode qualitative qui utilise le codage ouvert sur les contenus de Requêtes Pour Information (RPI - « Request For Information ». RFI), une méthode quantitative qui applique des algorithmes de l’Apprentissage Machine (AM – « Machine Learning ». ML) sur des modèles de la Modélisation des Données du Bâtiment (MDB – « Building Information Modeling ». BIM), et une méthode qualitative qui applique le codage mixte sur le verbatim des entrevues avec les concepteurs et fabricants de composantes de structure en acier. Pour valider ces méthodes, des cas d’études sont réalisés chez un partenaire industriel, leader dans le domaine de la fabrication des composantes de structures d’acier en Amérique du Nord. Comme résultats, ce travail propose 20 facteurs de fabrication, dont 15 complètement nouveaux dans la littérature, 33 règles de conception, dont 24 sont des règles complètement nouvelles dans la littérature, et 17 initiatives pour une meilleure considération des facteurs de fabrication pendant la conception des composantes de structures d’acier. Les résultats issus de cette recherche montrent qu’il est possible d’identifier des facteurs de fabrication de structures d’acier et de formuler des règles de conception à travers des analyses des RFIs, des modèles BIM et des entrevues avec les concepteurs et les fabricants de composantes de structures d’acier. Les résultats montrent aussi que les règles de conception formulées dans cette étude sont différentes des règles déjà présentes dans la littérature, et inspirées de l’industrie manufacturière. En perspective, ce travail propose d’identifier des facteurs de fabrication et de formuler des règles de conception dans d’autres contextes industriels de projet de construction de structures en acier et dans d’autres professions de l’industrie l’AIC. Cette thèse propose aussi d’appliquer les méthodes développées dans cette étude avec d’autres critères de performance comme la transformation, le flux et la valeur, inspirées de la théorie du Transformation Flow Value (TFV), développées par Koskela (2000).

Date	25 nov. 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Forgues (Directeur(-trice)) & Sylvie Doré (Codirecteur(-trice))