Trois modes de préfabrication prometteurs - Société d'habitation du Québec

Outils

Fil d'ariane

Trois modes de préfabrication prometteurs

Le présent article porte sur le rapport de recherche  Noyaux de services, panneaux muraux et kits de construction intégrés, trois manières de voir l’évolution de l’industrie du bâtiment préfabriqué (4.5 Mo).

Coordonné par le laboratoire de recherche et de création pre[FABRICA]tions de l’UQAM, ce rapport propose une lecture de l’industrie de la construction préfabriquée. Aux fins de la recherche, trente entreprises d’Amérique du Nord ont été choisies et analysées selon trois grandes catégories : les noyaux de services (« pods » en anglais), les panneaux muraux et les kits de construction.

L’analyse comparative de ces trois familles de stratégies de préfabrication permet de communiquer certains enjeux ou potentiels à notre industrie locale.

Évolution de l’offre : entre tradition et modernité 

Kingspan insulated panels. Panneaux isolés Kingspan
Kingspan insulated panels
Panneaux isolés Kingspan

L’évolution de la préfabrication depuis le début du vingtième siècle se caractérise par deux façons de produire : la première reproduit en usine un mode traditionnel de construction, et la deuxième est basée sur un nouveau modèle d’affaires. Ce dernier modèle émergent est porté par la numérisation des processus de conception, de fabrication et de gestion et propose des solutions flexibles.

En termes de volume, la construction à ossature légère de bois, modulaire et en panneaux, représente encore la vaste majorité de la production industrielle en Amérique du Nord, suivie des panneaux isolés de matériaux composites. Les panneaux muraux s’intègrent aisément comme un composant préfabriqué parmi l’ensemble des systèmes qui composent un bâtiment. Les kits de construction et les noyaux de services demeurent pour leur part des productions marginales dans le contexte de l’Amérique du Nord.

La cartographie de l’industrie révèle que celle-ci oscille entre la stabilité de la production plus traditionnelle et le dynamisme d’une production plus numérisée et décentralisée. Les modèles basés sur la production de masse disparaissent au profit de modèles plus adaptables et qui intègrent toutes les étapes du projet.

Trois modes de préfabrication prometteurs

Une précédente recherche (Neuf cas d’intégration de systèmes de construction préfabriqués) avait permis de comparer des stratégies de réalisation de projets et avait mis en lumière trois modes de préfabrication : les noyaux de services, panneaux et kits, qui démontrent chacun à leur façon le potentiel de la construction en usine.

Voici un résumé des observations de recherche basées sur des entreprises associées à ces modes de réalisation.

Coordination et noyaux
de services

PrefabNZ - UNIpod. Ex. : G12 - WetCore

Les noyaux de services (service core, pods) sont des noyaux qui incorporent et visent à simplifier la coordination des éléments techniques dans une unité manufacturée.

Bien que cette proposition facilite la mise en œuvre des éléments mécaniques, de plomberie et d’électricité, les défis de coordination du noyau par rapport à son installation dans le bâtiment restent à préciser à chaque projet : branchements, isolation, détails de jonction, continuité des résistances au feu, coordination des niveaux, etc. Cette coordination étant difficile à normaliser, elle rend la production standardisée plus complexe.

En principe, cette solution d’un noyau de service semble judicieuse. Elle apparait la plus pertinente dans des projets où la répétition est de mise (par exemple, les hôtels et hôpitaux) et où la demande pour ce type de production devrait continuer d’augmenter.


Panneaux polyvalents

Ex. : Kingspan : panneaux isolés
Ex. : Kingspan : panneaux isolés

Les systèmes de panneaux conçus et établis en fonction de la conception spécifique d’un bâtiment répondent bien au besoin de flexibilité. Le fabricant agit comme un fournisseur de sous-assemblages offrant la plus-value d’une livraison juste-à-temps.

Le mode de production des panneaux n’influe pas sur la conception initiale du projet ni sur son mode de réalisation. L’industrie semble avoir fait le choix de l’agilité qu’offre la concentration sur des composants simples du bâtiment (mur, enveloppe) plutôt que celui des systèmes coordonnés qui intègrent par exemple la mécanique.

Les entreprises qui offrent une plus grande intégration (isolation, fenestration, revêtement, etc.) développent certains outils de normalisation des détails constructifs. Cette normalisation ou standardisation implique un partage de la responsabilité – industries, architectes, entrepreneurs –, qui n’est pas habituel, mais qui permet une harmonisation plus grande du processus de construction.


Kits industrialisés

Bensonwood : modèle de production intégré
Bensonwood : modèle de production intégré

L’idée d’un catalogue de composants de bâtiment ou de kits industrialisés n’est pas récente. Populaire dans les années 70, ce type de solution vit une renaissance encouragée par le virage numérique.

Le kit permet de standardiser les détails de construction et de minimiser les risques associés à la construction traditionnelle. Tel un jeu de construction, le catalogue de composants préfabriqués permet d’imaginer des bâtiments particuliers, construits avec les mêmes pièces et détails de jonction.

Consultez le Tableau synthèse des entreprises catégorisées dans les systèmes de construction industrialisés (kits) (211 Ko)

La difficile relation entre l’architecture et l’industrie

L’analyse de l’ensemble des stratégies d’entreprise révèle que l’un des défis les plus importants pour le développement du bâtiment préfabriqué demeure la relation entre architecture et industrie; une rencontre de deux domaines aux positions et besoins divergents.

La connexion entre les expertises de conception et de production est l’un des meilleurs moyens de faire valoir le potentiel de la préfabrication. La standardisation historiquement demandée par l’industrie est peu valorisée en architecture. Pour répondre au besoin de conception plus personnalisé, l’industrie tente d’adapter ses modèles d’affaires. Les systèmes de gestion flexibles portés par les technologies de l’information permettent de plus grandes latitudes de conception. Plus largement, le recours au BIM (modélisation des données du bâtiment) faciliterait la coordination générale de la conception, de la réalisation et de l’exploitation du projet. 

Modèles d’affaires naissants

L’harmonisation de la production hors chantier avec le processus global de réalisation de projet reste un défi important, principalement pour les noyaux de services et les kits. Cette intégration des systèmes impose un processus de conception, de construction et d’opération intégrées. Ce processus demeure un défi puisque les équipes de projet (fabricants, concepteurs, entrepreneur) varient d’un projet à l’autre.

Pour pallier ce manque de cohérence, certaines entreprises proposent des solutions intégrées de construction en usine (en anglais FIOSS – fully integrated off-site solutions). Un bon nombre d’entreprises relativement nouvelles semblent profiter de l’accélération de la construction usinée. Ces entreprises (ex. : Prescient, Entekra et Katerra) développent des processus de production intégrés et automatisés, un modèle naissant très médiatisé qui minimise le facteur de risque. Leur évolution sera intéressante à suivre au cours des prochaines années. 

Suite de la recherche

Dans l’intérêt du développement de l’industrie du préfabriqué au Québec et dans le prolongement de la recherche, trois sujets continueront d’être explorés :

Exemple d’une unité de la plateforme de construction (Katerra)
Exemple d’une unité de la plateforme de construction (Katerra)

  • Les solutions intégrées de construction en usine (FIOSS).
  • Le lien entre l’architecture et l’industrie : les manufacturiers et les professionnels semblent profiter de la capacité de partage d’information et des manières d’aborder les projets, par le biais de partenariats spécifiques ou de réseaux portés par la standardisation de certains détails.
  • L’adaptabilité dans le temps : la capacité d’évolution, soit le fait de prévoir des dispositifs d’assemblages ou des dispositifs de transformation dans le temps, est peu intégrée par les fabricants. L’adaptation est un besoin d’avenir, notamment pour les logements, et gagnerait à être intégrée dans les solutions proposées.

À consulter

Équipe de projet 

Université du Québec à Montréal (Laboratoire pre[FABRICA]tions)
Carlo Carbone, professeur, chercheur principal
Marianne Lemieux-Aird, étudiante à la maîtrise en design de l’environnement
Christian Bélanger, étudiant au baccalauréat en design de l’environnement

ÉTS – École de Technologie Supérieure
Ivanka Iordonova, professeure, cochercheure
Virginie Raïssa Messa Sokoudjo, étudiante à la maîtrise en génie de la construction

Polytechnique Montréal 
Mario Bourgault, professeur, collaborateur, titulaire de la Chaire industrielle Pomerleau sur l’innovation et la gouvernance des projets de construction

QWEB
Alain Boulet, directeur construction bois

Société d’habitation du Québec
Nathalie Doyon, architecte

Période de l’étude : septembre 2019 au 31 mars 2020

Financé par Ressources naturelles Canada et le QWEB (Bureau de promotion des produits du bois du Québec).

Mise à jour : 25 novembre 2020