Intelligence Artificielle dans le génie civil : 6 cas d'usages

L’Intelligence Artificielle (IA) en génie civil contribue à améliorer l’efficacité des projets de génie civil. Découvrez quelques cas d’usages et tous les avantages qu’elle offre au secteur de la construction

L’intelligence artificielle est l’une des innovations technologiques à l’origine de la transformation numérique du secteur de la construction. Mais comment fonctionne cette technologie et pourquoi est-elle si importante pour le génie civil ? Quelles sont les utilisations les plus courantes dans notre secteur ? Quels sont les avantages des techniques d’intelligence artificielle par rapport aux méthodes de conception et de construction traditionnelles ?

Si vous vous posez des questions similaires, dans cet article, nous vous fournirons les réponses dont vous aurez besoin pour mieux comprendre le potentiel de l’IA en génie civil et vous aider à explorer les techniques utilisées par les concepteurs et les entrepreneurs pour obtenir des projets de construction plus fiables, économiques et efficaces.

Mais d’abord, vous devez savoir que le point de départ pour tirer le meilleur parti du potentiel de l’intelligence artificielle dans la conception de travaux de génie civil sont les modèles BIM : si vous êtes intéressé par cette technologie, nous vous invitons à télécharger immédiatement un logiciel de conception de bâtiments 3D/BIM. Ce type de logiciel vous permettra de modéliser facilement les structures conçues et de créer une base d’informations fiable à utiliser pour les différentes applications axées sur l’intelligence artificielle que vous découvrirez dans cet article.

Qu’est-ce que Intelligence Artificielle dans le génie civil ?

L’application de l’intelligence artificielle dans le génie civil fait référence à l’utilisation de systèmes informatiques visant à simplifier et à automatiser les processus de conception et de construction des ouvrages civils.

Au sens large, l’intelligence artificielle (IA) représente la discipline scientifique qui s’intéresse à l’étude, la conception et la mise en œuvre de technologies capables d’imiter les capacités cognitives d’un être humain.

Des exemples courants de systèmes intelligents, qui ont la capacité de comprendre les intérêts et les demandes des utilisateurs et de fournir des réponses adaptées à leurs besoins, sont les assistants vocaux, les systèmes domotiques, les moteurs de recherche, les navigateurs par satellite, etc.

L’intelligence artificielle est utilisée depuis longtemps et avec beaucoup de succès dans de nombreux domaines : de l’industrie manufacturière au diagnostic médical, du commerce électronique aux jeux vidéo, etc. Aujourd’hui plus que jamais, nous assistons au développement et au déploiement de systèmes intelligents dans le domaine du génie civil.

Grâce à ces systèmes, qui sont capables d’apprendre de leurs erreurs et d’effectuer des activités similaires à celles effectuées par les humains, il est possible de résoudre une grande partie des problèmes liés à la construction de bâtiments et d’infrastructures.

Avant d’analyser les différentes applications de l’IA en génie civil, découvrons ensemble quelles sont les techniques d’apprentissage sur lesquelles repose cette technologie.

Intelligence artificielle en génie civil

Quelles sont les techniques d’intelligence artificielle utilisées en génie civil

Contrairement aux logiciels normaux, les machines dotées d’intelligence artificielle ont la capacité de :

percevoir le monde qui les entoure et recueillir des données et des informations utiles;
comprendre la réalité perçue, en reliant logiquement les informations collectées ;
effectuer de manière autonome des opérations (informatiques ou mécaniques), en décidant d’agir sans aucun commandement de la part de l’homme ;
apprendre en fonction du résultat de ses actions, en s’ améliorant continuellement et en apprenant de ses erreurs.

La capacité d’apprentissage automatique est l’une des caractéristiques fondamentales des systèmes intelligents utilisés en génie civil. Cette capacité peut être développée par les techniques suivantes :

Le calcul évolutif : est une technique d’apprentissage basée sur des concepts de biologie évolutive (ou darwinienne). Cette technique est mise en œuvre sur des systèmes informatiques pour résoudre des problèmes complexes, caractérisés par trop de variables à traiter avec des algorithmes traditionnels. Le calcul évolutif est largement utilisé dans le génie civil pour résoudre les problèmes d’optimisation et automatiser la production de projets.
Les réseaux de neurones artificiels : sont des modèles mathématiques composés de neurones artificiels qui reflètent le comportement du cerveau humain. Les réseaux de neurones permettent aux programmes informatiques de reconnaître les modèles et de résoudre les problèmes courants. Dans le domaine de l’ingénierie, elles sont utilisées pour améliorer les processus décisionnels, effectuer des prévisions, effectuer des analyses de données, surveiller les structures, contrôler le mouvement des robots, etc.
Systèmes fuzzy : le terme « fuzzy » signifie « flou » et se réfère à la capacité de ces systèmes à gérer des entrées imprécises ou vagues, en utilisant un mode de raisonnement qui se rapproche de celui des êtres humains (qui n’adoptent pas toujours une logique rigoureuse et bien définie). La logique floue (fuzzy logic) aide les systèmes informatiques utilisés dans le génie civil à gérer les entrées et les sorties incorrectes, et permet de modéliser les temps, les coûts et les risques de construction. Les systèmes fuzzy sont également utilisés pour l’évaluation de la qualité des projets d’infrastructure.
Systèmes experts : ce sont des applications technologiques capables de résoudre des problèmes appartenant à un domaine spécifique, et qui peuvent atteindre ou même dépasser les performances humaines d’un expert opérant dans ce secteur spécifique. Les systèmes experts sont principalement utilisés dans l’ingénierie du bâtiment et de la géotechnique, pour analyser la consommation d’énergie des bâtiments ou effectuer des enquêtes géologiques.

Intelligence Artificielle en génie civil : 6 exemples d’application

L’intelligence artificielle peut avoir un impact significatif sur l’évolution du secteur AEC (Architecture, Engineering & Construction). Ses applications dans le domaine du génie civil sont vastes et diversifiées. Voici les six plus importantes :

Conception intelligente. La construction d’un ouvrage civil (tel qu’un pont, un bâtiment, une route ou un chemin de fer) nécessite presque toujours une planification préalable minutieuse. Les outils et logiciels basés sur l’intelligence artificielle peuvent aider les concepteurs à extraire et analyser automatiquement les données nécessaires à la conception (telles que les propriétés des matériaux, les données énergétiques, les caractéristiques environnementales, etc.). L’intelligence artificielle peut également être utilisée pour renforcer les processus basés sur la méthodologie BIM (Building Information Modeling). L’intégration du BIM et de l’IA permet de créer, à l’aide de logiciels de conception BIM et Outils BIM, des modèles numériques contenant toutes les informations nécessaires pour analyser les projets, créer automatiquement des dessins et des rapports, planifier les travaux, simuler le comportement des structures, etc. Au cours de la phase de conception, les algorithmes intelligents peuvent également être utilisés pour analyser différentes solutions de conception (par le biais de la conception dite générative), évaluer des solutions économes en ressources et créer des plans d’exécution à faible risque. Une autre application consiste à simuler des projets en réalité virtuelle ou augmentée. Ces simulations ont pour but de fournir au client une vision complète et réaliste du produit final et de recueillir des suggestions d’améliorations possibles.
Analyse des temps et des coûts. Les algorithmes d’apprentissage automatique permettent aux ingénieurs civils d’avoir une image claire des estimations de coûts et de formuler des budgets plus précis, en se basant sur les résultats des projets précédents et en étudiant les prévisions futures. En plus de prévoir un dépassement éventuel des coûts, l’intelligence artificielle permet également de programmer les délais pour la réalisation du projet, en tenant compte des risques éventuels.
Gestion du processus de construction. Au cours de la phase de construction, les entreprises peuvent utiliser des robots basés sur l’intelligence artificielle équipés de caméras, capables de se déplacer de manière autonome sur le chantier pour capturer des images 3D. À l’aide des réseaux de neurones, ces images peuvent être comparées aux données et informations du modèle BIM, afin de suivre l’état d’avancement du projet. Les robots de construction intelligents, quant à eux, permettent d’effectuer un large éventail de tâches liées au chantier (telles que le suivi des fondations, l’excavation, la maçonnerie, la construction d’éléments complexes, etc.) Lorsqu’elles sont utilisées correctement, ces machines ont le potentiel de réduire les coûts du projet, d’améliorer l’efficacité, d’accroître la sécurité et de permettre aux travailleurs de se concentrer sur des tâches moins répétitives et moins meurtrières. Parmi les technologies les plus innovantes utilisées dans la phase de construction, nous retrouvons également l’ impression 3D basée sur l’intelligence artificielle. Cette technologie permet d’automatiser une grande partie du processus de construction car elle permet d ‘« imprimer » des éléments de construction et des objets 3D de grande taille à grande vitesse et avec une grande précision.

Robots intelligents effectuant des opérations de soudage

Identification et atténuation des risques. L’AI peut aider les ingénieurs civils à identifier les dangers potentiels dans le processus de construction et à mettre en œuvre des mesures utiles de contrôle des risques. En effet, les caméras et les réseaux à intelligence artificielle peuvent surveiller en permanence toutes les zones du chantier et permettre aux ingénieurs d’évaluer l’utilisation des équipements, de suivre les progrès et d’analyser toutes les activités en temps réel.
Facility Management. Une fois le projet terminé, les gestionnaires d’installations peuvent compter sur l’IA pour surveiller la consommation d’énergie, optimiser les performances des installations, planifier la maintenance prédictive, améliorer les protocoles de santé et de sécurité, etc. Toutes ces applications sont rendues possibles par l’intégration de l’intelligence artificielle avec les technologies modernes de l’Internet des Objets (« Internet oh Things » «IoT»).
Surveillance de la santé structurelle. Les systèmes intelligents peuvent être utilisés pour surveiller l’état de santé des produits manufacturés et des projets d’infrastructure à grande échelle (tels que les ponts, les gazoducs, les barrages, etc.). Grâce à l’installation de capteurs intelligents, il est possible d’acquérir des mesures périodiques et de mettre en œuvre des stratégies de surveillance continue qui permettent d’évaluer la vulnérabilité des installations et de maintenir un niveau élevé de sécurité et d’efficacité dans le temps.

Nous vous rappelons que dans chacun de ces cas d’usages, le potentiel de l’intelligence artificielle ne peut être exploité si vous ne disposez pas d’une série d’informations fiables sur les projets de construction. Ces informations ne peuvent être obtenues que par l’utilisation de la méthodologie BIM.

Si vous n’avez jamais créé de modèle BIM, vous pouvez commencer immédiatement avec un logiciel de conception 3D/BIM professionnel, mais il offre une interface particulièrement simple et intuitive qui vous permet d’obtenir très rapidement d’ excellents résultats dans la conception BIM.

Tous les avantages de l’Intelligence Artificielle appliquée au génie civil

L’AI s’avère être un allié utile pour tous ceux qui s’occupent de la conception, de la construction et de la gestion des ouvrages civils. Parmi les avantages les plus significatifs que les systèmes intelligents sont en mesure d’offrir au secteur de la construction, nous trouvons par exemple :

une meilleure planification du projet: les technologies basées sur l’intelligence artificielle permettent d’identifier la solution de conception optimale, de réduire les redondances et d’améliorer la qualité globale du résultat final ;
la maîtrise du temps et des coûts de construction: comme les outils dotés d’intelligence artificielle peuvent facilement prévoir tout risque ou imprévu, leur utilisation permet de prendre des mesures appropriées pour assurer le respect du temps et des coûts de construction ;
une réduction du risque d’accidents du travail: le chantier peut devenir un lieu plus sûr grâce à l’intelligence artificielle. Les tâches les plus dangereuses peuvent être effectuées par des robots, qui sont programmés pour apprendre des interactions avec l’environnement ;
l’augmentation de l’efficacité et de la productivité: les robots et les machines de construction autonomes peuvent effectuer des tâches répétitives (telles que le soudage, la construction de murs, les coulées de béton) de manière efficace et rapide, sans avoir besoin de s’arrêter.
la simplification de la procédure d’arpentage: à l’aide de drones, les technologies intelligentes peuvent être exploitées pour effectuer des relevés de terrain et prendre des photos aériennes du chantier, nécessaires pour assurer une gestion plus efficace du projet et suivre l’état d’avancement des travaux ;
une meilleure gestion de la maintenance : l’intégration entre les systèmes intelligents et les technologies IdO garantit une gestion optimisée des processus de maintenance et contribue à allonger le cycle de vie des bâtiments et des infrastructures.

L’avenir de l’intelligence artificielle dans le génie civil

L’intelligence artificielle peut être considérée comme la force motrice de la future transformation numérique du secteur de la construction. Les résultats encourageants obtenus par les applications actuelles de l’IA dans le domaine du génie civil ouvrent la voie à des scénarios d’utilisation encore plus vastes.

De nombreuses entreprises ont déjà expérimenté la production de robots capables de construire des structures dans des conditions extrêmes, de manière à limiter l’intervention de l’homme dans des situations particulièrement risquées ou dangereuses. En plus de renforcer la gestion de la sécurité, les systèmes intelligents peuvent être utilisés pour construire des villes de plus en plus intelligentes, améliorer l’efficacité du travail, optimiser les itinéraires de transport, etc.

Bien entendu, il reste de nombreux défis à relever pour un déploiement plus large de l’intelligence artificielle dans le génie civil, notamment les coûts de mise en œuvre assez élevés et la production de systèmes capables d’agir et d’apprendre uniquement dans le domaine pour lequel ils ont été conçus. Cependant, l’AI a démontré son potentiel pour améliorer le secteur de la construction, et il ne fait aucun doute que nous assisterons bientôt à son adoption à grande échelle.

Notre conseille est de ne pas être pris au dépourvu face à cette transformation qui balaie de plus en plus le secteur de l’architecture et de la construction, et qui est fortement liée à l’utilisation des modèles BIM. Révolutionnez votre façon de concevoir et faites confiance au plus vite à un logiciel BIM.