Conception plus intelligente : comment les pelles intelligentes permettent d’obtenir de meilleurs résultats sur les chantiers

Une pelle hydraulique intelligente combine une plateforme machine stable et réactive avec une assistance numérique pour aider les entrepreneurs à améliorer la précision, la productivité et le contrôle.

Les projets doivent être réalisés plus rapidement et avec plus de précision, mais les entreprises subissent également des pressions pour maîtriser leurs coûts de carburant, de main-d'œuvre et d'exploitation.

Dans le même temps, nombreux sont ceux qui peinent à recruter les opérateurs expérimentés nécessaires pour maintenir la productivité sur des chantiers de plus en plus complexes.

Les entreprises doivent également déterminer quelles technologies génèrent une réelle valeur ajoutée et lesquelles ne font qu'accroître les coûts ou la complexité.

Cela crée une demande pour des excavatrices qui allient une ingénierie fiable à l'assistance, à l'automatisation et à la connectivité , capables de relever un large éventail de défis sur les chantiers.

Selon Otmar Kirsch, chef de produit chez Volvo Construction Equipment (Volvo CE), cette combinaison est essentielle à la définition d'une pelle hydraulique intelligente.

Otmar Kirsch, chef de produit chez Volvo Construction Equipment

« Une pelle hydraulique intelligente, ce n’est pas simplement la machine elle-même », explique-t-il. « Il faut une très bonne machine de base, à laquelle on ajoute ensuite les fonctionnalités numériques. »

« C’est la combinaison adéquate de matériel et de services numériques qui rend le produit final intelligent. »

Bien plus qu'une technologie supplémentaire

Cette distinction est importante car l'utilité de tout système d'assistance est en fin de compte déterminée par la machine qui le supporte.

Un système de commande sophistiqué ne peut pas fournir de résultats précis si l'excavatrice manque de stabilité, d'un système hydraulique réactif ou d'une contrôlabilité prévisible.

« Les technologies intelligentes ne peuvent déployer tout leur potentiel que si elles reposent sur une plateforme machine robuste », explique Kirsch. « Même le meilleur système est inutile si la machine de base n'a pas été conçue correctement. »

Lorsque ces deux éléments fonctionnent de concert, les avantages s'étendent au creusement de tranchées, au nivellement, aux fondations et à la manutention des matériaux.

Les systèmes de guidage et de contrôle peuvent simplifier les tâches complexes, limiter les mouvements inutiles et aider les opérateurs à maintenir la précision tout au long de leur poste.

Cette technologie peut aller d'un guidage en temps réel relativement simple à des systèmes capables de contrôler certains aspects du mouvement de la flèche et du godet.

Le système d'aide à l'excavation Dig Assist permet aux opérateurs de réaliser des fouilles conformes au profil requis, réduisant ainsi les surcreusements et les coûts supplémentaires de carburant, de transport et de matériaux liés aux reprises de travaux.

La commande tridimensionnelle des machines permet à un opérateur de travailler à partir d'un modèle numérique du site, réduisant ainsi la dépendance aux relevés physiques et aux vérifications répétées par les géomètres.

Le pesage embarqué permet de mesurer la charge en cours de fonctionnement, contribuant ainsi à prévenir le sous-chargement et la surcharge des camions.

Leur valeur ajoutée se révèle pleinement lorsqu'elles s'intègrent à un flux de travail global reliant la conception, l'excavatrice, l'opérateur et les autres activités du chantier.

Éviter les coûts de reprise

Le creusement de tranchées en est une parfaite illustration. Grâce au guidage 3D et à la commande semi-automatisée, une pelle mécanique peut creuser directement selon le profil spécifié, tandis que le système contribue à éviter le surcreusement ou le sous-creusement.

Une erreur de 100 mm peut paraître minime, mais sur un projet routier ou de réseaux, elle peut engendrer un surcroît de travail considérable. Les coûts de main-d'œuvre, de carburant, de transport et de matériaux augmentent alors.

« Si vous creusez trop profondément, vous prenez plus de temps, transportez plus de matériaux et vous devrez peut-être ensuite remblayer la tranchée avec des matériaux plus coûteux », explique Kirsch.

« Grâce au guidage 3D et au contrôle actif, vous pouvez réduire les travaux de surcreusement, travailler avec plus de précision et éviter de payer deux ou trois fois pour la même erreur. »

Un nombre réduit de passes correctives diminue les heures d'utilisation des machines et la consommation de carburant, tout en éliminant un retard potentiel pour les équipes suivant les travaux d'excavation.

Le chargement des camions permet de relier les performances de l'excavatrice au flux de travail global du chantier, le pesage embarqué aidant les opérateurs à éviter le sous-chargement et la surcharge.

Ceci est particulièrement précieux dans un contexte de pénurie de personnel qualifié. Les systèmes d'assistance ne peuvent remplacer la connaissance du métier ni les bonnes pratiques d'exploitation, mais ils peuvent accélérer l'apprentissage et renforcer la confiance des opérateurs moins expérimentés.

Les technologies de guidage et la semi-automatisation peuvent également réduire la charge mentale liée aux tâches répétitives et précises.

« Ce n’est pas seulement un avantage pour les opérateurs inexpérimentés », explique Kirsch. « Un opérateur expérimenté peut également travailler plus efficacement , avec moins de fatigue et sans avoir à se concentrer sur chaque petit mouvement. Ces systèmes profitent aux deux. »

La cabine comme environnement de travail

Pour une personne passant toute sa journée de travail dans une excavatrice, la cabine est son espace de travail – et sa conception peut avoir une incidence sur sa concentration, sa sécurité et son bien-être.

La visibilité demeure fondamentale. Les systèmes de caméras et les technologies de détection d'objets peuvent améliorer la perception de l'environnement d'une machine, mais la visibilité directe reste essentielle car un opérateur ne peut pas constamment détourner son attention vers un écran.

Un faible niveau sonore, un siège efficace et des commandes ergonomiques peuvent également réduire la fatigue.

La visibilité dégagée depuis la cabine permet aux opérateurs de rester attentifs aux travailleurs à proximité, complétant ainsi l'assistance supplémentaire fournie par les caméras et les systèmes de détection d'objets.

Déplacer les fonctions des interrupteurs physiques vers un écran central peut simplifier la cabine, mais des menus mal structurés peuvent rendre les commandes fréquemment utilisées plus difficiles d'accès.

Les technologies destinées à assister un opérateur doivent être intuitives et ne pas constituer une source de distraction supplémentaire.

« La cabine est le bureau du conducteur », explique Kirsch. « Si le siège, les commandes, la visibilité et le niveau sonore sont optimaux, le conducteur est plus détendu et plus concentré sur son travail. Cela a un impact sur la productivité et permet également à l'entreprise de fidéliser des employés de plus en plus difficiles à remplacer. »

Dans cette optique, le confort de l'opérateur est devenu un facteur commercial essentiel , et non plus un simple élément esthétique. Il contribue à la productivité au même titre que les temps de cycle et le rendement énergétique.

Transformer les données machine en décisions

Au-delà de la cabine, la connectivité offre aux propriétaires une meilleure visibilité sur l'utilisation des machines.

Bien qu'un propriétaire-exploitant puisse avoir une compréhension immédiate d'une pelle mécanique, les données deviennent de plus en plus importantes à mesure que les flottes s'agrandissent et se diversifient.

Les responsables peuvent avoir besoin de comparer l'utilisation, le ralenti et la consommation de carburant des excavatrices, des camions et autres équipements tout en coordonnant l'entretien sans perturber la production.

Pour les flottes mixtes, l'information doit être facile d'accès et d'interprétation, quels que soient le type et la marque des machines.

Les images des caméras et les informations relatives aux limites de la zone de travail affichées sur l'écran de la cabine offrent aux opérateurs une assistance supplémentaire pour la surveillance de l'environnement et des limites de travail de la pelle.

Ces informations peuvent faciliter la maintenance préventive et mettre en évidence les temps d'arrêt excessifs, la mauvaise utilisation des machines ou les modes de fonctionnement inefficaces qui pourraient passer inaperçus.

L’objectif n’est pas simplement de générer des données, mais de permettre des décisions qui améliorent la disponibilité ou réduisent les coûts.

L'efficacité peut également être améliorée grâce aux systèmes d'alimentation sous-jacents de la machine.

La technologie hybride hydraulique, par exemple, récupère l'énergie lors de la descente de la flèche, la stocke dans un accumulateur et l'utilise pour alimenter les pompes hydrauliques.

Cela réduit la sollicitation du moteur à combustion lors du cycle de fonctionnement suivant.

L'application est cruciale. Les mouvements répétitifs de la flèche lors du chargement de camions ou de concasseurs offrent des occasions régulières de récupérer de l'énergie, tandis que les travaux de nivellement plus légers peuvent offrir un avantage considérablement moindre.

Kirsch affirme que les applications appropriées peuvent permettre des économies de carburant d'environ 10 à 15 %, l'investissement supplémentaire pouvant être amorti en seulement deux ans et demi dans des conditions d'exploitation typiques.

Au-delà du prix d'achat

Ce calcul illustre pourquoi évaluer une pelle mécanique intelligente uniquement en fonction de son prix d'achat peut être trompeur.

L'analyse de rentabilité peut également inclure une production accrue, une réduction des retouches, une formation des opérateurs plus courte, une meilleure précision de chargement, une meilleure efficacité énergétique, une disponibilité accrue et une sécurité renforcée.

L'accès aisé aux points de service de la Volvo EC230 facilite l'entretien courant, permettant aux entreprises de minimiser les temps d'arrêt et de maintenir la productivité de la pelle.

L'état, les spécifications et la réputation de la machine peuvent alors contribuer à sa valeur résiduelle lorsque l'entreprise choisit d'acheter une nouvelle excavatrice.

« Il est important que les acheteurs prennent en compte la valeur totale obtenue plutôt que de se concentrer uniquement sur le prix d'achat ou le coût du carburant », explique Kirsch. « Dans bien des cas, les gains de productivité à eux seuls justifient l'investissement. »

Kirsch estime que nous assistons actuellement à une accélération de l'intégration entre les machines et le chantier dans son ensemble. Une accélération que, reconnaît-il, nous aurions dû observer il y a cinq ans.

Les informations de conception numérique, la modélisation des données du bâtiment, la télématique et la communication machine-machine sont susceptibles de former des flux de travail de plus en plus interconnectés, explique-t-il.

Une automatisation plus poussée et le fonctionnement à distance pourraient également faire évoluer le rôle de l'opérateur, qui passerait du contrôle de chaque mouvement à la supervision d'un processus plus large.

La vitesse d'adoption variera bien sûr selon le pays, l'application et les exigences du client.

Il est également juste de dire que la réglementation, les marchés publics et les engagements des entreprises en matière de carbone ou de sécurité peuvent accélérer le changement, tandis que les déficits de compétences, ainsi que les contraintes d'infrastructure et d'investissement, peuvent le ralentir.

Néanmoins, la direction est claire : les excavatrices deviendront plus connectées, assistées et conscientes des applications.

Le principal argument en faveur de cette technologie ne sera pas qu'elle donne à une machine une apparence plus avancée.

Il s'agira tout simplement d'une intelligence artificielle – reposant sur une ingénierie solide et présentée via une interface conviviale – qui aidera les entrepreneurs à réaliser les travaux correctement du premier coup.

--------

Cet article a été produit par KHL Content Studio, en collaboration avec des experts de Volvo Construction Equipment.

--------

Toutes les images sont une gracieuseté de Volvo Construction Equipment

--------