Quelques histoires de ponts … Techniques et maintenance

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Voici le dernier épisode de cette mini-série sur les ponts. Il est temps de penser à leur entretien. La question est loin d’être anodine.

L’entretien de telle infrastructure doit être suivi de près, budgétisé. Une politique axée prévention l’optimise avec la précieuse assistance des nouvelles technologies.

Noter les dates d’entretien sur un tableau mural ou dans excel, est-ce encore considéré comme une gestion efficace de la maintenance ? Equipements embarqués et applis, intelligence artificielle et technologie, drones révolutionnent le monde de la maintenance.

Maintenance

Les sources distinguent 3 ou 4 modes de maintenance :

  1. curative : intervention après dommage
  2. planifiée : anticipée selon un échéancier d’usage
  3. prévisionnelle : anticipée sur base de diagnostics et d’une alerte
  4. prédictive : anticipée avec suivi en temps réel

Avec 3 niveaux de maintenance, le 3 « prévisionnel » s’assimile au 2 « planifié » ou au 4 « prédictif ». Chaque niveau traduit une montée en qualité et précision.

Le niveau 2 correspond au « tableau mural ou excel ». Les techniques actuellement disponibles le transforment en pis-aller.

Le niveau 3 sera bientôt un minimum même s’il présente encore des faiblesses. L’intervention justifiée par des simulations a lieu une fois le seuil d’alerte prédéterminé franchi. L’évolution réelle peut différer des simulations et provoquer une action coûteuse :

  • trop précoce → la dépense pouvait être reportée;
  • trop tardive → la dégradation génère un surcoût.

Pour que la gestion soit considérée comme efficace, le niveau 4 deviendra incontournable. Il permet d’évaluer en temps réel les ressources et contraintes nécessaires aux interventions grâce aux nouvelles technologies et au numérique.

La maintenance prédictive

Les objectifs sont toujours d’établir des priorités, de définir le meilleur compromis entre l’opération de maintenance, la dépense, l’incidence d’une indisponibilité de l’infrastructure voire l’accident. Les ruptures de pont ne sont pas rarissimes. La cause peut se situer dans un défaut de conception, de réalisation mais aussi d'entretien.

La maintenance prédictive est déjà utilisée pour la gestion du vieillissement des ponts. Son domaine d’application est bien plus large : bâtiments, équipements, … aussi bien en construction qu’en industrie. Plusieurs acteurs du secteur de la construction ont saisi toute la puissance de la démarche, à l‘exemple de l’ascensoriste Kone avec un service connecté 24/7, de Bouygues Construction Matériel qui va sauter le pas pour la gestion de son parc d’équipement (20 000 unités), du loueur de matériel Loxam qui en a été convaincu dès 2019.

C’est un processus d’avenir car les méthodes et technologies qui y sont associées continuent à se développer telles que le BIM, l’intelligence artificielle (IA).

BIM

Le BIM s’enrichit en permanence pour une approche continue de la conception à la maintenance. Si l’offre pour les modules et logiciels de conception est déjà abondante, celle pour la maintenance va seulement s’étoffer. Déjà en 2019, lors du salon BimWorld (Paris), trois grands freins avaient été avancés :

  • les attributs des objets → Les objets sont développés par (ou à la demande) des fabricants de materiaux et de produits qui les mettent à disposition des concepteurs. Les descriptifs, ou attributs, associés s’ils sont suffisamment précis pour cette étape ne le sont pas pour des interventions ultérieures. Les entreprises de maintenance, très sensibilisées à la perte un pan entier du potentiel BIM, réagissent pour faire intégrer ces indispensables informations au moins dans le dossier BIM remis au maître de l’ouvrage sinon directement dans les bases de données initiales d’objets.
  • l’absence de standards → cette problématique génère des questions aussi basiques que « Faut-il mentionner une dimension en pouce ou en cm? ». A défaut d’une normalisation officielle, une solution pourrait être trouvée avec les développeurs de logiciels. Deux sociétés s’imposent sur le marché, Autodesk avec Revit et Graphisoft avec Archicad. Des collaborations avec des éditeurs de modules additionnels, notamment pour Revit, jettent les bases d’une standardisation de fait, bien réelle. Ce ne serait pas la première fois qu’un standard privé devienne la référence.
  • l’adaptation du dossier → Si le dossier BIM remis à la réception des travaux ne contient pas les données indispensables à la maintenance, un lourd travail de mise à jour s’impose. Pour être « simplement » opérationnel, il faut tout d’abord vérifier la correspondance exacte entre la maquette numérique et son modèle physique, encoder toutes les données techniques manquantes mais nécessaires ainsi que localiser précisément les objets. Il va sans dire qu’un travail d’une telle envergure requiert du temps et de l’argent.

Intelligence artificielle

L’IA ouvre la porte au traitement d’un flot de données et à leur valorisation à travers des algorithmes prédictifs. Le propre de l’IA est d’apprendre, elle va gagner en précision et en maîtrise au fil du temps dans les corrélations entre données et problèmes, autrement dit, elle participe à l’optimisation du processus de maintenance : anticiper les interventions avant l’urgence, la panne / la rupture.

La seule collecte des données (Big Data), même en continu, via des capteurs connectés, est insuffisante … il ne faut pas s’y noyer. Leur analyse, via les algorithmes, différencie les plus pertinentes des superflues selon le but poursuivi, affine les résultats.

L’investissement initial est important : opérateur(s) compétent(s), logiciel(s), matériel de support et équipement. Il représente pourtant à long terme des économies de temps, d’argent et une amélioration de l’efficacité. L’approche proactive détermine la meilleure planification de maintenance afin de garantir en toute sécurité les fonctionnalités de l’ouvrage (ou de l’équipement) et ce, pendant tout son cycle de vie et en temps réel.

Revenons aux ponts

Bonne nouvelle ! Des logiciels de maintenance prédictives ont été développés pour ces infrastructures tels que Dynamic Infrastructure, Ap’Structure. Ce dernier se décrit comme un « véritable outil de pilotage et d’aide à la prise de décision ». 

Des capteurs intelligents et connectés sont placés sur les ouvrages. Voici les ponts transformés en IoT ! Les capteurs effectuent des prises de mesures en continu et envoient des informations (déformations, vibrations, trafic … ou encore conditions climatiques) qui, une fois traitées, permettront :

  • de déterminer l’évolution des caractéristiques techniques de l’ouvrage par comparaison avec un état des lieux initial ;
  • de déterminer la nécessité d’une intervention dans un processus de gestion qualifié de dynamique.

Aux Etats-Unis, près de New-York, la société Dynamic Infrastructure, une start-up internationale, assure le suivi de 74 ponts. La déploiement des équipements était en cours fin 2020. Des alertes, émises immédiatement à la détection d’anomalies, permettent aux gestionnaires de prendre les meilleures décisions pour la sécurité de tous.

Si, aux USA, la Federal Highway Administration estime que 30 % des ponts présentent des déficiences, tout porte à croire que la situation n’est pas meilleure chez nous. La gestion de ce patrimoine est non seulement un fardeau financier mais une lourde charge morale. Ce genre d’outils constitue une réelle opportunité pour les gestionnaires tant publics que privés.

 

Techniques

Terminons avec un peu de technique. Tout d’abord, un retour aux fondamentaux avec ce lexique « Vocabulaire des ponts » qu'il nous semblait intéressant de partager avec vous. Merci à Sébastien Collomp (www.collomp.fr), professeur au Collège Henri Agarande en Guyane française, pour ce travail qui - citons-le - « ... permet à mes élèves de 5ème de réaliser une séance sur la découverte des types de pont existants. Ce document a été réalisé à partir de définitions tirées dans des dictionnaires et wikipédia (https://fr.wikipedia.org/wiki/Pont) ».

Pour conclure ... et pour le plaisir (comme nous l'explique si bien ARTE et ses capsules Dopamine), quelques prouesses de plus qui démontrent encore une fois le savoir-faire et l'ingéniosité de tous les acteurs !

Il s’ouvre

Toujours dans l’objectif de diminuer la durée d’intervention sur site, cette technique constructive, insolite et développée par des ingénieurs autrichiens pour un pont de 116 m, s’inspire du parapluie. Posé à la verticale, le pont se déploie comme le ferait un parapluie. Non seulement innovant mais impressionnant.

 

Il glisse

Aux Pays-Bas, ce pont-tunnel préfabriqué a été posé en un week-end. Admirez le time-lapse.

 

Il tourne

Retour en Chine avec un nouvel exploit ! 22 mois de travaux mais moins de 2 heures pour mettre en place ce pont de 100 m de longueur sur 33 de largueur au-dessus d’une autoroute et d’une voie ferrée. Son positionnement s’est fait par rotation grâce à une plaque tournante insérée entre le pilier central et le tablier. Capteurs et caméras aident à la précision du déplacement et l’ajustement.

La construction pivotante est une méthode très appréciée en Chine pour les ponts car elle court-circuite les contraintes liées à l'environnement et au trafic.

 

 

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Sources :
- « Maintenance prédictive et intelligence artificielle », www.oet.fr
- « Maintenance prédictive : définition et intérêt dans l'industrie », Célia Garcia-Montero (JDN), 08/02/2021, www.journaldunet.fr
- «  Bimworld 2019 : vers une offre globale BIM de la conception à la maintenance »,Pascal Poggi, 03/04/2019, www.batirama.com
- www.apave.com
- « Comment capteurs et drones peuvent surveiller les ponts », Nathan Mann, 20/11/2019, www.usinenouvelle.com
- « La solution de maintenance de ponts Dynamic Infrastructure en accès gratuit », La rédaction, 26/03/2020, www.constructioncayola.com
- « New York : 74 ponts sous surveillance dans le comté de Suffolk », La rédaction, 16/11/2020, www.constructioncayola.com
- « Loxam s'immerge dans la maintenance prédictive », Julia Tortorici, 15/03/2019, www.constructioncayola.com
- « IoT : Bouygues Construction Matériel va équiper 20 000 équipements de capteurs », Claire Lemonnier, 09/03/2021, www.batiweb.com
- « Vocabulaire des ponts », Sébastien Collomp, technologie-college.collomp.fr
- « Une étonnante technique de construction de pont inspirée du parapluie », Céline Deluzarche, 10/03/2020, www.futura-sciences.com
- « La Chine inaugure un immense pont autoroutier pivotant », Céline Deluzarche, 04/04/2019, www.futura-sciences.com
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