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Une technologie de capteurs étendue pour des bêtes de somme compactes
Ces dernières années, les machines compactes sont passées du statut d'épine dorsale silencieuse des petites opérations à celui d'un élément stratégique important des chantiers de construction.
Une technologie de capteurs étendue pour des bêtes de somme compactes
L’urbanisation croissante et le manque d’espace qui en résulte modifient considérablement les exigences en matière d’engins de construction. Dans les rues ou les cours étroites, il faut des machines qui soient à la fois maniables, faciles à transporter et multifonctionnelles. Les fabricants réagissent à cela en ne considérant plus les machines compactes comme de pures versions « mini » de gros appareils, mais plutôt comme des familles de produits indépendantes avec des concepts de fixation modulaires et des systèmes d'assistance.
Par exemple, Volvo CE propose un modèle dans sa gamme, la « ECR25 Electric », une mini-pelle alimentée par batterie qui montre comment des machines électriques compactes peuvent être utilisées dans les zones sensibles aux émissions. Il existe un large éventail d’approches en matière d’électrification. Komatsu, par exemple, a systématiquement électrifié sa classe mini et présenté plusieurs modèles tels que le « PC 20E », le « PC 26E » et le « PC 33E-6 » disponibles chez Kuhn Baumaschinen, qui fonctionnent avec des batteries et sont conçus pour un fonctionnement sans émissions.
Il n’est donc pas surprenant que le marché des machines compactes soit en constante croissance. Selon les prévisions des études de marché, un volume de plus de 50 milliards d'euros devrait être atteint d'ici 2030. Mais derrière cette croissance se cachent également des défis majeurs, tels que la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, des réglementations environnementales plus strictes et des exigences en matière de numérisation, qui obligent les fabricants et les utilisateurs à procéder à des ajustements parfois coûteux.
Des chantiers de plus en plus connectés
La batterie utilisée dans chaque cas détermine en grande partie les possibilités des machines électriques compactes. Les fabricants s'appuient actuellement principalement sur la technologie lithium-ion, mais celle-ci n'a qu'une durée de vie limitée et les coûts de remplacement sont élevés en cas de défaut. Les modèles alternatifs tels que le lithium fer phosphate (LFP) offrent une durée de vie plus longue, mais ont en même temps une densité énergétique plus faible, ce qui réduit la durée de fonctionnement.
Les systèmes de recharge rapide permettent théoriquement de recharger à 80 % pendant les pauses déjeuner, mais nécessitent généralement une infrastructure coûteuse qui manque sur la plupart des chantiers de construction. Les systèmes de charge inductive promettent une charge sans contact, mais sont sujets à maintenance et inefficaces. Les machines compactes modernes sont équipées de nombreux capteurs, ce qui augmente les coûts de fabrication. Les capteurs d'accélération surveillent les vibrations et les chocs, les capteurs de température détectent les conditions de fonctionnement critiques et les capteurs de pression contrôlent les systèmes hydrauliques. Les données collectées nécessitent de puissantes capacités de traitement et de stockage des données.
Avec la « L 507 E », Liebherr propose dans sa gamme une chargeuse sur pneus compacte électrique à batterie qui combine la cinématique et les processus de travail familiers avec une transmission électrique. De tels modèles montrent que la transformation parmi les fabricants ne se limite pas à des niches individuelles, mais se répercute sur les lignes de produits centrales. Dans le même temps, le développement progresse. Wacker Neuson, par exemple, propose des variantes électriques dans sa gamme et propose dans sa gamme des mini-pelles électriques spécifiquement annoncées pour les opérations en centre-ville. Yanmar élargit son offre interne compacte avec, entre autres, des chargeuses sur chenilles et une gamme d'appareils électrifiés pour le marché européen. Caterpillar a également élargi son propre portefeuille et l'a notamment équipé de fonctions d'assistance.
Capturez les données opérationnelles en temps réel
Le fait que l’électrification soit techniquement possible ne signifie pas automatiquement qu’elle fait déjà partie de la vie quotidienne. En pratique, les utilisateurs sont confrontés à plusieurs problèmes. La capacité de la batterie n’est qu’un facteur limitant parmi tant d’autres. Plus la batterie est grande, plus sa durée de vie est longue, mais plus le poids et les défis de transport potentiellement plus importants sont importants. Les fabricants tentent de désamorcer ce conflit d’objectifs grâce à des systèmes de batteries modulaires, des concepts d’entraînement et hydrauliques efficaces et des options de charge rapide. Mais l'infrastructure sur les chantiers de construction est souvent à la traîne ; Il n’y a pas assez de points de recharge partout et tous les chantiers de construction ne permettent pas de se connecter à des réseaux solides. En outre, les coûts d'acquisition des variantes électriques sont généralement nettement plus élevés que ceux des modèles diesel comparables, ce qui rend le calcul de la viabilité économique plus difficile pour les petites entreprises. Les programmes de financement, les offres de leasing et de location jouent ici un rôle majeur pour surmonter les obstacles plus élevés en matière d'investissement.
Parallèlement à la dynamique de changement, l’importance des systèmes numériques augmente. La télématique n'est plus seulement un problème pour les grands parcs de machines : les machines compactes sont également de plus en plus mises en réseau afin de lire en temps réel les durées de fonctionnement, les états de fonctionnement, l'état de charge et les besoins de maintenance. La capacité de capturer des données opérationnelles en temps réel ouvre de nouvelles opportunités en matière de gestion de flotte, de maintenance prédictive et de contrôle des coûts. Cela permet aux entreprises de construction de mieux évaluer quelles machines sont à pleine capacité, quand des travaux d'entretien seront nécessaires ou où il existe un potentiel d'économies. Les données obtenues aident les gestionnaires de flotte à optimiser l'utilisation, à planifier les rendez-vous d'entretien à l'avance et à calculer plus précisément les coûts totaux sur les cycles de vie. Il existe également des systèmes d'assistance qui augmentent la précision ou améliorent la sécurité sur les chantiers exigus.
Les systèmes de surveillance d'état sont destinés à prédire l'usure et à optimiser les intervalles de maintenance, mais nécessitent un étalonnage et des mises à jour continus. La maintenance prédictive peut réduire les temps d'arrêt imprévus, mais les algorithmes requis sont complexes et nécessitent beaucoup de maintenance. Les systèmes d'apprentissage automatique pour la détection des anomalies nécessitent des données de formation approfondies et des ajustements réguliers. Le fonctionnement des machines compactes évolue constamment ; La commande vocale est destinée à faciliter les opérations dans des conditions de travail difficiles, mais est susceptible de perturber le bruit des chantiers. Le contrôle gestuel réduit théoriquement la tension physique, mais nécessite un calibrage précis et est sujet aux erreurs.
Le retour haptique simule la texture de la surface même sur des machines télécommandées, mais nécessite une technologie complexe avec une durée de vie limitée. La formation en réalité virtuelle permet de se former sans risque, mais les coûts d'acquisition élevés ne sont amortis qu'avec une utilisation intensive. Les systèmes de réalité augmentée pour la superposition d'informations nécessitent beaucoup de maintenance et ont une utilisation limitée dans de mauvaises conditions d'éclairage. Les machines compactes sont également progressivement intégrées dans les systèmes de chantier en réseau, mais cela pose un problème lié à la protection des données et aux risques de sécurité.
La cybersécurité devient de plus en plus un défi car les machines compactes en réseau représentent des cibles potentielles d'attaque. En conséquence, les fabricants doivent se concentrer davantage sur le développement d’architectures de sécurité sans compromettre la convivialité. Cela rend les procédures de certification plus complexes et coûteuses, ce qui désavantage souvent les petits fabricants. En outre, la communication entre les machines pour éviter les collisions ne fonctionne de manière fiable que s'il existe des normes uniformes, qui n'ont toutefois pas encore été établies. Les jumeaux numériques – images des machines physiques – sont destinés à permettre des simulations et des optimisations, mais nécessitent une mise à jour continue des données et surtout des capacités de calcul.
Entretien prévoyant
Alors que les plans de maintenance classiques sont réalisés selon des heures de fonctionnement fixes ou des intervalles rigides, la maintenance prédictive s'appuie sur l'état réel de la machine. Des capteurs surveillent en temps réel des paramètres centraux tels que la qualité de l’huile, la pression hydraulique, l’état de la batterie ou les courbes de température. Des algorithmes évaluent ces données et détectent à un stade précoce les signes d'usure ou de dysfonctionnement.
Cette approche est particulièrement intéressante pour les machines compactes : les temps d'arrêt imprévus sur des chantiers de construction serrés et souvent soumis à des délais critiques entraînent des retards et des coûts disproportionnés par rapport à la taille de la machine. La maintenance prédictive garantit que les composants sont remplacés en temps opportun, que les rendez-vous de service peuvent être planifiés et que les temps d'arrêt sont minimisés.
Pour les entreprises de construction, la maintenance prédictive signifie non seulement une augmentation de la fiabilité technique, mais également une meilleure fiabilité des calculs. Les machines ne sont pas entretenues « sur suspicion », mais lorsque cela est vraiment nécessaire – un pas vers plus d'efficacité, de durabilité et de compétitivité.
Facteur de coût
Du point de vue de l'utilisateur, trois questions sont centrales : la capacité de la batterie est-elle suffisante pour la journée de travail prévue ? Le réseau de concessionnaires est-il suffisamment solide pour garantir un service rapide ? Et l’investissement peut-il être présenté de manière économique ? Des fabricants tels que Volvo CE et Komatsu fournissent des données spécifiques sur les capacités et les options de charge pour certains modèles, mais l'autonomie utilisable reste fortement dépendante de la température, du profil de charge et des modèles de fonctionnement. C'est précisément pour cette raison qu'une planification préalable détaillée est recommandée aux entreprises de construction : des locations à court terme pour des tests en conditions réelles, des modèles de location avec des packages de services ou une intégration dans des plateformes de partage peuvent réduire le risque et fournir de l'expérience avant que le capital ne soit immobilisé à long terme.
Un autre aspect souvent sous-estimé est la formation du personnel. Les machines compactes électriques et à commande numérique se distinguent des véhicules diesel classiques en termes de fonctionnement et d'entretien. L’offre de formation est par conséquent large. Quiconque l'utilise bénéficie non seulement d'une plus grande efficacité, mais également d'une réduction des temps d'arrêt dus à une mauvaise utilisation ou à un entretien inapproprié. La standardisation des interfaces pour les accessoires et les batteries est un autre levier qui pourrait accélérer l’acceptation des machines compactes électrifiées. Des couplages uniformes, des modules de batterie rapidement remplaçables et des normes télématiques interopérables réduiraient les efforts logistiques et faciliteraient la réutilisation des accessoires entre les marques. Jusqu’à présent, les fabricants individuels ont choisi des solutions propriétaires, ce qui limite la flexibilité. Le marché devra répondre à la réglementation ou à la coopération à l’échelle de l’industrie dans les prochaines années si l’on veut que les modèles de partage et l’interopérabilité fonctionnent à plus grande échelle.
