La construction hors site ou la construction industrialisée, le rapport de l’année

Par Philippe NUNES – Ingénieur ENSAIS – Fondateur et DG d’XPAIR

Développer une construction à moindre coût, produire un bâtiment bas carbone en intégrant les nouvelles technologies, tels sont les points caractéristiques du rapport commandé par l'ancien ministre du logement Julien Denormandie et paru en 2021.

 

Industrialisation de la construction

Ce rapport de 60 pages est force de proposition afin de favoriser et améliorer l'offre du hors-site. 14 propositions sont organisées autour de 5 enjeux qui sont :

1. Relever le juste coût de la construction ;
    
2. Encourager l'innovation industrielle ;
    
3. Améliorer l'accès à la commande publique ;
    
4. Aménager le cadre juridique ;
    
5. Structurer la filière de la formation initiale et continue.

Que ce soient les réglementations et enjeux énergétiques et environnementaux des bâtiments, l’exigence en termes de performance et de confort est de plus en plus élevée. Construire un bâtiment qui sera conforme à la RE 2020, plus sobre en énergie (Bbio -30%, et bas carbone), rénover dans la même lignée car la rénovation suit les performances du neuf, nous amène à penser que seul un changement de process nous permettra d’allier performances et coût. Même si l’industrie des matériaux/équipements saura proposée l’offre adaptée, un des principaux écueils risque d’être dans le surcoût de construction dû à la chaine humaine du projet et surtout du chantier où les aléas sont le plus nombreux : accès, conditions de chantier, qualification du personnel, circuits longs, ... Si la phase conception avec la maquette numérique et le BIM adoptent désormais une organisation structurée (inspirée de l’industrie), c’est désormais au chantier jusqu’à la réception des travaux de s’organiser avec de nouvelles méthodes, elles-mêmes tirées de l’industrie.

La conception hors-site va plus loin que la « préfabrication ». Le hors site est défini comme de la préfabrication à laquelle s'ajoute une dimension industrialisée de l'assemblage sur site et sur le transport, de la production au site.

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L’approche hors-site est une opportunité pour le secteur de la construction

Industrialisation de modules de bâtiment – source Bouygues Construction

Face à cela, la construction industrialisée présente de nombreux atouts. Elle permet de mieux contrôler la qualité, réduire les coûts de construction, réduire les délais notamment grâce à la production et à l'assemblage en usine.

Ainsi 80 à 85% des travaux pourraient être réalisés en usine (actuellement à peine 10%), ce qui permet de conduire simultanément des phases qui, traditionnellement, sont réalisées successivement sur un chantier. Les coûts sont ainsi réduits. La production en usine garantit une qualité constante, ce qui peut également avoir un effet positif sur l'occurrence de sinistralités.

Un autre atout consiste en la réduction des nuisances en phase chantier. C'est également une opportunité pour développer des innovations industrielles en France, pouvant faire émerger des techniques constructives durables, à un coût carbone maîtrisé (de nombreux exemples se développent autour du bois, du recyclage). Plus généralement, la construction industrialisée permet de construire plus durablement en raison de sa capacité à rationaliser les ressources et à évoluer.

Pour favoriser l'industrialisation, trois types de transformations sont à accompagner :

1. Conception et suivi numériques ;
2. Sites de production centralisés et automatisés ;
3. Méthode de gestion de la production et assemblage au plus juste.

Ainsi, le développement de ce mode constructif est à allier à une utilisation massive des technologies numériques (dont le BIM). Par ailleurs, des financements sont nécessaires, pour créer le maillage industriel de production sur l'ensemble du territoire et soutenir l'émergence d'un marché.
 

Des projets de plus en plus coûteux et complexes

Des coûts de construction qui augmentent

Il est à noter que depuis des années le secteur de la construction , comparativement aux autres secteurs par exemple celui de l’automobile pour n’en citer qu’un, est celui qui a le plus perdu en productivité du travail. Conséquence directe de la baisse de productivité, les coûts de production des bâtiments augmentent fortement. Dans tous les pays du monde, le coût des projets de construction a cru plus vite que l’indice des prix à la consommation. Cet écart est particulièrement prononcé en France et en Allemagne où les coûts de construction ont augmenté d’environ 60% entre 2008 et 2016 alors que l’indice des prix à la consommation évoluait de 10%.

Au-delà du niveau des coûts, la prédictibilité du budget travaux est encore trop faible. Selon KPMG, 69% des projets de construction dans le monde dépassent le budget initial d’au moins 10%. Il faut dire que la complexité des projets augmente au fur et à mesure que la densité des villes s’accroît. L’engorgement de celles-ci pose de plus en plus de problèmes de circulation et donc de logistique pour la bonne tenue du chantier.
 

Des délais de chantier qui ne sont pas respectés

Selon KPMG, seuls 25% des projets à l’échelle mondiale sont livrés avec un retard inférieur à 10% de la durée totale prévue. En France, les litiges pour retard dans les travaux sont ceux qui augmentent le plus lors des dernières années, pour représenter aujourd’hui 1 litige sur 4. Selon la dernière enquête UFC Que Choisir, 29 % des acquéreurs dans le neuf ont subi un retard de livraison d’en moyenne 5,4 mois après la date prévue. Ce retard a entraîné un préjudice financier d’en moyenne 4 500 euros, sous forme de loyers supplémentaires, d’intérêts intercalaires liés à l’emprunt immobilier ou, pour les investisseurs, de perte de loyers.

Si l’on extrapole ces données à l’ensemble du marché, soit aux 118 000 acquéreurs, en 2017,le préjudice se chiffre à 160 millions d’euros.

Une qualité d’ouvrage de bâtiment questionnée et qui n’est pas à la hauteur

Au-delà du coût et des délais, certains acheteurs considèrent que les ouvrages livrés ne sont pas à la hauteur de leurs attentes. Selon la même étude de l’UFC-Que Choisir, sur l’habitat collectif, seule une minorité de clients seraient satisfaits de la qualité des travaux (47%) et de la livraison du chantier (48%). Au Royaume-Uni, plus de la moitié des acheteurs dans le neuf déclarent avoir eu une mauvaise expérience liée aux défauts du logement livré.

En conséquence, seuls 22% des Britanniques sont d’accord avec l’idée que les logements neufs sont de meilleure qualité que les logements anciens et 45% la désapprouvent.

En 2017, la compagnie d’assurance SMA-BTP appartenant au groupe SMA qui détient près d’un tiers du marché français de l’assurance des professionnels de l’immobilier a dressé un bilan plutôt inquiétant de l’évolution de la sinistralité depuis le début de la crise en 2008. En 2016, la mutuelle a couvert 107 000 sinistres représentant une charge totale de 648 millions d’euros qui a progressé de 56% en 8 ans.

Plus que la fréquence, c’est le coût moyen du sinistre qui a fortement augmenté ces dernières années. En décennale, un sinistre après réception coûtait en moyenne 3 600 euros en 2008 contre 4 500 euros en 2016.
Cette plus forte sinistralité s’accompagne d’une judiciarisation des rapports entre maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre. Concernant la responsabilité civile, le taux de contentieux est passé de 4,5% en 2008 à 12% en 2016. Les contentieux concernant la décennale suivent la même évolution. La hausse de la sinistralité et du nombre de contentieux entraînent naturellement une hausse des primes d’assurances, qui représentent entre 1% et 1,5% du coût des travaux. En effet, les primes globales pour la garantie décennale ont diminué d’environ 10% entre 2008 et 2015, alors que le chiffre d’affaires du secteur de la construction diminuait de 20% sur la période, soit une hausse des primes en valeur de 10%. Cette inflation explique en partie l’arrivée sur le marché d’acteurs low-cost agréés à Gibraltar, en Irlande ou au Liechtenstein, qui opèrent sous le régime de la libre prestation de services. Malheureusement, la santé financière de ces assureurs, qui se seraient déjà accaparés près d’un dixième du marché français, s’est révélée très précaire et plusieurs faillites non ou mal couvertes ont été répertoriées.

Un bilan carbone questionné avec un potentiel non utilisé

Les chiffres sont connus, le secteur de la construction est l’un des premiers responsables des émissions de gaz à effet de serre. En effet, même si des progrès ont été accomplis, le secteur du bâtiment représente encore entre 20% et 25% des émissions en France.

De plus, il a tendance à prendre du retard par rapport à d’autres secteurs d’activité en termes d’engagements des entreprises en faveur de l’environnement. Le secteur de la construction obtient un score de de 30 sur 100 dans les démarches d’amélioration de l’efficacité énergétique contre 40 dans l’industrie agroalimentaire et 50 dans les transports. De même, il obtient un score de 40 dans la gestion économe des ressources contre 70 pour l’agroalimentaire. La construction générerait près d’un tiers des déchets de l’ensemble de l’économie à l’échelle mondiale. Cependant, le secteur fait bonne figure dans l’implication dans la préservation de la biodiversité avec un score de 25, supérieur à la plupart des autres secteurs.

Quelques internalités et externalités négatives du bâtiment qui appellent à des réformes constructives
 

Bénéfices à attendre d’un développement de la construction hors-site

Centre de loisirs et office de restauration en fabrication hors-site – source Cougnaud Construction
 

Industrialisation du bâtiment : créer de la valeur pour tous les acteurs

Le rapport montre qu’il est évident que l’industrialisation de la filière de construction française se doive d’envisager une plus grande conservation de la valeur sur le territoire national et de jouer un rôle central dans la production supplémentaire de logements neufs, en lien avec des politiques de densification et de renouvellement urbain.

La valeur créée par les gains de productivité pourrait alors être redistribuée aux clients sous forme de baisse des prix, par des prestations supplémentaires dans les logements (personnalisation…), aux employés sous forme de salaires plus élevés, aux sous-traitants sous forme de marges plus importantes.

La construction regroupe plusieurs activités principales : les travaux de construction spécialisés (installation électrique, plomberie, maçonnerie, etc.), le génie civil (infrastructures, ponts, tunnels, etc.), la construction de bâtiments et la promotion immobilière.

La première est celle qui pèse le plus avec 60% du chiffre d’affaires et 70% de la valeur ajoutée de la construction. C’est un secteur intensif en emploi. S’il ne représente que 8 % du chiffre d’affaires de l’ensemble des entreprises des secteurs principalement marchands non agricoles et non financiers, il pèse pour 11% de l’emploi salarié.

C’est aussi l’enjeu essentiel de ce développement de l’industrialisation de la construction. La construction industrialisée pèse moins de 1 milliard sur cet ensemble de 289 milliards dont la moitié est dédiée à la construction neuve.

Construire plus efficacement

La recherche de gains de productivité est à l’origine de la très grande majorité des démarches d’innovation et de changement. L’industrialisation de la construction n’y échappe pas.

Les gains de productivité avancés aujourd’hui sont hypothétiques et dépendent d’un faisceau de facteurs. En ce sens, les exemples étrangers comme Singapour qui évoquent des performances de 20% ne sont pas directement transposables.

De même qu’il ne faut pas s’extasier sur de potentiels gains spectaculaires, il ne faut pas non plus s’arrêter sur les surcoûts actuels que représentent ces technologies. Le chiffre de 15 à 20% de coût supplémentaire par rapport au mode constructif traditionnel revient dans près de onze interviews avec des décideurs d’entreprises de promotion ou de construction. Il est aussi cité dans la littérature. Il est plus important dans les pays émergents du fait de la disponibilité d’une main d’œuvre bon marché pour la construction traditionnelle. Le surcoût avancé pour les projets chinois est entre 31 et 81%. Ceci explique qu’en Chine, la part de marché de la construction industrialisée plafonne en dessous de 2%, très éloignée de la cible du gouvernement ! Ce dernier avait en effet pour ambition que le ratio de préfabrication dans l'industrie de la construction atteigne 30% en volume d'ici 2020 par le biais d'une série de mesures incitatives, telles que l'allocation de droits à construire supplémentaires et d’aides financières. Mais l’industrialisation a un horizon de moyen terme et il faut du temps pour rôder une usine, le réseau de fournisseurs et la chaîne logistique.

Vues les difficultés structurelles du secteur de la construction dans son organisation actuelle, nul doute que l’écart finira par se résorber voire s’inverser.
Les questions plus cruciales sont bien celles de la localisation et de la répartition de la valeur avant de s’interroger sur la redistribution d’éventuels gains de productivité.

Glissement de la valeur vers une industrialisation locale

L’analyse des différents lots de la construction met en avant le gros œuvre qui représente plus de 60% du coût global. La maçonnerie en représente le coût principal (45%) devant la charpente et les structures métalliques (5%). Viennent ensuite les cloisons et l’isolation des toitures et des murs qui atteignent, dans la plupart des logements collectifs, chacune plus de 5% du coût global de la construction. Les fenêtres représentent le principal coût dans les menuiseries pour logements collectifs dont le coût s’élève à légèrement plus de 10%. Il en va de même pour les équipements d’électricité et de chauffage. Les revêtements intérieurs sont plutôt de l’ordre de 8%, la plomberie s’établissant à 5% du coût total de construction.

Pour chacun de ces lots, une partie de la valeur est déjà produite en dehors du chantier. Elle atteint un maximum pour les menuiseries alors qu’elle est la plus faible pour la maçonnerie. Mais cela est très lié au choix du béton. Une analyse comparative entre France, Allemagne, Italie et Danemark avait montré que le ratio entre le coût de la pose et le coût total était de 66% en France pour le béton banché mais moins de 50% en Allemagne ou en Italie où la brique domine.

Dans la construction bois, le ratio de valeur incorporée sur le chantier descend en dessous de 25%. C’est donc une partie conséquente de la marge qui est transférée en amont.

Notons que si la partie du chantier liée aux fondations et aux parkings reste nécessairement réalisée sur site, une structure plus légère permet d’envisager des fondations moins profondes et plus économiques.

Prenons l’exemple des fabricants de matériaux …

Le chiffre d’affaires hors taxes de l’industrie française des matériaux de construction s’élève à 11 milliards d’euros pour le béton et granulats, 4 milliards euros pour les matériaux de construction en bois, 2,4 milliards d’euros
pour le ciment, 900 millions d’euros pour les tuiles et briques, 718 millions d’euros pour les matériaux de construction en céramique (réfractaires, carreaux et carrelages, sanitaire).

Le bâtiment est le premier marché des matériaux de construction loin devant les travaux publics et l’industrie avec 10 milliards de consommation de matériaux. Ces dix milliards représentent 23% du chiffre d’affaires global hors taxe de la construction neuve. En y ajoutant les isolants – la seule filière du polystyrène expansé représente 400 millions d’euros de chiffre d’affaires - , les charpentes et autres éléments métalliques - 3 milliards de chiffre d’affaires en France -, on s’approche de quatorze milliards d’euros, soit un tiers du chiffre d’affaires hors taxe de la construction neuve, cohérent avec l’estimation de valeur ajoutée produite hors du chantier.

Les différents industriels des matériaux sont de plus en plus tentés de proposer des sous-ensembles pour la construction. Certaines entreprises artisanales de charpente, voire de la scierie comme Pivetau, sont passées en vingt ans de l’ossature bois au panneau en intégrant l’isolant et les menuiseries et vont maintenant plus loin en produisant dans leur atelier des modules complets sur lesquels viennent travailler leurs collègues électriciens, plombier, plaquistes. Il en va de même pour les spécialistes de la charpente métallique. Ayant investi dans des outils industriels, ces entreprises tendent à se spécialiser. Cette spécialisation est également constatée pour les constructeurs de maisons individuelles présents sur le marché de la construction bois, même s’ils ne parviennent toujours pas à obtenir des effets volume suffisants pour faire baisser les prix, à l’exception des maisons en bois en kit pour auto constructeurs. Dans la filière de construction bois, 42% des employés sont sur la mise en œuvre, 32% la fabrication et 22% la conception technique. En comparaison, pour les constructeurs de maisons individuelles en parpaing, la conception rassemble seulement 15% des effectifs, le reste étant dédié à la mise en œuvre sur chantier. Conscients des changements que cela peut représenter pour leur activité, les cimentiers et fabricants de bétons type Lafarge, Cemex ou Vicat se posent de plus en plus de questions sur la stratégie hors site des constructeurs.

Construire plus vite et plus respectueusement

Au-delà du prix, la qualité principale de la construction industrialisée, c’est l’amélioration de la rapidité des délais de construction. Les chantiers durent moins longtemps. Entre 80% et 95% des travaux sont réalisés en usine, un mode opératoire permettant d'opérer simultanément différentes étapes d'un chantier qui traditionnellement se succèdent.

L’industrialisation du processus de production et surtout d’assemblage réduit le risque d’imprévus et permet donc d’avoir des chantiers plus prévisibles.
Ainsi, il n'aura fallu que cinq mois de travaux pour faire émerger A'Docks, c’est-à-dire deux fois moins que le délai attendu en méthode constructive traditionnelle. A Bègles, une résidence de 21 logements étudiants inaugurée en 2011 par Kiha Conception en conteneurs maritimes recyclés a duré moins de trois mois. A Reims, les modules ont été produits en Chine en 78 jours, le transport maritime prenant 50 jours environ, pendant ce temps les fondations étaient préparées. Le chantier n’a duré que six mois. En Allemagne, dont les conditions de construction sont relativement similaires à la France, Vonovia a construit un bâtiment d’une trentaine de logements avec 65% du travail réalisé hors-site. Les modules proviennent d'une usine située à 120 km, où les murs étaient carrelés et où une douche, un lavabo et des toilettes ont été installés. Les travaux de construction ont commencé début janvier 2019 et les premiers locataires sont prêts à emménager en octobre 2019. La durée de construction a été divisée par deux.

Projet Catalpa : la construction modulaire hors-site en bois pour l’Armée de terre – source Ossabois
 

Construction hors site : construire bas-carbone et plus durablement

L’un des bénéfices les plus certains de la construction industrialisée est d’être plus durable. Durable parce qu’évolutive et durable parce que moins gourmande en ressource.

Nous ne pouvons penser les bâtiments comme des objets immobiles qui finissent par contraindre les usages. Pour éviter qu’ils ne deviennent un fardeau pour les générations futures dont nous ignorons les modes de vies, les espaces doivent être plus fluides pour être capables d’être recomposés. Au fil de leur évolution, les bâtiments modulaires peuvent être agrandis ou réduits. Cette flexibilité est d’ailleurs l’une des raisons pour lesquelles le monde médical a tant recours à la construction industrialisée pour ses bâtiments. On peut notamment citer un bâtiment de 6 135 m², regroupant un ensemble de bureaux et de laboratoires pour l’Institut Gustave-Roussy à Villejuif construit en 7 mois par Cougnaud.

Certains bâtiments peuvent même être déplacés d’un site à un autre après une occupation temporaire du foncier. C’est le cas d’un centre d’hébergement d’urgence qui sera bâti par Quartus en attendant de démarrer le chantier d’un bâtiment d’habitation. Les modules pourront ensuite être déplacés ailleurs.

L’empreinte carbone de la construction industrialisée est meilleure. La valorisation des déchets est plus facile en usine. Des processus de recyclages des matériaux mais aussi des consommables comme l’eau peuvent être réutilisés ou fonctionner en circuit fermé. A matériau équivalent, une étude estime que les émissions de gaz à effet de serre peuvent être réduites de 9% par mètre carré dans le cadre d’une construction industrialisée.

En outre, la construction industrialisée repose sur une part plus importante de matériaux bois et métal avec un meilleur bilan carbone que le béton (1 800 kg de CO2 par tonne d’acier, 300 kg de CO2 par tonne de verre, environ 150 kg de CO2 par tonne de béton et 50 kg de CO2 par tonne de bois).

Les émissions liées à la production de béton représentent aujourd’hui 6 à 7% des émissions mondiales de CO2. Dans une étude de cas sur le fabricant britannique Yorkon, l’association Wrap avance le chiffre de 90% de déchets en moins. Yorkon ne produit que 1,8% de déchet au cours de son processus de fabrication dont les deux-tiers sont réutilisés ou recyclés. En outre, un container transformé en logement après plus de huit années d’utilisation comme outil de transport est réputé avoir été amorti du point de vue de son empreinte carbone. Un avantage mineur est qu’en se rendant chaque matin dans le même site de production, les opérateurs font en moyenne moins de kilomètres. La ville de Stockholm demande cette information désormais pour calculer un impact carbone complet. A l’inverse, le transport des éléments préfabriqués peut être plus important que celui d’un chantier en filière sèche.
 

Construction hors-site et conclusion du rapport …

Puisqu’il n’y a pas un mode constructif obsolète qui ferait face à des méthodes modernes, il ne s’agit pas de révolutionner mais d’accompagner le changement. La filière ne part pas de zéro. Le BIM est un prérequis. Or le plan BIM 2022 qui a pour ambition de généraliser l'utilisation du numérique dans le bâtiment a déjà largement aidé à améliorer le recours aux outils logiciels dans la construction. Des acteurs industriels émergent sur tout le territoire et leurs solutions séduisent de plus en plus. Le succès récent de la construction bois montre bien que les esprits sont mûrs pour améliorer le processus de construction.

Le cadre réglementaire est devenu beaucoup plus favorable pour expérimenter. Maintenant il faut agir pour transformer ces prémices en une filière forte qui sera capable de faire rayonner les savoir-faire de construction français à l’étranger.

Réindustrialisons la France. Par la construction.

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Par Philippe NUNES – Ingénieur ENSAIS – Fondateur et DG d’XPAIR
 

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