Reframe Systems : transformer la construction résidentielle grâce à l'automatisation numérique et à Onshape cloud native

Intégrer l'automatisation à une industrie vieillissante

Le secteur de la construction américain est confronté à un bouleversement radical. Alors que plus de 40 % de la main-d'œuvre qualifiée de la construction devrait partir à la retraite au cours de la prochaine décennie et que la pénurie de logements persiste, le secteur est sous pression pour construire plus rapidement et avec moins de personnel.

La mission de Reframe Systems est d'appliquer les bonnes pratiques d'industrialisation, l'automatisation, la conception numérique et des flux de travail évolutifs à la Construction. L'entreprise se concentre actuellement sur les marchés intercalaires et les petits développeurs (projets de 10 à 100 unités) qui nécessitent une production localisée et flexible. Plutôt que de construire des maisons uniques, l'innovation de Reframe réside dans sa capacité à adapter les conceptions aux exigences locales en matière de zonage, de site et de code sans sacrifier la vitesse ou l'efficacité.

« Nous ne venons pas du secteur de la construction. C'est pourquoi nous avons vu l'opportunité de repenser l'ensemble du processus », déclare Felipe Polido, cofondateur et responsable de la technologie. « Nous avons demandé : pourquoi les maisons ne peuvent-elles pas être construites comme des produits : conçues numériquement, fabriquées par robot et assemblées rapidement et proprement ? »

L'avantage de la microusine

Au cœur du modèle de Reframe se trouve la microusine : compacte de 50 000 m². pieds. des installations de production (de la taille d'un jardin centre dans un magasin de bricolage) spécialement conçues pour desservir les zones urbaines voisines. Chaque microusine ne nécessite que 5 millions de dollars d'investissements en capital et peut produire jusqu'à 500 000 pieds carrés d'environnement bâti par an, soit l'équivalent d'environ 500 maisons par an. Ce modèle rentable permet à Reframe d'évoluer rapidement tout en préservant la qualité et la flexibilité.

Contrairement aux usines modulaires massives et centralisées, les micro-usines de Reframe sont intégrées aux communautés qu'elles desservent. Cette proximité présente plusieurs avantages :

• Main-d'œuvre localisée: le même électricien qui assemble un panneau en usine peut être celui qui l'installe sur place.
• Itération plus rapide: les boucles de feedback entre la conception et la production se produisent en quelques minutes, et non en plusieurs jours ou semaines.
• Impact environnemental réduit: la production locale signifie moins de camionnage, moins d'émissions et des livraisons plus rapides.

« Notre vision à long terme est de créer une microusine pour cinq Home Depots du pays », explique Polido. « Ils sont peu coûteux, flexibles et nous permettent de proposer des logements industrialisés sur n'importe quel marché. »

Onshape en tant que fondation Digital Thread

Bien que Reframe Systems ait initialement expérimenté la CAO de bureau, l'équipe s'est vite rendu compte qu'elle avait besoin de plus que le BIM traditionnel. L'environnement CAO moderne d'Onshape, en particulier ses capacités d'automatisation et ses fonctionnalités personnalisées, leur a apporté la fidélité et la flexibilité nécessaires pour créer un véritable fil numérique.

« Avec Onshape, nous ne nous contentons pas de modélisation des bâtiments, nous encodons la façon dont ils sont construits », explique Ethan Keller, responsable de l'automatisation de la conception. « C'est l'épine dorsale de notre fil numérique, transformant les données de conception directement en instructions machine, en tâches d'usine et même en optimisations d'IA tenant compte du zonage. »

À l'aide d'Onshape, une technologie native du cloud, Reframe crée des modèles détaillés qui pilotent :

• Instructions relatives à la machine pour les scies à découper et les bras robotiques
• Instructions de travail pour l'usine via leur application personnalisée
• Optimisation de l'IA pour la conformité au zonage et la sélection des matériaux

Chaque panneau mural est entièrement défini dans Onshape, y compris les montants, le revêtement, la plomberie et les découpes électriques. Ce modèle devient la source unique de vérité en matière de conception, de fabrication et d'installation.

Construit dans le cloud, optimisé par AWS

La base d'Onshape sur Amazon Web Services (AWS) confère à Reframe la fiabilité et la sécurité de niveau entreprise dont elle a besoin pour industrialiser la construction résidentielle. Alors qu'Onshape fournit les fonctionnalités de CAO et de gestion des données qui alimentent le flux numérique de Reframe, AWS garantit que ces fonctionnalités sont fournies avec une disponibilité éprouvée, une évolutivité mondiale et la même infrastructure fiable sur laquelle s'appuient les entreprises du Fortune 100 et les agences gouvernementales.

« Onshape s'est imposé comme un pionnier du développement de produits cloud natifs, en proposant des fonctionnalités de CAO de niveau professional-grade et une gestion des données intégrée qui révolutionnent la façon dont les équipes collaborent », déclare Mark Frost d'AWS. « Et en tirant parti de l'infrastructure mondiale d'AWS, Onshape fournit une plateforme unique qui élimine les charges informatiques traditionnelles tout en permettant une collaboration en temps réel. »

Comme Onshape fonctionne entièrement dans le cloud, Reframe peut lancer de nouvelles micro-usines sans frais informatiques importants, aider les équipes distribuées à collaborer en temps réel et garantir que chaque partie prenante travaille à partir d'un modèle unique et toujours à jour. La combinaison de la plateforme CAO moderne d'Onshape et des services cloud résilients d'AWS permet à Reframe de se développer en toute confiance, en sachant que ses données de conception et de production restent sécurisées, accessibles et disponibles en permanence.

Codification de l'automatisation de la Construction avec des Fonctions personnalisées

Pour optimiser son approche industrialisée de la construction, Reframe a développé une suite de FeatureScripts personnalisés et d'outils d'automatisation au sein d'Onshape qui codifient leur logique de construction et rationalisent chaque étape de la conception jusqu'à la production. Onshape permet à Reframe de créer des modèles très détaillés et prêts à être construits plus rapidement et avec moins d'erreurs, déverrouillant ainsi à la fois l'échelle et la flexibilité.

« FeatureScript nous permet d'intégrer la logique de notre bâtiment directement dans le système de CAO », explique Keller. « Il ne s'agit pas simplement de modéliser, il s'agit de programmer un bâtiment. »

Voici comment l'équipe de Reframe met en œuvre les capacités d'automatisation d'Onshape :

L'encadrement mural robotisé réduit le temps de conception de 75 %

Ce FeatureScript personnalisé génère un mur entièrement encadré en fonction d'un type de mur sélectionné, créant et plaçant automatiquement tous les éléments structuraux (montants, plaques, revêtements, découpes de plomberie, etc.). Autrefois manuel et chronophage, ce processus est désormais 3 à 4 fois plus rapide, ce qui réduit considérablement le temps nécessaire pour définir les structures des parois sur l'ensemble d'un projet.

« À lui seul, cet outil a permis de réduire le temps de conception des cadrages d'un quart par rapport à ce qu'il était auparavant », explique Polido. « Et ce n'est qu'un des dizaines de scripts que nous sommes en train de créer. »

La logique de plomberie normalisée élimine les erreurs manuelles

Reframe utilise un script intelligent pour placer automatiquement les raccords de plomberie à partir d'une bibliothèque de pièces standardisée en fonction des conditions de disposition et des contraintes de conception. Cela garantit la cohérence entre les projets, élimine les erreurs de placement manuel et permet aux modélisateurs de se concentrer sur des décisions de conception plus complexes.

Le carottage automatique permet de gagner du temps & minimise les risques

Un autre FeatureScript gère le placement des perçages pour les tuyaux et les conduits, en découpant précisément là où cela est nécessaire en fonction de la configuration mécanique et des matériaux impliqués. En intégrant cette logique directement dans le modèle, Reframe élimine le besoin de mesures manuelles et réduit les risques d'installation sur le terrain.

La conversion des données CAO en systèmes de machines codifie la menuiserie

L'équipe de Reframe a développé un outil qui convertit les données CAO directement en instructions de machine pour son système de sciage automatisé, similaire au code G pour les machines CNC. Cela remplace ce qui nécessiterait normalement un programmeur CNC dédié et hautement qualifié et permet à une équipe moins expérimentée de fabriquer des pièces de haute précision à la demande. « Avec cette configuration, nous avons repris ce qui était autrefois un travail spécialisé et l'avons rendu entièrement automatisé », explique Keller. « Nous sommes en train de codifier la menuiserie. »

Chacun de ces outils personnalisés s'inscrit dans la stratégie globale de jumeau numérique de Reframe. Les modèles détaillés créés dans Onshape contiennent des métadonnées que les outils en aval, tels que le bras de cadrage robotique, peuvent utiliser pour prendre des décisions et guider la fabrication. Par exemple, les montants sont marqués d'un identifiant unique que le robot scanne et utilise pour extraire les instructions de montage directement du modèle, ce qui permet un assemblage de paroi entièrement automatisé.

« Nous construisons un système dans lequel le modèle n'est pas qu'un dessin ; c'est le cerveau de l'usine », explique Polido.

Grâce à ces outils, Reframe transforme les croquis en étages complets de cadrage en quelques minutes.

« Ce qui prenait autrefois une journée prend désormais une heure », explique Keller. « Et une fois le modèle construit, notre bras de charpente robotique peut assembler les parois en utilisant uniquement les métadonnées intégrées dans le modèle. »

En automatisant et en codifiant ce qui était autrefois des étapes manuelles sujettes aux erreurs, Reframe favorise une construction cohérente, évolutive et personnalisable.

Du modèle CAO à l'assemblage : pas de papier, pas de journal

Le pipeline de conception de Reframe est 100 % numérique, chaque tâche étant attribuée via une application interne appelée Sidekick qui connecte les modèles Onshape aux instructions sur le terrain. Les charpentiers utilisent des tablettes pour consulter des guides étape par étape en temps réel liés au modèle CAO en direct, garantissant ainsi la précision et éliminant toute confusion.

En cas de problème, les concepteurs peuvent mettre à jour un modèle et publier à nouveau les instructions de travail en quelques heures ou minutes, contre un délai de réponse standard de 7 à 9 jours pour les demandes d'information.

À titre d'exemple, Polido raconte : « L'un de nos charpentiers a terminé une tâche dans Sidekick, l'application de sol que nous utilisons, et il a remarqué qu'un appel manquait. L'un de nos concepteurs l'a remarqué et, en l'espace de neuf minutes, il a mis à jour les dessins, les a republiés, et ils ont été remis sur le sol avec la bonne solution. »

« La boucle de rétroaction est étroite. C'est ainsi que nous agissons rapidement et évitons des retouches coûteuses. »

Développer la main-d'œuvre qualifiée sans augmenter le nombre de personnes

L'automatisation a permis à Reframe de réduire le nombre d'experts chevronnés et hautement qualifiés requis sur site, permettant ainsi aux apprentis et aux ouvriers généraux de gérer une grande partie des travaux d'assemblage. Les systèmes robotiques de l'entreprise prennent en charge des tâches de charpente répétitives et risquées, permettant ainsi aux artisans qualifiés de se concentrer sur des tâches à valeur ajoutée telles que la finition et les inspections.

Leur usine de la région de Boston produit 3 à 5 panneaux de parois par jour et a construit plus de 1 000 pieds linéaires d'assemblages de parois à l'aide d'une assistance robotique.

Perspectives d'avenir

Avec des usines prévues à Los Angeles et au-delà, le système évolutif et reproductible de Reframe permet à l'entreprise de déployer rapidement des solutions de logement industrialisées à travers les États-Unis tout en répondant aux exigences de personnalisation locales et en minimisant l'impact environnemental.

Au cœur de tout cela se trouve Onshape: l'infrastructure de base qui alimente la logique, l'automatisation et la vitesse du système révolutionnaire de Reframe.

« Onshape ne nous aide pas seulement à modéliser plus rapidement, il nous permet de construire plus intelligemment », explique Keller. « C'est notre base pour développer le logement durable à l'échelle nationale. »