La construction est littéralement une entreprise pratique où les marges de perte de profit sont extrêmement serrées. La formation des nouveaux travailleurs demande du temps et du travail, et des matériaux comme le bois, ciment, et les barres d'armature sont trop chères pour le « jeu » essentiel à l'apprentissage de nouvelles compétences. Malheureusement, les conséquences d'erreurs sur un chantier de construction pourraient se mesurer à la perte de membres, sinon vit.

Alors, comment les universités et l'industrie de la construction produisent-elles des travailleurs, concepteurs, et des managers qui peuvent appliquer les connaissances réelles acquises en utilisant les dernières technologies ? Peuvent-ils créer des chantiers « intelligents » qui atténuent les dangers et les risques, surtout là où les économies de coûts sont difficiles à réaliser, mais souvent requis pour réussir ?

Abiola Akanmu, professeur adjoint à la Myers-Lawson School of Construction, peut avoir une réponse. Ses recherches créent des scénarios de construction virtuelle enseignables qui engagent les mains et l'esprit des élèves à l'aide de la réalité augmentée et des hologrammes.

« Les éducateurs et les entreprises commerciales recherchent tous deux des moyens de résoudre le problème pratique, " dit Akanmu. " Et tout ce que vous pouvez faire dans le monde physique, nous pourrons faire dans le monde virtuel."

Akanmu et une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Virginia Tech ont récemment reçu une subvention de la National Science Foundation pour élargir la compréhension des éducateurs sur la façon dont les stagiaires acquièrent les compétences transférables nécessaires pour prospérer dans des environnements en béton et en acier coûteux et dangereux. Les collaborateurs d'Akanmu sur la subvention incluent Doug Bowman, professeur au Département d'informatique; Diane Bairaktarova, professeur adjoint au Département de formation en génie; et Farrokh Jazizadeh Kari, professeur adjoint au Département de génie civil et environnemental.

Le projet vise à préparer les étudiants en génie de la construction et en gestion à utiliser les technologies de capteurs modernes sur les chantiers de construction. Décerné dans le cadre d'un programme d'amélioration de l'enseignement STEM de premier cycle, la subvention financera des professeurs et des étudiants qui apprennent à utiliser des capteurs laser spécialisés qui cartographient optiquement ces emplacements et les structures physiques qui s'y trouvent.

Le processus de numérisation ressemble à la façon dont les équipes d'enquête cartographient les routes avant le travail. Un équipement spécialisé utilisant de petits capteurs étudiera un environnement et rapportera une image à partir des données numérisées. Dans des environnements dangereux, l'exploration du site peut se faire à l'aide de robots ou de drones.

Les étudiants d'Akanmu travaillent à l'élaboration d'une taxonomie, ou une compréhension systématique, comment convertir ces données en scènes représentatives à l'aide de programmes informatiques. Les étudiants pourront ensuite expérimenter physiquement ces scénarios à l'aide de Microsoft HoloLens, en veillant à ce que les profits et les personnes ne soient pas mis en danger par des expériences ou des erreurs.

Les capteurs de numérisation et de cartographie devraient permettre aux responsables de la construction de maîtriser et de jongler avec plusieurs problèmes sur un chantier « intelligent ». Grâce à la simulation, les gestionnaires seront également en mesure d'évaluer les risques pour la santé causés par des mouvements répétitifs ou des conditions non ergonomiques où des blessures des travailleurs sont susceptibles de se produire. Ce procédé permettra d'améliorer la sécurité des chantiers, un autre domaine de risque de coût pour les entreprises de construction.

En outre, la recherche aidera les éducateurs à adapter les expériences des étudiants qui répondront aux besoins des partenaires de l'industrie grâce aux conseils de groupes de discussion et d'entrepreneurs expérimentés. Les commentaires de l'industrie de la construction seront essentiels pour évaluer l'utilité de la technologie.

Bolanle Ogunseiju, un doctorant dans le programme de conception et d'aménagement de l'environnement, travaille avec Akanmu pour rendre ces environnements virtuels à la fois réalistes et accessibles aux étudiants. Elle combine l'expertise technologique qu'elle acquiert sur le projet avec les connaissances du monde réel qu'elle a acquises en tant qu'ancienne estimateur dans l'industrie de la construction.

Ogunseiju associe la pertinence du projet à l'un des problèmes les plus difficiles auxquels les entreprises de construction sont confrontées :prévoir de manière fiable les quantités de matériaux coûteux, tels que le remblai de terre, gravier, et le ciment, qui ne peuvent généralement pas être confirmés avant le début des travaux réels sur un site.

Elle note qu'il est particulièrement difficile d'estimer le volume d'articles coûteux. Des erreurs peuvent coûter des contrats aux entreprises lors des concours et occasionner des pertes financières sur les chantiers, risquer la réussite du projet. "Les étudiants apprendront non seulement les compétences techniques, mais aussi les compétences décisionnelles que les entreprises recherchent chez leurs salariés pour les rendre plus efficaces, " dit Ogunseiju.

Un autre avantage sera la possibilité pour les étudiants de voir sous la façade finie d'une structure et d'expérimenter de manière réaliste, même si le cadre est simulé et virtuel, à quel point les processus complexes de maillage des matériaux sont complexes. Akanmu décrit la capacité de la technologie à décoller des couches de structures finies pour montrer quels matériaux sont utilisés pour fabriquer une grande colonne de support, par exemple, et comment ils sont mélangés étape par étape.

« Avec ce programme, il sera très facile de se faire une idée mentale de ce que les élèves doivent voir pour apprendre, " a déclaré Ogunseiju. " Il fournit une expérience pratique, pas seulement une simple projection, ce qui augmentera leur valeur pour les futurs employeurs.