NRP achievements

NRP 2020-2023 Collaborative Projects

La transition numérique dans le domaine de la construction et de la gestion immobilière concerne l’ensemble des acteurs et nécessite un investissement important de la part des entreprises. Le BIM (Building Information Modelling) s'impose progressivement comme une méthode plus efficiente sur des projets complexes.

Admise et appliquée par la plupart des grandes entreprises, cette méthode reste moins accessible aux petites et moyennes entreprises. Ce constat, dans une situation économique déjà tendue, risque de mettre en difficulté un nombre important d’acteurs de la construction.

Des mesures d’accompagnement peuvent être proposées à condition d’avoir une perception claire de l’état de connaissances numériques des entreprises du domaine dans le canton. Le projet collaboratif BIM-UP poursuit un double objectif :

1) Identification du niveau de maturité BIM et des cibles à atteindre par les entreprises du domaine de la construction du canton de Fribourg.

2) Référentiel de mesures de soutien et outils d’accompagnement pour réduire l’écart entre un niveau BIM constaté et un niveau BIM visé et requis pour satisfaire les exigences d’un projet de construction et de gestion BIM.

Les entreprises partenaires du projet pourront, dès lors, préparer une stratégie de déploiement de la méthodologie BIM et des technologies qui lui sont afférentes. Elles pourront par la suite de solliciter le Building Innovation Cluster (BIC) ou l’Union patronale du canton de Fribourg (UPCF) afin de mettre en place, de manière mutualisée, les mesures nécessaires pour cet accompagnement.

Pour atteindre cet objectif double, le projet BIM-UP s’articule sur les 4 étapes de réalisation suivantes :

- Exploiter le retour d’expériences des pratiques BIM des 12 partenaires du projet BIM-UP
- Identifier les entreprises à sonder pouvant servir de panel significatif à l’analyse, définir les degrés de maturité BIM des entreprises sondées et déterminer une liste de critères et d’indicateurs permettant d'apprécier le niveau de compétences des entreprises.
- Proposer un référentiel comprenant une matrice d’évaluation des compétences BIM des entreprises en
adéquation avec les spécificités du canton de Fribourg. Ce référentiel servira à l’établissement d’un outil d’audit.
- Exploiter les résultats des projets Smart Living Building et WOOD-ID pour affiner le référentiel et le plan d’actions

Partenaires du projet

HEIA-FR / Institut TRANSFORM - EPFL - HEG-FR - Antiglio - Grisoni Zaugg - Element AG - Groupe E - blueFACTORY - Abvent SA - Objectif BIM - Building Innovation Cluster - Union Patronale du Canton de Fribourg 

Chef de projet

Prof. Redouane Boumaref, HEIA-FR / Institut TRANSFORM

Développement d’un programme Digital Management 4.1 pour la transformation digitale des entreprises

D’octobre 2018 à mai 2020, un consortium de 7 entreprises fribourgeoises s’est constitué autour du projet collaboratif Connect Manager 4.1, projet initié par la Chambre du commerce et de l’industrie du canton de Fribourg (CCIF) et piloté par HEIA-FR. Ce projet a pour objectif l’accélération de la transformation numérique des entreprises partenaires du projet vers les pratiques d’Industrie 4.1 par la création, l’expérimentation et la mutualisation d’outils et méthodes. Ce projet novateur tient compte des spécificités du tissu industriel fribourgeois dans la transformation digitale avec les caractéristiques d’Industrie 4.0 - l’intégration horizontale, l’intégration verticale, l’ingénierie intégrée, l’accélération due aux technologies et les nouvelles infrastructures sociales de places de travail – et les acteurs de cette transformation (Connect Manager), passant de 4.0 à 4.1 pour la dimension humaine.

L’expérience a démontré la pertinence du projet Connect Manager 4.1 qui a tenu ses promesses pour structurer et dynamiser une démarche inscrite dans une volonté globale de consolider les atouts de l’industrie fribourgeoise pour réussir sa transition vers Industrie 4.0. L’observation et les premiers retours d’expérience riches en enseignement ont permis d’identifier des besoins complémentaires pour renforcer la transformation initiée en poursuivant le travail de recherche appliquée. La première étape réalisée dans le projet Connect Manager 4.1 a établi un premier bilan de niveau de maturité digitale des entreprises et une veille technologique active 4.0. Cette étape a permis d’améliorer le niveau de connectivité numérique des produits et des process des entreprises partenaires. Le projet Digital Management 4.1 constitue la deuxième étape qui porte principalement sur l’intégration digitale verticale et horizontale de l’organisation des entreprises et la digitalisation des services.

L’intégration verticale est essentielle dans le processus d’Industrie 4.0 et consiste pour l’entreprise à intégrer dans sa propre activité celle de ses fournisseurs et de ses clients. L’intégration horizontale, complémentaire et croisée avec l’intégration verticale s’intéressera à la digitalisation du cycle de vie complet du produit (ACV) pour optimiser l’impact environnemental, l’accélération de l’économie circulaire et le développement durable de l’entreprise. La mise en place d’une bonne maturité homogène de ces deux intégrations verticale et horizontale seront les soubassements essentiels de la transformation 4.0 de l’organisation de l’entreprise élargie. Le Digital Manager devient la ressource clé de l’entreprise 4.0 pour construire cette maturité digitale, accélérer cette transformation et exploiter le potentiel d’innovation et d’élargissement de chaines de valeur 4.0.

Partenaires du projet

HEIA-FR / Institut SeSi - Chambre de commerce et de l’industrie du canton de Fribourg - Condis SA - ELSA SA

Chef de projet

Prof. Raymond Riess, HEIA-FR / Institut SeSi

Développement et mise en place d’un concept de téléopération centralisée permettant de piloter à distance des véhicules automatisés et connectés sur la base des exigences de sûreté et de cybersécurité.

À ce jour, plusieurs opérateurs de transports publics (CFF, CarPostal, TPF, TPG) ont effectué des essais avec des véhicules automatisés en Suisse. Si ces essais ont certes permis à chaque opérateur d'acquérir du savoir-faire technique, opérationnel et organisationnel très utile, cette approche individualiste semble être arrivée à un "point mort". En effet, sur le terrain suisse, une approche coordonnée qui a une chance réaliste de faire un pas en avant dans la mise en place d'un concept de « transport as a service » fait défaut.

Étant donné qu’en Suisse le transport public joue un rôle primordial pour la mobilité, il est indiqué de joindre les forces dans ce domaine. Actuellement, la pierre d'achoppement est à la fois de nature économique et technique. D'un point de vue économique, l'opération de navettes automatisées dans le secteur des transports publics n'aura guère d'avenir si l'on n’arrive pas, dans un premier temps, à substituer le conducteur d'un véhicule par un pilote à distance qui conduit/surveille plusieurs véhicules par téléopération. Cette substitution permettra de réduire les frais d'exploitation et créera un intérêt économique à opérer des navettes automatisées p.ex. pour des lignes de transport non rentables qui sont mal ou plus desservies. D'un point de vue technique, le défi consiste à développer un système de téléopération centralisée qui permette de piloter à distance des véhicules automatisés et connectés tout en assurant la sûreté et la sécurité (y compris la cybersécurité). La combinaison d'une automatisation avancée des systèmes de conduite avec des nouveaux réseaux de télécommunications à très basse latence est une approche prometteuse pour un projet de faisabilité. Un troisième défi que soulève le transport public avec téléopération est l'acceptance sociale, notamment de la part des utilisateurs ayant des besoins particuliers (p.ex. des personnes âgées ou handicapées). A cet égard, il faudra prendre ces enjeux sociaux en compte dans toutes les phases de conception du projet.

Démontrer la faisabilité technique d'un système de téléopération centralisée pour piloter à distance des véhicules automatisés - transportant, dans un premier temps, des marchandises et, plus tard, des personnes - constitue un élément-clé pour arriver à de nouveaux concepts commerciaux des entreprises de transport. Fribourg a une opportunité unique de se profiler dans ce secteur d’activité qui pourrait se révéler très porteur en termes d’innovation et d’emploi

Partenaires du projet

HEIA-FR - HEG-FR - UNIFR - Cluster Food & Nutrition - CarPostal Suisse SA - CertX SA - CFF SA - Dynamic Test Center AG - Ruag Schweiz AG - TPF Trafic SA

Chef de projet

Prof. Roland Scherwey, HEIA-FR / Institut iSIS

Le projet Light Budget vise à mettre en lumière les stratégies et techniques de construction qui permettent le meilleur rapport entre le bénéfice d’éclairage et les émissions de CO2.

Le secteur de la construction représente 40% des émissions des Gaz à Effet de Serre (GES) à l’échelle mondiale. L’objectif Suisse d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050 va donc impacter très fortement cette filière, très présente dans le canton de Fribourg puisqu’elle représente 8,3% de son PIB, soit la première branche du secteur secondaire.

Il est ainsi primordial de mieux comprendre les enjeux industriels derrière cette transition climatique auxquels l’ensemble des acteurs vont être confrontés.

Par ailleurs, si les bâtiments doivent limiter leurs impacts environnementaux, ils doivent avant tout répondre à des objectifs de confort, comme celui de l’éclairage naturel, principalement conditionné par les choix techniques et architecturaux de l’enveloppe climatique des bâtiments. Les façades jouent donc non seulement un rôle central dans la gestion du confort lumineux, mais sont aussi responsables de plus du quart des émissions de GES d’une construction.

Ainsi, le projet Light Budget vise à mettre en lumière les stratégies et techniques de construction qui permettent le meilleur rapport entre le bénéfice d’éclairage et les émissions de CO2.

De plus, il s’agira de déterminer les budgets carbone cibles à l’échelle des composants de la façade pour identifier les techniques de construction qui pourraient être compatibles avec une neutralité climatique. Ces budgets par composants pourront par ailleurs être utilisés par les industriels comme objectifs cibles afin que leurs produits restent compétitifs sur le marché des produits bas-carbone. Ils fixeront un cap à leur R&D pour orienter les développements futurs vers des produits qui seront prescrits sur le marché de demain, qui sera soumis à des contraintes croissantes jusqu’en 2050.

Au-delà des résultats de ce projet, c’est également la montée en compétences des partenaires, et plus largement des acteurs de la construction, sur le sujet de l’évaluation de l’empreinte carbone des produits de construction et des bâtiments qui est visée.

Partenaires du projet

CSD Ingénieurs SA - Lutz architectes - Losinger Marazzi - OVALE & Partenaires Sàrl - CMA - Kleijer Annelore

Chef de projet

Prof. Thomas Jusselme, HEIA-FR / Institut Energy

SmartFarming project aims at developing a new approach using multi-modal data from different sensors to be used for controlling and automating the rationale use of resources such as water or phytosanitary products in agriculture.

The global food production system suffers from serious problems and contributes significantly to climate problems.

In the future, despite farmers efforts to mitigate their impact, these problems will be further exacerbated by the significant increase of the world's population and changes in lifestyles. To illustrate this, it is worth mentioning that 70% of theworld's freshwater is used by agriculture. Of this 70%, 60% of the water used for irrigation is wasted due to leakage and evapotranspiration, while many regions already face supply constraints.

Solutions for optimizing the use of resources and improved decision making in the agriculture industry are emerging today. However, many of these solutions are still at an early stage and return on investments are still difficult to establish.

Also, these solutions are often too complex to be used by farmers efficiently and are generally much fragmented, targeting extremely specific problems. This lack of integration impairs data integration from different sources as well as indepth analyses.

At the same time, the pressure from the society and politics for developing a more environmentally friendly agriculture
is getting stronger and stronger. There is thus a need for developing solutions which are economically viable and well
adopted by the society and the professionals. This project aims at developing such a solution.

The goals of this project are:
- On one side, it aims at gathering multi-modal data from different sensor types, ranging from standard soil sensors
to imagery data. A sensor network using a long range network infrastructure will be built on a production site and
data will be collected on a private cloud infrastructure.
- On another side, the data collected will be used for controlling and automating the rationale use of resources such as water or phytosanitary products. The system will allow producers to receive alerts based on specific criteria and to control or automate tasks such as water irrigation.
- Finally, the project aims at studying existing and developing novel algorithms using multi-modal data such as soil temperature, moisture but also imagery. These algorithms will allow to develop models for an optimized use of resources, for a better prediction of plant diseases and easier decision making for the farmers.

The partners of the project brings together the entire production ecosystem and will contribute in the development of a solution that considers the multiple aspects of the problem.

Project Partners

Institut Agricole de Grangeneuve - Agroscope, Research Division - Blaise Guillod - Wolf Biogemüse - Gemüse Hämmerli - iCube SA - Andermatt Biocontrol Suisse AG - Swisscom SA - ecoRobotix

Project Leader

Dr. Serge Ayer, HEIA-FR / ISIS

The Kera project will evaluate the feasibility of using renewable non-valorized keratin from chicken feathers for fabricating high value compostable injection molded parts and barrier films for packaging applications.

In the European Union, around 15 million tons of poultry meat are transformed each year and this consumption is expected to increase in the coming years. Unfortunately, poultry industry generates huge amounts of waste (40% per chicken), including feathers which constitute 8-10% of chicken live weight and results in approximatively 2.5 million tons of feather waste generated only in the European countries.

This by-product is typically either converted into low-nutritional value animal feed or incinerated. Not only are these options unsustainable but they also miss an opportunity to contribute to the circular economy. With about ninety percent protein content (keratin), poultry feathers are potentially a rich and renewable source of protein. At present, the conversion and the use of the feathers as raw material in industrial applications are still very limited.

The Kera project will evaluate the feasibility of using renewable non-valorized keratin from chicken feathers for fabricating high value compostable injection molded parts and barrier films for packaging applications.

The project proposes an innovative alternative to fossil fuel-based plastics from a locally produced bio-feedstock with
little commercial and nutritional value. It addresses the problem of wasting a protein, with valuable material properties, by incineration and aerobic decomposition as low value fertilizer, not to mention the associated greenhouse gas emissions. Two approaches will be pursued within the project: a direct use of chicken feather powder as a composite for biobased polymer development and a selective extraction of the B-keratin from feather powder.

The final product demonstrators envisaged are an injection molded tray and a barrier film to package chicken filets. The project will also include consumer acceptance and environmental impact assessments.

A successful validation of the concept would open the possibility to create not only novel commercially attractive markets for a “wasted” product as renewable plastics, but equally enable a fully integrated and local cradle to cradle closed loop economy with a socio-economic impact locally. Specifically, the chicken feather “waste” of a poultry factory would be transformed in a compostable “plastics” packaging value chain. It would provide a new commercial but also social dimension to local food and plastic industry.

This project was initiated by the Cluster Food and Nutrition and the Swiss Plastics Cluster.

Project Partners

Micarna SA - Centravo AG - Alma Packaging AG - Maillefer SA - Berner Fachhochschule

Project Leader 

Director Rudy Koopmans, HEIA-FR / Plastics Innovation Competence Center

Plateforme de modélisation et simulation des réseaux thermiques multi-sources intégrés

La transition énergétique des bâtiments et quartiers consiste souvent à diminuer les déperditions thermiques, à remplacer des chaudières à gaz ou à fioul par des pompes à chaleur (PAC) en connexion individuelle ou en réseau, ou à installer des capteurs photovoltaïques.

Toutefois, la généralisation de telles pratiques induira des coûts supplémentaires pour l’adaptation des réseaux électriques. En effet, la plus grande partie des besoins de chauffage des bâtiments étant en hiver, période durant laquelle la production d’énergies renouvelables solaire ou hydraulique est faible, l’électricité consommée est principalement importée. La question de l’efficacité de la conversion d’énergie pour les réseaux de chauffage et la minimisation de la consommation électrique est ainsi essentielle. Le projet collaboratif ADVENS vise à fournir aux entreprises un outil de modélisation permettant de simuler, dimensionner et optimiser simultanément des réseaux thermiques et électriques, afin d’optimiser l’efficience énergétique dans la planification et l’exploitation des installations industrielles.

Le projet se basera sur un nouveau concept d’interconnexion de réseaux dits « intégrés », qui sont capables de maximiser la production d’énergies renouvelables via l’utilisation de pompes à chaleur tri-thermes. Ces dernières fonctionnent avec un minimum de consommation d’électricité sur le réseau. Ce système permettra ainsi de maximiser l’auto-consommation électrique d’un quartier, en mutualisant d’avantage les besoins et les ressources disponibles et en favorisant un transfert efficace d’énergie thermique avec différents niveaux de températures.

Un nouveau type de pompe à chaleur tri-therme multi-source et flexible sera également évalué dans le cadre de ce projet. Les résultats seront appliqués aux projets des partenaires industriels pour le développement de réseaux anergiques 100% renouvelables et pour leur intégration à des réseaux existants haute température, à l’aide de clusters de pompes à chaleur. L’outil de modélisation et simulation développé dans ce projet permettra ainsi aux entreprises de proposer des solutions durables et compétitives lors de la conception de nouveaux réseaux et d’offrir de nouvelles possibilités pour une utilisation énergétique plus efficace.

Partenaires du projet

HEIA-FR/Energy – Groupe E – PSE Energies - SINEF – Ville de Fribourg

Chef de projet

Prof. Malick Kane, HEIA-FR/ Institut Energy

Agent de téléprésence pour un service de vente personnalisée

Des études récentes ont montré un intérêt croissant dans les commerces de proximité et un besoin accru en matière d’expériences d’achat personnalisées. En même temps, la crise sanitaire incite les commerces à utiliser la technologie pour faciliter l’expérience d’achat à distance. Aujourd'hui plus que jamais, avec la crise sanitaire, la société exploite la puissance des outils de téléprésence, pour maintenir la connectivité tant au niveau professionnel que personnel.

A la différence des applications traditionnelles d’e-commerce, proposant des produits commandables par internet, ce projet cherche à personnaliser et intégrer l’expérience d’achat à distance dans l’environnement de vente. Le but est de ramener le client connecté à distance virtuellement au lieu de commerce, et lui permettre de suivre et interagir avec le vendeur et l’environnement, par le biais d’un agent robotique de téléprésence. Ainsi, le client pourra bénéficier de conseils d’achat personnalisés, avec une flexibilité horaire et géographique.

Le projet collaboratif vise à développer:
1. Un prototype se composant d’un agent robotique de téléprésence côté vendeur, de l’interface de communication côté client, et un service de transmission de flux audio/vidéo sécurisé.
2. Un guide de bonnes pratiques d’applications des agents robotiques de téléprésence dans le commerce de vente locale, basé sur un retour sur expérience et des tests utilisateurs menés avec trois partenaires de commerces, dans le contexte réel de vente.

Ce projet joue un rôle important dans le soutien de l'économie locale et le maintien des liens sociaux; il vise principalement les commerces de proximité impactés par la crise, sachant que sa portée peut être élargie. La solution proposée permettra aux commerçants de détail d’offrir une expérience d’achat à distance, personnalisée et contextualisée en amenant le client virtuellement dans l’espace de vente.

En plus de permettre aux commerçants de poursuivre leurs activités de vente et de conseil d’achat même en cas de confinement, la solution facilite par la même la participation de personnes à mobilité réduite aux activités socio-économiques. Avec une activité économique plus résiliente et un public cible élargi, les commerces locaux verront leur chiffre d’affaires augmenter et pourront ainsi probablement créer de nouveaux emplois.

Partenaires du projet

HEIA-FR/iSIS– Bullshop Relax – Chambre de commerce et d'industrie du canton de Fribourg– Hertig Fleurs - Meubles Kolly - Morphéan

Chef de projet

Prof. Sandy Ingram, HEIA-FR/ Institut iSIS