BIM : Le bâtiment à l ère de la Big-Data, intégration interprofessionnelle des processus de conception, construction et exploitation.

Transcription

1 BAUJET Gabrielle KOÇA Enea LANÇON Louis SONNET Benjamin TOPI Blerim B Groupe 37 BIM : Le bâtiment à l ère de la Big-Data, intégration interprofessionnelle des processus de conception, construction et exploitation. L interopérabilité des différents acteurs sur tout le cycle de vie du bâtiment est rendue possible par le BIM dans une logique de réduction des coûts et d augmentation de la qualité bientôt réglementaire.

2 I/ Pourquoi le BIM? 1) Pourquoi changer? Les projets se complexifient, les bâtiments intègrent des systèmes multiples et associés dans des logiques de développement durable et de maîtrise de l exploitation. Les formats de fichiers informatiques ne sont pas adaptés à une conception collaborative étendue. Les échanges de plans (récupération, impression, diffusion) entre les différents acteurs nécessitent trop de temps et induisent des coûts cachés. En moyenne les informations sont ressaisies 7 fois durant le cycle de vie du bâtiment. Le mode de travail séquentiel n est plus optimal. 2) Pour quoi changer? Le BIM est à la fois support et processus. Building Information Model : C est la représentation numérique des caractéristiques physiques et fonctionnelles d un bâtiment. Maquette 3D qui dépasse la simple modélisation conceptuelle, c est aussi le support d informations nécessaires à la maîtrise de la construction et de l exploitation. Véritable base de données techniques, c est aussi l outil d échange d informations structurées et standardisées entre les différents acteurs. Les objets, équipements composant le bâtiment, sont intégrés et leur relations définies. Building Information Management : C est un processus de génération et d exploitation des données pour concevoir, construire et exploiter le bâtiment sur tout son cycle de vie. La maquette numérique est l outil de cette méthode d échange collaboratif interprofessionnel. L objectif est d améliorer l interopérabilité des différents acteurs par l utilisation d un format informatique commun et l intégration des fonctions des différent logiciels métiers. 3) Quels atouts? L utilisation de la maquette numérique permet déjà : - de repérer et d éliminer des problèmes de conception ; - d optimiser l utilisation de l énergie et des matériaux grâce à des simulations énergétiques et environnementales intégrées ; - de comparer différents scénarios très tôt afin d orienter la conception ; - de maîtriser l exploitation à l aide de modèles 3D interactifs. L interopérabilité permet en plus : - d éviter la perte d informations et les incohérences ; - d améliorer la collaboration et de simplifier la gestion des données ; - de prendre en compte les objectifs environnementaux dès la conception ; - de réduire les problèmes de non-qualité ; - de maîtriser la planification ; - de gérer les contentieux. Les différents acteurs coordonnés structurent l information de la conception à l exploitation du bâtiment dans une synthèse technique permanente : c est le BIM. 4) Quelles limites? L utilité du BIM est encore limitée par le manque de précision technique des maquettes numériques : Toutes les subtilités des logiciels métiers ne sont pas encore intégrées aux logiciels. Aussi, la quantité d informations nécessite une capacité de stockage et de traitement informatique qui dépasse aujourd hui les possibilités de certains intervenants. Le modèle unique reste donc pour l instant illusoire : Tous les acteurs ne travaillent pas encore simultanément sur un même modèle. Les méthodes de projétation ancrées dans l utilisation de logiciels métiers sont un frein à l implémentation du BIM. La formation d équipes habituées à d autres méthodes est longue et coûteuse. Le workflow doit être adapté aux nouveaux processus afin d éviter un surplus de travail disproportionné. Par exemple, la maquette 3D n a pas encore remplacé les plans 2D d exécution fournis sur chantier. Toutes les informations ne doivent donc pas être modélisées en 3D. En France, la loi MOP, définit l intervention et la responsabilité de chaque acteur dans le cycle de vie de l ouvrage. Ainsi la législation ne fournit pas le cadre nécessaire au travail collaboratif et intégré des acteurs lors des étapes de conception, exécution et exploitation. La définition des limites de responsabilité entre les acteurs est un enjeu majeur.

3 II/ Comment le BIM? 1) Quel format de fichier? Chaque logiciel métier continue d enregistrer les informations produites dans un format de fichier propre, dit format natif. Si les acteurs sont équipés du même logiciel, ils s échangeront les documents via ce format natif. Dans le cas contraire, ils doivent passer par un format d échange exploitable par les différents logiciels : c est le format IFC. Il a été adopté par la plupart des éditeurs de logiciels. Il permet de conserver les objets, leurs définitions, leurs relations et les informations qui leurs sont associées. L adoption d un format d échange commun permet de transmettre et d intégrer toutes les informations nécessaires sans ressaisie dans chaque logiciel métier. C est le compromis transitoire qui précède la mise en place, peut être utopique, du modèle unique. 2) Comment concevoir? L assemblage d objets de construction numériques (objets BIM), permet la construction d une représentation virtuelle du bâtiment projeté. L objet en 3D est identifié dans une famille. Ses propriétés et les relations qu il tisse avec les autres objets lui sont associées. Différents modes de représentation permettent la transmission et l utilisation des informations : la représentation graphique en plan coupe ou maquette 3D ; la représentation arborescente qui permet de situer les objets dans les relations qu ils tissent avec les autres ; le tableur qui permet de visualiser la liste des propriétés des différents objets. Afin de maîtriser le workflow on distingue niveau de détail et niveau de développement. Le niveau de détail ou G est relatif à la précision géométrique de l objet. Chaque phase de conception nécessite un niveau de détail associé à la famille d objet considérée : G0 = Schématique ; G1 = Conceptuel ; G2 = Défini ; G3 = Rendu Le niveau de développement ou LOD est relatif à l information. Chaque stade de développement nécessite des informations spécifiques plus ou moins détaillées : LOD100 = Présentation ; LOD200 = Développement ; LOD300 = Documentation ; LOD400 = Construction ; LOD500 = Exploitation. Ainsi selon l avancement du projet, il ne sera parfois pas nécessaire de détailler la géométrie de l objet mais de lui associer des propriétés précises ou inversement. Le BIM c est aussi l intégration d outils de contrôles : à la conception et coordination autorisée par l adoption d un support partagé, s ajoutent les simulations structurelles, bioclimatiques et financières qui permettent de vérifier en amont le respect des exigences programmatiques et réglementaires. 3) Comment construire? La dimension temps est introduite dans le BIM. Ainsi la maquette virtuelle devient un outil de planification de chantier. Les objets numériques sont associés à une phase de construction. Les équipements de chantiers sont intégrés et des séquences de mise en œuvre peuvent être modélisées. Les modifications en cours de chantier sont testées sur la maquette et leur conséquences sont analysés. La construction et la conception sont ainsi synchronisées. La maquette n est plus uniquement une représentation virtuelle à l état futur d achèvement et devient un outil de production en temps réel du bâtiment. Les coûts de construction peuvent aussi être contrôlés en temps réel et l aspect sécuritaire n est pas en reste puisque les zones dangereuses peuvent être détectées afin de mettre en place les mesures préventives nécessaires. 4) Comment exploiter? Dans le cycle de vie d un bâtiment, l exploitation représente 75% du coût global. Le BIM peut donc s avérer très rentable dans cette phase. L exploitation d ouvrages de grandes tailles et de hautes complexité nécessite la gestion : - de la maintenance technique ; - des services aux utilisateurs : - de la performance énergétique ; - de l aménagement des espaces. La maquette numérique, en tant que représentation virtuelle du bâtiment deviendra le support de la Gestion Assistée par Ordinateur.

4 III/ Avec qui le BIM? 1) Quel rôle pour la maîtrise d ouvrage? Le maître d ouvrage utilisateur construit dans un souci permanent de qualité en tant que futur exploitant du bâtiment. En logement, le rapport prix/performance est de plus en plus exigeant : le coût de production est limité par des recettes réglementairement plafonnées quand le niveau de qualité attendu sur les plans architectural, technique, et environnemental augmente. Le BIM permet un meilleur contrôle de la maîtrise d ouvrage sur tout le cycle de vie du bâtiment. En phase de conception, le client est conscient de la réalité future de l ouvrage très en amont dans la phase grâce aux visualisations offertes par la maquette 3D et il peut contrôler le bon respect du programme grâce aux simulations proposées par le logiciel. 2) Quel rôle pour la maitrise d œuvre? Le BIM permet de «dessiner» directement en 3D. L abstraction de la conception en plan n est plus nécessaire. La maquette numérique devient un support de communication et la phase production de documents est réduite au profit du temps de conception. En effet les plans 2D sont mis à jour automatiquement à chaque modification de la maquette et inversement. L architecte devient plus réactif. La cohésion des documents est garantie par l utilisation coordonnée du BIM entre l architecte et les bureaux d études. Le travail tend à dépasser l organisation séquentielle traditionnelle qui imposait de multiples aller-retours au profit d une organisation collaborative dans un groupement maîtrise d œuvre. 3) Quel rôle pour l entreprise? L entreprise fourni un e-catalogue des ses produits incorporé à la bibliothèque BIM. Chaque objet est modélisé en 3D, comporte des vues en plans et coupes selon différentes échelles de représentation, et détaille ses propriétés. Ces éléments forment la base de donnée de la maitrise d œuvre. La maquette numérique permet à l entreprise de détecter les erreurs de conception éventuelles avant qu elles ne surviennent sur le chantier. Elle permet de planifier le chantier : les matériaux et ressources nécessaires sont associés à chaque étape de la construction. Les commandes sont passées avec plus de précision. 4) Quel rôle pour le BIM-Manager? C est le pilote du projet BIM et son rôle s adapte aux étapes du projet. Il gère les interactions entre l outil et les intervenants. Ainsi, il doit être à la fois un informaticien et un technicien du bâtiment. Dans un premier temps, le BIM-Manager doit monter en compétence l ensemble des collaborateurs et formaliser les méthodes de production de la maquette numérique selon les attentes de la Maîtrise d ouvrage pour en faciliter l exploitation en interne et par les autres corps de métiers. Puis, en phase de conception, il pilote le mode collaboratif imposé par le BIM qui remplace le mode individuel séquentiel traditionnel. A ces fins, il met en place un protocole d échanges, fixe la limite du niveau de détail et du niveau de développement requis à chaque phase et coordonne les différents intervenants pour éliminer les sources d erreurs. Ensuite, en phase de construction, il devient le chef de chantier virtuel. Il intègre les plans d entreprises et détecte les conflits de conception. Le DOE se construit pendant le chantier. Enfin, en phase d exploitation, il fournit à l utilisateur un outil de gestion de l ouvrage et l assiste dans son utilisation.

5 IV/ Par où le BIM? 1) Quelles formations? Deux types de formations sont nécessaires et prioritaires : La formation à la saisie 3D. Elle concerne principalement les architectes qui réaliseront la maquette numérique. La formation au format IFC. Tous les acteurs devront prendre en compte les mises à jours de leurs logiciels métier au format BIM-IFC afin de pouvoir échanger dans un processus collaboratif. Si la formation dure quelques jours, l appropriation prend plusieurs mois et la mise en œuvre de la méthode BIM dans une structure est un investissement important. La compétence BIM est maintenant intégrée aux filières de grandes écoles d ingénieries et d écoles d architecture en cursus classique ou en Mastère spécialisé. Un cursus de formation BIM-Managers est aussi proposée par le CSTB. 2) Quel coût? L investissement doit prendre en compte des facteurs multiples : - achat du logiciel et abonnement ; - financement de la formation ; - changement des stations de travail ; - perte de rendement initiale ; L optimisation du temps de conception et d exécution se valorise en gains économiques. Une étude réalisée en 2010 par la FFB révèle que le manque d interopérabilité coûte environ 40 /m2 de SDP (Surface De Plancher) pour les entreprises et que le retour sur investissement serait de moins de 2 ans. La productivité est augmentée d environ 25% après un an. 3) Quel logiciel? L association BuildingSMART International (BSI) qui regroupe des professionnels de la construction dans 24 pays est à l origine du développement des IFC. Son objectif est d améliorer l interopérabilité des logiciels 3D utilisées dans le secteur de la construction. Elle établit ainsi des standards ISO internationaux en fonction des besoins des utilisateurs. Ainsi, il faudra privilégier un logiciel conforme aux standards développés par BSI. Plusieurs logiciels métiers intègrent maintenant le format BIM-IFC. Il est aussi nécessaire de s assurer de l adéquation de l offre aux spécificités du marché français. 4) Vers une loi BIM? Le Plan de Transition Numérique dans le Bâtiment a été lancé en janvier 2015 par le ministre du logement. Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB), opérateur technique identifié par les pouvoirs publics, est chargé de l animation et de la gestion du Plan. Des appels à contribution on été lancés au cours de l année 2015 sur les thèmes du Carnet numérique de suivi et d entretien du logement et du Droit numérique du bâtiment. L objectif avoué est de rendre l utilisation du BIM obligatoire. Une directive des marchés publics permet déjà à la personne publique d exiger l utilisation du BIM. Si des adaptations sont nécessaires, le séquençage imposé par la loi MOP ne présente pour le moment aucune incompatibilité légale avec le BIM.

6 Médiagraphie : Sites généralistes : Articles : Livres : Celnik Olivier, Lebègue Eric. BIM et maquette numérique. Eyrolles, CSTB, 2014.