Pourquoi et comment passer du BIM au CIM ?

Décrire le bâtiment – BIM

Qu’est-ce que le BIM ? 

Le BIM signifie Building Information Modeling, c’est à la fois une technologie et un process.

D’un point de vue technologique, un modèle BIM est une projection numérique d’un bâtiment contenant l’ensemble des informations disponibles concernant celui-ci. La maquette numérique, c’est-à-dire l’ensemble des plans 3D du projet est donc complété par une base de données comprenant les informations spécifiques. Ces plans sont détaillés à un niveau suffisant pour contenir tous les composants du bâtiment, avec des liens entre chaque composant et les informations associées, comme le planning, le design, les matériaux, etc…

Le concept de BIM est un concept ancien puisque dès 1962, l’informaticien Douglas C.Englebart parlait d’une représentation géométrique couplée à une base de données permettant d’optimiser la conception d’un projet (Engelbart, 1962). Cela restera uniquement à l’état de concept car les moyens informatiques de l’époque ne permettent pas de mettre en place son idée. En revanche, cela marque le début du cheminement. Treize ans plus tard, Chuck Eastmann met en place la Conception Assistée par Ordinateur incluant une base de données. Le début des années 1980 voit la création de la première version d’AutoCad et l’avènement des premiers dessins par ordinateur. Par la suite les premières utilisations de base de données centralisées dans des projets suivi d’application par des logiciels dits « métiers » pour faires des calculs acoustiques, thermiques, etc… dès le milieu des années 1980. Devant la multiplicité des logiciels permettant ces traitements, une réflexion se met en place sur l’interopérabilité entre logiciels. Ces réflexions donneront naissance aux premiers formats d’échanges ouverts dits formats libres. Ces différentes avancées technologiques ont permis de rendre la création du BIM possible, sous sa forme présente. La première utilisation du mot BIM date de 2002 aux États-Unis, pour décrire un projet de sa conception à sa construction (Laiserin, 2003). Aujourd’hui, le BIM peut être utilisé en français pour parler de plusieurs notions différentes, ce qui peut être source de confusions :
➤ BIM pour « Building Information Modeling » Il s’agit de l’acronyme le plus couramment utilisé. Dans ce cas, il s’agit d’un processus d’échanges d’informations avec une maquette numérique, dans un objectif collaboratif entres différents acteurs sur un projet particulier.
➤ BIM pour « Building Information Model » Il s’agit de la maquette numérique, c’est-à-dire de la représentation numérique 3D d’un ouvrage et de ses caractéristiques. C’est une base de données contenant des informations précises sur l’ouvrage du projet, sur ses composantes, sur les caractéristiques et relations entre ces objets afin de compléter la description purement géométrique de la forme du bâtiment.
➤ BIM pour « Building Information Management » Il s’agit de l’organisation, des méthodes et processus de travail. C’est la conceptualisation du contrat ou de la convention BIM mise en place qui régit les relations et le mode de fonctionnement entres les différents acteurs impliqués dans le projet.

La définition globale du BIM, comme acronyme de Building Information Modeling comprend donc l’ensemble de ces trois définitions, c’est pour cela que le BIM est à la fois une technologie et un process. Le BIM est un processus visant à créer, maintenir, compléter et exploiter les données disponibles sur un bâtiment pour permettre sa construction. Le BIM consiste à « construire » avant la construction, de manière numérique, l’ouvrage afin d’optimiser sa planification, son coût, sa qualité grâce à une meilleure gestion, tout en réduisant grandement les risques très en amont, dès les premières phases du projet. En effet, les modifications sont très faciles sur un plan numérique, mais elles deviennent beaucoup plus complexes et onéreuseslorsqu’elles doivent être faites sur chantier une fois le bâtiment réalisé. En couvrant l’ensemble des étapes du cycle de vie d’un ouvrage cela permet donc une économie importante. Mais cela nécessite également une importante collaboration entre les différents acteurs de la construction ainsi qu’une gestion efficace des informations utiles et nécessaires au projet.

BIM en tant que technologie 

Le BIM est, en partie basé sur le fonctionnement des logiciels de CAO/DAO, il est donc important de les connaitre. La Conception Assistée par Ordinateur (CAO) comprend l’ensemble des techniques de modélisation géométrique permettant de concevoir, de réaliser et de tester des produits, de manière 100% numérique. Le Dessin Assisté par Ordinateur (DAO) est une discipline permettant de produire des dessins techniques avec un logiciel informatique. Pour faire simple on peut dire que, en DAO, la souris et le clavier remplacent le crayon et les autres instruments du dessinateur papier. On confond souvent CAO et DAO : bien qu’elle permette largement de le faire, la CAO n’a pas pour fonction première l’édition du dessin. Il s’agit d’un outil informatique souvent lié à un métier, fonctionnant en langage dit objet, et permettant l’organisation virtuelle de fonctions techniques. Cela permet ensuite la simulation de comportement de l’objet conçu, l’édition éventuelle d’un plan ou d’un schéma étant automatique et accessoire. En DAO, un trait est un trait et le logiciel ne permet pas l’interprétation technique de l’ensemble. La technologie BIM repose donc sur des logiciels de CAO/DAO et également sur la technique de modélisation dites « paramétrique orientée objet » (Azhar et al., 2008b). Le terme « paramétrique » décrit un processus par lequel quand un élément est modifié, un élément ou un assemblage adjacent (par exemple une porte fixée au mur) est automatiquement ajusté pour maintenir la relation établie précédemment (Stine, 2011).

Dans un modèle CAO 3D conventionnelle, le bâtiment est décrit par des vues 3D indépendantes les unes des autres, comme des coupes, des plans, et des élévations. La modification de l’une de ces vues nécessite la vérification et la mise à jour de toutes les autres vues, processus source d’erreurs et l’une des principales causes de mauvaise documentation. En outre, les données de ces dessins 3D sont uniquement des entités graphiques, telles que des lignes, des arcs et des cercles, c’est à dire que les entités n’ont pas « conscience » de ce qu’elles sont. Il s’agit là des principales différences avec la technologie BIM. En effet, dans la sémantique contextuelle intelligente des modèles BIM, les objets sont définis en termes d’éléments de construction et de systèmes tels que les espaces, les murs, les poutres. Ces objets interagissent donc entre eux en fonction de leurs attributs, c’est la « conscience » évoquée précédemment. Pour donner un exemple concret, dans une modélisation BIM, une porte va « savoir » qu’elle doit être encastrée dans un mur, ainsi si lors du dessin ou d’une modification le mur est modifié ou supprimé, la porte le sera également en fonction de ce qui a changé. Il s’agit là d’une fonctionnalité très importante du BIM appelée « clash detection » dont on parlera un peu plus loin. Un modèle BIM contient toutes les informations relatives au bâtiment, comme ses caractéristiques physiques et fonctionnelles, mais également les informations de cycle de vie du projet, le tout dans une série « d’objets intelligents ». Par exemple, une unité de climatisation dans un BIM contiendrait également des données sur son fournisseur, ses procédures d’exploitation et de maintenance, ses débits et ses exigences en matière de dégagement (Azhar et Richter, 2009). Si un modèle numérique se veut être un modèle BIM, aucun des points suivants ne doit être validé (Eastman et al., 2011) :

• Le modèle contient uniquement des données 3D et aucun attribut d’objet (c’est-à dire qu’il manque le «i» du BIM).
• Le modèle ne présente pas de comportement « conscients » des objets.
• Le modèle est composé de plusieurs fichiers de référence CAO 2D devant être combinés pour définir le bâtiment.
• Le modèle autorise des modifications de dimensions dans une vue qui ne sont pas automatiquement reflétées dans les autres vues.

La liste étant non exhaustive. Le BIM étant un ensemble d’aspects, il ne suffit pas d’en valider un ou deux pour être considéré comme projet BIM.

BIM en tant que processus 

Le BIM peut être considéré comme un processus virtuel englobant tous les aspects, disciplines et systèmes d’une installation au sein d’un même modèle virtuel, permettant à tous les membres de l’équipe (propriétaires, architectes, ingénieurs, entrepreneurs, sous-traitants et fournisseurs) de collaborer avec davantage de précision et d’efficacité que dans les processus traditionnels. Au fur et à mesure que le modèle est créé, les différents collaborateurs affinent et ajustent constamment leurs travaux en fonction des modifications et des spécifications du projet, pour que la conception du modèle soit aussi précise que possible avant réalisation réelle du projet (Carmona et Irwin, 2007). Les bases du BIM sont posées sur deux piliers, communication et collaboration. La mise en œuvre réussie du BIM nécessite une implication précoce de toutes les parties prenantes du projet. Cela signifie que les livrables classiques du projet traditionnel se retrouvent inclus dans un processus plus global (par exemple, conception-soumission-construction).

Qu’est-ce qu’un clash/collision ? 

En terme de conception, une collision se produit lorsque des composants ne sont pas coordonnés spatialement et en conflit. Ces collisions ont lieu pour différentes raisons. Sur un projet de bâtiment, un large éventail de disciplines s’unissent pour travailler sur les différents aspects du projet. En utilisant le modèle de l’architecte comme point de départ, un ingénieur en structure, un ingénieur en environnement, un ingénieur en mécanique et en électricité (et potentiellement de nombreux autres) produiront chacun leurs propres plans et modèle. Chaque « modèle » consistera en une gamme de fichiers de modèles, de documents et de fichiers de données structurés contenant des informations non géométriques sur ce qui est en cours de construction. Tous ces modèles sont ensuite réunis sous la forme d’un grand fichier numérique contenant donc la globalité du projet. C’est lors de cette mise en commun que l’on peut alors voir apparaitre des « clash ». L’erreur la plus importante est lorsque deux composants occupent le même espace. Celles-ci sont souvent appelées « collision dure » – une colonne traversant un mur ou une tuyauterie à travers une poutre en acier, par exemple. Ces types d’affrontements peuvent prendre beaucoup de temps et coûter très cher à réparer s’ils ne sont découverts avant la phase chantier. Une « collision douce » se produit lorsqu’un élément ne dispose pas des tolérances spatiales ou géométriques requises. Par exemple, une unité de climatisation peut nécessiter certains dégagements pour permettre la maintenance, l’accès ou la sécurité qu’une poutre en acier annulerait. Avec des données d’objet suffisantes, un logiciel peut même être utilisé pour vérifier le respect des réglementations et normes en vigueur, comme les largeurs PMR, etc… Enfin d’autres types de conflits, non spatiaux, peuvent également être mis en avant, et notamment au niveau de la planification des intervenants, de la livraison des équipements et du matériel ou des conflits de calendrier généraux. Celles-ci sont souvent appelées « conflits de flux de travail ou 4D ». La prévention des collisions est un élément clé du processus de conception et de construction. Le fait de résoudre ces problèmes le plus tôt possible dans la gestion du projet permet de faciliter le déroulement de celuici. Le niveau de détail de la modélisation BIM est donc crucial pour la détection des conflits. Le BIM permet donc d’automatiser une tache de contrôle qui s’effectuait auparavant à la main et de façon beaucoup moins sûr qu’aujourd’hui. Selon une estimation du site spécialisé www.thebimcenter.com, les économies réalisées grâce à la détection des collisions aux Etats-Unis seraient d’environ 17 000 dollars par collision détectée en moyenne.

Table des matières

Introduction
Partie 1: Décrire le bâtiment – BIM
Qu’est-ce que le BIM ?
BIM en tant que technologie
BIM en tant que processus
Clash Detection
Qu’est-ce qu’un clash/collision ?
Les dimensions du BIM
LOD
Les formats d’échanges
IFC (Industry Foundation Class)
CoBie (Construction Operation Building Information)
Partie 2: Décrire le territoire – SIG
Un SIG pour analyser le territoire
Les formats d’échanges
CityGML
CityGML LOD
Partie 3: Pourquoi et comment passer du BIM au CIM ?
Pourquoi passer au CIM ?
Quelles données à disposition de la collectivité ?
Conclusion
Bibliographie
Webographie

Télécharger le rapport complet