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Enseignement des nouveaux outils et leurs contextes d’utilisation

Introduction 

          Le BIM, en constant développement depuis quelques années (depuis deux ans en France), occupe une place de plus en plus importante dans les entreprises de construction et de planification. En effet, c’est avec cet outil que la planification, la conception et la gestion des bâtiments, des infrastructures et des réseaux techniques est révolutionnée, avec notamment une réinvention complète de la communication de ces informations. La création de maquettes 3D intelligentes permet en effet d’optimiser les décisions prises à propos d’un projet et de les communiquer. On utilise généralement un logiciel de modélisation 3D afin de visualiser la maquette, tels que Revit, AutoCad, Rhinocéros ou encore Civil3D, tous utilisés à des fins différentes.

A travers cette présentation, nous allons évoquer comment se fait l’enseignement de ces nouveaux outils avant de parler de leurs contextes d’utilisation, en nous basant sur notre expérience personnelle, notamment en nous appuyant sur des logiciels que nous avons eu l’occasion d’utiliser durant notre scolarité.


 

I – Contexte d’utilisation

          Les conditions d’utilisation du BIM dans le milieu professionnel sont multiples et variées ce qui démontre bien la polyvalence et l’adaptabilité offertes par cette méthode. En effet, la philosophie du BIM est de réunir et de capitaliser toutes les informations relatives à la construction d’un bâtiment. Ces informations, pouvant concerner tous les corps de métier intervenant dans l’élaboration du bâtiment (plombier, électricien, chauffagiste…), sont regroupées dans la maquette numérique sous la forme d’une arborescence.

Les principaux objectifs de la BIM sont de réduire les couts engendrés par la mauvaise gestion des informations concernant ces bâtiments et de réduire les délais de réalisation des projets. L’utilisation du BIM est en pleine expansion, en effet la majorité des acteurs de la construction (maitre d’ouvrage, bureau d’études, entreprise du BTP…) sont concernés par ce nouvel outil et constatent le potentiel de la maquette numérique.

De plus le BIM présente un autre avantage prépondérant, à savoir qu’il s’inscrit parfaitement dans l’enjeu primordial du réchauffement climatique. En effet l’amélioration des performances énergétique des bâtiments est impérative dans notre contexte actuel. La BIM a pour réel atout de pouvoir optimiser les choix de matériaux ainsi que la conception de l’ouvrage en vue d’améliorer le diagnostic énergétique du bâtiment. La BIM favorise la conception de projets plus durable sur le plan énergétique mais elle permet aussi de réaliser le diagnostic énergétique de bâtiments en temps réel et ainsi de permettre à l’exploitant du bâtiment de prendre les mesures nécessaires en termes de maintenance.

Ainsi ce nouvel outil doit servir de moteur à la transition énergétique des bâtiments, l’un des challenges les plus importants à relever dans le futur.

Nous sommes donc en présence de réformes majeures dans l’enseignement des savoirs, liés à la construction, qui prennent désormais en compte de nouveaux enjeux comme le développement durable ou la numérisation des données. Cependant, dorénavant l’enseignement doit précéder l’évolution des métiers de la construction afin de remplir complétement sa fonction. Il faut que l’enseignement prenne le pas sur les tendances et les pratiques du monde professionnel.

Ces évolutions passent par l’enseignement du BIM aux étudiants amenés à travailler dans le domaine de la construction en mettant en exergue l’importance de l’interopérabilité mais aussi celle du travail collaboratif.


 

 II -Les différents outils proposés

            Comme nous l’avons dit précédemment, il existe différents outils de modélisation 3D inscrits dans une dynamique BIM. Les principaux que nous avons déjà croisé jusqu’ici sont Rhinocéros, AutoCad et pour les options BIM en 3e année, Civil3D, Revit et DynamoBIM. Ces logiciels, plus ou moins faciles d’utilisation, permettent d’enseigner le BIM en commençant par la transition de la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) au BIM dans le sens auquel on l’entend.

C’est comme ça qu’en première année nous avons suivi un cours de CAO avec notamment l’apprentissage des bases du logiciel AutoCad, avec de la modélisation 2D, à savoir la réalisation d’un plan de définition d’une structure. L’enseignement se basait sur de la répétition de commandes préétablies permettant de réaliser le produit final, avec l’assimilation de méthodes de construction par la pratique.

Nous avons poursuivi notre enseignement en 2e année en nous intéressant cette fois-ci à Rhinocéros, logiciel de modélisation 3D. Nous voyons ici clairement la transition entre CAO et BIM à proprement parler, avec une modélisation et un rendu qui se rapprochent bien plus du résultat que nous aurions obtenu via une démarche BIM. En l’occurrence, nous avons commencé Rhinocéros en faisant la modélisation d’un pont, afin d’assimiler les bases du logiciel, puis nous avons directement basculé sur Grasshopper, un « plug-in » sur Rhinocéros permettant de réellement nous inscrire dans un esprit BIM. Nous avons en effet procédé à la réalisation d’un projet, en l’occurrence la modélisation d’un bâtiment commercial, qui consistait en la « pannelisation » de l’ensemble de l’extérieur de la structure. Dans un esprit de modification et d’optimisation de cette réalisation, nous avons pour la plupart choisi de paramétrer notre projet, afin de pouvoir modifier par la suite la structure en choisissant d’autres données d’entrée. Ainsi, grâce à Grasshopper, nous avons réalisé un bâtiment entièrement paramétrable, avec un changement instantané de la structure dès l’entrée de nouvelles données. Ceci s’inscrit parfaitement dans un esprit BIM : les personnes qui réalisent les maquettes se doivent d’être le plus clair possible envers les ceux qui ne maitrisent pas de tels outils, et ce projet nous montre à quel point il est important de soigner l’accessibilité afin d’expliciter la réponse à une demande.

Pour ceux d’entre nous que participent à l’option BIM dispensées en 3ème année à l’ESTP, nous avons tout d’abord travaillé avec l’outil Revit, à partir d’un plan au format .dwg (format autoCAD), nous avons modélisé un bâtiment de 4 étages. Avec à cet outil, on différencie chaque élément du plan non plus uniquement grâce à ses dimensions mais aussi grâce à sa constitution, par exemple, un mur de 18cm est une juxtaposition de couches (isolant, structure principale, etc). On se rapproche encore plus du BIM comme on l’entend, chaque élément est défini numériquement selon ses caractéristiques, jusqu’ici, un poteau était représenté de la même manière qu’un morceau de mur par exemple, il n’en est plus question sur Revit. Nous créons une famille différente pour chaque type d’élément, chaque type de mur, chaque type de colonne, ainsi, une modification sur la famille permet une modification instantanée sur chacun des éléments de ce type dans le projet. Nous associons des caractéristiques à chaque revêtement de sol, pour chaque pièce, nous pouvons donc obtenir des nomenclatures instantanément pour d’innombrables caractéristiques. Imaginons qu’en cours de projet, une pièce change d’utilisation, il suffit de changer une seule donnée pour que tous les changements nécessaires soient effectués. DynamoBIM, que l’on a utilisé sur Revit, est un logiciel gratuit qui peut être assimilé à Grasshopper dans notre groupe de logiciels. Il permet de calculer des relations entre nos éléments plus complexes que les logiciels si dessus.

Nous avons ensuite appris à utiliser le logiciel Civil3D, nous cherchons alors à modéliser un terrain à partir de relevés topographiques. Après avoir obtenu un terrain le plus fidèle à la réalité possible, il nous faut déterminer un éventuelle terrassement pour un tracé routier, nous avons pu comparer ce travail avec celui que nous avions effectué l’année précédente dans lequel nous devions calculer un tracé similaire « à main nues », avec peu de connaissances sur le logiciel, il a suffi d’une journée pour obtenir un résultat concluant contre plusieurs semaines avec une calculatrice normale. De plus, comme nous travaillons d’an une optique BIM, nous pouvons modifier n’importe qu’elle étape de notre travail et les conséquences sur le projet final sont instantanément recalculées et appliquées. A l’aide des outils proposés par le logiciel, nous avons proposé la création de talus pour l’installation de futurs structures, encore une fois, une fois que les caractéristiques des talus sont définies, il est possible de modifier la forme au sol du talus ou encore son altitude et tout est recalculé instantanément. Cela nous permet par exemple, d’obtenir les quantités idéales de remblais et déblais afin de limiter les besoins en matériaux lors du chantier.

Chaque logiciel de BIM a donc sa fonction propre dans la réalisation d’une maquette numérique mais aucun ne rassemble tous les outils optimaux nécessaires à l’accomplissement entier parfait d’un projet. Pour cela, un utilisateur devra rassembler ces différents fichiers faits à partir de plusieurs logiciels par exemple avec le logiciel Navisworks d’Autodesk. Ainsi on pourra importer un bâtiment réalisé en Revit sur un terrain modélisé sous Civil 3D.


 

III – Retour d’expérience – Propositions

            La transition de la CAO au BIM est parfaitement intégrée dans le cursus dispensé à l’ESTP, avec un cheminement logique et compréhensible par tous. L’apprentissage lui-même est enrichissant, dans le sens où il n’existe pas une solution mais plusieurs, avec une aide personnalisée selon la solution choisie. Par exemple, malgré le fait que tous les projets de l’année passée aient eu le même sujet, nous avons rencontré autant de possibilités qu’il y avait de groupes, avec une résolution qualitative pour chaque groupe.

L’enseignement du BIM est particulier et se doit d’être différent d’un enseignement classique, c’est-à-dire des cours magistraux sans ordinateur à disposition. L’apprentissage du BIM se fait par l’exercice, les cours de l’option BIM sont donc un cours dans lequel nous suivons et reproduisons ce que l’enseignant modélise. Nous avons pu observer lors de ces cours qu’un travail personnel supplémentaire était même nécessaire pour assimiler toutes les notions et s’assurer une rapidité d’exécution suffisante.

En parallèle, des cours magistraux en e-learning nous ont été proposés pour augmenter notre culture sur l’histoire et l’utilisation du BIM dans le BTP. Cependant des exercices de BIM auraient pu être proposés en supplément pour nous permettre d’approfondir cette formation. En effet ce format s’y adapte bien et nous permet de suivre ainsi que d’éventuellement stopper la vidéo et revenir en arrière en cas de retard. Cet outil permettra donc aux étudiants d’aller à leur rythme pour une assimilation optimale des méthodes BIM.

De multiples dispositifs ont été mis en place dans les entreprises pour inclure le BIM dans le processus d’exécution des projets. De plus, celles-ci cherchent à former leurs conducteurs de travaux et chefs de chantiers à l’utilisation de ces logiciels pour profiter au maximum des avantages du BIM. Cependant ce changement ne s’est effectué que très récemment et parfois même seulement par obligation légale. On peut donc aujourd’hui observer des BIM-managers évoluer dans les grands groupes mais ces cellules sont très réduites pour le moment et comptent parfois qu’un seul employé.

La transition numérique s’étend enfin au domaine du BTP, néanmoins les entreprises doivent encore fournir des efforts afin de pourvoir profiter de la maquette numérique à son potentiel optimal.


 

Conclusion

          La maquette numérique représente une avancée numérique conséquente pour un secteur en retard sur son temps. Si les méthodes changent, les manières d’enseigner se doivent d’évoluer aussi. Apprendre l’utilisation d’un outil informatique est différent de l’apprentissage de connaissances théoriques et de simples cours magistraux ne sont plus suffisants. Ainsi seuls l’exercice et la pratique permettront aux étudiants de saisir toutes les fonctionnalités de ces logiciels.

En outre, les différents logiciels permettent d’étudier chacun une partie du projet et chacun a sa fonction propre définie. Il advient donc à l’utilisateur de choisir l’outil le mieux adapté à ce qu’il cherche à entreprendre. La maquette numérique est un outil très puissant qui pourrait à terme faire évoluer drastiquement le domaine de la construction et les différentes méthodes utilisées.

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