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La relance économique dans le secteur de la construction par le BIM

La mise au service de l’informatique au secteur de la construction a permis à un contexte économique morose de tirer son épingle du jeu. Cette révolution tant structurelle, culturelle, qu’économique profite à toutes les parties prenantes d’un projet, de sa conception à son exploitation, en passant par sa réalisation.

Sur le plan économique, des économies de l’ordre de 20% sont attendues à performance équivalente. De plus, c’est pour la gestion de l’exploitation d’un bâtiment, qui représente 75% du coût de l’ouvrage que le BIM servira. Les évolutions énergétiques, techniques sont anticipées par le BIM, allongeant ainsi la durée de vie des ouvrages, et diminuant le coût global de l’ouvrage (investissement initial, exploitation, recyclage).

Le BIM permet d’associer coût d’exploitation et de construction. L’objectif est déjà en Angleterre de réduire les coûts de 20% d’ici à 2016. Mais comment ? Le BIM permet de gagner en délai de construction (amélioration du phasage, de gestion des stocks en temps réel), d’améliorer la qualité (mise en commun des spécialités des différentes parties prenantes).

La condition non-négligeable de son bon fonctionnement réside dans la coopération de tous les acteurs : sous-traitant, entrepreneurs, maître d’œuvre. Le projet doit être expliqué précisément pour que le maître d’ouvrage soit réceptif à cette industrialisation de la construction. Le modèle 3D permet d’associer précisément chaque élément de l’ouvrage aux bordereaux de prix détaillés, on estime beaucoup plus précisément le coût de l’ouvrage. On limite ainsi les mauvaises surprises de fin de chantier, les surcoûts liés aux difficultés de réalisation. Un phasage évolutif et actualisé, permet d’allouer les justes moyens humains et matériels nécessaires à la réalisation de l’ouvrage. Finis les essais grandeur-nature hors de prix : grâce au BIM, la modélisation informatique permet de simuler de nombreuses situations directement en interaction avec d’autres paramètres de l’ouvrage. Cela permet de valider une méthode constructive, de détecter des zones d’interférence, et d’anticiper l’avenir à moindre coût. La quantité de détails, de documents, souvent indispensables à la réalisation d’un ouvrage est optimisée grâce au BIM. Elle est centralisée et collaborative. La quantité de plans 2D est réduite car le modèle 3D permet d’obtenir ceux que l’on souhaite. Cela permet de réduire les coûts de conception quant à une réalisation classique type CAO et de réduire des écarts souvent constatés entre plans fournis et dimensions réelles.

Le temps, c’est de l’argent. Les impondérables sur chantier classiques sont quotidiens. Si les difficultés n’ont pas pu être anticipées par le BIM, ce dernier permet une évaluation plus rapide des modifications, leur synchronisation immédiate et leur transmission aux acteurs concernés.

Le BIM reste essentiel pour la durée de vie de l’ouvrage. On peut intégrer de nombreux paramètres dans un projet BIM, dont celui l’usure des matériaux, la consommation énergétique, la durabilité des équipements. Cela permet d’optimiser une maintenance sur le long terme, et d’anticiper l’évolution de l’ouvrage.

Le BIM a donc permis de revoir tout un modèle économique dans le secteur de la construction, associant constructeurs et gestionnaires dont les objectifs communs sont la rentabilité et la qualité au service d’un utilisateur. Grâce au numérique, les perspectives d’évolution de cet outil sont énormes, permettant au BIM d’aller bien au-delà d’une technologie 7D.

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Geometry Gym : de Grasshopper à IFC

 Nous connaissons tous Grasshopper comme un puissant éditeur algorithmique pour Rhinoceros 3D, permettant la création de modèles paramétriques susceptibles interagir avec nombreux logiciels d’analyse et de simulation. Et si ces modèles pouvaient être générés sur Grasshopper avec l’affectation d’attributs à leurs éléments constitutifs tout au long du processus de conception puis exportés en format IFC ?

Valorisation des modules Grasshopper

C’est en réponse à la forte expansion de la révolution BIM que Jon Mirtschin développe Geometry Gym, un module complémentaire pour Rhino et Grasshopper permettant notamment la construction d’un modèle interactif et l’export au format IFC. L’interopérabilité de ce modèle avec des logiciels tels que Revit, Teckla, Digital Projects, ArchiCAD. . .est un réel atout dans l’utilisation des logiciels d’analyse via des plugs-ins comme Geco, Ladybug, Diva ; et des solveurs évolutionnaires, tels que Galapagos ou Octopus (fig. 1). La liste est encore longue, et il ne s’agit pas ici d’en faire l’inventaire, mais en tant que fervente utilisatrice de Grasshopper en réponse aux problématiques d’optimisation multicritères énergétiques et environnementales, je ne peux qu’appuyer l’intérêt d’un tel outil dans la conception des projets futurs.

Optimisation sur Octopus

FIGURE 1 – Optimisation sur Octopus : Minimisation de l’ensoleillement en été et maximisation en hiver

Installation et facilité de l’interface

Nul besoin d’être un expert pour s’essayer à la modélisation paramétrique intelligente, un peu de pratique et de motivation suffiront. Il vous faudra dans un premier temps télécharger le plug-in à partir du site de Food4rhino, puis demander une licence par mail à jonm@geometrygym.com. Une fois le plug-in installé, les différents composants sont classés dans la barre d’outils Grasshopper en relation avec leur fonctionnalité : la définition du type d’objet (mur, dalle, fenêtre…), l’affectation d’attributs liés à la mesure de plusieurs grandeurs physiques (quantités et temps) et de nombreux outils de construction et transformation de surfaces et de Brep 2. Certains composants (fig. 2) apportent au modèle des données relatives à la gestion des travaux et des coûts, notamment par l’affection d’attributs tels que le type et la durée des tâches, et permettent la visualisation de la construction dans le temps, à partir d’un logiciel adapté. Enfin, les composants Backtofile et Readfile permettent d’exporter ou d’importer un projet en format IFC.

Interface de Geometry Gym dans Grasshopper

FIGURE 2 – Interface de Geometry Gym dans Grasshopper

On comprend dès lors l’intérêt de l’utilisation des solveurs multicritères sur l’optimisation des ressources. Si Geometry Gym propose une représentation physique aussi bien qu’analytique, cette dernière n’en reste pas moins limitée à des préoccupations structurelles. En revanche, couplé à d’autres logiciels tels que Ecotect Analysis par le biais de Geco pour les analyses énergétiques, et à Kangaroo pour des simulations physiques dynamiques, le modèle génératif peut-être renseigné dès les premières étapes de la conception, favorisant la performance des décisions dans le processus de conception.

Des limites encore palpables

Geometry Gym est un outil puissant parmis d’autres – on pensera par exemple au plug-in HummingBird – qui mériterait d’être développé davantage. Sa force se trouve également dans sa constante évolution, qui constitue également un obstacle dans la création de documents à vocation éducative, pouvant décourager les architectes dans la prise en main de ce type d’outils. Thierry Deberle (Egis Elioth-ee) nous confiera d’ailleurs lors d’un entretien portant sur les optimisations multi-objectifs au sein de l’entreprise, qu’ils « sont prêts à franchir le pas quant à l’utilisation de tels outils, mais que les agences d’architecture ne semblent pas pressées… ».

Références bibliographiques et Figures
[1] MIRTSHCHIN, Jon. « IFC4 : The Shape of things to come »(The BIM Day out)

[2] MIRTSHCHIN, Jon. « Engaging Generative BIM Workflows »

[Fig:1] DARMON, Ilona. « Impact des Optimisations multicritères énergétiques et environnementales sur la conception des enveloppes »
[Fig:2] DARMON, Ilona, Capture d’écran.

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