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Les usages de la 3D auprès du Grand Public


Introduction

Auparavant, un objet ou un lieu se représentait en plan et en coupe. Depuis, les outils informatiques et la notion d’infographie se sont développés. Après la conception et le dessin assisté par ordinateur, la représentation en 3D par ordinateur a été inventée. Aujourd’hui, du cinéma à l’aéronautique en passant par les jeux vidéo, nous utilisons de plus en plus ces nouvelles techniques de conception d’objet en trois dimensions.

Dans notre étude appliquée au Génie Urbain, nous étudierons uniquement le support de représentation 3D le plus adapté aux problématiques des villes : la maquette numérique 3D. Considérée comme un outil de travail et de technique quasiment incontournable aujourd’hui, nous essayerons de comprendre l’intérêt et l’utilité de la rendre Grand Public.

Quels sont les usages de la maquette numérique 3D démocratisée ? Quel est l’intérêt pour les villes d’obtenir ce type de maquette et de la rendre accessible pour tous ? Quelle peut être la valeur ajoutée auprès du Grand Public d’une telle maquette ? En cas de démocratisation, quelles simplifications de représentation pouvonsnous faire pour la rendre la plus compréhensible possible ?

Après avoir établi les définitions utiles à ce rapport, les logiciels informatiques utilisés, les projets existants et l’intérêt des villes d’aujourd’hui à la démocratiser, nous proposerons de nouveaux usages de celle-ci.


I.La 3D aujourd’hui au service des villes

I.1 Qu’est-ce qu’une maquette numérique 3D 

I.1.1. Quelques définitions incontournables

La maquette numérique 3D est une représentation géométrique d’un objet ou ensemble d’objets réalisée sur ordinateur de façon à l’analyser, le contrôler et en simuler certains comportements. Elle est notamment utilisée dans les domaines de l’aéronautique, de l’automobile, de la défense et de la construction. Son utilité et son usage son principalement de modéliser et de concevoir.

Le BIM (Building Information Modeling) désigne la maquette numérique 3D appliquée au domaine de la construction. Il s’agit d’un logiciel permettant l’élaboration d’un processus d’intégration, de production, de gestion et de visualisation de données. Un modèle de bâtiment ou d’ouvrage créé à partir de ce logiciel n’est pas qu’un catalogue d’objets positionnés dans l’espace ; il comprend aussi une description des relations entre objets et de leurs propriétés. Par son émergence, les relations entre les différents corps de métier de la maîtrise d’œuvre et des entreprises sur le chantier sont en pleine mutation. Cela amène l’organisation des projets de construction à changer, avec l’apparition du travail collaboratif où une réelle interaction se crée entre les divers intervenants d’un chantier.

Le système d’information géographique (SIG) est un système d’information conçu pour recueillir, stocker, traiter, analyser, gérer et présenter tous les types de données spatiales et géographique. Il permet par exemple de représenter les objets existants dans un lieu donné. Les exemples les plus connus de SIG sont Google Earth et AutoCAD Map 3D.

La réalité augmentée désigne les systèmes informatiques qui rendent possible la superposition d’un modèle virtuel 2D ou 3D à la perception que nous avons naturellement de la réalité et ceci en temps réel. Elle désigne les différentes méthodes qui permettent d’incruster de façon réaliste des objets virtuels dans une séquence d’images. Elle s’applique aussi bien à la perception visuelle qu’aux perceptions tactiles ou auditives.

I.1.2. La différence entre la maquette numérique 3D et le BIM

Le rôle de ces deux outils reste fondamentalement le même : fournir une représentation 3D d’une construction. Cependant, ils se différencient par leur finalité, leur niveau de rendu et leur échelle.

Le BIM est utilisé par des professionnels et englobe les modélisations de toutes les techniques liées à la conception de l’objet : réseaux, structures et autres corps d’états techniques. Le rendu 3D du modèle est donc très détaillé avec énormément d’informations techniques puisque le modèle a pour finalité la
conception et la production d’une construction. Sa visualisation 3D est donc à l’échelle de la parcelle et des bâtiments environnants.

A la différence du BIM, la maquette numérique 3D Grand Public se doit d’être épurée, représentative de l’enveloppe de la construction avec très peu de détail architectural, structurel ou technique. Par ce niveau faible du détail, elle permet tout autant la modélisation à l’échelle de l’objet que d’une ville tout entière. D’autre part, elle n’a pas nécessairement pour finalité la réalisation de l’objet représenté mais peut être utilisé comme moyen d’échange avec la population.

I.1.3. L’intégration des SIG et de la réalité augmentée

- Le SIG inclu dans la maquette numérique 3D Grand Public

Actuellement, presque tous les métiers peuvent utiliser le SIG. Les problématiques auxquelles nous devons faire face ont toutes un lien étroit avec la géographie : la gestion de l’eau, l’environnement, la résilience urbaine. Nombreux sont les domaines concernés par le SIG.

Malgré son nombre incalculable d’applications, nous constatons qu’il est peu intégré à des supports 3D. Énormément de données concernant les SIG territoriaux ont été produites et continuent d’être produites, mais seulement en 2D, par manque de moyens, de techniques et de compétences. Les supports restent pour l’instant 2D. La 3D est peu incluse dans les projets Grand Public.

Toutefois, la maquette numérique Grand Public a plus d’intérêt que le BIM à inclure un SIG. Les informations géographiques vont aider le Grand Public à la compréhension de notre maquette. Les utilisateurs pourront mieux cerner le territoire, se repérer, se géolocaliser, situer l’infrastructure modélisée dans son contexte environnant, obtenir les caractéristiques des éléments géographiques représentés et les événements qui s’y produisent. Fournir des informations géographiques à notre maquette a donc une plus-value certaine sur ses usages.

- La maquette numérique 3D Grand Public combinée à la réalité augmentée

Les applications de la réalité augmentée permettent une meilleure utilisation de la 3D. Elle peut rendre notre environnement plus palpable en stimulant nos sens. Elle est idéale pour toucher un large public. Y incorporer notre maquette numérique 3D Grand Public apporte vraisemblablement une valeur ajoutée dans le mesure où la perception que l’on en a, est considérablement améliorée.

I.2. Les logiciels de la maquette numérique 3D

Selon le niveau de détail attendu, nous utiliserons plus certains logiciels de modélisation que d’autres. Il y a trois cas de figures selon la finalité :

  • La finalité de modélisation est d’ordre technique : on utilisera un logiciel complet comme Revit ;
  • La finalité de modélisation est d’ordre esthétique : on se basera sur le fichier revit initialement créé que l’on épurera ensuite avec des logiciels de visualisation ; soit on modélisera directement la maquette avec des outils moins complets tel que Sketch Up.

Dans de nombreux cas, les maquettes numériques 3D Grand Public sont des modèles BIM épurés à l’aide de logiciels de visualisation 3D, comme c’est le cas par exemple de celle du Grand Paris Express.

Une fois la maquette numérique réalisée, il faut la rendre accessible au Grand Public. Ainsi, différents moyens de communication sont mis en place.  On y trouve :

  • Des interfaces, disponibles sur site web, proposant soit des parcours prédéfinis, soit un libre accès à l’ensemble de la maquette réalisée ;
  • La réalité augmentée, permettant de contextualiser une maquette numérique 3D dans son environnement réel ;
  • La vue immersive à 360° via des lunettes, fournissant une lecture dans l’espace d’un projet virtuel.
  • Les tables tactiles, sur le même principe que les interfaces ;
  • Les vidéos de présentation, donnant des images de la construction mais réduisant le Grand Public à un simple spectateur sans possibilité de manipulation de l’objet virtuel.

Cet ensemble d’outils permet la visualisation de projet afin que le Grand Public puisse se projeter, s’immerger et ainsi y adhérer.

I.3. La politique des villes sur le service urbain pour les habitants

Aujourd’hui, de nouvelles perspectives voient le jour quant à l’échange entre habitants et décideurs. Avec le développement des nouvelles technologies, la communication et l’information est plus rapide. Les élus peuvent donc se rapprocher de leur population et être plus accessibles. Nous allons voir que la maquette numérique 3D peut pour les élus être un media à adopter pour communiquer sur les projets de génie urbain.

Lors d’un projet d’aménagement, les décideurs des villes souhaitent le faire valoir auprès de leur population. Afin d’apprécier au mieux le projet en question, il faut trouver des médias de communication adaptés. La maquette numérique 3D accessible au Grand Public pourrait l’être. En effet, avec sa maniabilité, ce support permet de réellement se projeter dans le projet.

I.4. Les projets existants de maquette numérique 3D Grand Public

- Projets à grandes échelles

Différents projets actuels ont fait le choix de constituer une maquette numérique 3D Grand Public. C’est le cas par exemple du Grand Paris Express. La Société du Grand Paris (SGP) a confié à Vectuel la création d’une maquette numérique 3D de l’ensemble du futur réseau de transport francilien. Cette maquette numérique 3D accessible permet de véhiculer l’information et de médiatiser le projet auprès du public afin que chacun y adhère.

Au même titre que la Société du Grand Paris, la ville de Cannes a également mis à disposition de sa population une maquette numérique 3D. Créée par Thales Alenia Space, la maquette représente de manière réaliste le territoire de Cannes. Le but était d’obtenir un support autour duquel toute personne utilisant la ville pourrait collaborer. Comme le Grand Paris Express, la maquette de Cannes peut informer des projets publics la population avec un double enjeu : sa concertation et sa sensibilisation pédagogique architecturale et urbanistique.

Le plus de cette maquette accessible pour tous est qu’il permet à n’importe quel habitant d’implanter des projets personnels et analyser leur intégration paysagère. Si bien que cet outil est devenu obligatoire pour la présentation d’un nouveau programme à la ville.

- Projet individualisé

Contrairement aux deux précédents projets, URBASEE n’est pas une maquette numérique. URBASEE est une application en ligne développée par Artefacto, une entreprise qui fonde son cœur de métier dans la conception et la production d’outils de communication 3D. Elle est la pionnière en matière de réalité augmentée 3D extérieure.

Cette application permet l’interaction via une maquette numérique 3D entre un client et un concepteur/constructeur de maison.

L’utilisation de l’application se fait en 3 étapes simples qui consistent à d’abord créer des modèles 3D de maisons, les charger sur son espace URBASEE pour enfin montrer ces modèles aux clients. Cela leur permet de suivre la conception 3D de leur future maison et d’échanger plus facilement avec le concepteur sur tout type de sujet, qu’il s’agisse du design ou de la structure de l’édifice. Cela permet donc d’assurer une meilleure qualité de service et de produit. On a ici une réelle valeur ajoutée de la maquette numérique.


II.Les usages d’une maquette pour un habitant

II.1. Notre démarche de réflexion

Notre recherche sur les “usages de la maquette numérique 3D” vise à démocratiser la maquette numérique afin de la mettre au service des constructions urbaines et de ses usagers : le Grand Public. Afin d’identifier les usages potentiels nous allons procéder en trois étapes :

  1. Définir les infrastructures, les lieux que représenterait la maquette numérique 3D ;
  2. Lister des usages potentiels selon la construction, le lieu ;
  3. Analyser des points communs et des différences selon les différentes constructions définies.

Cela permettra d’aborder les questions suivantes :

  • Quelles informations pourraient être valorisées par une maquette numérique 3D ?
  • Quels usages pourraient avoir la maquette 3D d’une construction urbaine lorsqu’elle est mise à disposition de tous ?

Afin d’y répondre, on s’intéressera aux transports, aux parkings, aux musées et bibliothèques et aux commerces.

II.2. Nos analyses

- Structures et usages théoriques associées

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Recensé dans les 5 types de structures, l’usage essentiel pour un habitant d’une maquette numérique 3D est de se repérer et se localiser. Vient ensuite le signalement de problèmes techniques qui auraient un impact sur celui-ci et l’information de certains évènements ponctuels. Nous allons maintenant nous pencher sur la démocratisation de la maquette numérique 3D en étudiant ses usages réels via les projets cités auparavant.


 III. Le potentiel de la de mocratisation de la maquette nume rique 3D

III.1. Liste des usages réels

- Projets et usages réels associés

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- En résumé

Les usages les plus courants pour une maquette numérique 3D accessible au grand public sont :

  • Aide à la décision ;
  • Communiquer et promouvoir ;
  • Concevoir et planifier ;
  • Conduire un projet de façon optimisée et collective ;
  • Évaluer les risques naturels et la sécurité ;
  • Visualiser les détails, architecturaux, impact sur l’environnement, aménagement ;
  • Simulations d’activité ;
  • S’immerger ;
  • Permettre d’adhérer au projet.

III.2. La comparaison entre les usages réels et potentiels

Dans le tableau suivant nous avons mis en relation les usages potentiels avec nos exemples concrets de projets. On distingue trois types d’usages :

  • Les usages qui fonctionnent et qui sont déjà mis en place dans les projets (indiqués par la lettre O) ;
  • Les usages qui fonctionnent et qui sont susceptibles d’être intégrés à ces projets (indiqués par la lettre S) ;
  • Les usages qui ne fonctionneraient pas dans ces projets (indiqués par la lettre N).

De plus, on y met en évidence l’implication de la SIG dans ces différents usages et selon les projets.

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Au vu de ce tableau, le SIG est quasiment utilisé dans tous les usages potentiels listés plus haut. Il est donc vraisemblablement incontournable au sein d’une maquette numérique 3D pour le grand public.

Parmi, notre liste d’usages potentiels très peu d’entre eux sont déjà mis en place. Par contre on voit qu’il y a un réel potentiel d’amélioration en termes d’exploitation de ces maquettes en y ajoutant de nouveaux usages tels que les nôtres.

III.3 Intérêt de partager une maquette numérique 3D avec tous

Nous venons de voir que ces maquettes ne sont pas exploitées au maximum de ce qu’elles peuvent offrir. Non seulement, elles ont une multitude d’usages, aucunement restreints à la communication. Mais en plus, elles peuvent être bénéfiques aux utilisateurs durant l’ensemble du cycle de vie d’une construction : conception, réalisation, exploitation.

Une fois le projet achevé, sa maquette numérique peut devenir une interface entre usagers et exploitants du site.

En effet, elle constituerait une source d’informations virtuelles du site pour les usagers et une base de données pour l’exploitant. Plus précisément, les usagers pourraient acheter, se renseigner, se cultiver, signaler un problème directement à partir de la maquette numérique 3D.


 Conclusion

Lorsqu’on parle de maquette numérique 3D, il faut avant tout, faire la différence entre maquette numérique adaptée au Grand Public et le BIM destiné aux professionnels et experts. Ce dernier possède plus de détails et de données techniques.

La création d’une maquette numérique 3D Grand Public va donc se faire soit à partir d’un fichier BIM puis des outils de visualisations pour simplifier le rendu, soit à partir de logiciels de modélisation moins précis.

Par ailleurs, aujourd’hui énormément de projets touchent les usagers. La politique des collectivités territoriales tend vers la participation, la collaboration et l’implication des habitants dans les différents projets et décisions de la ville.

L’enjeu de la maquette numérique 3D est donc de créer une interface entre gestionnaires et usagers de la ville. L’échange, le dialogue, la concertation peuvent alors être favorisés par le biais de cette maquette. Car, c’est un outil facile de compréhension qui a un pouvoir fédérateur.

Mais la maquette numérique 3D possède quand même certaines limites lors de sa conception. Les concepteurs doivent se poser les bonnes questions quant à l’usage de celle-ci. Ils doivent s’assurer de la valeur ajoutée de rendre accessible une maquette numérique 3D au Grand Public. Il faut aussi qu’ils prennent en compte les paramètres de coûts, des données transmises et de la pertinence entre échelle et détails.

Pour finir, avec les technologies qui évoluent, les détails, les données, les outils de la maquette numérique s’amélioreront. Les limites seront donc repoussées laissant à l’utilisation de la maquette numérique 3D par le Grand Public une marge d’évolution et de développement.

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La réalité augmentée – Un dispositif de visualisation adapté aux chantiers.

La réalité augmentée (RA) – définitions :

La réalité augmentée (RA) consiste à superposer à la réalité perçue, des informations complémentaires fournies par dispositifs externes au corps humain. Elle peut s’appliquer aux 5 sens, étant le plus connu le concept de réalité augmentée appliqué à la vision. Justement, wikipedia définit la réalité augmentée comme la « … superposition d’un modèle virtuel 2D ou 3D à la perception que nous avons naturellement de la réalité et ceci en temps réel »[1].

Il faut éviter de confondre réalité augmenté et réalité virtuelle (RV), du fait que dans celle-ci il n’opère pas une superposition en temps réel avec le monde perçu.

La réalité augmentée connaît actuellement un fort essor lié, en grande partie, à l’augmentation de la capacité du traitement de données par des ordinateurs, à la miniaturisation des composants, à l’amélioration des systèmes de positionnement  ainsi qu’au développement des systèmes de communication de données sans fil.

Un dispositif de réalité augmentée visuelle est, à la base, constitué par un écran sur laquelle sont projetées des informations qui se superposent à la perception visuelle qu’un individu a du monde réel. Cette superposition peut se faire par projection des informations complémentaires sur un écran transparent, de façon à ce que la fusion des images est reconstituée par le système visuel humain (figure 1) ou bien par l’intermédiaire d’un dispositif de captation d’images, de façon à ce que la fusion des images est reconstituée sur un écran (figure 2).

FIG1
Fig 1 – Source: http://www.lunettes-connectees.com

 

 

 

 

 

 

FIG2
Fig 2 – Source: www.igen.fr

 

 

 

 

 

 

Plusieurs dispositifs de type « lunettes » à usage professionnel sont actuellement en phase de prototypage, de test ou de commercialisation. Les HoloLens  de Microsoft (https://www.microsoft.com/microsoft-hololens/en-us), Les IMMY iC 60 d’IMMY (http://www.immyinc.com/), la solution développée par la française A-sis (http://www.savoye.com/fr/newsroom?communique-de-presse=1970), le META2 de Meta industries (https://www.metavision.com/), les MOVERIO d’EPSON (http://www.epson.fr/fr/fr/viewcon/corporatesite/products/mainunits/overview/12411?WT.mc_id=cpc-_-google-_-moverio-_-fr&WT.tsrc=cpc), ou le SMART HELMET de DAQRI (www.daqri.com) sont des exemples.

On trouve aussi dans le marché les développeurs de plateformes pour loger les applications, comme Vuforia (https://developer.vuforia.com/downloads/sdk)

La filière bâtiment :

Dans le cadre de la filière bâtiment, la modélisation des maquettes numériques a favorisée la parution d’interfaces de visualisation de réalité virtuelle (RV) qui vont des simples écrans aux casques (oculus) 3D[2] ou salles immersives[3].

Concernant la réalité augmentée (RA), le SMART HELMET de DAQRI est conçu comme un produit de visualisation adapté à l’utilisation en chantiers. Ce dispositif intègre :

  • Une unité centrale de procès équipée d’un processeur M7 d’Intel
  • Un système de visualisation par écran transparent à cristaux liquides.
  • Des centrales à inertie pour calculer le positionnement relative du casque.
  • Une caméra thermique.
  • Des systèmes de reconnaissance d’objets (mappage, capture d’images et suivi de trajectoires) constitués par des caméscopes conventionnels, stéréoscopiques infrarouges et un projeteur laser infrarouge.
  • Un Système d’audio 360°.
FIG3
Fig 3 source DAQRI WWW.daqri.com

 

Il est difficile de préciser la phase de développement dans laquelle se trouve le produit. Un événement de présentation (le « 4D EXPO »[4]) est prévu pour les 11 et 12 mai 2016 au siège de l’entreprise. Concernant les applications au BIM, le site web de l’entreprise annonce un partenariat avec Autodesk[5].

Des articles de revue de la CES[6] 2016 indiquent qu’il serait disponible au prix de €4.600 à €13.800 l’unité[7].

Il faut souligner que l’on trouve, dans la base de données en accès libre de l’INPI[8], plus d’une vingtaine de demandes d’enregistrement de brevets par DAQRI (publiées entre septembre 2014 et février 2016), dont un extrait de quelques titres peut donner une idée des enjeux associés au produit :

Visualisation d’interactions physiques en réalité augmentée (WO2016025697 A1)

Visualisation spatiale de données (WO2016025811 A2)

Traitement de données spatiales (WO2016025808 A1)

Système de mappage tridimensionnel (WO2015126951 A1)

Mise en correspondance de gestes et de fonctions virtuelles (WO2015102903 A1)

Manipulation d’objet virtuel en réalité augmentée, par la pensée (WO2014197392 A1)

Une demande de contact avec l’entreprise à été lancée sans réponse au jour de la rédaction de cette veille technologique.

– Webographie et références:

http://www.augmented-reality.fr/ blog de l’association de promotion de la réalité augmentée

http://www.larealiteaugmentee.info/actualites-blog/

http://www.augmented.org/blog/

http://www.wearear.de/

http://arblog.inglobetechnologies.com/

– Événements et salons sur la réalité virtuelle et le numérique :

AWE (EUA), insideAR (Allemagne), ARMC (Irelande), MixAR (Russie), Laval Virtual (France)[9], ISMAR[10].

[1] Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9alit%C3%A9_augment%C3%A9e

[2] http://www.oculus-rift.fr/

[3] http://www.inria.fr/centre/sophia/innovation/plateformes-technologiques2

[4] http://4dexpo.com/

[5] http://daqri.com/home/partners/

[6] CES Consumer Electronics Show® – Las Vegas, janvier 2016 – http://www.cesweb.org/

[7] http://www.cnet.com/products/daqri-smart-helmet/

[8] http://bases-brevets.inpi.fr/

[9] http://www.laval-virtual.org

[10] International Symposium on Mixed and Augmented Reality – http://ismar.net -

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La maquette numérique en Phase chantier dans le bâtiment et en infrastructure.

Le sujet du BIM est très peu évoqué en phase chantier et pourtant c’est bien sur cette phase que sera vérifiée la réelle performance du BIM réalisée dans les phases précédentes.
Le BIM va-t-il permettre de construire mieux, plus vite avec moins d’aléas ?
Le BIM ne doit pas s’arrêter à la maquette numérique enrichie de données, et comme un outil d’échanges de données entre différents bureaux d’études.
Le BIM doit aussi améliorer la phase chantier.
La réalité du chantier, les contraintes techniques, des matériaux, de sécurité des hommes, des hommes demandera des adaptations de la maquette en phase chantier.
Le BIM et les nouvelles technologies appliquées à la construction ouvrent de nouveaux champs d’application en phase chantier.
Le BIM 4D et 5D
La modélisation numérique d’un projet permettant l’intégration des données liées au temps, la planification du chantier « BIM 4D » et au contrôle des coûts de construction « BIM 5D », progresse rapidement, les logiciels tel Navisworks d’Autodesk semblent vulgariser leur pratique.
Et c’est bien sur le chantier que ces dimensions sont les plus pertinentes.
L’utilisation du BIM permet des modélisations de progression de l’organisation des travaux prévisionnels, progression visuelle au travers de la maquette numérique stimulant l’évolution d’un chantier lié à son planning et aux coûts de la réalisation des différentes taches.
Cette maquette virtuelle, enrichie de données devient une aide à la planification prévisionnelle, où à un instant T de l’avancement du chantier, peut évoluée, être modifiée, réorganisée, re-planifiée en temps réel en fonction des aléas de la vie des chantiers.
Une sorte de chantier sur deux supports, en deux temps, synchronisés ou a-synchroniser en fonction des besoins et de la réalité du chantier.
Le scan 3D
Le Bim couplé à un scan 3D permet une surveillance à tout instant de l’avancement du chantier.
Une modélisation des données du bâtiment permettant en phase d’exécution la vérification des ouvrages exécutés mais aussi du planning d’avancement des travaux.
La réalité augmentée et les serious-games
La maquette numérique, enrichie allant jusqu’aux détails de la mise en œuvre, aux détails techniques de ferraillages, à la modélisation des outils de coffrages et à leur contraintes techniques et physiques devient un outil pédagogique sur le chantier.
Cette maquette associée à la réalité virtuelle permet une appréhension de l’ensemble des phases d’exécution.
Tous les compagnons peuvent comprendre le travail qu’on leur demande d’exécuter mais aussi au travers les Serious-games, les taches spécifiques et complexes de chantiers peuvent être réalisées de manière virtuelle avant leur mise en œuvre.
La réalité augmentée et les Serious–games permettent de limiter voir d’annuler toutes les malfaçons, permettent la visualisation des contraintes de mises en œuvre…
La réalité augmentée peut avoir plusieurs type de support, salle immersive 3D smartphone, tablettes, lunette, casque de chantier, l’entreprise Daqri Smart Helmet propose le premier casque de chantier connecté.
Les limites de la réalité augmentée…
La réalité virtuelle ne reproduit pas l’ambiance, l’environnement physique du matériel de chantier, les conditions atmosphériques ou tactiles.
Le chantier reste une réalité soumise aux intempéries, à la matière, et à l’intervention humaine.
Du chantier à l’imprimante 3D
Un chantier est une organisation complexe, difficilement industrialisable dans sa globalité, un chantier est unique et atypique car soumis à son environnement, dans un contexte particulier mais aussi parce qu’un chantier est le résultat d’une demande d’un maître d’ouvrage répondant à une demande particulière et spécifique.
Certains ouvrages en béton demandant beaucoup de main d’œuvre liés à des contraintes de mise en œuvre telles que les contraintes de coffrage peuvent être industrialisés, permettant à terme, de réduire des paramètres d’aléas de chantier d’un chantier traditionnel.
Les imprimantes 3D à l’échelle de l’exécution d’un projet de construction
En Chine, les premières maisons ont été construites à l’aide l’imprimante 3D ont vu le jour, ces imprimantes sont les prémices d’un développement possible d’une industrialisation complète d’un bâtiment, elles permettent une flexibilité dans la conception architecturale, contrairement aux produits standardisés et manufacturés qui viennent enrichirent les bases de données des maquettes numériques qui peuvent limiter la création architecturale.
« Les chercheurs de l’Université de Nantes (IRCCyN) ont mis sur pied, avec l’appui des ingénieurs projet de la société CAPACITÉS SAS, filiale de valorisation de l’Université de Nantes et des étudiants du département Génie Mécanique et Productique de l’IUT de Nantes, INNOprint 3D, une imprimante 3D hors norme capable de fabriquer de grands objets. »
Il faudra éviter toute standardisation du bâtiment liée aux catalogues objets des fournisseurs de matériaux
Apis Cor a mis au point une imprimante 3D de chantier, transportable, manipulable et programmable…L’ère de l’industrialisation du bâtiment semble arriver.
La sécurisation des chantiers, intégration et gestion des contraintes, les nuisances, les normes…Le chantier connecté
Les nouvelles technologies associées à la réalité augmentée et aux serious games permettent de rendre les chantiers connectés plus sécurisés, sécurisation du chantier, du matériel, des compagnons par la surveillance mais aussi par une organisation, une visualisation, une compréhension du chantier et des taches multiples à exécuter. Le chantier est géo-référencé, l’ensemble des taches est organisé, planifié, visualisé.
Le matériel de chantier est informatisé et connecté.
Les différentes mises en oeuvre peuvent être industrialisées, permettant ainsi de réaliser des taches de manière industrielle, le compagnon pourra à terme sur certaines taches devenir un superviseur, un programmateur de chantier.
Le RIFD est la gestion du chantier
Le RIFD et la protection des chantiers et du matériel font partie d’une campagne de protection de la prévention des vols sur le chantier et une manière de gérer le matériel de chantier.
Le matériel est pucé permettant la vérification de sa maintenance et le protégeant contre les vols, les engins de chantier sont pucés permettant leur géo-référencement précis permettant d’avoir leur localisation sur le chantier mais aussi en cas de vol.
La « Comm » en phase chantier
Le BIm est un outil de communication, sur le chantier pour l’ensemble des compagnons, mais aussi pour la MOE et la MO.
Le BIM permet une communication à toute instant du chantier intégrant l’ensemble de contraintes du site, techniques.., des normes environnementales, acoustiques, des réglementations sécurité, PMR…. La maquette numérique permet une représentation virtuelle et visuelle de certaines contraintes permettent d’expliquer les différentes phases d’un chantier, l’avancement du chantier, l’évolution de celui ci.
C’est un outil de gestion participatif au sein du chantier, pour les utilisateurs et la maintenance.
Les nouvelles technologies et le BIM sont en train de créer une mutation complète de l’acte de construire.
La révolution technologique appliquée à la construction ouvre des portes d’évolutions profondes.
Le bâtiment et l’infrastructure, restés jusqu’à aujourd’hui des domaines dont leur technologie se basait sur des processus et des procédés de construction « artisanale», un peu archaïques, connaissent une évolution et une intégration rapide des nouvelles technologies.
Les nouvelles technologies associent au BIM vont permettre des gains en productivité très importante, réduire le coûts, améliorer la qualité mais aussi rendre le chantier moins rude, plus compréhensible pour ceux qui le pratique.
Webographie
http://www.serious-game.fr/le-serious-game-safety-measures-pour-reduire-les-risques-daccident/
http://apis-cor.com Mobile 3D Printer Apis Cor
https://www.youtube.com/watch?v=HyAMVkOdpBs
http://daqri.com/
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Le BIM, un futur toujours en marche

L’époque de l’utilisation des plans 2D et papiers n’est pas si lointaine, mais l’avancée inévitable de la technologie vient remettre à jour nos procédés de conception. Aujourd’hui l’utilisation de la maquette 3D est considérée comme l’avenir de la construction.

Le BIM et ses avantages

C’est le logiciel ArchiCad® qui est à l’origine du BIM (Building Information Modeling) vers la fin des années 1980. Très vite, le BIM n’est plus considéré comme un simple acronyme mais comme un symbole d’une révolution informatique au sein de l’industrie de la construction. C’est un outil, qui utilisé correctement, peut être bénéfique à toutes les parties prenantes à la création et l’utilisation d’un bâtiment. C’est pourquoi il a une part importante dans des écoles d’ingénieurs telles que l’ESTP où des cours afin de prendre en main l’utilisation de la maquette numérique sont proposés.

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Le principal avantage d’un outil comme le BIM est le gain de temps que celui-ci procure. En effet, les plans peuvent être directement tirés à partir de la modélisation 3D. Mais le BIM est plus que ça. C’est aussi un outil de communication et d’échange entre toutes les différentes parties qui prennent part à l’élaboration d’un bâtiment. Dans les modèles 3D BIM, il est possible d’ajouter des informations sur les objets qui constituent la maquette numérique.

Dans l’univers professionnel, Le BIM change la façon de travailler des maîtres d’ouvrage, architectes, et ingénieurs. Il leur permet de collaborer dès la première phase d’un projet et d’ajouter des informations pertinentes très tôt, lorsque les conséquences financières d’une modification ne sont pas encore conséquentes.

Le BIM de demain

Le travail autour du BIM aujourd’hui se fait au niveau du partage du modèle. Aujourd’hui il existe plusieurs logiciels permettant d’utiliser le BIM comme outil de conception et chaque entrepreneur d’un projet peut utiliser un logiciel différent. C’est pourquoi le format unique IFC permettrait de régler les inévitables soucis de « traduction » d’un logiciel à un autre.

L’intégration de dimensions supérieures telles que le temps, les coûts, l’empreinte environnementale, etc.. permettrait de passer de la 3D à la 4,5, voire 6D.

Dans le cadre d’une vision plus avant-gardiste, le BIM pourrait être utilisé directement sur le chantier via la réalité augmentée. Munis d’une tablette tactile intégrant le modèle BIM, les conducteurs de travaux pourraient naviguer dans le modèle 3D et voir directement sur place les interactions entre les différents parties ou lots afin de mieux gérer son chantier.

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Enfin, n’oublions pas les avancées technologiques récentes comme l’impression 3D qui pourraient avoir un effet bénéfique sur le BIM. La construction de maisons à l’aide d’imprimantes 3D se fait déjà pour des bâtiments de petite envergure. On peut déjà imaginer qu’avec toutes les informations qu’un modèle BIM peut posséder, une impression directement issue de ce modèle est une piste qui ne saurait tarder à être explorée …

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La réalité augmentée : de l’outil marketing vers la prise de décision

La réalité augmentée est un principe informatique ayant pour objectif d’intégrer à une réalité physique des éléments de modélisation 3D ou 2D. Bien quelle touche à de multiples domaines, de plus en plus d’entreprises de la construction se mettent à l’introduire dans le cycle de vie des bâtiments. Cette nouvelle technologie a des applications multiples dans le BTP : visiter virtuellement un bâtiment tel qu’il était il y a des années ou tel qu’il sera après un projet d’aménagement, transcrire un plan de réseau 2D en 3D… Comment a-t-on pu réaliser ces prouesses quelle sont les pistes explorées aujourd’hui par les entreprises ?

Pour l’instant la réalité augmentée consiste à intégrer une maquette 3D modélisée préalablement par l’intermédiaire d’un logiciel de reconnaissance par point. Ce type de prouesse d’imagerie permet notamment de mieux sensibiliser le grand public à un projet futur. Par exemple dans le cas du projet de la ZAC de Courrouce le promoteur immobilier a fait de la maquette 3D un excellent argument de vente. Les applications de cette nouvelle technologie sont donc pour le moment essentiellement marketing.

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Cependant les majors commencent à envisager ces solutions directement in situ en effet aujourd’hui grâce à des procédés tel que le SIG-MU (système d’information géographique multi-usage) on pourrait directement visualiser à partir d’un smart phone ou d’une tablette l’ensemble des réseaux présents dans le bâtiment.

Dans tout les cas la technologie de la réalité augmentée vient s’intégrer dans le processus global de conception BIM. En effet elle développe ses applications dans toutes les phases de la vie d’un projet : la phase de négociation ou de promotion, la phase de synthèse, la phase de chantier… Elle s’appuie donc sur la maquette numérique, ainsi que sur toutes les informations annexes qu’on a pu y intégrer.

Par exemple si l’on inclut les phasages du chantier, les outils de réalité augmentée permettront de manager plus facilement des équipes in situ. En effet il sera possible de leur présenter le matin les ouvrages à réaliser dans la journée en prenant en compte ceux réalisés la veille. Pour des opérations plus délicates ou inhabituelles on pourra même leur détailler les procédés de réalisation. Afin d’éviter toute mal façon, les illustrations 3D pourront être transférées sur une tablette. Le conducteur de chantier pourra éventuellement s’y référer afin de s’assurer que l’ouvrier ait bien saisi l’ensemble des processus de réalisation.

Les majors se servent également de ce type d’outil pour la prise de décision sur site. Les outils de réalité augmentée peuvent permettre notamment dans la rénovation de bâtiments de présenter à la Maitrise d’ouvrage ou à la maitrise d’œuvre les différentes alternatives envisagées et de choisir facilement avec eux celle qui leur convient le mieux.

La réalité augmentée offre des perspectives fascinantes à cette vieille industrie qu’est le bâtiment. En effet celle-ci semblait parfois avoir un peu de mal à se mettre à la page des progrès surprenant que peuvent nous offrir nos nouveaux outils de communication ou de conception. Aujourd’hui le domaine du BTP semble être prêt à rentrer dans la troisième révolution industrielle : celle de la mutualisation des informations et des grands projets d’aménagement énergétique. La réalité augmentée semble le témoin de ce dynamisme nouveau.

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