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Le BIM, la transition numérique du BTP

Qu’est-ce que le BIM peut m’apporter ?


Le BIM, en tant que représentation virtuelle, permet à travers des simulations de construire, tester et analyser un bâtiment en temps réel avant tous travaux. Les avantages qui découlent de ce prototype sont multiples ; le BIM permet :

  • De regrouper l’information sur une seule maquette numérique
    Adopter la technologie BIM permet de concevoir les modèles en se basant sur une seule source d’informations partagées pour le projet. Le BIM permet de construire la maquette numérique 3D au fur et à mesure de l’import de nouvelles données et met ainsi à disposition toutes les informations sur le bâtiment, y compris celles liées aux équipements.
  • Une conception claire et compréhensible par tous les acteurs intégrés au projet
    Le BIM est une technologie qui permet d’obtenir une conception plus claire. Cette clarté aboutie à l’amélioration de nombreux aspects d’un projet :
    – Facilité des échanges avec les clients, le risque d’erreurs est donc minimisé
    – Visualisation et compréhension rapide de la conception par les équipes sur sites
    – Analyse plus efficace des performances d’un point de vue énergétique
    Ces améliorations permettent aux clients de fournir des commentaires plus complets et plus rapides. Ce processus de coordination plus intégré offre ainsi un gain de temps.
  • Un retour sur investissement
    Le BIM permet d’élaborer des plans marketing plus efficaces, d’obtenir des marges plus importantes et de garantir une qualité supérieure grâce à une meilleure connaissance des projets. Il permet à terme un gain de productivité. Ces valeurs ajoutées du BIM permettent un retour sur investissement qui en découle.
  • De livrer les projets en respectant les délais et le budget
    Les budgets des constructions sont parmi les plus élevés. Les solutions du BIM permettent de contrôler les coûts en limitant le travail répétitif, les retards et le gaspillage de construction grâce à une meilleure coordination, à la précision de la conception et aux communications entre les parties prenantes. Par ailleurs, durant les études de faisabilité et la conception, l’extraction des quantités du modèle virtuel BIM permet de vérifier très tôt si un projet respectera les critères financiers et les délais de construction. Une estimation du coût en temps réel permet de vérifier immédiatement les incidences budgétaires des modifications de conception.
  • D’optimiser les commandes
    Le BIM permet à chaque étape du projet d’extraire tous les matériaux et ressources nécessaires. Il est ainsi beaucoup plus facile de planifier les livraisons des matériaux et des équipements. Les commandes aux sous-traitants peuvent être effectuées avec plus de précision et en temps opportun afin d’optimiser la rotation des stocks.
  • De faciliter la maintenance et le SAV
    Les informations collectées durant la construction sont au fur et à mesure insérées dans le modèle 3D pour à terme être remises aux propriétaires. Ce modèle, source d’informations indispensables, aidera à une meilleure gestion et opération des installations, et servira lors des travaux d’entretien.

Les solutions BIM permettent aux équipes de concevoir, visualiser, simuler et collaborer plus facilement tout au long du cycle de vie du projet. La technologie BIM permet d’atteindre plus facilement les objectifs d’un projet et de l’entreprise, et ainsi gagner du temps. Le temps étant de l’argent ; le budget est mieux maîtrisé.

Comment ça fonctionne ?


Lors de l’utilisation du BIM, il est question des modes d’échanges d’informations. En effet, il est impossible que tous les intervenants d’un projet utilisent les mêmes logiciels. Néanmoins, entre eux, les données doivent être échangées. Le format d’échange de base est le DWG pour la conception assistée par ordinateur. Néanmoins, pour le BIM, le format d’échange est principalement les IFC. L’interopérabilité est également réalisée grâce à des API (Interface de Programmation), qui constitue des liens directs intégrés dans les applications. Les IFC, de l’anglais Industry Foundation Classes, est un format qui a été développé par BuildingSMART et inventé pour le BIM. Comme pour le DWG et le DWF, qui eux sont pour les fichiers de dessin en deux dimensions, il permet d’échanger des projets ayant été créés dans deux logiciels différents mais ayant utilisé le BIM. Normalement, il n’y a pas de perte d’informations et le contenu reste intact. Les IFC est un format dont les spécifications sont publiques et qui est neutre vis-à-vis des logiciels. Ce dernier est considéré comme le standard mondial. Néanmoins, on retrouve encore des complications lors des échanges entre les différents logiciels, et de futures améliorations concernant les interfaces IFC des logiciels sont attendues. La question d’échange d’informations est une des difficultés rencontrées dans l’utilisation du BIM.

Il y a différents scénarios d’échanges d’IFC: Architecte-Bureau d’études, Thermique ; Architecte-Bureau d’études, Structure ; Architecte- Bureau d’études, électricité; Architecte- Economiste; Maitrise d’œuvre et entreprises- gestionnaire de patrimoine.

bim

 

Qu’est-ce que ça va changer pour moi ?


Le BIM est un agent de changement. Dès que vous essayerez de le mettre en œuvre, vous serez poussés à reconsidérer votre approche vis-à-vis de nombreux problèmes auxquels le secteur du bâtiment est confronté depuis des années. Des problèmes tels que la mauvaise collaboration, les appels d’offres, le transfert des risques, la participation tardive des spécialistes et la focalisation sur les coûts. Une mise en œuvre réussie du BIM peut répondre à ces problèmes tout en offrant des avantages supplémentaires à la fois aux salariés mais aussi aux sociétés pour lesquelles ils travaillent.
Pour comprendre les changements induits par le BIM, j’ai demandé à trois experts de différents secteurs de la construction leur avis sur le BIM et leur positionnement vis-à-vis de ce changement :

Pierre, ENTREPRENEUR
BIM, qu’est-ce que cela signifie? « Un processus d’information plus simple et un travail beaucoup plus collaboratif. »
Pourquoi devrais-je l’utiliser? « Sur la conception et la construction des projets, nous contrôlons l’information et cela nous permettrait de rendre le processus plus simple et plus efficace. De plus, nous pouvons utiliser des outils de visualisation de base, le coût engendré pour l’entreprise pour la mise en place du logiciel de création n’est pas considérable. »
Par où commencer? « Démarrez avec un projet d’essai et n’ayez pas peur de sa taille. Jetez-vous à l’eau et construisez votre connaissance de cette façon. »

Aymeric, GESTIONNAIRE DES COUTS
BIM, qu’est-ce que cela signifie? « Pour nous BIM est transformationnel. Au lieu de mesurer des quantités manuellement, nous pouvons automatiquement les extraire des modèles de données du bâtiment. »
Pourquoi devrais-je l’utiliser? « Nous devons tout simplement adopter BIM. Les méthodes manuelles de mesure sont trop lentes. Plutôt que d’évaluer le coût des projets achevés, cela nous permettrait d’aider l’équipe de conception à estimer le coût de la conception, apportant une valeur ajoutée au processus. »
Par où commencer? « Il faut avant tout à développer la confiance en soi, croire en nos capacités et aux les modèles eux-mêmes. »

Agathe, ARCHITECTE
BIM, qu’est-ce que cela signifie ? « Travailler presque entièrement d’une manière tridimensionnelle, c’est une opportunité fantastique car les dessins sont souvent influencés par la manière dont les concepteurs communiquent les idées. Le grand changement est l’information structurée associée au modèle. Nous nous approchons progressivement de l’utopie d’une information parfaite. »
Pourquoi devrais- je l’utiliser?  » BIM crée une atmosphère beaucoup plus positive autour d’un projet. Lorsque nous étions une petite practice, l’investissement dans le BIM représentait une part très importante de notre chiffre d’affaires annuel, mais cet investissement nous a permis de nous développer. Maintenant que nous sommes beaucoup plus grand ce coût est négligeable. »
Par où commencer? « Je recommanderai le programme d’incubateur. Identifier un champion du BIM et entreprendre un projet d’essai, puis diffuser le retour d’expérience et les acquis auprès du plus grand nombre pour que la méthodologie BIM soit maitrisée et utilisée dans tous les projets.  »
Ces trois salariés proposent leur vision du changement induit par le BIM, par la description de certaines perspectives du processus. Les avis convergent vers la même idée, l’exploitation d’un environnement numérique collaboratif est la voie à suivre.

Comment faire pour y aller ?


L’utilisation de la maquette numérique est déjà obligatoire dans une dizaine de pays. En France, le BIM sera rendu obligatoire en 2017 pour tous les marchés publics de BTP. Il est certain que le développement de la maquette numérique va engendrer une profonde transformation des compétences. En tant que maquette collaborative, une intégration réussie du BIM au sein de l’entreprise se traduit également par la compréhension des changements initiés sur les modes de coopération des acteurs de la construction. Ainsi les changements causés par le BIM sur la structure même de fonctionnement de l’entreprise sont complexes : il ne suffit pas de payer des formations techniques à ses salariés. Il faut que l’entreprise développe une vision juste et précise de ce qu’est véritablement la maquette numérique collaborative grâce à des leaders tels que les BIM managers qui insufflent de l’énergie dans la transformation en assurant la connexion entre cette vision et un changement progressif et intégré constitué d’étapes clefs.

Un plan d’évolution vers le BIM peut engendrer de réels bénéfices mais cela nécessite que l’entreprise fasse évoluer ses convictions, sa culture et sa technologie. Cette transformation requière une restructuration de l’entreprise guidée par la stratégie et les objectifs. Une nouvelle gestion et de nouvelles procédures vont être définies, testées et déployées. La mise en œuvre de ces changements se matérialise à différents niveaux dans l’entreprise. Dans un premier temps, il s’agit de précisément définir la politique et la stratégie adoptées afin de se positionner compétitivement sur le marché. C’est à ce moment-là que la performance globale et les objectifs de l’organisation doivent être décrits. La mise en œuvre de ce programme bâti pour générer les bénéfices souhaités ne peut se faire que par un changement dans le management. C’est la raison pour laquelle l’étape suivante est le transfert des connaissances, l’éducation et l’entrainement des opérationnels. C’est au BIM manager de coordonner et piloter cet apprentissage. L’usage du BIM peut alors commencer. Il existe des phases opérationnelles que l’entreprise se doit de respecter pour tirer au mieux des avantages de l’utilisation nouvelle de la maquette numérique. L’entreprise fixe les normes et les processus retenus et élabore des maquettes numériques 3D pour des projets. Il ne s’agit pas encore de BIM à proprement parler mais plutôt de simples maquettes réalisées sur des logiciels 3D basiques (Sketchup) ou plus complexes (Revit, Archicad, …). L’objectif est tout d’abord de se familiariser avec la 3D. Ainsi, ces maquettes ne sont pas complètement collaboratives puisqu’elles sont propres à l’entreprise, c’est-à-dire construites par l’entreprise pour l’entreprise. De plus, elles ne possèdent aucunes informations supplémentaires telles que les délais ou les coûts. Mais elles peuvent être accessibles aux autres parties prenantes qui travailleront également dessus si nécessaire en plus de leur éventuelle maquette. La phase suivante est la phase intermédiaire que l’on pourrait appeler « phase de test ». Il s’agit de l’intégration progressive des outils du BIM et des modèles de management au sein de l’organisation. Autrement dit, la maquette numérique 3D devient une maquette BIM par l’intégration de données multiples aux objets de la maquette. L’organisation se familiarise avec cette nouvelle façon de travailler : plusieurs équipes peuvent travailler simultanément sur la maquette disponible sur le serveur de l’entreprise. Le gain de productivité se fait déjà sentir. La dernière étape consiste à ouvrir son processus de conception 3D aux autres prestataires : la maquette devient véritablement collaborative.
La difficulté consiste à concevoir collectivement le projet sur un même fichier en définissant les responsabilités de chacun, en garantissant la fiabilité des données et en protégeant son savoir-faire concurrentiel. Il s’agit de l’étape de transition la plus délicate. Une entreprise qui respecte ces phases d’évolution vers le BIM à toutes les chances de réussir sa transition numérique.

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LE BIM et ses gains

Le BIM un outil numérique qui comprend une représentation graphique en 2D ou 3D du bâtiment ainsi qu’une base de données concernant le bâtiment. La base de données de la maquette numérique contient de nombreux composants techniques du milieu  de la construction comme les gaines, les faux plafonds, les portes…

Le BIM est un investissement financier au départ car il faut constituer la base de données cependant  il permet de faire des économies par la suite. En effet il existe plusieurs phases lors de la construction d’un bâtiment en particulier lors de la conception et de l’exploitation.

Lors de la conception le BIM peut être assimilé à un levier qui permet de réduire les coûts en industrialisant les processus. Cela permet de :

  • D’assurer la traçabilité des matériaux/matériels afin de suivre la mise en œuvre.
  • Respecter les normes et les réglementations du milieu de la construction
  • Réduire les délais de réalisation grâce à une meilleure préparation du chantier en amont
  • Un partage de données avec les entreprises qui travaillent ensemble sur le projet

On estime que les gains chiffrés chez les britanniques lors de la mise en place du BIM Task Group est de l’ordre de 20% grâce à notamment l’amélioration de la productivité.

En France, une étude en 2009 estime que le BIM pourrait faire baisser les coûts, dus au  manque d’opérabilité entre les logiciels, d’environ 35€/m2 de Surface Hors d’œuvre Nette.

En phase d’exploitation les gains sont également importants. Cela permet notamment de :

  • Réduire les coûts de l’assurance de construction
  • Rendre l’exploitation plus performante grâce aux données de calculs
  • Réduire les coûts de non qualité

Le BIM en phase d’exploitation permettrait de faire près de 1.4 milliard d’économie sur environ quarante millions de m2 de construction neuve. On peut remarquer que les gains potentiels cités ci-dessus touchent tous les acteurs participant à un projet de construction. Et bien entendu, plus le BIM est intégré et utilisé dans toute la chaine des acteurs plus l’impact sera positif et les gains importants.

Enfin au-delà des gains économiques il y a les gains environnementaux. Lors de la conception d’une construction, le BIM permet  non seulement d’affiner la conception, mais également d’intégrer les informations produites lors de la conception du bâtiment. L’étude thermique qui est un point essentiel  peut être faite en utilisant plusieurs logiciels de simulation thermique et dynamique.

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La route est ouverte pour le BIM !

Le plus souvent, le BIM (Building Information Modeling) est directement associé au monde du Bâtiment. Cependant depuis quelques années, cet outil a trouvé sa place au sein des Travaux Publics et commence à se développer. Son intégration dans ce domaine a été plus lente que dans le Bâtiment à cause d’une mentalité qui porte encore sa préférence sur les plans en 2D. Mais la tendance est en train de s’inverser au vu des nombreux avantages actuels que le BIM apporte et grâce à ses innovations futures très prometteuses (appelées nD) qui vont faire avancer le monde des VRD (Voiries et Réseaux Divers) de manière significative. Cet outil qui permet d’améliorer la conception, la construction et l’exploitation d’un projet s’annonce en effet être la révolution technologique dans le monde du BTP.

Le processus de conception d’un projet réalisé à l’aide du BIM comporte trois grandes étapes. La première étape représente la planification et la conception préliminaire, la seconde est la conception détaillée et enfin la troisième comprend la simulation de construction et la gestion.  Plusieurs logiciels ont été mis au point afin de traiter chaque étape. Nous allons en présenter quelques-uns à titre d’exemple.
Pour la première étape, on retrouve le logiciel Autodesk InfraWorks. Il permet de créer des propositions de conception d’avant-projet ainsi que générer une visualisation 3D. Il fonctionne en combinant des données déjà existantes afin de créer un modèle 3D du processus de réalisation. Lesdites données peuvent provenir de plans AutoCAD 2D, SIG ou même de levés LiDAR ce qui permet de générer automatiquement des objets 3D comme des arbres, des poteaux, des bornes, etc. L’avantage de ce logiciel, en plus de la visualisation 3D, est la facilité d’actualisation des données. Ce qui permet de répondre rapidement à des modifications importantes.
Une fois que les modèles InfraWorks ont été créés, ils peuvent être exportés (et importés) sur le logiciel AutoCAD Civil 3D afin d’assurer l’étape de conception détaillée. Civil 3D permet d’ajouter de grandes quantités d’informations afin de faire, par exemple, des analyses de tempêtes ou des analyses sanitaires. Des outils supplémentaires du logiciel concernant les quantités de terrassement ou le calcul du volume de matériaux nécessaires fournissent des données importantes pour l’estimation des coûts de construction.
Lorsque tous les dessins sont terminés, la troisième étape peut commencer. Des visualisations de qualité sont réalisées à l’aide d’InfraWorks. Pour la gestion de la construction, il faut utiliser le logiciel Navisworks. Ce logiciel permet également grâce à son application Timeliner de gérer la 4D (dimension temporelle) afin d’optimiser le planning et la 5D (dimension financière) pour respecter le budget.

Actuellement, dans le cas précis des routes et autoroutes, le BIM possède trois arguments de taille. Le premier concerne les nuisances sonores. Grâce au BIM, nous pouvons faire une simulation du trafic routier et des bruits produits par le chantier afin d’estimer les nuisances sonores dégagées  dans le cadre du respect des seuils fixés par la Directive Européenne sur les Bruits Environnementaux. Le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) réalise une plateforme, nommée EVEcity, qui permet de simuler ces bruits. Le deuxième point concerne l’optimisation du trafic. La gestion de la circulation est améliorée en simulant un trafic et en observant  la coordination des feux, l’impact de la réalisation d’un rond-point, l’ajout d’une bretelle d’autoroute, etc. Le CSTB se retrouve être également à l’origine de cette simulation. Enfin le dernier point positif pour le BIM porte sur la sécurité des usagers. En effet, grâce à des simulations de visibilité et de collisions, le BIM permet de mieux concevoir la route dans l’optique de réduire les accidents liés à une mauvaise conception de la route (exemple : simulation de la L2 Nord à Marseille).

En conclusion, le BIM est un outil qui devient incontournable afin d’optimiser les chantiers de Travaux Publics. La 3D, 4D, 5D et les nD (analyse structurelle, sonore, gestion de trafic, etc.) représentent l’avenir de l’utilisation du BIM. Encore faut-il faire accepter ce changement et faire évoluer la mentalité concernant cette technologie.

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Le BIM à la rencontre de la Ville Durable

Le BIM et la simulation énergétique

Le « Building Information Modeling » ou « Bâtiment et Informations Modélisées » en plus d’être une maquette numérique, est une base de donnée actualisée tout au long de la conception du bâtiment. C’est une pratique permettant de référencer tous les équipements et matériaux du bâtiment ainsi que leurs qualités et impacts environnementaux. Elle permet de mieux gérer les interfaces entre métiers et est très utile pour la simulation de consommation d’énergie. En effet la modification de paramètres est plus facile et moins coûteuse qu’en phase de production. On peut aisément améliorer les capacités du bâtiment en multipliant les variantes et les simulations.

Une fois le bâtiment produit, on peut envisager d’utiliser la maquette 3D en continuant à la faire évoluer en fonction de l’exploitation et de la réhabilitation du bâtiment. En intégrant des capteurs et des compteurs au bâtiment il serait possible d’enrichir la maquette numérique de données recueillies lors de la vie de l’ouvrage comme par exemple son taux d’occupation ou les températures ressenties à l’intérieur. Ces paramètres pourraient donc être utilisés dans le cadre de simulation afin d’optimiser cette fois-ci les réglages des équipements.

Le transfert de la maquette numérique vers des outils de « Gestion de Maintenance » permettra d’amortir les coûts de mise en place des maquettes numériques sur la phase d’exploitation notamment par une optimisation des consommations énergétiques des différents équipements techniques.

Le BIM au service de la ville

Dans le futur, avec l’essor de l’usage du BIM on disposera d’informations de plus en plus nombreuses sur les nouvelles constructions. On pourrait même envisager que le parc existant soit lui aussi numérisé pour venir compléter l’information sur le tissu urbain.

On assistera également à un déploiement des équipements permettant la production d’énergies renouvelables sur les bâtiments. Ces derniers seront de plus en plus « intelligents » dans leur gestion des équipements. Nos outils d’analyse seront précis et fiables car basés sur des données générées en temps réel.

Nous aurons donc connaissance des besoins et des productions énergétiques de chaque bâtiment numérisé. Il sera alors possible de représenter la ville sous forme numérique et de soumettre son territoire à des simulations climatiques. Nous pourrons ainsi piloter la production d’énergies non renouvelables en fonction des besoins et de la météo. Le réseau ne sera pas saturé les jours où le parc d’énergies renouvelables sera en capacité de produire beaucoup.

La modification des habitudes de conception avec la mise en place systématique d’une numérisation du bâtiment permettra des économies en terme d’énergie, tout au long de la vie de l’ouvrage. Les petits bâtiments qui ne renverraient pas des informations en temps réel pourraient tout de même trouver leur place dans des simulations à plus grandes échelles afin d’améliorer l’urbanisation du territoire.

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