Qu’est-ce que le BIM ?
Le « Building Information Modeling » (modélisation des informations du bâtiment) ou « BIM » est la norme industrielle pour la gestion des chantiers dans le secteur de la construction. Il couvre la collecte, le traitement et le stockage des informations tout au long du cycle de vie d’un projet. Même si les technologies 3D telles que le LiDAR et la photogrammétrie gagnent de plus en plus de parts de marché, elles sont souvent considérées comme externes à l’écosystème BIM. Dans cet article, nous étudions les domaines dans lesquels ces solutions sont les plus efficaces et la manière dont elles font progresser le secteur.
Qu’est-ce que le BIM ?
Le BIM est plus qu’une simple version spécifique à l’industrie de la modélisation 3D, il couvre l’ensemble du processus de capture et de traitement des données. Tout ce qui relève de la gestion des bâtiments, de la conception initiale à la démolition, s’articule autour de la visualisation, du partage et de l’analyse des données. Il est donc impératif que les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs maîtrisent parfaitement les concepts du BIM.
Pour simplifier les choses, il est probablement préférable de découvrir les principes fondamentaux du BIM séparément :
Processus : Le BIM consiste essentiellement à utiliser des outils numériques et des workflows collaboratifs pour créer et gérer les informations relatives aux bâtiments tout au long du cycle de vie du projet. Cela peut inclure la modélisation et le traçage, la conformité aux normes ISO ou tout autre élément intermédiaire. Tous ces éléments contribuent à promouvoir l’intégration interdépartementale et le contrôle des processus.
Modèles : Représentations numériques d’un actif planifié ou Tel que Construit (TQC), qui comprennent les caractéristiques physiques ou fonctionnelles de l’objet réel. Selon l’étape du workflow, il peut s’agir d’un modèle basé sur des données ou d’un modèle 3D paramétrique complet. Voyez-le comme un résultat tangible du rassemblement d’informations BIM et comme un outil important pour la gestion des coûts et du calendrier.
Gestion : Les données BIM capturées peuvent être utilisées pour garantir la traçabilité et la conformité aux normes rigoureuses du secteur de la construction. En établissant un lien entre la conception/consommation et les opérations plus larges d’une entreprise, elles permettent également de prendre des décisions éclairées à grande échelle.
Quelles sont les normes applicables au BIM ?
En matière de conformité BIM, tout dépend de votre lieu d’activité. Cependant, certaines normes internationales importantes méritent une attention particulière.
L’ISO 19650 regroupe une série de normes internationales qui englobent l’ensemble du cycle de vie du BIM, notamment la conception, la livraison, la gestion des données et la sécurité. Ces normes s’appuient sur la PAS 1192, un autre ensemble de normes élaborées au Royaume-Uni. La PAS 1192-3, par exemple, porte sur la gestion de l’information tout au long de la phase opérationnelle de chaque projet. Bon nombre de ces règles sont encore utilisées, en particulier lors de la restauration de bâtiments patrimoniaux, et il est donc important de les connaître.
Une autre norme ISO à mentionner est l’ISO 16739. Elle définit les classes de base de l’industrie (IFC) pour l’interopérabilité BIM, qui sont essentielles à la collaboration. Les logiciels tels qu’AutoCAD et Autodesk Revit, par exemple, doivent pouvoir fonctionner ensemble, sans aucune perte de données.
Moins liée à la modélisation 3D, mais néanmoins importante à connaître, la norme COBie (Construction Operations Building Information Exchange, échange des informations relative au bâtiment dans les opérations de construction) concerne l’équivalent du BIM pour les informations non graphiques. Dans la pratique, les listes d’équipements et les garanties sont souvent partagées sous forme de tableurs à partir de modèles BIM, en particulier lorsqu’il s’agit d’infrastructures publiques.
Il en existe plusieurs autres qui filtrent efficacement les principes de l’ISO 19650 dans des cadres locaux. Au final, vous devez vous renseigner sur les exigences des normes BIM du pays dans lequel vous opérez.
Différents « niveaux » de BIM
Si tout cela semble quelque peu confus, sachez que le secteur dispose de différents niveaux d’intégration BIM, ce qui vous permet de déterminer le degré d’intégration réel des entreprises. Voici un résumé général de l’échelle :
Niveau 0 : Pas de collaboration – Il y a peu ou pas de numérisation et très peu d’intégration entre les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs. Les informations sont généralement partagées sous des formats traditionnels tels que des schémas ou des plans en 2D, avec un suivi minimal pour l’assurance qualité.
Niveau 1 : Colllaboration partielle – Une certaine gestion de l’information a été mise en place, des plans 2D sont utilisés dans les premières phases et la conception 3D est déployée pour la visualisation. Cela implique l’utilisation d’outils tels qu’AutoCAD (3D), SketchUp et MicroStation. Malgré l’existence éventuelle d’un serveur commun, le partage et l’intégration des modèles peuvent être limités.
Source image : https://www.youtube.com/@autocad
Niveau 2 : BIM collaboratif – C’est le niveau d’intégration BIM requis pour obtenir de nombreux contrats. Au Royaume-Uni, il est souvent nécessaire pour les projets d’infrastructure nationaux. Des modèles 3D riches en informations sont indispensables, les données étant échangées dans des formats universels via des processus standard. En conception, les ingénieurs peuvent encore disposer de modèles 3D distincts, mais ceux-ci sont fusionnés pour la détection des collisions.
Niveau 3 : BIM entièrement intégré – Pour atteindre le niveau supérieur, les entreprises doivent être entièrement intégrées de haut en bas, et tous les collaborateurs doivent travailler à partir d’un jumeau numérique partagé en temps réel. Cela doit couvrir l’ensemble du cycle de vie de manière à garantir l’uniformité et la conformité des données.
Applications du BIM
Conception et visualisation
Comme tous les processus de conception, la construction d’un bâtiment commence par la phase de conception. À l’aide d’un logiciel dédié, il est possible de créer rapidement des visuels 3D réalistes. Selon l’application, ceux-ci peuvent même inclure des paramètres de superposition pour les vérifications initiales de la conception et permettre la modélisation paramétrique de surfaces parallèles, qu’il s’agisse de murs, de sols ou de systèmes plus complexes.
La « détection des collisions » effectuée à ce stade est également essentielle à l’efficacité. Les vérifications automatisées des conflits entre les conceptions qui se chevauchent permettent de signaler les problèmes potentiels et de les corriger avec un minimum d’interruptions du projet dues à des retouches ou à des erreurs sur le chantier. Au début du projet, il est tout aussi important de tenir les consultants informés, de sorte que les modèles initiaux facilitent la coordination.
Planification de la construction
Sans entrer dans les détails du processus d’analyse approfondie, les modèles BIM facilitent essentiellement la précision des prévisions en reliant de manière dynamique la conception et la construction aux budgets des projets. L’intégration de ces modèles aux données relatives au temps et au séquençage permet de simuler les projets, ce qui permet de mieux identifier les éventuels croisements dans les trajectoires des machines et de suivre l’avancement en temps réel.
En fin de compte, la planification en temps réel est la pierre angulaire du BIM ; une gestion rigoureuse des actifs permet de réduire les coûts et les délais des projets, tout en tenant les bailleurs de fonds informés. Elle est également essentielle pour analyser l’impact environnemental de chaque construction, une préoccupation grandissante pour le secteur.
Vérification TQC
À l’aide de scanners laser ou de photogrammétrie, il est possible de capturer des structures et de les comparer aux conceptions originales. Les comparaisons côte à côte sont utiles pour identifier les désalignements, les problèmes de dimensions/tolérance et tout élément manquant dans la construction. Le fait de s’assurer que l’intention de conception est respectée minimise également les problèmes causés par les éléments structurels, qu’il s’agisse de l’élévation du sol ou de l’épaisseur des murs, susceptibles d’entraîner des retouches longues et coûteuses.
Les scans Tel que Construit (TQC) sont également extrêmement précieux dans une perspective plus large de gestion de projet. Grâce à un modèle en temps réel, le suivi des actifs et la planification des coûts deviennent beaucoup plus faciles. Lorsque des erreurs se produisent, il est tout aussi utile de disposer d’un jeu de données couvrant l’ensemble du workflow, indiquant où les choses ont mal tourné.
Intégration du smart building
Si vous n'êtes pas familier avec ce concept, les « smart buildings » sont des structures qui intègrent des systèmes interconnectés avancés qui centralisent le contrôle, automatisent et optimisent les performances. Dans une usine, cela peut se traduire par la mise en place d’un réseau Internet des objets (IoT). La connexion des machines physiques, des capteurs et des logiciels permet une surveillance automatique et une prise de décision rapide.
D’autres formes de smart buildings comprennent des technologies plus conventionnelles telles que les systèmes CVC, les ascenseurs et les systèmes de contrôle d’accès. Dans chaque cas, les modèles BIM offrent un jeu de données unique et unifié qui facilite l’installation et la configuration de systèmes complexes qui se chevauchent. Ils présentent également des avantages pratiques : l’éclairage, le chauffage et la climatisation, par exemple, peuvent s’adapter automatiquement aux conditions réelles.
Scan-to-BIM : comment le scan 3D peut vous aider
Il est important de rappeler que les modèles BIM et les modèles 3D ne sont pas identiques. Si ces derniers peuvent inclure des détails essentiels sur la texture et la géométrie, ils ne contiennent pas autant d’informations que les ensembles de données BIM qui couvrent l’ensemble du projet, notamment les murs, les portes et les équipements.
Cela dit, les modèles 3D peuvent servir de base à la création de modèles BIM. Les scans 3D sont des outils précieux lors de la construction sur des structures existantes. Ils permettent de vérifier les conditions TQC, facilitent la détection des collisions, la documentation rapide et l’analyse contextuelle. Une fois la construction terminée, le scan 3D peut également être utilisé dans le cadre de l’inspection et de la surveillance des infrastructures.
Artec Ray II, par exemple, a été utilisé pour inspecter une digue, tandis qu’Artec Eva a permis la modernisation d’un barrage hydroélectrique en capturant des données CAO d’une précision inférieure au millimètre pour la fabrication de turbines.
Par rapport à l’arpentage ou à des technologies telles que SLAM, la lumière structurée et le LiDAR sont plus polyvalents et plus précis. Ray II capture des scènes avec une précision allant jusqu’à 1,9 mm, tandis que les appareils portables sans fil tels qu’Artec Leo scannent les détails fins avec une précision de 0,1 mm. Artec Studio fusionne ensuite les nuages de points en une seule étape, ce qui permet d’obtenir des scans volumineux avec une grande fidélité là où cela compte.
Pour y parvenir, il faut un peu plus de travail. Les scans d’objets, de bâtiments ou de zones doivent souvent être exportés vers des logiciels tiers. Cependant, le processus est de plus en plus simple à réaliser et il existe de nombreuses options, allant de Rhino 3D à Autodesk Revit pour la conception et la planification. Toute application nécessitant des données TQC peut bénéficier de l’ajout de la capture de la réalité au workflow BIM.
BIM ou CAO : quelle est la meilleure solution et quelle est la prochaine étape ?
Tout comme pour les modèles 3D, la CAO est légèrement différente de la modélisation BIM. La CAO est le format de modélisation standard utilisé par la quasi-totalité des professionnels de la conception et de la documentation. Le BIM, quant à lui, consiste à créer des modèles riches en données pour la collaboration multidisciplinaire sur des projets.
Grâce à des fonctionnalités telles que le surfacage automatique dans Artec Studio, il devient de plus en plus facile de convertir des données de scan 3D en surfaces CAO solides, ce qui évite aux concepteurs de partir de zéro. Les comparaisons entre scans et CAO sont également très utiles pour analyser les déviations et surveiller l’usure. Dans la dernière version du logiciel, il est même possible d’ajuster des primitives à des nuages de points, ainsi qu’à des maillages. En pratique, cela ouvre les outils de mesure intégrés à des applications de vérification et d’inspection sur site.
À l’avenir, on peut s’attendre à voir apparaître un nombre croissant de solutions permettant de passer de modèles de scan vers la CAO ou de scan-to-BIM. Mais dans l’immédiat, ce sont des domaines de capture de données distincts, parfois adjacents et qui se recoupent.
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