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BIM, SIG et organisation de chantier

Le 22/11/2021, modifié le 22/11/2021.

Le secteur du bâtiment est entré assez tardivement dans le monde digital. Cependant, aujourd’hui de nombreuses opportunités digitales s’offrent aux acteurs du BTP pour solutionner leurs problèmes. Les nouvelles technologies sont alors devenues de véritables enjeux pour le secteur du bâtiment, car peu de chantiers respectent les budgets et délais de départ fixés avec le client.
En s’inscrivant dans une démarche de transformation numérique des entreprises, les acteurs du secteur de BTP bénéficient d’une marge de manœuvre importante, ce qui favorise l’amélioration des prix et de l’organisation. En effet, la digitalisation contribue à l’amélioration de la gestion des coûts, des plannings, etc…

BIM

Le BIM, Building Information Modeling, est un terme anglais peut se traduire par Modélisation des Informations (ou données) du Bâtiment.
Le BIM ne se résume pas seulement à une maquette numérique, il s'agit avant tout de méthodes de travail pour concevoir une maquette numérique contenant des données sur chaque élément de l'ouvrage. On parle alors de modèle paramétrique. Ces informations sont suivies durant toute la durée de vie de l'ouvrage, de sa conception à sa démolition.
Pour mesurer tous les enjeux de ce concept, la maquette permet de mettre en évidence plusieurs dimensions. On assimilera assez aisément les 3 premières dimensions, qui sont les dimensions géométriques, X, Y & Z qui permettent de se rendre compte des volumes, des interactions entre chaque élément, et facilitent les calculs de quantités.
En plus des dimensions géométriques de l'ouvrage, on peut également ajouter :

  • Le temps (4D), en intégrant un planning, qui facilite la lecture du projet à l'instant souhaité

  • Le coût (5D), afin d'estimer et suivre la situation financière pendant la durée de vie de l'ouvrage.

Les autres dimensions généralement prises en compte sont la dimension de développement durable (enjeux énergétique et thermique) et sur la durée de vie du projet (maintenance des équipements, etc.), mais nous pouvons intégrer nos propres dimensions. Par exemple, pour être pertinent sur l'organisation de chantier, associer la dimension de la main d'œuvre à chaque ouvrage élémentaire ou bien l'aspect matériel sont des pistes de développement à envisager.
Le BIM présente plusieurs aspects qui apporte une véritable valeur ajoutée par rapport aux méthodes traditionnelles de conception.

  • Précision sur les volumes et les quantités grâce à une actualisation en temps réel de la maquette numérique.

  • La représentation en 3D du projet permet de visualiser, de planifier et d’évaluer les risques en temps réel.

  • Le budget alloué à la réalisation des travaux est mieux maîtrisé.

  • Les risques d’erreur sont réduits et la qualité de la construction plus élevée.

  • La facilité de communication avec toutes les informations qui peuvent être ajoutées, permettant ainsi à chaque acteur de mieux comprendre le projet.

Le BIM est considéré comme une solution numérique pour mener à bien des projets grâce à une meilleure organisation globale du chantier de construction. Il permet à l’entreprise d’anticiper les difficultés/problèmes rencontrés en phase d’exécution et d’améliorer la prise de décision.
L’outil est au cœur de la révolution numérique. En effet, l’échange d’informations occupe une place centrale. La collaboration / communication est favorisée grâce à l’utilisation de maquettes numériques qui peuvent être échangées entre les collaborateurs.
En effet, cet outil numérique et collaboratif permet à tous les intervenants de suivre et de partager toutes les données d’un projet en temps réel, mais aussi d’y inclure les dimensions souhaitées (temps, coûts).
65% des utilisateurs du BIM mettent en avant l'efficacité du travail collaboratif, l'optimisation de la qualité des projets et du gain de temps.

SIG ou GIS

Un système d’Information Géographique est un outil informatique permettant de représenter et d’analyser toutes les choses qui existent sur terre ainsi que tous les événements qui s’y produisent.
Les SIG offrent toutes les possibilités des bases de données (telles que requêtes et analyses statistiques) et ce, au travers d’une visualisation unique et d’analyse géographique propres aux cartes.
Sur la carte d’activité de votre SIG, vous pouvez visualiser vos objets tels que vos réseaux, le cadastre, vos différents sites de production, vos clients, vos concurrents, vos points de vente, votre patrimoine immobilier.
Le passage des plans de construction aux modèles 3D peuvent être comparé au passage des cartes au SIG. Le concept de géo-fonctionnalité correspond à l'objet.

Intégrations de ces deux concepts dans l'organisation de chantier

Quand les données géospatiales entrent dans le monde du BIM, cela offre un potentiel d’autant plus élevé qu’un fonctionnement en BIM "isolé". Malgré un potentiel prometteur certaines attentes irréalistes ne peuvent être satisfaites par les logiciels actuels. De tels obstacles technologiques et organisationnels ne peuvent être surmontés qu’avec l'application de nouvelles normes pour les données, les services et les processus. ‍

Même s'il existe plusieurs différences entre les méthodes et processus qui soulignent les deux approches, la tendance générale reste de les combiner pour profiter de leurs avantages cumulés. L’aboutissement d’une telle vision commune amènerait des résultats hautement productifs dans le domaine du BIM.
En effet, asseoir une interopérabilité entre BIM et SIG offre des avantages en termes de planification du projet, notamment durant les phases de conception et de construction.
On éliminerait une grande partie des risques habituels liés à la conception et à la construction lorsque l'on sait que les retards les plus importants dans les grands projets d’infrastructure proviennent des phases de planification et de délivrance des permis.
En combinant les deux concepts, on obtiendra une maquette BIM pourvue d’un calque précisant le contexte géospatial. En d’autres termes, les SIG fourniront, par exemple, une tendance rapide pour ; les études géotechniques (type de sol, zones sujettes aux inondations, etc.) ; ou une étude plus précise de l'environnement existant (présence de zone non-constructible, détails des constructions voisines, proximité avec les infrastructures de transport et leurs contraintes associées). Grâce à ces informations, les concepteurs seront en mesure d’influencer l’emplacement, la géométrie, l’orientation et même les matériaux de construction d’un ouvrage.
De plus, dans le secteur du BTP, au fil de toutes les phases d’un projet de construction, force est de constater que des données cruciales se perdent inexorablement.
Qu’il s’agisse de déplacer le processus de construction dans une usine de préfabrication ou de transformer le chantier en une usine en plein air, les entrepreneurs mettent l’accent sur l’amélioration de la planification logistique et sur la réduction, à la fois du temps de travail, et de la quantité de déchets. En effet, l’intégration d’une dimension spatiale à ce nouveau processus de construction industrialisée permettra d’accroître l’efficacité de chaque projet en cours de réalisation.

Une interopérabilité de ces concepts pour une meilleure organisation de chantier

Les enjeux principaux de cette association de concept se situent à plusieurs niveaux :

Phase de conception et de planification
  • Visualisation des variantes de planification, de leurs impacts sur les installations de chantiers

  • Utilisation de modèles de construction pour l'analyse géospatiale :

    • Approbation du projet par les autorités

    • Simulation de trafic

    • L'impact environnemental

    • Etc…

  • Contexte topographique proche du bâtiment prévu :

    • Alignement sur les lignes parcellaires

    • Études géotechniques

    • Emplacement des raccordements du bâtiment

Phase de travaux de construction
  • Gestion des machines :

    • Guidage des engins

    • Positionnement optimisé de la grue ou des moyens de levage

  • Gestion des zones de chantiers :

    • Organisation des zones de stockage / préfabrication

    • Traçabilités des livraisons

    • Gestions des déchets

  • Gestion du parc matériel :

    • Géolocalisation de chaque équipement

    • Amélioration du suivi de maintenance

  • Travailleurs connectés (Géolocalisation en temps réel) :

    • Signalisation de zones dangereuses

    • Interaction avec les autres engins / véhicules

  • Suivi de l'avancement des travaux

    • Avancement en temps réel

    • Visualisation directe des consommables

Avec ces quelques exemples, on se rend rapidement compte de l'importance de ces concepts. Ils simplifieront les démarches lors de la phase de conception, non-seulement en répondant aux problématiques administratives et environnementales mais également en intégrant parfaitement le projet dans son futur milieu.

De plus, en phase d'exécution, avec l'association du BIM et du SIG on pourra améliorer les démarches qualité, sans négliger la sécurité ou l'aspect environnemental (HQE) des ouvrages.

 

Les défis d’intégration de BIM et SIG

Cependant, cette vision s’accompagne de plusieurs défis :

  • Un environnement de données commun ouvert pour la collaboration

Le BIM n’est pas une base de données monolithique contenant toutes les informations dans un modèle de donnée uniformément structuré avec une sémantique adéquate.
Le terme “environnement de données commun” (Common Data Environment ou CDE) reste délibérément générique et peut désigner soit un simple fichier de système de stockage ou une infrastructure fédérée déployé en SaaS.

  • Passer à une logique orientée objet 

Dans les applications BIM, un objet de construction est caractérisé par ses représentations géométriques et ses propriétés. Par exemple, un mur peut être représenté soit en tant que segment reliant deux points, soit en tant que géométrie 3D (longueur ; hauteur ; épaisseur)
De plus, la représentation ce mur évoluera au cours du cycle de vie du bâtiment, notamment après l'ajout de détails de construction ainsi que de données concernant son ingénierie, son planning ou même son coût.

  • Une meilleure représentation spatiale 

Au niveau de la représentation spatiale, le défi concerne la complexité et la diversité des types de représentations géométriques et topologiques existant dans le BIM.
Les logiciels BIM, se concentre davantage sur une représentation solide paramétrique de ses caractéristiques (maquette numérique) et ne prennent pas en charge les caractéristiques géospatiales de l'ouvrage. L'identification, la visualisation, les sélections ou analyses de ces caractéristiques sont difficiles à effectuer sur ces plateformes car elles sont la plupart du temps représentées sous forme de primitives géométriques (e.g. points, lignes ou surfaces).

  • Le géoréférencement

Avec les bons paramètres de transformation, le modèle de construction peut être correctement placé dans un système de coordonnées géodésiques. Le thème du géoréférencement joue un rôle décisif mais est néanmoins mal mis en œuvre dans la pratique.
A ce sujet, les développeurs de logiciels doivent encore améliorer leurs produits. La norme IFC ne comprend pas une description claire de l'échelle géodésique considérée, ni un modèle conceptuel de données pour les points de levé et de l'inclusion d'attributs conformes aux SIG pour la transformation des données géodésiques.

Chez ImaaGO, nous sommes conscients des enjeux que représente le BIM et nous sommes particulièrement sensibles aux problématiques énumérées dans cet article. Nous nous efforcerons de répondre au maximum d'entre-elles lors des futures évolutions du logiciel.
En attendant, nous vous accompagnons dans votre transition numérique, en vous proposant des formations. N'hésitez pas à nous contacter pour plus d'informations.
Pour appréhender notre démarche, allez consulter notre article sur l'approche qualité si ce n'est pas déjà fait.

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