Révolution numérique du bâtiment : Et BIM dans ta ville !

Récemment se tenait le salon BIM World au CNIT de la Défense (92) où les professionnels du BIM se donnaient rendez-vous afin d’échanger autour de la maquette numérique. Un rendez-vous attendu, alors que le secteur du bâtiment s’intéresse de plus en plus à cette nouvelle méthodologie de travail.

BIM what ?

Le BIM, comprendre « Building Information Modeling » (ou parfois « Building Information Model » quand il s’agit seulement de la maquette), est une nouvelle manière de modéliser un bâtiment par le biais d’une maquette numérique. En réalité, il s’agit de bien plus : le terme peut désigner à la fois un processus de réalisation, un outil d’information, une nouvelle méthode de collaboration entre acteurs du projet, une méthode de management, etc. Autrement dit, on peut le définir comme la méthodologie de travail de génération et d’utilisation de la maquette numérique, permettant le partage de connaissance et une base d’information consolidée tout au long du cycle de vie d’une construction.

Pour les acteurs du secteur qui l’utilisent, le BIM concerne actuellement surtout la conception et la construction, même si travailler à partir d’un patrimoine bâti existant est possible (à l’aide de photo-modélisations, scannings de plans, relevés lasers sur site…). Des exemples d’utilisation pour l’exploitation voire la déconstruction existent mais sont moins courants, la maquette étant parfois délaissée après la conception ou construction. Ce qui est pourtant en contradiction sur l’aspect de cycle de vie présent dans la définition énoncée plus haut.

La principale valeur ajoutée de la maquette numérique BIM par rapport à la maquette 3D déjà connue de tous réside dans l’ajout d’information qualitative et quantitative aux modélisations numériques qui contiendront alors l’ensemble des données (techniques, économiques, environnementales…) du projet. A la représentation géométrique s’ajoutent les caractéristiques physiques et fonctionnelles du bâtiment, et leurs interactions entre elles, afin de créer des objets au sens informatiques du terme.

Après la planche (dessin à la main), les fichiers numériques 2D, les fichiers numériques 3D, arrive dès lors une modélisation 4D, 5D, 6D… 7D voire plus. Regardez plutôt :

En ajoutant la dimension du temps, par exemple, il sera possible de suivre l’ensemble d’un projet à toute temporalité, d’interroger l’évolution des travaux à une date donnée et de la visualiser. Une cinquième dimension : le coût, permettant en plus de calculer l’avancement en coût à cet instant t. Et on peut à cela rajouter des fonctionnalités particulières comme l’acoustique, la thermique, l’ensoleillement, etc. en connectant des logiciels spécialisés à cette maquette.

Un exemple possible : placer une source sonore dans une pièce d’une puissance définie, puis se positionner virtuellement dans une autre pièce pour entendre ce qu’une personne à cet endroit précis entendrait. S’il était possible de réaliser des expériences similaires avec des logiciels d’acoustique (conception paramétrique comme ICARE du CSTB), cette fonction pourra être couplée à la maquette, et dans le cas d’un changement de type de cloison dans le projet, on pourra alors vérifier si le projet répond toujours aux contraintes ou volontés initiales.

Des fonctions permettant d’utiliser des modélisations contenant de l’information sont présentes depuis de nombreuses années (notamment avec Archicad dès la fin des années 80). Mais le secteur du bâtiment, doté d’une inertie importante ne s’en est emparé que depuis ces dernières années, là où des industries comme l’aéronautique et l’automobile exploite ses atouts depuis bien longtemps (Toyota, Airbus…).

Le BIM évolué qui se présente aujourd’hui dans la construction, est utilisé en France depuis quelques années sur certains projets et plus récemment a aidé à la conception/réalisation d’œuvres complexes telles que la Fondation Louis-Vuitton, La Canopée des Halles, la Philharmonie de Paris, la tour 2D à la Défense ou la tour Odéon à Monaco. On cherche maintenant à s’orienter vers des projets plus ordinaires pour une démocratisation.

A qui profite le BIM ?

Les objectifs sont multiples et lister les améliorations possibles de manière exhaustive serait bien compliqué. En théorie, la maquette numérique présente de nombreux avantages. Tout d’abord grâce à la gestion cohérente des informations et l’enrichissement progressif des données par chaque acteur. Le projet bénéficierait d’une meilleure conception pour une augmentation de la qualité et une réduction des délais et des coûts évitant notamment la ressaisie de données. Une amélioration des performances est également visée, ainsi qu’un meilleur chiffrage (et surtout automatisé des métrés).

Côté maîtrise d’ouvrage, la maquette pourra faire office d’outil d’aide à la décision avec des simulations de plusieurs choix possibles. En plus de donner aux parties prenantes une vision plus claire du projet, la qualité de visualisation constituera un élément de communication (et également de vente) du projet. Par exemple, présentée au salon BIM World par Vinci, la visite virtuelle d’un bâtiment modélisé en BIM à l’aide du casque de réalité virtuelle Oculus Rift.

La réalisation s’en trouvera facilitée via des plans et méthodes optimisés, et un chantier sécurisé. Les entreprises de construction pourront utiliser le fichier numérique pour extraire des documents annexes supplémentaires pour une meilleure compréhension. La maquette BIM sera également support lors des revues de projet et permettrait une meilleure adaptation en cas de changement d’un paramètre.

En phase exploitation, le gestionnaire pourra avoir l’historique de son bâtiment compilé dans une maquette, et ainsi la somme des informations utiles pour l’exploitation et la maintenance. Il fera office de carnet de bord du bâtiment ou de carte vitale, régulièrement mise à jour après chaque diagnostic ou intervention d’un professionnel sur le bâtiment. Le gestionnaire pourra donc bénéficier du suivi. Dans cette optique, la maquette numérique pourrait optimiser la réflexion quant à l’exploitation, bien souvent sous-estimée lors des phases de conception et permettant ainsi d’optimiser l’économie globale du projet (l’exploitation peut représenter 85% des coûts liés au bâtiment sur toute sa durée de vie). Une multitude d’opportunités qui s’ouvre aux différents acteurs mais qui demande à être développée.

Un outil de collaboration

L’importance du BIM (notamment pour les acteurs du secteur) réside au-delà de l’avancée technologique de la maquette et concerne les méthodes de management de projet liées à cette nouvelle procédure. Un aspect prépondérant qui est parfois occulté par l’effet du beau, de la 3D et de la puissance de l’outil technologique.

Chaque intervenant crée ainsi de l’information et va l’ajouter la maquette numérique. On peut imaginer chaque discipline alimenter la maquette : ingénieur structure, planification, ingénieurs méthodes, ingénieur fluide, matériaux… Le projet aura alors une approche intégrée, qui avec la participation de tous les acteurs en phase amont permettra une vision globale. Le logiciel pourra identifier des incohérences (appelées clashes ou collisions) et les parties prenantes devront alors échanger pour s’adapter et faire avancer le projet. Ce stade de performance d’actions (pendant lequel chaque acteur travaille en temps réel sur le même fichier) constitue le niveau de maturité ultime d’application du BIM

Il est important de noter que l’on part du postulat que tous les acteurs soient impliqués et souhaitent collaborer.Un autre enjeu concerne dès lors l’interopérabilité. Comme souvent dans le domaine informatique, deux types de formats de données s’opposent : les formats propriétaires et les formats open (norme IFC). Ces derniers ont pour but d’être lisibles sur tous les logiciels et font face aux éditeurs qui se livrent une bataille pour imposer leur logiciel et leur format. En face, les partisans du format open proposent la norme IFC (mise en place par l’association Building Smart), toujours dans l’objectif d’échange et de collaboration détaillé précédemment.

Liée à ces nouvelles pratiques, un nouvel acteur pourrait également faire son apparition. Celui-ci, que l’on pourrait appeler BIM Manager ou BIM Leader, aurait comme missions principales de gérer la maquette, d’animer les réunions de coordination, d’établir les rapports de conflits, etc. Le tout en intervenant en étroite relation avec le chef de projet.

Si plusieurs interprétations se dégagent autour de ce Mister BIM, je partage l’idée que ce nouvel acteur n’a pas un rôle figé et n’est même pas forcément obligatoire à terme. Il peut s’agir de compétences que possède un chef de projet expérimenté et montrant un fort intérêt pour les nouveaux outils. Car plus qu’un as de logiciel de modélisation, son rôle concernera la gestion de projet et sa capacité à faire collaborer tous les acteurs de la manière la plus efficiente.

Et à l’échelle du quartier ?

On peut alors s’intéresser aux bénéfices du BIM à une échelle plus grande. On vous rassure : ils ne sauraient se résumer à la juxtaposition de bâtiments BIM. Ici aussi il pourra accompagner la gouvernance et l’aide à la décision.

Le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) développe à ce titre des maquettes numériques à l’échelle du quartier afin de créer une ville simulable avec des modèles pouvant aller jusqu’à une précision de 3cm/pixel. Ici encore, le centre profite de son expérience dans l’édition de solutions de conception paramétrique pour l’associer au BIM notamment dans le but d’optimiser le déploiement de solutions photovoltaïques, éoliennes ou limiter les impacts acoustiques, électromagnétiques ou hydrauliques.

En couplant les informations, on peut imaginer repérer les zones propices aux énergies renouvelables en associant l’exposition solaire et au vent, les espaces constructibles du PLU, le prix au m² de l’immobilier, la proximité de logements et leurs besoins énergétiques… Et ainsi programmer le projet en BIM à l’emplacement le plus adéquat !

Autre projet remarquable, le projet Astainable® mené par Vivapolis, marque regroupant un consortium d’entreprises hexagonales réunies afin de promouvoir la ville durable à la française. Un groupe de travail propose un projet sur l’ensemble de la ville d’Astana au Kazakhstan, archétype d’une urbanisation rapide et non-contrôlée. Une réflexion systémique a été menée, intégrant la construction durable, l’écomobilité, l’énergie, l’écosystème urbain, l’environnement, le mobilier urbain, etc. mobilisant plus de 300 entreprises françaises (de majors aux PME) et clusters.

L’intérêt ici se situe dans la dernière phase du projet, avec l’intégration des solutions dans une maquette 3D, créant ainsi une expérience immersive de ce que peut être une ville durable. Basée sur la mécanique du jeu vidéo, l’utilisateur peut (manette à la main !) appréhender la ville entièrement modélisée et notamment solliciter les informations de chaque élément représenté ; des informations des bâtiments (existants, rénovés ou neufs issus du projet) à la provenance des matériaux d’un banc public. Une méthode de travail collaborative a ici aussi été mise en place entre les acteurs pour une cohérence globale du projet, essentielle dans une démarche durable. Astainable est encore en cours de réalisation, plus d’informations après sa présentation officielle d’ici le mois prochain (fin mai 2015).

Pour les infrastructures également, le BIM peut être le support du projet. C’est le cas du projet de la Nouvelle route du littoral à la Réunion. Ce projet complexe se compose notamment d’un viaduc de plus de 5km (le plus long en mer de France) et de digues, dans un contexte difficile avec des hauteurs d’eaux variant entre 5 et 11 mètres dans une zone très exposée à la houle. L’utilisation de la maquette numérique a permis la gestion des interfaces entre les éléments et leur cohérence.

Un des enjeux était faire concorder lors de la conception les études géotechniques des ancrages des fondations sur pieux dans le substratum rocheux, l’implantation des fondations par rapport aux différentes couches géologiques, au fond marin et à la houle cyclonique. Egalement d’un point de vue paysager, la modélisation de l’ensemble du littoral permet de vérifier si les fortes contraintes paysagères sont respectées depuis tous les points de vue sur l’ile ou encore si les conditions de multimodalités (autoroute et bus, piétons, cycles) conviennent.

Plusieurs échelles et niveaux de précisions qui dépendront de l’intérêt du projet et de l’acteur concerné : décideurs politiques, populations locales, ingénieurs, architectes-urbanistes, etc. En effet, possibilité de précision élevée ne signifie pas qu’elle soit toujours nécessaire : Il faudra déterminer la granulométrie des informations nécessaires et avoir une réflexion sur notion de LOI (level of information). Ici encore, la technologie ne doit pas prendre l’ascendant sur le bon sens.

Une tendance mondiale

La notion de révolution se situe également dans l’aspect réglementaire : Cécile Duflot a annoncé avoir pour ambition de rendre obligatoire la maquette numérique à partir de 2017 dans les marchés publics d’Etat. Mais où se situe la France dans ce domaine ?

Ici encore, les avis divergent, même si tous concèdent qu’elle n’est pas aux avant-postes François Pélegrin, membre stratégique du plan du bâtiment durable, constate « un retard à l’allumage en France ». Dans la lignée de la directive européenne sur les marchés publics du 15/01/2014 qui promeut l’usage du numérique (de l’encouragement à l’obligation, plus d’informations ici), certains pays européens rendront obligatoire l’utilisation du BIM pour les projets majeurs gouvernementaux : le Royaume-Uni en 2016, l’Allemagne en 2020… Rejoignant ainsi les Pays-Bas, le Danemark, La Finlande et la Norvège qui l’exigent déjà pour certains projets, des pays qui ont déjà pour la plupart la culture de la collaboration dans le domaine de la construction. Ils s’alignent au niveau mondial aux autres nations qui l’implémentent déjà : les Etats-Unis, Hong-Kong, Singapour, la Corée du sud…

D’après Franck Hovorka et Pierre Mit, auteurs d’un rapport sur le BIM pour dans le cadre du Plan Bâtiment Durable présenté fin mars 2014, l’utilisation du BIM en exploitation « permettrait de positionner stratégiquement la France sur ce segment », secteur dans lequel aucune initiative particulière n’a été identifiée ailleurs jusqu’à présent.

Des perspectives très intéressantes en théorie donc, mais reposant sur beaucoup de postulats délicats dans le monde professionnel : volonté de collaboration entre tous les acteurs, partage d’informations, égalité en moyen (économique, compétence technologique, etc.) entre « petits » et « gros » et la possibilité pour tous de créer, lire et exploiter la maquette… De plus, beaucoup de questions restent en suspens, liée aux responsabilités, à la répartition des tâches (donc des charges de travail et donc des coûts), à la compatibilité et l’adaptation avec la loi MOP 1 (Maîtrise d’Ouvrage Publique), à la confidentialité, aux droits d’auteurs, à la création de librairies d’objets…

Les experts rencontrés au forum BIM World étaient majoritairement circonspects concernant une obligation en 2017 (liée à la volonté affichée par Cécile Duflot dans un article accordé au Moniteur), estimant la date de mise en application ambitieuse, notamment pour d’autres acteurs éloignés du BIM (risque que le législateur aille plus vite que les entreprises). En effet, si l’on suit cette logique, il faudrait que tout acteur impliqué au projet modélise en BIM, de l’architecte au sous-traitant en menuiserie pour ses fenêtres, etc…

Révolution, évolution, mutation, nouvelle ère voire Bouleversement Interprofessionnel Majeur (pour reprendre les termes de François Pélegrin)… Beaucoup de qualificatifs qui circulent ici et là. Peu importe la terminologie, entre partisans et réfractaires, enthousiasme et scepticisme, un changement approche et bien avisé sera celui qui gardera un œil dessus, même de loin. Un sujet à surveiller donc, dans tous les sens du terme.

Notes :

1- Certains y voient même une occasion de la retravailler voire de s’affranchir de ce cadre réglementaire qu’ils considèrent dépassé. Comme Patrick Vrignon, président de BTP consultant qui la compare « au séquençage du Taylorisme du XIXe siècle » alors que tout le monde va  travailler autour du même projet avec le BIM.