L’histoire du BIM

C’est dans le secteur du bâtiment que la modélisation des informations du bâtiment (BIM) a récemment fait des vagues. Ces deux dernières années, tout le monde parle du BIM lors d’expositions de bâtiment et de construction. Ca a été le mot à la mode, donnant l’impression de quelque chose de nouveau à bon nombre de personnes, alors qu’en réalité, les idées et la technologie qui se cachent derrière ce sigle évoluent depuis plus de cinquante ans (Silva, 2011).

Le concept du BIM n’est pas le fait d’une seule et unique personne mais découle d’une riche histoire de l’innovation qui provient à la fois des Etats-Unis, d’Europe Centrale et du Nord et qui s’étend jusqu’au Japon. Il est également intéressant de noter qu’une partie de l’histoire du BIM est intrinsèquement liée à la Guerre Froide.

Toutes ces histoires captivantes ont poursuivi leur petit bonhomme de chemin pour générer la solution collaborative idéal eet perturber les flux de travail CAD 2D (Bergin, 2011).

Qu’est-ce déjà que le BIM?

Dans un précédent article, nous avons déjà expliqué avec beaucoup de minutie ce qu’est la modélisation des informations du bâtiment (BIM). Mais pour venir étoffer cet article, il faut rappeler que le logiciel BIM idéal est capable de représenter les propriétés physiques et intrinsèques d’un bâtiment, comme étant un modèle orienté objet lié à une base de données (Bergin, 2011).

Le BIM le plus récent peut fournir des moteurs de rendu, optimiser la fonction d’une taxonomie spécifique ainsi que l’environnement de programme pour construire les composants du modèle. Les modèles BIM actuels sont en 3D avec des plans orthographiques en 2D qui apparaissent également avec des segments et des élévations.

Lors du développement d’un projet d’infrastructure, les dessins du projet et les modifications sont adaptés proportionnellement aux changements effectués sur le modèle. La modélisation des informations du bâtiment peut être conçue dans un logiciel qui peut, ou peut ne pas être paramétrique.

La paramétrique, en tant que processus basé sur des algorithmes, permet la manifestation de paramètres et de règles qui, ensemble, définissent, encodent et clarifient la relation entre l’intention de la conception et la réponse proposée (Jabi, 2013).

Comment ça la paramétrique?

La modélisation paramétrique permet de créer des éléments de contrainte tels que la hauteur d’un niveau horizontal, qui peut ensuite être liée à la hauteur d’un ensemble spécifique de murs, ajustés entre eux de manière paramétrique. Cela crée un modèle de base de données dynamique lié à la géométrie.

Cette évolution a apporté une solution à l’absence d’information calculable dont il a été question dans cet article. La modélisation paramétrique a permis à l’industrie de modifier les dessins à de multiples échelles et sur des feuilles de dessin fragmentées — le nombre d’heures nécessaires à la réécriture manuelle diminuant constamment avec le temps.

L’utilisation de l’informatique a permis d’automatiser les tâches de longue haleine dans toutes les disciplines, ce qui a grandement amélioré la productivité.

Au début, le BIM était plus une figure de proue que la technologie actuelle — les limitations informatiques et les interfaces utilisateur bizarres pour les plates-formes BIM se sont retrouvées avec des programmes de dessin au trait 2D comme AutoCAD et Bentley Microstation. Il a fallu beaucoup de temps pour incorporer la calculabilité dans la modélisation de la conception.

Chronologie de l’histoire du BIM

1957 — Pronto, premier logiciel commercial de fabrication assistée par ordinateur (FAO)

1963 — Sketchpad, CAO doté d’une interface utilisateur graphique

1975 — Système de Description du Bâtiment (BDS)

1977 — Langage graphique pour un Design Interactif (GLIDE)

1982–2D CAO

1984 — Radar CH

1985 — Vectorworks

1986 — Really Universal Computer-Aided Production System (RUCAPS)

1987 — ArchiCAD

1988 — Pro/ENGINEER

1992 — Modélisation des Informations du Bâtiment comme désignation officielle

1993 — Conseiller en Conception des bâtiments

1994 — miniCAD

1995 — Format de fichier Industry Foundation Class (IFC)

1997 — Equipe de travail d’ArchiCAD

1999 — Onuma

2000 — Revit

2001 — NavisWorks

2002 — Autodesk rachète Revit

2003 — Generative Components

2004 — Mise à jour de Revit 6

2006 — Projet Numérique

2007 — Autodesk rachète NavisWorks

2008 — Parametricist Manifesto

2012 — formit

Les débuts du BIM

Pour retracer l’histoire du BIM et de ses systèmes, nous devons nous tourner vers les débuts de l’informatique et creuser dans ses fondements conceptuels. La conception assistée par ordinateur et la production assistée par ordinateur (puis la fabrication) sont deux technologies qui se sont brutalement développées de manière séparée , au même moment au début des années 60. A ce moment-là, personne n’avait prévu que les logiciels FAO et CAO pourraient se recouper et émerger au point de devenir les forces puissantes du monde industriel (American Machinist, 1999). (emerge as powerful forces in the industrial world)

En 1957, Pronto, le premier logiciel commercial de fabrication assistée par ordinateur (FAO) est développé par le Dr. Patrick J. Hanratty. Il s’agissait d’une technologie d’usinage à commande numérique qui a ensuite évolué vers la fabrication assistée par ordinateur. Peu de temps après, il s’est essayé aux graphiques générés par ordinateur et c’est en 1961 qu’il a développé la CAO (ou CAD) Conception Automatisée par Ordinateur qui est devenu le premier système FAO/CAO (CAM/CAD) qui utilisait des graphiques interactifs et était utilisé par Général Motors pour réaliser des matrices de moulage complexes. Suite à quelques échecs, très probablement dûs au langage de programmation assez impopulaire, Hanratty tient ces propos:

“Il ne faut jamais créer quelque chose d’étroitement lié à une architecture précise. Et assurez-vous de toujours communiquer avec les autres systèmes, même ceux de vos concurrents.”

En 1962, Douglas C. Englebart écrit un article intitulé, “Accroître l’Intellect Humain”. Il y soutient la pensée de l’architecte de demain, y suggère une conception basée sur les objets, la manipulation paramétrique, et des bases de données relationnelles (Bergin, 2011):

“L’architecte commence à entrer une série de spécifications et les données d’une dalle de plancher de quinze centimètres d’épaisseur, des murs en béton de trente centimètres d’épaisseur et de deux mètres et demi de hauteur dans l’excavation, et ainsi de suite. Lorsqu’il a fini, la scène apparaît à l’écran. Le structure prend forme. Il l’examine, l’ajuste, etc. Ces listes s’étoffent toujours de plus de détails, d’une structure qui s’imbrique, ce qui représente l’évolution de la pensée sous-jacente à la conception en cours.”

A ce moment là, plusieurs chercheurs en conception travaillent sur une technologie équivalente au Système d’Information Géographique (SIG). Parmi ces chercheurs, c’est le travail de Christopher Alexander qui se distingue en influençant le travail de programmation orientée objet, d’un groupe de jeunes informaticiens. Toutefois, sans interface graphique à l’époque, les cadres conceptuels n’ont pas pu être créés.

Le rêve de construire le modèle

En 1963, “Sketchpad”, développée au MIT Lincoln Labs par Ivan Sutherland, est la première conception assistée par ordinateur (CAO) dotée d’une interface utilisateur graphique. Elle a avant tout été avant-gardiste pour ce qui est des interactions entre l’homme et l’ordinateur et a été une avancée majeure dans le développement de l’infographie (Sutherland, 2003).

En terme de technologie pour le domaine du bâtiment, Sketchpad a cédé la place à de solides programmes de modélisation — la représentation numérique de la géométrie a été perfectionnée, ce qui a permis d’afficher et d’enregistrer des informations de forme. Dans les années 70 et 80, les deux méthodes principales qui en ont découlé ont été la géométrie de construction des solides (GCS)et la représentation frontière (B-rep).

Pour cela, le processus de conception global nécessitait et présentait en même temps le défi de commander l’ordinateur avec le plus de facilité possible.

L’ assemblage de la base de données

En 1975, Charles Eastman a publié un document où il y décrit un prototype qu’il appelle un Système de Description du Bâtiment (Building Description System BDS). Il y développe les idées de conception paramétrique, de représentations 3D calculables de qualité supérieure, bénéficiant d’une “base de données intégrée unique et d’analyses quantitatives”. (“single integrated database for visual and quantitative analyses”).

Dans son document, Eastman y décrit en fait bel et bien le BIM que nous connaissons aujourd’hui. Eastman a conçu un programme qui a permis à l’utilisateur d’accéder à une base de données triable — l’information peut y être extraite par catégories ( incluant matériel et fournisseur), également dotée d’une interface utilisateur graphique, orthographique et des vues en perspective.

Le Système de Description du Bâtiment a été l’un des premiers projets dans l’histoire du BIM à créer une base de données du bâtiment avec succès. Il y décrit tous les éléments individuels de la bibliothèque qui peuvent être extraits et ajoutés à un modèle (Bergin, 2011).

Eastman en conclut que le Système de Description du Bâtiment améliore la rédaction et l’efficacité d’analyse, divisant par deux le coût de la conception. Le Système de Description du Bâtiment est l’expérience qui a permis d’identifier tous les problèmes fondamentaux liés à la conception architecturale et ce, pour les cinquante années qui ont suivies.

En 1977, dans le CMU Lab, Charles Eastman a ensuite créé GLIDE (Langage graphique pour un Design Interactif) qui présentait la majeure partie des caractéristiques de la plateforme actuelle du BIM.

Avec l’arrivée des années 80, plusieurs systèmes ont vu le jour un peu partout. Bénéficiant d’une popularité croissante dans ce secteur industriel, certains ont même été appliqué aux projets de construction. C’est en 1986, que RUCAPS (Really Universal Computer-Aided Production System) est utilisé pour la rénovation du Terminal 3 de l’aéroport d’Heathrow.

C’était le premier programme de CAO dans l’histoire du BIM à être utilisé dans la construction préfabriquée (ou la construction en phase temporelle, si l’on veut être technique). Il est considéré comme un précurseur du logiciel BIM actuel (Eastman et al, 2008).

Vers la conception et la construction virtuelle

Alors qu’aux Etats-Unis et en Grande-Bretagne, les développements avancent à grande vitesse, en Hongrie communiste, un génie en informatique et en programmation fait de la contrebande d’ordinateurs Apple malgré le Rideau de Fer, afin de développer un logiciel qui plus tard, va changer le cours de l’histoire du BIM autant du point du vue de son concept que de sa commercialisation et lui permettre de devenir tel que nous le connaissons aujourd’hui (Arnold, 2002).

En 1982, Gábor Bojár commence à développer ArchiCAD; pour cela, il doit mettre les bijoux de sa femme en gage pour faire de la contrebande d’ordinateurs Apple.

En employant une technologie proche du Système de Description de Bâtiment, en 1984, Bojár publie le Radar CH de Graphisoft pour l’OS Apple Lisa. Relancé en 1987 en tant qu’ArchiCAD, et faisant ainsi d’ArchiCAD le premier logiciel disponible sur un ordinateur personnel (Bergin, 2011).

En 1987, alors qu’ArchiCAD s’implémente comme étant le concept de construction virtuel, à à peine 2000km plus au nord, Tekla parachève ses dessins combinés et ses bases de données relationnelles pour la première version du système BIM.

Petit retour en arrière aux Etats-Unis en 1985, où Diehl Graphsoft développe le Vectoworks, l’un des premiers programmes CAO, mais aussi l’un des premiers programmes de logiciel de modélisation 3D, et la première application CAO multiplateforme. Vectorworks est l’un des premiers programme à présenter les capacités du BIM. C’est au même moment, toujours en 1985, que Parametric Technology Corporation (PTC) est fondée.

En 1988, elle publie Pro/ENGINEER, qui est considéré comme le premier logiciel de conception de modélisation paramétrique à être commercialisé dans l’histoire du BIM. Se séparant de PTC, Irwin Jungreis et Leonid Raiz décident de monter leur propre entreprise de logiciels, la Charles River Software. Le binôme souhaite développer une version de Pro/ENGINEER spécifique à l’architecture qui parviendrait à mener des projets plus complexes qu’ArchiCAD.

A l’orée des années 2000, un programme du nom de Revit voit le jour, son nom est issu de la contraction de “revision” (refonte) et de “speed” (vitesse). Revit a révolutionné le BIM en utilisant un moteur de modifications paramétriques rendu possible grâce à la programmation orientée objet, et en créant une plateforme qui permet l’ajout d’attribution de temps.

Une chose importante à noter dans l’histoire du BIM est aussi le développement en 1993 au Lawrence Berkeley National Lab, du Conseiller en Conception de Bâtiment (Building Design Advisor). Il s’agit alors d’un logiciel qui, en se basant sur un modèle, permet de faire des simulations et de proposer des solutions.

En Australie, Mapsoft est créé aux alentours de 1994 et élaborait l’examen économique du logiciel CAO. Ceci a permis d’ouvrir la voie à miniCAD, la première étude de logiciel CAO à tourner sur un ordinateur de poche — le HP100LX basé sur DOS. Il est toujours utilisé aujourd’hui pour Windows, Palms, et d’autres anciens PC’s.

L’évolution du BIM; Termes et définitions

C’est en publiant un article en 1986 que Robert Aish est le premier à expliquer le terme de “Modélisation de Bâtiment”. Dans cet article, il y énonce ce que nous connaissons comme étant le BIM ainsi que la technologie requise à son implémentation. Quelques années plus tard, en Décembre 1992, la première utilisation documentée du terme “Modélisation de l’Information du Bâtiment” est publiée dans “Automation in Construction” dans un article coécrit par G.A. Van Nederveen et F. Tolman.

Cultiver une culture collaborative

L’architecture moderne, l’ingénierie ainsi que les pratiques de construction dans le secteur du bâtiment ont évolué vers une tendance à la collaboration. Les dernières décennies, les dossiers architecturaux ont été intégrés aux méthodes des ingénieurs.

Cette culture de la collaboration a eu une répercussion sur l’industrie de manière globale — éloignant peu à peu les contrats par appels d’offres au profit de projets intégrant un système de prestation où tout le monde travail de concert à l’élaboration de modèles accessibles du BIM.

C’est en 1995, que le format de fichier Industry Foundation Class (IFC) est développé afin de permettre aux données de circuler sur les plateformes — afin qu’un fichier soit compatible avec différents programmes BIM. En 1997, ArchiCAD publie sa toute première solution d’échange de fichiers du nom de Teamwork.

Ceci a révolutionné le travail en équipe, permettant à plus d’architectes de travailler simultanément sur des modèles de bâtiment. Les mises à jour de Teamwork ont fourni un accès à distance à un même projet par le biais d’internet ainsi qu’une coordination et une collaboration à grande échelle.

En 1999, au Japon, Onuma a permis à des équipes virtuelles de travailler sur le BIM via Internet et a créé un système de planification BIM basé sur une base de données qui a ouvert la voie à l’intégration multiplateforme transparente des logiciels BIM et des technologies paramétriques.

En 2001, NavisWorks développe et commercialise JetStream, un logiciel d’analyse de conception en 3D qui offre un ensemble d’outils de navigation, collaboration et coordination CAO en 3D. JetStream coordonn essentiellement le format des fichiers de base de données, permet la simulation de construction ainsi que la détection des incidents.

En 2004, lorsque Revit publie sa mise à jour par le biais de Revit 6, la voie à des équipes plus importantes d’architectes et d’ingénieurs est ouverte, leur permettant de collaborer grâce à un seul et unique logiciel de modèle intégré. Comme Autodesk veut figurer en tête de liste du BIM, il acquiert Revit en 2002, puis NavisWorks en 2007, ainsi que d’autres systèmes BIM de plus petite taille. Fin 2012, Autodesk développe FormIt. Cette application permet la conception de modèle BIM à partir d’un appareil mobile.

Les pratiques actuelles du BIM

Plusieurs acteurs du BIM méritent tout de même d’être mentionnés. Malgré leur faible part de marché, leur impact dans le monde de la conception n’en reste pas moins énorme. En 2003, Bentley Systems développe Generative Components (GC), une plateforme BIM centrée sur la flexibilité paramétrique et sur le modelage de la géométrie qui s’appuie sur les surfaces NURBS (non-uniform rational B-spline).

En 2006, Gehry Technologies publie Digital Project, un programme assez similaire au GC. Digital Project et GC ont tous les deux révolutionné la conception architecturale. Ces deux plateformes sont révolutionnaires dans le sens où elle peuvent concevoir des formes architecturales particulièrement complexes et provocatives; ouvrant la voie au “paramétrisme”.

C’est Patrick Schumacher qui, en 2008 invente le terme “paramétrisme” ainsi que la mouvance de construire des structures architecturales paramétriques. Dans le Parametricist Manifesto, il souligne à quel point il est important de maîtriser les plateformes modernes du BIM (DP et GC) en étant concurrentiel sur la scène de l’architecture moderne. Il aurait affirmer ceci:

“L’état d’avancement actuel pour tout ce qui concerne le paramétrisme, comme les autres avancées associées aux technologies de conception dans le domaine informatique, existe grâce aux opportunités formelles et organisationnelles uniques offertes et réalisées par les concepteurs. Le paramétrisme ne peut exister que par le biais de techniques paramétriques sophistiquées.

Enfin, des techniques de conception avancée en informatique telles que le scriptage (en Mel-script ou en Rhino-script) et la modélisation paramétrique (par le biais d’outils comme GC ou DP) finissent par être une réalité omniprésente. Aujourd’hui, il est possible d’être en compétition au sein de la scène avant-gardiste contemporaine sans maîtriser ces techniques.”

Cette vue “paramétriciste” ainsi que les vieilles valeurs marchandes donnent lieu à un mouvement générationnel subtil créé au nom de l’intégration de la technologie. Par exemple, un concepteur “débutant” qui connaît les commandes de base sur un logiciel peut fournir plus de travail qu’un architecte inexpérimenté en matière d’interface de programme et des concepts associés.

Comme toutes ces compétences et techniques peuvent s’apprendre, les écoles d’architecture ainsi que les entreprises de logiciels proposent une formation propre à chaque logiciel. Être un travailleur “dépassé” n’est plus qu’un mythe depuis que toutes ces intégrations technologiques peuvent être apprises.

Le futur du BIM

Comme BIM fête au moins les 40 ans de son concept général et de sa technologie, il semble juste que l’on réalise son potentiel important dont il fait bénéficier l’architecture, l’ingénierie et le secteur du bâtiment.

Nous assistons doucement à l’intégration de la conception et de la construction virtuelle grâce à des “pratiques de conception durables, à l’interaction entre l’humain et l’ordinateur, à la réalité augmentée, à l’informatique dématérialisé et à la conception générative” (Bergin, 2011).

Ces tendances influencent rapidement et continuellement l’évolution du BIM. C’est une chance que de vivre aujourd’hui pour être le témoin de l’évolution de la technologie de construction.

Cet article est une partie d’une série consacrée à la modélisation de l’information du bâtiment (BIM). Complétez votre lecture grâce à des articles qui expliquent ce qu’est le BIM et en quoi il apporte des réponses à l’industrie de la construction.

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