Qu’est-ce que le BIM? Quels sont ses avantages pour l’industrie de la construction?

BIM est la star actuelle de l’industrie de la construction. Bien que la technologie existe depuis environ une décennie, le BIM a fait beaucoup de bruit dans ce domaine ces deux dernières années. Nous savons tous qu’il signifie la modélisation de l’information des bâtiments, mais qu’est-ce que le BIM en réalité?

Le BIM est le processus couvrant la génération et la gestion de l’information physique et fonctionnelle d’un projet. Le résultat du processus est ce que nous appelons les BIM ou modèles d’information sur les bâtiments qui ne sont rien d’autre que des fichiers numériques décrivant tous les aspects du projet et facilitant la prise de décision tout au long du cycle d’un projet. On pensait que le BIM n’était rien de plus que de la modélisation 3D, mais cela implique plus que cela.

Le BIM et les sous-ensembles de systèmes BIM ainsi que les technologies similaires ne se limitent pas au 3D (largeur, hauteur et profondeur), mais peuvent inclure d’autres dimensions telles que la 4D (temps), la 5D (coût) et même la 6D (opération as-built) (Smith, 2014).

Image fournie par Autodesk

Qu’est-ce que le BIM?

Techniquement donc, qu’est-ce que la modélisation de l’information des bâtiments? Voici la définition du US National Building Information Model Standard Project Committee:

La modélisation de l’information des bâtiments (BIM) est une représentation numérique des caractéristiques physiques et fonctionnelles d’un site. Un BIM est une source de connaissances partagée concernant un site qui constitue une base fiable de décisions au cours de son cycle de vie, de la conception à la démolition (NBIMS-US, 2016).

Cette notion semble correspondre à la définition donnée par le reste de l’industrie de la construction dans le monde entier (Smith, 2014). Au risque de nous répéter, le BIM ne se limite pas à de la simple géométrie — il couvre “les relations spatiales, l’analyse de la lumière, l’information géographique et les quantités et propriétés des composants du bâtiment” (Eastman, 2009).

Objets BIM et planification

Le BIM représente un design sous forme de combinaisons de ce que l’on appelle « objets », vagues et indéfinis, génériques ou spécifiques au produit, formes solides ou orientées vers l’espace vide (comme la forme d’une pièce), qui portent leur géométrie, leurs relations et leurs attributs (Eastman, 2009).

Les outils de design BIM permettent l’extraction de différentes vues à partir d’un modèle pour la production d’un schéma notamment. Ces différentes vues sont automatiquement cohérentes, sachant qu’elles proviennent d’une simple définition de chaque « instance d’objets » (Eastman, 2009).

Les objets sont également définis comme paramètres et relations à d’autres objets, si bien qu’en cas de changement dans un objet lié, les objets dépendants ou adjacents seront automatiquement modifiés ou ajustés (Eastman, 2009). Chaque élément d’un modèle de bâtiment peut porter des attributs pour les sélectionner et les disposer automatiquement là où des estimations de coûts et le suivi et la commande de matériaux peuvent être fournis (Eastman, 2009).

En ce sens, il semble alors évident que les objets BIM et le BIM en général présentent également de multiples avantages en ce qui concerne la planification d’un projet de construction. En bref, voici quelques-uns des principaux domaines où le BIM peut vraiment faire une différence :

Représentation visuelle et communication

Les objets BIM ont un impact important sur les efforts fournis pour représenter virtuellement le cycle de vie complet d’une structure érigée. Ce modèle réaliste du bâtiment peut permettre à l’équipe du projet d’être sur la même longueur d’onde et de communiquer les informations essentielles de manière ponctuelle et simple lorsque nécessaire.

Par ailleurs, un modèle BIM bien construit peut permettre aux responsables de la construction d’exécuter un certain nombre de scénarios alternatifs afin de visualiser la séquence planifiée complète du projet. Cette représentation visuelle peut ensuite être partagée avec le client et les autres parties prenantes et fonctionner comme une base pour d’autres actions.

Néanmoins, il convient de mentionner que les données doivent toujours venir avant la 3D. Après tout, une représentation visuelle n’est bonne que si les données utilisées pour la créer le sont également. Ceci étant dit, que les plans et les ébauches soient en 2D ou en 3D n’est pas la chose la plus importante sur laquelle mettre l’accent à ce stade. L’adoption du numérique sur le terrain est le problème que la construction doit résoudre avant que le secteur ne décide d’investir davantage d’attention sur les possibilités que la représentation 3D de la structure érigée a à offrir.

Simulation et développement

Pour en revenir aux avantages des objets BIM, leur utilisation permet aux chefs de projet d’appliquer les événements/conditions de la vie réelle sur le modèle plus facilement. De cette façon, les personnes en charge peuvent voir sans aucun effort si le bâtiment qu’ils sont en train de construire respecte les normes et spécifications initiales.

Par exemple, avec l’aide des objets BIM, les agents du projet peuvent examiner les niveaux d’efficacité énergétiques de la structure érigée et déterminer s’il existe des zones nécessitant une optimisation afin de prévenir une perte d’énergie dans le futur.

Ainsi, l’équipe du projet peut simuler l’utilisation des différents matériaux et trouver les bonnes options pour leur projet.

Détection (et résolution) des conflits

La détection et la résolution des conflits est un autre domaine pour lesquels les objets BIM peuvent avoir une influence très positive. En ayant la possibilité de visualiser les différents détails du projet dans un modèle réaliste, les sous-traitants peuvent détecter beaucoup plus facilement les sources de problèmes pour le projet.

Par exemple, les emplacements où les éléments de plomberie interfèrent avec les équipements électriques peuvent être facilement détectés et entraîner des modifications de design fonctionnel avant qu’il ne soit trop tard et que cela ne coûte trop cher au projet.

D’autre part, à mesure que l’utilisation des objets BIM se généralise dans un projet de construction, la qualité des données collectées augmente également. Dans le long terme, ceci peut s’avérer très précieux tant pour le planning que pour le processus de création de rapports d’un projet.

Image fournie par Warren et Mahoney

Le modèle 5D et diverses dimensions

Les divers sous-ensembles du BIM sont décrits en termes de dimensions — 3D (modèle objet), 4D (temps), 5D (coût), 6D (opération), 7D (durabilité) et même 8D (sécurité) (Smith, 2014). Cette capacité multidimensionnelle du BIM a été définie comme une modélisation “nD” car un nombre presque infini de dimensions peut être ajouté au modèle de construction (Smith, 2014).

Image fournie par Synchro Software

Le modèle 4D associe les activités de construction au calendrier et aux images 3D qui résultent d’une simulation graphique en temps réel de la progression de la construction. La dimension “temps” permet d’évaluer la constructibilité et la planification du flux de travail d’un projet.

Tous ceux qui sont impliqués dans le projet peuvent visualiser, analyser et communiquer facilement et efficacement les problèmes dans les aspects séquentiels, spatiaux et temporels de la progression de la construction. Cela donne de meilleurs plannings, implantations du site et plans logistiques qui améliorent la productivité.

Le modèle 5D apporte la dimension du “Coût” au modèle BIM et permet une génération instantanée du budget et des représentations financières du modèle dans le temps. Cela améliore la précision des estimations, minimise les contestations généralement provoquées par les données de CAO et permet aux consultants en coûts de consacrer plus de temps à améliorer la valeur.

Le modèle 6D permet d’ajouter la gestion des installations au BIM. L’ajout d’une description riche des éléments de construction et des services d’ingénierie accompagnée de détails à la géométrie, aux relations et aux capacités de propriété fait du BIM une base de données de gestion des installations parfaite.

Le modèle 7D intègre des composants de durabilité dans le BIM — il permet aux professionnels/concepteurs de respecter les objectifs de carbone pour un élément spécifique d’un projet et de valider les décisions ou de tester et de comparer les options. La 8D intègre des aspects sécuritaires tant dans le processus de conception que de construction.

Le BIM et les technologies de quantités alliées offrent des opportunités au projet, mais mettent également au défi le gestionnaire de projet. Comme l’automatisation est de plus en plus utilisée dans la quantification dans l’industrie de la construction, les modèles BIM devront s’adapter en conséquence pour autoriser des composants de gestion plus sophistiqués qui incorporent la modélisation 4D du temps et 5D des coûts et le partage de ces informations avec l’équipe de projet dans une approche intégrée de livraison de projet.

Toutefois, BIM n’est pas qu’un nouveau logiciel et une nouvelle technologie. Il nécessite une autre façon de penser et une approche différente de l’approvisionnement et de la livraison des projets.

Il est impératif de passer de l’approche traditionnelle de la participation au projet avec des pôles d’informations séparés et des technologies logicielles incompatibles à celle — totalement intégrée — dotée d’une plate-forme commune où les participants peuvent partager et travailler sur la même information. Le BIM est l’outil ultime pour cela (Smith, 2014).

Un bref historique du BIM

L’idée du BIM a été conceptualisée dans les années 70 et était appelée Système de description de bâtiment (BDS) à l’époque (Eastman et al., 1974). Le terme “modèle de bâtiment” a été utilisé pour la première fois en 1985 dans un document de conception architecturale sur le dessin assisté par ordinateur et la conception assistée par ordinateur (Ruffle, 1985).

En 1992, le terme “modèle d’information du bâtiment” a été utilisé pour la première fois dans un document traitant de l’automatisation dans la construction (van Nederveen et. al, 1992). Mais ce n’était que 10 ans plus tard, lorsque les termes modélisation de l’information des bâtiments et modèle d’information des bâtiments (y compris l’acronyme BIM) se sont popularisés.

C’est en 2002, lorsqu’ Autodesk publia un document intitulé “Modélisation de l’information des bâtiments” et que divers développeurs et fournisseurs logiciels s’impliquèrent dans le domaine que le terme fut standardisé pour adopter la désignation commune pour la représentation numérique du processus de construction (Laiserin, 2008).

D’autres terminologies de format similaire ont été utilisées par différents fabricants — il s’agissait de “Virtual Building” par Graphisoft et d’”Integrated Project Models” de Bentley Systems.

Image fournie par ConAppGuru

Graphisoft a mis au point des solutions système précoces bien avant ses concurrents sur le marché et était responsable d’ArchiCAD, qui était alors “l’une des solutions BIM les plus mûres du marché” (Laiserin, 2003).

Il a été considéré comme la première mise en œuvre BIM en 1987 et a été le “premier produit de conception assistée par ordinateur (CAO) sur un ordinateur personnel à pouvoir créer la géométrie 2D et 3D, et le premier produit BIM commercial pour ordinateurs personnels” (Forbes et.al, 2010).

Impact BIM dans l’industrie

Dans un rapport McKinsey, une étude a montré que 75% des entreprises qui ont adopté le BIM signalaient des retours positifs sur leur investissement avec des cycles de vie du projet plus courts et des économies de paperasserie et de coûts matériels.

En raison de ces avantages, divers gouvernements comme la Grande-Bretagne, la Finlande et Singapour imposent l’utilisation du BIM pour des projets d’infrastructure publique (Agarwal et.al, 2016).

Image fournie par BluEnt.

Dans de petites études spécialisées, le BIM semble augmenter la productivité au travail. Dans une étude impliquant une petite entreprise de sous-traitance, l’impact du BIM sur la productivité au travail a été quantifiée et les conclusions ont montré une augmentation de 75% à 240% de la productivité au travail pour les surfaces modélisées et préfabriquées (Poirier, 2015).

Pour les professionnels (architectes, géomètres, ingénieurs) impliqués dans un projet d’infrastructure, le BIM permet de communiquer un modèle d’information virtuel de l’équipe de design à l’entrepreneur principal et aux sous-traitants, puis au propriétaire/à l’opérateur, chaque professionnel spécifique ajoutant des données spécifiques au modèle partagé unique.

L’ensemble du système est conçu pour réduire les pertes d’information qui se produisent traditionnellement, surtout lorsqu’une nouvelle équipe reprend un projet. Il fournit également de nombreuses informations sur des structures complexes (Eastman, 2009).

Chiffres fournis par le Bureau du Conseil du gouvernement britannique, stratégie BIM

L’utilisation de solutions de modélisation d’information des bâtiments dans le secteur de la construction a favorisé un travail de haute qualité, la rapidité et une productivité supérieure et des coûts inférieurs aux professionnels de la construction en termes de conception, de construction et d’opération des bâtiments (Laiserin, 2002).

• Qualité supérieure. Le BIM autorise de la flexibilité dans l’exploration et des changements à la conception du projet ou au processus de documentation à tout moment sans aucun souci pour l’équipe de conception. Cela entraîne des délais de coordination réduits et un contrôle manuel qui permet à l’équipe de conception d’avoir plus de temps pour résoudre les véritables problèmes architecturaux. Les outils de modélisation courants offrent un contrôle proche quant aux décisions techniques et détaillées relatives à l’exécution de la conception. L’enregistrement numérique des rénovations du bâtiment améliore la planification et la gestion.
• Rapidité supérieure. Le BIM permet d’assurer la conception et la documentation en même temps plutôt que séquentiellement. Les programmes, les schémas, les dessins, l’estimation, l’ingénierie de valeur, la planification et d’autres formes de communication du travail sont créés dynamiquement pendant l’évolution du travail. Le BIM permet l’adaptation du modèle d’origine aux changements tels que les conditions du site, etc.
• Coûts inférieurs. L’utilisation du BIM permet à une plus petite équipe d’abattre davantage de travail. Cela signifie des coûts inférieurs et moins d’erreurs de communication. On perd moins de temps et d’argent en processus et administration en raison d’une qualité supérieure des documents et d’un meilleur planning de construction.

L’utilisation du BIM passe par l’adoption du numérique

À présent, il apparaît clairement que le BIM est l’un des vecteurs les plus fiables pour partager les données en construction. Il peut servir différents objectifs en fonction de la phase d’un projet (conception, planification, exécution, etc.) et, s’il est actualisé correctement, il peut accumuler davantage d’informations d’une étape à une autre.

Néanmoins, de nombreux acteurs de l’industrie ne comprennent pas encore que favoriser l’adoption du numérique sur le terrain est fondamental pour parvenir à explorer pleinement le potentiel du BIM. Cela vient souvent de la fausse hypothèse que la modélisation des informations du bâtiment se résume au modèle 3D, et les efforts devant être faits en matière de collecte, d’analyse et de partage des données sont souvent négligés.

Donc avant de s’extasier devant les fonctionnalités « formidables » qu’il offre, il est important de comprendre que l’adoption du numérique sur le chantier est essentielle pour un projet axé sur les données en construction. Au final, ce sont les équipes de terrain qui doivent contribuer au modèle de manière cohérente et fiable.

Pour que ce soit le cas, quelques paramètres doivent être pris en compte. Tout d’abord, il est vital de comprendre qu’il existe différents niveaux de transparence en fonction du rôle d’une personne dans un projet.

Pour faire simple, les personnes qui gèrent le BIM managers et les personnes sur le chantier n’ont pas besoin du même type d’informations. Les équipes de terrain peuvent tout aussi bien travailler avec une représentation du projet en 2D et éviter de faire face à une certaine confusion dans leurs efforts pour nourrir le modèle avec les données. C’est pourquoi, dans le long terme, vous avez besoin d’une application intuitive qui permettra à un contremaître ou aux sous-traitants d’actualiser le modèle BIM en toute simplicité.

En parvenant à ceci, vous vous rapprochez encore davantage de la standardisation du processus de construction. Ceci est exceptionnel, d’autant plus si l’on considère que de nombreuses entreprises de construction rencontrent actuellement d’énormes difficultés en l’absence d’un protocole bien défini pour leur suivi de chantier. Il est très fréquent que des entreprises utilisent différentes classifications d’un projet à un autre, ce qui entraîne une grande confusion et un gaspillage important en matière de temps et de ressources.

Il est assez aisé de comprendre que l’établissement d’un certain ensemble de classifications internes standard, pouvant être reliées au système ERP de l’entreprise, conduirait au final à un processus de construction beaucoup plus efficace du début à la fin.

Grâce à une telle approche, les équipes du projet peuvent être alignées facilement et organiser leurs systèmes et processus dans un environnement numérique afin de mieux collaborer, rétablir la confiance au sein de la chaîne d’approvisionnement, et collecter davantage de données permettant d’améliorer leurs prises de décisions.

Potentiel futur

Le BIM est une technologie relativement récente, notamment dans le secteur de la construction, une industrie typiquement lente à s’adapter au changement. Les défenseurs du BIM prétendent que, dans un proche avenir, il offrira beaucoup de valeur en termes de (Rahmani Asl et. al, 2013):

• Amélioration de la visualisation.
• Amélioration de la productivité grâce à une récupération aisée.
• Augmentation de la coordination des documents de construction.
• Association d’informations vitales telles que les fournisseurs de matériaux spécifiques, l’emplacement des détails et les quantités requises pour les remises d’offres.
• Augmentation de la rapidité de réception.
• Réduction des coûts globaux.

La modélisation d’information des bâtiments et les technologies de quantités automatisées peuvent fournir à l’industrie des opportunités conséquentes afin d’améliorer la qualité de l’industrie à un niveau bien plus élevé et sophistiqué. En ayant la possibilité de simuler une gamme d’options de données avec des conseils de coûts en temps réel et de continuer tout au long des phases de conception détaillée, de construction et des étapes opérationnelles, le BIM conférera assurément aux pratiques de construction une valeur supérieure.

Cet article est le premier d’une série portant sur la modélisation des informations du bâtiment (BIM). Complétez-la par des articles traitant des rôles dans un cycle de projet du BIM, vous pouvez télécharger l’ebook, Le Cercle de la Productivité.