Beaucoup de préjugés et de compréhension partielle du BIM. Digitalisation, gestion de projet, maquette numérique, écosystème, processus de collaboration, modélisation et management de données de construction, logiciels de modélisation, plate-forme de collaboration… Voici les qualificatifs qu’on entend lorsqu’on parle du BIM. Abdelilah ZERTITI, fondateur du CIMES nous éclaire sur le BIM et ses atouts stratégiques.
Pour bien comprendre le BIM, il faut d’abord le situer dans son contexte spécifique. D’une part, celui de l’évolution naturelle du secteur de la construction dans la recherche de l’efficience et, d’autre part, dans un contexte plus global, celui d’un mouvement plus large qui touche les entreprises et les organismes publics ou similaires, à savoir la transformation digitale.
Le BIM n’est pas un monstre venu de nulle part. C’est une étape, importante certes, mais une étape dans un long processus de recherche de l’amélioration du fonctionnement des projets de construction.
Au contraire de la plupart des produits industriels, l’ouvrage à construire est le plus souvent, le fruit d’une approche fragmentée : les concepteurs et constructeurs interviennent, en effet, selon un processus segmenté et séquentiel, rendant complexe l’environnement d’une opération de construction par la multiplicité de partenaires, la diversité des tâches à accomplir (conception, réalisation et exploitation d’un ouvrage).
Les deux mots clés pour situer le BIM sont donc Fragmentation et Intégration : Fragmentation caractérisant l’organisation mise en place pour la construction de l’ouvrage. Intégration représentant toutes les démarches pour donner le plus d’efficience possible à cette organisation fragmentée, du point de vue de la collaboration, la fluidification des échanges, la communication et la gestion de l’information entre les acteurs d’une opération de la construction. Le BIM est donc une étape importante dans l’histoire de l’intégration des processus et des données devant répondre à la réalité complexe d’une opération de construction. L’objectif principal étant : optimiser la coordination entre les différents acteurs et intervenants en tirant profit du développement fulgurant des nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC).
Le BIM doit sa création aux progrès fulgurants de l’informatique
À la fin des années 80, en raison des progrès de l’infographie, l’industrie de la construction a commencé à adopter la CAO 2D pour remplacer le dessin technique à la main. Fondamentalement, la représentation 2D est restée la même, mais seul l’outil a été remplacé par un logiciel de CAO 2D sur ordinateur. A ce stade, la CAO 2D n’a fait que numériser des dessins d’ingénierie.
Lorsque la CAO 3D a été introduite, les architectes ont pu l’utiliser comme outil de conception pour exprimer leurs idées directement dans un espace 3D virtuel. La représentation n’était plus limitée à deux dimensions (2D). Mais pour les ingénieurs et bureaux d’études, la CAO 3D n’était toujours pas un outil de conception suffisant pour eux, bien qu’elle ait été utile.
Dans les années 90, certains travaux de recherche initiés par l’Université de Stanford ont commencé à promouvoir les applications de CAO 4D. L’objectif étant d’intégrer, aux composantes du modèle CAO 3D, les informations relatives au temps ou au calendrier d’un projet de construction pour simuler le processus de construction.
Plus tard, il était question d’ajouter plus de dimensions, par exemple, en ajoutant des informations relatives aux coûts pour créer une CAO 5D.
Au début des années 2000, le BIM est apparu comme une nouvelle technologie dans le secteur de la construction. Il s’agit d’une approche basée sur un modèle devant permettre un meilleur moyen de gérer les informations de conception et d’études d’ingénierie nécessaires à la collaboration et à la prise de décision tout au long du cycle de vie d’un actif construit. Avec cette nouvelle technologie, on peut d’abord réaliser une construction virtuelle dans l’espace numérique. Une fois que le processus et les résultats validés, on peut alors engager une véritable construction.
Autrement dit « construire avant de construire ».
Evolution du BIM : de la modélisation au management
Après son apparition, le concept du BIM lui-même a évolué avec le temps. Cette évolution est très perceptible dans l’évolution même de la définition du BIM ainsi que dans le sens qui lui a été donné avec le temps, et qui continuera, à ne pas en douter, à évoluer dans le futur. Pour s’en convaincre, Il est intéressant de se référer aux définitions données par Wikipédia entre 2014 et 2017. A partir de 2014, BIM signifie Building Information Modeling, le BIM est défini comme « le processus de génération et de gestion des données du bâtiment au cours de son cycle de vie » tandis que dans celui de 2017, le BIM est défini comme « un processus impliquant la génération et la gestion de représentations numériques des caractéristiques physiques et fonctionnelles des lieux. »
La différence est que la définition de 2014 se concentre uniquement sur les données de construction, mais celle de 2017 concerne les représentations numériques des lieux : bâtiments ou autres actifs bâtis autrement dit la virtualisation de la réalité physique de l’ouvrage.
Par la suite, c’est le mot « information » qui a pris de l’importance car l’information est primordiale dans le processus de prise de décision. Avec le temps, on a commencé à parler du BIM comme « Building Information Management ». Ici l’accent est mis moins sur la modélisation et davantage sur la gestion. Car même si la création d’un bon modèle BIM est essentielle dans le processus BIM, c’est la gestion de l’information qui détermine le succès des outils BIM et devient donc beaucoup plus importante à mesure que le BIM évolue. C’est un glissement de la modélisation vers davantage de gestion.
Maintenant, certaines définitions commencent à parler deBuilding Knowledge Management. Autrement dit, il ne s’agit pas seulement de gestion de l’information, mais que cela peut évoluer vers le domaine de la gestion des connaissances des bâtiments et des actifs bâtis et peut aboutir à terme à des développements de l’intelligence artificielle dans la gestion des projets de construction.
La différence entre la CAO 3D et le BIM
A ce stade, il devient important de faire la différence entre un modèle CAO 3D et un modèle BIM.
Un modèle CAO 3D n’est qu’une combinaison d’entités géométriques telles que des points, des lignes et des faces. À moins que ces entités ne soient regroupées et spécifiquement définies, l’ordinateur n’a aucune idée de ce que la combinaison de ces entités ou objets géométriques représente réellement dans le monde réel.
Mais pour un modèle BIM, il est constitué des composants d’objets prédéfinis qui correspondent aux objets du monde réel. Les objets BIM dans le modèle numérique correspondent aux objets tels une poutre, une colonne, un sol, une fenêtre, une porte, etc. dans le monde physique. Nous utilisons simplement ces objets prédéfinis pour construire un modèle de bâtiment (ou d’autres ouvrages) dans l’ordinateur. De cette façon, l’ordinateur peut comprendre quels sont les composants ou les objets du modèle et peut, par exemple, automatiquement calculer les quantités, les prix, etc. de tous ces objets et leur attacher des informations spécifiques comme les couleurs et les matériaux.
Ainsi, bien qu’un modèle BIM ressemble généralement beaucoup à un modèle CAO 3, il est bien plus qu’un modèle CAO du fait de l’intelligence supplémentaire des algorithmes de gestion et les approches de modélisation orientées objet.
Certaines personnes utilisent le terme d’ingénierie virtuelle pour désigner la réalisation de travaux d’ingénierie dans l’espace virtuel ou l’espace numérique à l’aide de la technologie BIM.
Le BIM dans les travaux publics
Même si à l’origine, Building Information Modeling se réfère davantage à la modélisation et à la gestion des données du bâtiment et que la technologie et les outils ont été développés pour une application à l’industrie du bâtiment, le développement de la technologie ayant atteint un certain niveau de maturité pour l’industrie du bâtiment, elle est désormais appliquée également pour la modélisation et la gestion des données ou des informations relatives aux infrastructures publiques, telles que les routes, les ponts, les tunnels, les chemins de fer, etc. Au point que des terminologies telle que « Construction Information Modeling » ou « Civil Works Information Modeling », commence à faire de plus en plus leur apparition dans la littérature du BIM.
Les avantages indéniables du BIM
Avec le BIM, la construction réelle peut, en toute logique, suivre la construction virtuelle. Dans l’approche BIM, les informations des bureaux d’étude et les lots techniques sont gérées dans la maquette numérique, modèle qui contient des éléments correspondant à des objets réels.
Contrairement à la gestion des informations dans les dessins 2D traditionnels, cette approche basée sur la construction de modèles virtuels améliore considérablement la cohérence de la gestion des informations, en particulier celles liées aux informations sur l’ouvrage à construire et ses composants.
Par exemple, les demandes de modifications sur les plans 2D, sources d’erreurs de mises à jour pouvant créer de l’incohérence sur l’ensemble de la conception et des plans. Dans l’approche BIM, les informations sont gérées dans le modèle BIM 3D et tous les plans 2D nécessaires sont générés automatiquement depuis les outils. Par conséquent, toute modification du modèle BIM peut être répercutée de manière cohérente sur tous les dessins 2D associés et la cohérence entre les dessins 2D est automatiquement garantie.
Depuis l’introduction à la fin des années 80 de véritables outils de gestion des projets de construction, la gestion des informations liées aux processus a considérablement progressé. En revanche, la gestion des informations techniques liées au produit, l’ouvrage à construire, a longtemps été entravée par la limitation des plans 2D. Mais sans une meilleure façon de gérer les informations « Produit », le progrès dans la gestion des projets de construction restait limité.
Désormais, avec le BIM, il ne fait aucun doute qu’une bien meilleure gestion des informations techniques sur l’ouvrage à construire est prise en charge avec en plus une meilleure gestion des processus.
Pour l’industrie de la construction, ce développement est nouveau. Mais en comparaison à l’industrie manufacturière, il est clair que cette dernière poursuit son voyage de la modélisation CAO géométrique à la modélisation orientée objet et basée sur les fonctionnalités de type BIM et cela depuis les années 90. C’est ce qu’on désigne actuellement comme le concept d’Industrie 4.0. En ce sens, l’industrie de la construction suit les traces de l’industrie manufacturière et c’est pourquoi « le BIM est une évolution naturelle » bien que nous n’ayons aucun contrôle sur son rythme.
Le BIM est-il vraiment nécessaire ?
Une question qui revient souvent « pourquoi les architectes et ingénieurs ont-ils besoin du BIM ? ». Le BIM représente, certes, une avancée technologique dans la gestion des projets de construction tant au niveau du produit qu’au niveau des processus. Cependant, il est légitime de faire valoir le fait que les progrès technologiques n’imposent pas forcément la nécessité d’adopter le BIM. Beaucoup d’exemples montrent que la technologie traditionnelle peut toujours bien fonctionner. On continue bien à construire des grands projets sans le BIM avec d’autres approches qui permettent d’atteindre les objectifs recherchés.
Il ne s’agit pas ici de confronter ou de prétendre que la technologie traditionnelle ne fonctionne plus, mais juste montrer les raisons pour lesquelles le BIM devient une nécessité pour l’industrie de la construction.
A ce sujet, il est nécessaire de mentionner une étude qui fait référence à ce titre, il s’agit du rapport de la National Institute of Standards and Technology (NIST), États-Unis en 2003 qui pointe le problème à long terme de la faible productivité dans l’industrie de la construction.
Comme vous pouvez le voir sur la figure 1, la productivité du travail dans la construction n’a pas augmenté comme la productivité du travail non agricole, qui a plus que doublé, de 1964 au début de 2000, en près de 40 ans. La productivité du travail dans la construction a même baissé progressivement
Le rapport a mis en évidence 30% de gaspillage total et 15,8 milliards de dollars par an du fait de l’absence de logiciels d’intégration et d’interopérabilité comme principale cause de la faible productivité.
C’est sur cette base que le gouvernement américain avait commencé à prendre des mesures pour aider l’industrie de la construction à améliorer sa productivité avec la mise en place du programme national 3D-4D-BIM par la General Services Administration (GSA) des États-Unis.
De la complexité des projets et des ouvrages à construire
Mais outre la perspective d’amélioration de la productivité, il y a actuellement de grands défis auxquels tous les ingénieurs et architectes sont confrontés aujourd’hui et plus tard dans le futur.
Ces derniers sont confrontés à des projets de plus en plus complexes tant par la technicité exigée que par leurs portées sociales et environnementales importantes (grands pôles de développement, nouvelles villes, surfaces courbes, sites particuliers, etc.)
En plus, on leur demande souvent de construire plus rapidement, de répondre aux exigences de qualité de plus en plus grandes des clients et de fournir des environnements de travail plus sûrs.
Gestion du cycle complet du projet
Les ingénieurs et architectes sont appelés à traiter des problèmes de gestion du cycle de vie complet du projet, en particulier pour la phase d’exploitation et de maintenance. Fondamentalement, la période de temps dévolue à la conception et à la construction est négligeable par rapport au temps consacré à l’exploitation et à la maintenance. Cette dernière n’est pas facile et peut être très coûteuse, surtout lorsqu’elle n’est pas soigneusement prise en compte au stade de la conception et que la gestion des informations nécessaire pour la maintenance des constructions et des installations n’est pas efficace.
Force est de constater que le courant dominant actuel pour la gestion des informations en ce qui concerne les ouvrages et les installations se base essentiellement sur de la CAO 2D.
En tant que tel, le BIM sert de ressource de connaissances partagées pour les informations sur une installation, constituant une base fiable pour les décisions au cours de son cycle de vie depuis sa création et pendant l’exploitation.
Anticipation et prévention des risques et des conflits
Globalement, au fur et à mesure de l’avancement du projet, notre capacité à agir sur les coûts diminue et les coûts des modifications de la conception augmentent. Si le projet devait en plus faire l’objet d’un litige, cela coûterait très cher.
Ainsi, le principe de faire concentrer les efforts le plus en amont possible pendant la phase de conception trouve dans les outils de gestion et de simulation basés sur un modèle virtuel comme le BIM la meilleure concrétisation. Celui-ci peut présenter, de ce fait, un avantage déterminant pour avoir un meilleur contrôle des coûts et des modifications de conception et minimiser les risques de litige.
La technologie BIM basé sur un modèle BIM 3D, représentation numérique des caractéristiques physiques et fonctionnelles d’une installation ou d’un ouvrage permettent, de ce fait, de faire des simulations de tout genre avant de s’engager. On pourra facilement activer et désactiver des composants dans un modèle BIM, examiner différents systèmes individuellement ou dans leur ensemble et examiner leurs relations.
De plus, le modèle BIM nous aide à intégrer plusieurs systèmes dans une plateforme optimisée et à garantir que tous les conflits entre les différents systèmes sont résolus à l’avance, avant la construction proprement dite.
Nous pouvons aussi mettre le modèle BIM dans une plus grande échelle de modélisation pour voir si le bâtiment s’intègre bien dans son environnement.
Simulation et calcul des performances
Nous pouvons également utiliser le modèle BIM pour examiner les performances architecturales du bâtiment, telles que l’éclairage, l’ombrage, la ventilation, les économies d’énergie, etc.
Aussi, le BIM permet de simuler la réalisation des activités et leurs séquences tout au long du cycle de vie d’une installation dans l’espace numérique, dans lequel les ingénieurs ne sont pas limités par le temps et l’emplacement, mais limités uniquement par l’imagination de l’ingénieur.
Il convient de noter que la simulation dans l’espace virtuel numérique ne se limite pas à la construction d’objets physiques dans le monde réel, mais a été étendue pour inclure la simulation de comportements humains.
Au niveau des coûts, et tant que nous avons tous les composants nécessaires dans le modèle BIM, l’ordinateur peut effectuer automatiquement le calcul des quantités à partir du modèle BIM et faire les estimations de coûts.
Globalement, la technologie BIM offre les avantages suivants :
- Une meilleure présentation, partage et intégration des informations techniques et conceptuelles par rapport à l’ouvrage à construire ;
- Une meilleure intégration de la conception interdisciplinaire ;
- Une meilleure gestion des études techniques et une réduction des conflits de construction, des modifications de conception, etc. ;
- Une meilleure communication avec les clients, les utilisateurs et les autres membres de l’équipe de conception et de construction. Les clients peuvent comprendre la conception beaucoup mieux et plus rapidement que la présentation 2D avec des dessins CAO.
- Une meilleure gestion des informations relatives aux constructions et aux installations, en particulier la gestion de l’exploitation et de la maintenance.
- Une meilleure qualité de la construction et une réduction des coûts du cycle de vie.
Finalement le BIM est-il une évolution ou une révolution ?
Il est les deux. Le BIM est une évolution du point de vue des progrès réalisés par l’industrie de la construction en ce qui concerne l’adoption des technologies de l’information et de la gestion.
C’est aussi une révolution car il s’agit d’un changement de paradigme. Effectivement, l’arrivée du BIM a tendance à brouiller les frontières et les périmètres. Les métiers ne changent pas dans leur essence. Les métiers de l’ingénierie restent ce qu’ils sont, le changement de paradigme est bien sur la manière de piloter et manager le projet et d’intégrer les activités d’architecture, d’ingénierie et de construction autour d’un ouvrage collaboratif virtuel avant de le faire sur un ouvrage réel.
Le BIM dans une stratégie globale de transition numérique pour la construction
Le changement de paradigme impose que le BIM doit être pensé dans le cadre d’une stratégie globale d’évolution au niveau de tout un écosystème dans sa diversité et sa fragmentation et ne peut être considéré seulement au niveau des opérateurs de manière isolée.
Certes, les difficultés sont grandes mais le potentiel en termes de qualité, coûts, délais et optimisation de la gestion du patrimoine est encore plus grand. Mais c’est surtout le développement d’une culture BIM et de son appropriation par tous les acteurs de la chaîne de la construction et de la rénovation qui est le point de passage obligé pour que les solutions se mettent en place.
C’est pourquoi il faut penser le BIM comme le support de la gestion du changement et comme la colonne vertébrale de la stratégie digitale dans le secteur de la construction, secteur qui pèse environ 6% du PIB national.
A propos du CIMES
CIMES, le Collège pour l’Innovation, le Management et de l’Economie du Savoir, est une institution d’enseignement et de recherche spécialisée dans la formation continue et postgrade dans des disciplines stratégiques à haute valeur ajoutée et à fort contenu d’innovation. Il s’appui pour cela sur un tour de table constitué d’éminents professeurs et experts nationaux et internationaux.
Tout en s’inscrivant dans le contexte national avec ses grands chantiers de développement comme la logistique, le numérique, l’environnement et les infrastructures, le CIMES intègre dans sa démarche le contexte régional africain et une ambition internationale.
A propos de l’UEMF
L’Université Euromed de Fès (UEMF) est une université régionale placée sous la Haute Présidence d’Honneur de sa Majesté Le Roi Mohammed VI, que Dieu l’assiste. Elle a pour mission l’acquisition et la diffusion du savoir ainsi que la formation et la recherche de très haut niveaux orientés sur des thématiques d’intérêt pour le Maroc et pour l’espace euro-méditerranéen, et africain.
Quel est l’accord de partenariat entre CIMES et UEMF ? Quel est l’apport de CIMES ?
Il s’agit d’abord d’un accord de partenariat au cadre scientifique et technologique qui fixe les modalités de collaboration sur le court et moyen terme dans les domaines de l’innovation et l’économie du savoir qui sont les axes de spécialisation et de développement du CIMES. Le master BIM organisé conjointement est une des applications de cet accord dans lequel CIMES apporte son expertise pointue dans ce domaine d’innovation considéré comme la colonne vertébrale de la stratégie digitale dans le domaine de la construction et le socle de tout développement futur de cette industrie.
Ce master, animé par des experts nationaux et internationaux, a pour objectif de présenter les enjeux globaux de la digitalisation dans le domaine de la construction et de permettre aux participants d’acquérir les compétences nécessaires à la conduite de projets BIM au niveau des processus et des outils de modélisation numériques ainsi que les aspects liés à l’exploitation et à la gestion du patrimoine construit.
Propos recueillis par Fouad Akalay
