Le BIM où la clé de voûte du bâtiment 2.0 ?

La révolution numérique s’impose comme la nouvelle donne de l’économie mondiale, et par les changements qu’elle implique, elle pose de nouveaux paradigmes à la gestion et à la production dans l’entreprise. Le secteur du bâtiment ne semble pas échapper à la tendance, comme en témoigne la floraison des expressions comme smart building, smart cities, objets connectés ou maquette numérique intégrée pour qualifier le bâtiment du futur.

Cette tendance est d’autant plus amplifiée dans le secteur de la construction, par l’émergence simultanée d’un autre enjeu incontournable et complémentaire : celui de la révolution énergétique. Par conséquent, face au défi énergétique et numérique qui s’impose à lui, le secteur de la construction doit s’adapter au mieux aux potentialités offertes par le digital pour repenser son offre et sa valeur ajoutée afin de ne pas péricliter face au darwinisme économique que représente la digitalisation de l’économie.

Ainsi, à l’orée de la révolution du bâtiment 2.0, qui se caractérise par le mariage des énergies nouvelles et d’Internet, le BIM, solution collaborative, devient central pour la mutation de la construction. L’enjeu est de tirer avantage des outils de gestion et de conception qui permettent un gain de temps et une gestion des coûts primordiales dans ce secteur.

Conscient des défis posés au secteur de la construction, le ministère du Logement a lancé en décembre 2014 un plan, doté de 20 millions d’euros sur trois ans, qui vise à accélérer l’utilisation par les acteurs du bâtiment de la maquette numérique, intégrée dans un processus BIM (Bâtiments et informations modélisés). L’objectif étant d’avoir « une véritable carte Vitale du bâtiment qui permet aux professionnels et aux habitants de conserver la mémoire de toutes les étapes de la construction et de la rénovation ou encore de réaliser des économies de matériaux » selon Cécile Duflot, alors ministre du Logement.

Qu’est-ce que le BIM ?

Avant de définir le BIM, il convient de l’inscrire dans une une méthodologie de construction qui se distingue de ce qui s’est pratiqué jusqu’à présent dans le secteur du bâtiment. En effet, l’ingénierie concourante selon la définition du ministère de l’Industrie, est une approche systématique pour concevoir un produit prenant en considération tous les éléments de son cycle de vie, depuis la conception jusqu’à la mise à disposition du produit et par conséquent intégrant la définition du produit, les processus de fabrication, et tous les autres processus requis dans le cycle de vie tels que, le fonctionnement ou la maintenance. Cette approche doit permettre aux équipes multidisciplinaires (calcul fabrication..) et/ou multimétiers (structures, thermique, electromagnétisme…) de travailler en parallèle le plus tôt possible, vers un même but. Cette façon de faire se distingue de l’ingénierie séquentielle au cours de laquelle chaque étape démarre lorsque la précédente est complètement achevée. Ce mode de fonctionnement ne permet pas la visibilité quant à la durée totale du processus. Ainsi, au regard de ces définitions, le BIM est l’exemple parfait de l’ingénierie concourante, à l’opposé de la construction traditionnelle car il s’agit d’une base de données des composants techniques du bâtiment enrichie et partagée par tous les acteurs du projet. Il permet de rassembler toutes les informations techniques d’un ouvrage (fondations, murs, poutres, équipements thermiques…). Plus besoin de refaire les plans à chaque étape de la construction, l’ensemble des informations est représenté sous forme d’une représentation graphique, d’attributs alphanumériques et d’un comportement prédéfini. Le BIM est utilisé tout au long du cycle de vie d’un projet de la conception, à la commercialisation en passant par son exploitation. Le BIM permet ainsi une gestion optimisée du projet à travers une meilleure visibilité et planification, améliorant dans le même temps les phases de transferts entre constructeurs et exploitants.

Figure 1 : Représentation d’une maquette numérique BIM

Les avantages et différents gains liés au BIM

Les bénéfices invoqués par l’ensemble des acteurs (maîtrise d’ouvrage, maître d’œuvre, entreprise…) sont une collaboration accrue, des études de conception de meilleure qualité car plus abouties, une réduction des erreurs et omissions et une optimisation du pilotage.

En effet, grâce au BIM, le projet bénéficie d’une meilleure conception pour une augmentation de la qualité et une réduction des délais et des coûts évitant notamment la ressaisie de données. Il en résulte, par conséquent, une amélioration des performances ainsi qu’un meilleur chiffrage. Mais le grand gagnant reste le maître d’ouvrage qui bénéficie plus rapidement d’un bâtiment mieux conçu, mieux construit, plus facile à exploiter.

Côté maîtrise d’ouvrage, en revanche, la maquette pourra faire office d’outil d’aide à la décision avec des simulations de plusieurs choix possibles. La réalisation s’en trouve également 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 est également support lors des revues de projet et permet une meilleure adaptation en cas de changement d’un paramètre. En effet, si par exemple on se rend compte qu’il y a un trou qui est susceptible de se former à la construction d’un mur, on ne le construira pas. Ainsi, grâce au BIM on évite les erreurs et on peut se permettre d’anticiper. Cela permet de générer selon certains observateurs 25% de gains de productivité, en réduisant ainsi les dépenses d’exploitation. En outre, cette solution se présente comme une aubaine pour le secteur dans la réponse aux appels d’offres, car elle permet un gain de temps considérable dans l’organisation du projet de construction en raison du système de données mutualisés qu’elle permet.

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).

Gains énergétiques et écologiques

Dès la conception du bâtiment, la maquette BIM, via des logiciels de simulation thermique dynamique permet également d’évaluer les performances thermiques du bâtiment (test d’ensoleillement). Cela va pouvoir se faire via la méthode IFC « Industry Foundation Classes ». Ce modèle de données utilisé dans les maquettes numériques permet de décrire les objets (murs, fenêtres, poteaux, etc). Il garantit l’interopérabilité des logiciels BIM. Ainsi, l’exploitant, ayant accès aux données de conception, peut prendre en compte les spécificités du bâtiment dans sa gestion et optimiser le pilotage des énergies et du confort.

“Grâce au format IFC, les échanges avec le thermicien sont plus rapides. Le thermicien fera des propositions de rénovation et calculera le gain énergétique occasionné. Tandis que l’économiste va chiffrer le nombre de fenêtres ou de brise‑soleil nécessaires. La maquette numérique permettra de dire si la performance énergétique est atteinte, sans dépasser le budget”, explique Olivier Celnik, architecte et manager BIM.

Etat des lieux de l’usage du BIM

Depuis les années 2000, le BIM s’est généralisé dans de nombreux pays étrangers, notamment dans les pays anglo‐saxons et les pays scandinaves, où son usage par les secteurs du bâtiment dépasse désormais les 50%. Cette généralisation s’explique notamment par des initiatives gouvernementales fortes de la part des gouvernements à travers l’obligation de l’usage du BIM dans les marchés publics. Quant à la France, elle accuse un certain retard dans l’adoption du BIM en raison de la culture résistante au changement dont elle fait preuve. Pour cause, aujourd’hui seulement 30% des agences en France sont équipées en BIM. Les facteurs sont multiples mais on peut déjà regrouper les principaux freins en deux catégories : d’une part le prix des outils numériques qui apparaît prohibitif pour les petites structures notamment. Pour cause, la mise en place du BIM nécessite un investissement conséquent pour les agences d’architecture. On parle notamment de 15 à 20 000 euros par poste de travail comprenant le matériel mais également la formation. Celle-ci apparaît comme le deuxième motif de dissuasion en raison du manque de maîtrise de l’outil qui est jugé trop complexe. Enfin de manière générale, cette résistance au changement s’explique également à cause du mode séquentiel expliqué plus haut, propre à ce secteur qui reste profondément ancré dans les pratiques professionnelles et juridiques.

Une révolution à relativiser…

Mais il convient de ne pas non plus idéaliser la maquette numérique dans la gestion de projets dans la mesure où composer en 3D demande que l’ensemble de la chaîne évolue de manière synchrone en oubliant des divergences mais aussi de gérer efficacement les détails liés à la modélisation, en intégrant les données techniques clés. Ainsi, la redéfinition des acteurs est primordiale car sans cela la coordination se complique en raison des dissonances concernant les différentes étapes de l’étude. Car chaque acteur a l’habitude de participer d’une certaine manière au projet qui n’est plus forcément adapté au modèle BIM. Ensuite, après retour d’expériences, les entreprises pointent du doigt le fait qu’il ne faut pas non plus faire de la modélisation excessive car en plus d’être chronophage et même inutile, cela peut alourdir les représentations graphiques et mettre à mal la fonctionnalité des divers logiciels associés. Il convient donc de bien définir en amont des niveaux de détails pour chaque phase usuelle pour limiter les complications organisationnelles. La quantité et la qualité de l’information doivent être ainsi évaluées en fonction des objectifs de chaque phase et contexte, pour permettre la prise en compte de données techniques clés qui manquent souvent en raison de la saturation rapide des logiciels.

Enfin, la sophistication croissante du bâtiment, en particulier de ses équipements (réseaux informatiques, traitement de l’air, sécurité..) oblige les concepteurs à devoir manipuler une quantité croissante d’information et demande une plasticité et une agilité intellectuelle importante de la part des collaborateurs. C’est ici tout l’enjeu du Big Data à assimiler au sein de la structure. Le BIM ne peut s’envisager de manière isolée et sans une maîtrise des données qui nécessite une rigueur et des compétences accrues de la part des collaborateurs.

Finalement, si le BIM a du mal à s’implanter c’est parce que le secteur du bâtiment (comme d’ailleurs beaucoup d’autres secteurs) fonctionne en silos de compétence et les différents acteurs tels que les ingénieurs, économistes, architectes sont réfractaires à ces changements dans la mesure où leur champ d’action et leurs responsabilités s’en retrouvent bouleversés.

Ainsi, au-delà de l’avancée technologique indéniable que représente le BIM, l’enjeu est de maîtriser et mettre en place les méthodes de management qui lui sont liées.

Implications organisationnelles : un processus de travail BIM collaboratif

De par la nature protéiforme de son déploiement qui implique l’intervention d’acteurs multiples de l’entrepreneur en bâtiment à l’économiste de la construction en passant par le maître d’ouvrage. Chacun avec ses compétences et ses apports coopère — c’est-à-dire œuvre ensemble en vue d’un projet commun dans une logique collaborative. En effet, par exemple pour l’instant quand un architecte dessine votre maison, il le fait dans la majorité des agences en 2D à travers l’ordinateur. Il y dessine le plan, les dimensions et autre. Mais si vous souhaitez modifier un élément de façade par exemple, il faut modifier chaque document un par un et prévenir en conséquence tous les professionnels impliqués dans le projet. Mais grâce au BIM, le changement s’effectue via la maquette 3D et l’information circule de manière instantanée pour prévenir tous les acteurs liés au projet. Ainsi le calcul de coût pour le thermicien s’en retrouve modifié par exemple, mais il aura une visibilité instantanée de ce changement qui pourra s’effectuer de manière plus souple.

Pour résumer, une double révolution impactent les métiers de la construction et de l’immobilier suite à l’intégration du BIM. Ils passent d’une part, d’une logique de coût d’acquisition de la donnée à une logique de création de valeur, car le BIM permet de repenser la valeur ajoutée proposée. D’autre part, il induit aussi le passage d’une logique d’outils informatiques à une logique de référentiel de données patrimoniales dynamique et partagé, car les acteurs ont accès simultanément à cette maquette. Par conséquent, la gestion du bâtiment s’en retrouve complètement bouleversé avec une collaboration accrue qui en découle.

Nouveaux métiers, nouvelles compétences

Le BIM Manager est la personne chargée de prendre en charge la maquette numérique d’un projet. C’est quelqu’un qui connaît les outils, mais surtout les processus de construction et les relations entre acteurs, dont il aura en charge le développement via la maquette numérique. Le plus souvent il a un profil d’architecte ou d’économiste qui assiste le responsable du projet en raison de son excellente maîtrise des nouvelles technologies et de son agilité intellectuelle à appréhender les différentes parties prenantes associées au projet. Par conséquent, étant au centre de la prise de décision, son objectif est d’optimiser le processus de collaboration, il apparaît dès lors comme un véritable coordinateur et occupe une fonction à la fois centrale et transversale. Parmi ses responsabilités, on peut citer par exemple : La mise en place du processus et de l’implémentation du BIM La vérification de la mise en place des moyens (choix des logiciels, site collaboratif dédié) pour réussir l’interopérabilité des logiciels BIM. Il doit être le seul responsable concernant la modification des données pour éviter limiter les risques de croisement de ces derniers et ainsi éviter tout conflit. Surtout, l’efficacité de la maquette BIM va reposer sur la qualité des informations échangées entre acteurs.

La réalité virtuelle comme prochaine étape de la révolution numérique

La révolution numérique porte bien son nom dans la mesure où elle implique une modification et un enrichissement du modèle économique. Le secteur de la construction voit également son modèle économique évoluer en fonction des exigences croissante des clients en terme de réduction de délais et coûts. Afin de satisfaire à ces exigences, le secteur de la construction doit s’équiper davantage en tenant compte des services proposés autour du BIM. La possibilité notamment de mettre en place des technologies telles que la réalité virtuelle qui se démocratisent de plus en plus dans tous les secteurs. Ainsi par exemple, Foundation qui est une société d’ingénierie numérique, grâce à un casque Oculus Rift permet aux différents acteurs d’un projet de se projeter et de naviguer dans des maquettes numériques. Cette qualité de visualisation constitue ainsi un véritable argument de vente du projet et une croissance commerciale assurée.

Grâce à la réalité virtuelle, les constructeurs améliorent leurs relations client en les transformant en de véritables acteurs de leurs projets.

Etablir une feuille de route française pour la transition numérique dans le secteur de la construction

La France étant en retard dans ce domaine, il s’impose une nécessité de mettre en place à l’échelle nationale et régionale des dispositifs d’accompagnements et de conduite de changement aux entreprises de la filière de la construction. L’enjeu est de décloisonner la pratique du BIM pour permettre une appropriation souple et efficace de l’ensemble des acteurs de la filière en favorisant et mutualisant les connaissances.

Pour ce faire, elle a mis à disposition les pôles de compétitivité. Parmi ces pôles et les divers projets qu’ils portent, plusieurs concernent le BTP. L’objectif de ces derniers est d’accompagner la mutation numérique dans le bâtiment. Ainsi, dans cette perspective, le Pôle Fibre-Energivie ayant signé une convention stratégique avec EDF et ÈS a mis en place en 2016 une plateforme « BIM‑Energie » pour l’horizon 2018. L’idée est de conjuguer les savoir‑faire des entreprises, pôles de recherches pour engager la dynamique de digitalisation à l’œuvre dans la filière de la construction. Dans cette perspective, la ministre du Logement, de l’Egalité des Territoires et de la Ruralité, Sylvia Pinel a lancé en 2015 dans le cadre du Plan Transition Numérique, deux programmes intéressants en matière de transition numérique dans la filière de la construction.

L’Etat porte donc une responsabilité importante dans la voie vers la démocratisation du BIM, dans la mesure où en fixant le cap et montrant la voie, il peut être le seul à engager une dynamique vertueuse pour le secteur du bâtiment, qui reste réfractaire à son adoption. Cette mission est d’autant plus impérative qu’elle crée un effet de levier important sur les investissements.

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