Les applications du BIM

Lorsqu’on utilise le BIM, l’idéal est d’impliquer l’entrepreneur dès que possible dans le processus constructif. En pratique toutefois – en particulier dans le cadre d’un contrat traditionnel ou d’un chantier de petite taille –, il est difficile pour l’entrepreneur d’apporter une contribution dès la phase de conception. En effet, la conception du projet revient majoritairement à l’architecte, parfois aidé d’un bureau d’étude. Les principaux avantages que la maquette numérique ou modèle d’information numérique du bâtiment procure aux concepteurs sont abordés dans les rubriques précedentes. Citons, entre autres :

• concordance des différents plans
• meilleure vue d’ensemble pour les partenaires
• possibilités d’extraction de tableaux et de quantités
• détection des erreurs…

Dans cet article, nous vous expliquons en quoi le BIM peut vous aider à établir une offre de prix.

Le modèle numérique du bâtiment permet de déterminer non seulement le nombre d’éléments à réaliser (murs, planchers, toitures, poutres, colonnes, fenêtres, portes…), mais aussi les quantités de matériaux nécessaires (briques de parement, tuiles, plaques de plâtre, chapes, dispositifs d’évacuation…). Grâce à ces données, les concepteurs (ou d’autres partenaires) peuvent élaborer le métré, qui permettra à l’entrepreneur de préparer son offre de prix.

Le principal atout d’un métré basé sur une maquette numérique tient au fait que les erreurs liées au comptage manuel (formules erronées, oublis, modifications des quantités…) peuvent être évitées.

Lorsqu’il rédige son offre, l’entrepreneur a souvent la possibilité de proposer les variantes qu’il juge appropriées et qui permettraient de facilité la mise en œuvre, de réduire les coûts ou d’améliorer la qualité du projet. Il peut également opter pour les matériaux avec lesquels il a l’habitude de travailler. Il doit néanmoins étudier au préalable les impacts des modifications suggérées sur le projet dans son ensemble. La maquette numérique rend cette tâche beaucoup plus simple.

Il peut ainsi opter pour une ossature en béton, même si le projet prévoyait initialement une structure portante en acier. En modélisant cette variante et en la comparant aux données de la maquette initiale (architecture et modèle d’ingénierie, par exemple), il pourra identifier rapidement ses avantages et ses inconvénients. Les erreurs éventuelles pourront facilement être identifiées et traitées grâce à la maquette numérique.

Le coût des diverses options doit également être pris en considération; c’est précisément l’une des possibilités fournies par le BIM. En intégrant une variante dans le modèle existant (remplacement de certains murs intérieurs en maçonnerie par des cloisons légères composées de plaques de plâtre, par exemple), on peut en effet adapter les quantités en un clin d’œil. Il est alors possible de comparer ces dernières avec les quantités initialement prévues et d’y ajouter les prix unitaires pour obtenir un aperçu immédiat de la différence de prix.

A l’avenir, les échanges de maquettes numériques entre professionnels de la construction seront de plus en plus courants et ne se limiteront plus aux produits dérivés (tels que le métré et les plans en 2D correspondants). L’entrepreneur aura dès lors un meilleur aperçu des différents postes du métré et pourra ainsi effectuer certains contrôles. Les logiciels de coordination BIM lui permettront notamment de créer lui-même des métrés et de déterminer aisément à quels postes correspondent les éléments du modèle.

Les avancées dans ce domaine devraient se poursuivre, et en particulier le développement d’applications à destination des PME telles que les outils ‘métier’ spécifiques permettant d’établir l’offre sur la base du modèle numérique.

Pour élaborer l’offre de prix d’une toiture, par exemple, on pourrait extraire toutes les informations liées à la toiture à partir du modèle et les traiter ensuite à l’aide d’un outil approprié. Ce dernier pourrait en outre générer automatiquement la composition, les matériaux et les quantités correspondantes (tuiles, tuiles de rive, tuiles faîtières, tuiles à douille, chéneaux, contre-lattes, isolation, échafaudages…). Cela se révélerait d’autant plus utile pour les toitures de forme complexe : offre de prix correcte, gain de temps considérable, calculs facilités…

Outre le cas des toitures exposé ci-avant, des outils similaires pourraient être développés pour d’autres métiers :

• pose de revêtements de sol : calepinage (visuel), élaboration du plan de pose (technique) et calcul des quantités correspondantes compte tenu des pertes de découpe
• sanitaire et ventilation : calcul et dimensionnement d’un système de ventilation, élaboration du plan des conduites et détermination des quantités de matériaux correspondantes
• menuiseries : création d’un plan de cuisine, conception d’un escalier, élaboration d’une offre de prix pour les portes intérieures (exigences en matière de sécurité incendie, d’acoustique, de matériaux… reprises dans le modèle)
• vitrerie : choix du type, de l’épaisseur et de la surface du vitrage (en fonction de la position au sein du bâtiment et compte tenu des consignes de sécurité de la norme NBN S 23-002) et établissement de l’offre
• travaux d’enduisage : extraction des quantités (enduit, profilés d’angle et de finition…)
• …

La maquette pourra également être utilisée pour connaître l’environnement du projet qui peut avoir une influence significative sur l’offre de prix, notamment en ce qui concerne l’accessibilité du chantier ou la possibilité d’installer des échafaudages.

Une fois reliées au modèle numérique, les informations générées par les outils ‘métiers’ seront mises à la disposition de tous les autres partenaires du projet, ce qui permettra de procéder le cas échéant à la détection des erreurs. Le poseur de la chape, par exemple, pourra ainsi connaître l’épaisseur exacte du revêtement de sol, tandis que l’installateur du système de ventilation saura qu’une dérivation des conduits est nécessaire pour pouvoir contourner certaines décharges. Chacun pourra dès lors tenir compte de ces aspects dans l’offre de prix.

L’application du BIM permet de remettre des offres de prix plus justes, mais aussi d’améliorer l’étude et le choix des variantes. Si le maître d’ouvrage et l’architecte y sont favorables, ces offres peuvent ensuite servir de base au contrat et à la commande.

Lors de la préparation du chantier et des achats, le BIM peut trouver son utilité dans le calcul des quantités et dans l’élaboration de plans d’exécution de qualité. Il offre en outre des possibilités d’intégration avec le planning, le processus de préfabrication et divers outils numériques.

Tout comme dans la phase précédente (voir ‘Le BIM pour l’offre de prix et la commande’), le BIM peut être utilisé au stade de la préparation du chantier et des achats, afin de calculer les quantités à partir de la maquette numérique du bâtiment, et d’extraire les données à transmettre aux sous-traitants pour leur permettre d’établir leur offre de prix. Dans ce contexte, il est néanmoins primordial que les maquettes soient complétées avec les données relatives à l’exécution.

Des plans d’exécution, des détails et d’autres informations (liste de portes, par exemple) peuvent être extraits à partir de la maquette. On obtient ainsi plus rapidement des plans détaillés pour divers usages spécifiques et la perception du projet s’en trouve dès lors améliorée pour les exécutants. Dans le cas de l’application d’une peinture ignifuge sur des poutres et des poteaux en acier, on peut, par exemple, générer différentes coupes (en 2D et en 3D) pour chaque élément, ce qui permet à l’exécutant d’identifier avec davantage de précision les éléments à peindre.

Soulignons que les maquettes élaborées par l’exécutant ne sont pas les seules à pouvoir l’aider dans son travail : les différents plans et coupes qui sont extraits des maquettes créées par les concepteurs (projets de petite taille) ou par l’entrepreneur général (projets de grande envergure) lui donnent, eux aussi, un bon aperçu du projet.

Un autre atout de l’utilisation des maquettes numériques repose sur la détection des conflits (clash detection) : en anticipant les problèmes et en y apportant des solutions au préalable, on limite le risque d’erreurs sur chantier et, ce faisant, on réduit les coûts d’inefficacité. Un entrepreneur (ou un sous-traitant) chargé de réaliser une structure en acier peut ainsi établir sa propre maquette partielle et vérifier si son travail n’entre pas en contradiction avec d’autres éléments, en réunissant toutes les maquettes partielles et en les comparant entre elles. Cette opération permettra, par exemple, de constater que l’embase d’un poteau en acier est incompatible avec la forme des poutres en béton sous-jacentes.

1 | Exemple de détection d’erreur : grâce au BIM, le conflit entre l’embase du poteau en acier et la poutre en béton est identifié et traité sur écran afin de ne pas poser problème lors de l’exécution.

Grâce à la maquette numérique, on peut également recourir à des bibliothèques d’objets et/ou de matériaux. Il s’agit de bibliothèques en ligne contenant différents matériaux et objets accompagnés d’informations graphiques ou autres (capacité d’un système de ventilation, par exemple). L’utilisateur peut ainsi incorporer dans la maquette un certain type d’isolation ou de chaudière et y greffer les informations correspondantes. A l’aide d’un outil compatible avec le BIM, il lui sera possible de choisir le type de brique, l’appareillage de la maçonnerie, l’épaisseur et la couleur des joints horizontaux et verticaux, mais aussi d’incorporer cette composition ainsi que les informations correspondantes dans la maquette (dimensions, paramètres sélectionnés, renvoi vers le site Internet contenant les informations à jour…). On peut ainsi générer des vues détaillées d’une façade montrant tous les nœuds et rendre ces informations accessibles à tous les partenaires. On peut en outre calculer les quantités exactes de briques de parement en vue d’établir le bon de commande.

En couplant le planning des travaux à la maquette, il est possible, par exemple, de représenter sous forme de diagramme le déroulement du processus constructif dans le temps (au moyen de visualisations et de films d’animation). Ce support visuel facilite la communication entre les partenaires. Il peut être utilisé en vue de déterminer l’impact des travaux sur la circulation routière, d’étudier l’accès à un bâtiment voisin, de planifier les livraisons, d’aménager les lieux de stockage (virtuellement), de modéliser l’installation du chantier (position d’une grue, par exemple) et d’en assurer un suivi dans le temps, d’intégrer des structures temporaires telles que des échafaudages ou des étais au planning, et de vérifier qu’aucune erreur ne s’est glissée dans ce dernier (clash detection 4D). On peut même aller plus loin en incorporant les coûts à la maquette numérique accompagnée du planning et en établissant un planning d’évolution des coûts dans le temps.

Grâce aux maquettes numériques, les fournisseurs, les fabricants et/ou les entrepreneurs (ou sous-traitants) sont en mesure de visualiser leur travail dans les moindres détails, ce qui réduit les risques d’erreur et accélère donc la mise en œuvre. Le BIM constitue également un outil très intéressant lorsque le projet est (partiellement) préfabriqué. D’autres préfèrent organiser le travail en constituant des lots de matériaux. Lorsqu’on doit poser des cloisons légères, par exemple, on peut constituer pour chaque local des lots de plaques prédécoupées selon les dimensions voulues et des lots de profilés adaptés à la composition des parois. Il suffira ensuite à l’exécutant de suivre le plan et la numérotation prévus. Le fait de disposer directement des matériaux adéquats et de restreindre au minimum le travail de mesurage et de découpe permet ainsi un gain de temps considérable. Une préparation minutieuse à l’aide d’une maquette numérique aura donc non seulement pour effet de réduire les délais d’exécution, mais aussi de limiter la production de déchets sur chantier.

2 | Lots de plaques prédécoupées préparés pour chaque local grâce aux informations extraites de la maquette numérique.

Parmi les nombreuses applications numériques qui peuvent être couplées avec le BIM (voir ‘Le BIM pour l’exécution et la fin de chantier‘), on compte la technique du scannage 3D. Cette dernière peut être employée lors de la préparation du chantier afin de mesurer des ouvrages existants. On peut ainsi scanner un bâtiment à rénover, un bâtiment adjacent à une future construction ou encore des fenêtres existantes qui doivent être reproduites à l’identique. On obtient de la sorte une image (nuage de points) transposable en maquette numérique ou intégrable dans une autre maquette.

Comme nous l’avons expliqué dans l’article consacré à l’offre de prix et à la commande (voir ‘Le BIM pour l’offre de prix et la commande‘), on pourrait également développer des outils spécifiques à la préparation du chantier. Un outil dédié à la pose de revêtements de sol permettrait, par exemple, de choisir le type de carreaux, ou encore l’épaisseur et la couleur des joints, et ce, en s’aidant d’une bibliothèque d’objets et/ou de matériaux. On pourrait alors calculer les quantités exactes de matériaux à commander et produire les plans d’exécution au moyen de ces données. On semble donc s’orienter vers des solutions BIM adaptées aux besoins de l’artisan qui seraient incontournables, notamment pour ce qui concerne la préparation de ses chantiers.

L’utilisation du BIM présente des avantages indéniables pour l’entrepreneur lors de la phase d’exécution, et ce, non seulement sur chantier, mais aussi en ce qui concerne le suivi des travaux, du planning et du budget. Lorsque les travaux touchent à leur fin, le BIM peut encore apporter une aide précieuse dans l’établissement des données as-built et dans la gestion ultérieure du bâtiment.

Comme nous l’avons expliqué (voir l’article ‘Le BIM pour la préparation de chantier et les achats’), lors de la préparation de chantier, les maquettes numériques ou modèles d’information numérique du bâtiment peuvent être complétés avec les données propres à l’exécution, de façon à pouvoir en extraire des plans d’exécution ou d’autres documents (tels qu’une liste des locaux à carreler et des matériaux nécessaires à cet effet, par exemple). La représentation virtuelle d’un bâtiment permet de produire plus rapidement différents plans partiels spécifiques; la clarté s’en trouve dès lors améliorée et l’exécutant a une meilleure perception des travaux à effectuer.

Etant donné que les plans d’exécution et/ou les maquettes numériques sont constamment échangé(e)s entre les intervenants, il s’agit de vérifier que chacun dispose bien de la dernière version du fichier. Grâce à l’emploi d’un serveur centralisé (voir ‘Caractéristiques du BIM‘), les partenaires ne doivent communiquer leurs informations qu’à une seule reprise et l’exécutant est toujours certain de disposer de la version la plus récente des plans, listes et autres données. Il va sans dire que cette méthode de travail permet d’éviter de nombreuses erreurs.

On peut également mettre des applications numériques de suivi des travaux à la disposition des utilisateurs via le serveur central. Il existe à cet effet différents outils qui facilitent la communication et qui se basent sur la maquette numérique. On obtient de cette manière un cadre clair et structuré pour le suivi du chantier.

L’usage du BIM ne se limite pas à l’exécution sur chantier : il offre aussi un éventail de possibilités en matière de suivi du planning et du budget. Si intégrer le planning à la maquette numérique présente des avantages incontestables au cours de la préparation du chantier (voir ‘Le BIM pour la préparation de chantier et les achats’), le fait de disposer d’un planning de qualité constitue un atout au stade de l’exécution également.

Le planning numérique peut ainsi être mis à jour lors des travaux; grâce au suivi des tâches réalisées, on peut aisément donner au maître d’ouvrage un aperçu visuel de l’avancement du chantier et calculer les quantités correspondantes. On peut ensuite reprendre ces données afin d’établir un état d’avancement ou de contrôler les états d’avancement des soustraitants.

Le BIM peut en outre se révéler utile pour transmettre des informations graphiques (en 2D ou dans un autre format) aux exécutants. Ainsi, pour le planning quotidien, on pourrait créer une affiche comportant des indications graphiques et mentionnant, par exemple, quelles colonnes en béton doivent être coulées le jour même.

Les modifications apportées tout au long de l’exécution peuvent, elles aussi, être enregistrées dans la maquette numérique, ce qui permet aux utilisateurs de générer des plans d’exécution adaptés, et donc de suivre l’évolution des coûts. Dans le cas où l’on déciderait sur chantier d’incorporer une isolation à des cloisons légères qui devaient initialement en être dépourvues, il suffirait d’introduire ce changement dans la maquette numérique pour que les quantités du poste ‘isolation’ soient recalculées. Si l’on y intègre les prix unitaires, on peut aussi gérer l’évolution des coûts.

Le bon suivi des modifications éventuelles apportées sur le terrain s’avère essentiel pour le dossier as-built également, car la gestion du bâtiment sera facilitée par un dossier de qualité. La maquette numérique doit dès lors être la plus complète, la plus actualisée et la plus structurée possible pour servir de référence. On peut d’ailleurs y relier toutes sortes d’informations complémentaires (géométriques ou non), telles que la fiche technique, la fiche d’entretien et la facture d’une chaudière. En opérant de cette manière, on crée un dossier as-builtnumérique structuré en lieu et place d’un dossier confus encombré de fiches techniques.

Bien que cela ne soit pas encore d’actualité, le BIM peut parfaitement s’utiliser en combinaison avec des lunettes intelligentes. Les lunettes de ‘réalité augmentée’, qui permettent de faire apparaître des éléments virtuels dans la réalité, en sont un exemple. On pourrait, entre autres, les utiliser pour comparer la position des gaines techniques déjà présentes avec celle des cloisons légères à poser.

1 | Les lunettes intelligentes offrent de nombreuses possibilités sur le chantier du futur.

Parmi les techniques qui se combinent parfaitement avec le BIM, on compte le scannage 3D. Ce procédé consiste à scanner la totalité ou une partie d’un ouvrage de construction et à intégrer les images obtenues dans la maquette numérique ou à les comparer à cette dernière. On peut aussi notamment comparer le gros œuvre exécuté à la maquette, en vue de contrôler les tolérances avant l’application de la finition (pose d’une façade-rideau, par exemple).

2 | Scannage 3D : comparaison des situations réelle et projetée en vue de la pose d’une façade rideau.

Outre les outils tridimensionnels, d’autres applications peuvent se révéler utiles pour la gestion des chantiers. On peut ainsi contrôler l’avancement des travaux dans la maquette numérique en faisant appel à l’identification par radiofréquence. Les éléments préfabriqués peuvent, par exemple, être pourvus d’étiquettes d’identification par radiofréquence (Radio Frequency Identification tags) ou étiquettes RFID (munies d’une puce permettant de consulter et d’intégrer des informations à distance), qui permettent de tracer leur livraison et leur pose. Les éléments de façade munis d’étiquettes RFID peuvent, à leur tour, être automatiquement suivis en termes de planning : grâce à la maquette, on sait si les éléments ont été posés, s’ils sont en route ou s’ils doivent encore être fabriqués, mais aussi si des éléments doivent être remplacés.

Tout porte à croire que l’entrepreneur aura d’ici peu de plus en plus souvent recours aux applications numériques sur chantier. Même s’il n’utilisera peut-être pas tout de suite les outils de haute technologie décrits ci-avant, on peut très bien imaginer qu’il emploiera un simple visualiseur pour consulter des maquettes numériques sur chantier. L’entrepreneur pourra alors visualiser les différents éléments du projet (et pas seulement les plans en 2D) – ce qui améliorera sa perception de l’ouvrage – mais aussi emporter sur sa tablette le planning des tâches à effectuer et le suivi de chantier. Grâce à cette méthode de travail, les exécutants peuvent à tout moment accéder en un clin d’œil aux dernières informations, réduire les risques d’erreur et améliorer le suivi.