La maquette numérique BIM : définition, standards et logiciels pour mieux construire

La maquette numérique BIM, aussi appelée maquette numérique, ou maquette BIM selon les chapelles, permet à tous les acteurs concernés par une construction d’accéder au même fichier informatique qui modélise toutes les données d’un bâtiment. L’intérêt est de favoriser le travail collaboratif entre intervenants sur un même fichier pour préserver les données, optimiser les coûts, et surtout mieux construire en envisageant toutes les phases de vie d’une construction, de sa conception à sa gestion. C’est la démarche du processus BIM. Les standards de la maquette numérique comme la norme de fichier IFC permettent en effet l’interopérabilité entre les logiciels de maquette numérique pour conserver les données et les restituer, à chaque intervenant.

Faites-vous l’amalgame entre le BIM et la maquette numérique ? Que signifie le terme BIM ? Quels sont les avantages du BIM et de la maquette numérique pour chaque métier lié au bâtiment ? Quel logiciel BIM choisir ? Quels sont les critères à exiger ? Préparez-vous à répondre aux enjeux du Building Information Modeling concernant votre spécialité, on vous éclaire.

Qu’est-ce que le BIM ?

• Définition du BIM
• Objectif : mieux gérer toutes les phases de vie d’une construction
• 6 avantages pour la composition du bâtiment et son exploitation

• Définition d’une maquette numérique BIM
• Un principe virtuel de modélisation 3D enrichi de données

• Le format de fichier normalisé IFC
• La norme XP P07-150 dite norme PPBIM
• 6 modèles BIM pour enrichir votre maquette numérique

• Pour les bureaux d'études, architectes et ingénieurs
• Pour les entreprises de construction et le génie civil
• Pour les entrepreneurs du bâtiment et sous-traitants
• Pour les ingénieurs civils en structure
• Pour les fabricants et fournisseurs de composants
• Pour le géomètre-expert
• Pour les maîtres d'ouvrage et les développeurs
• Pour les propriétaires et les gestionnaires de patrimoine
• Pour les clients

• Comment choisir son logiciel BIM ? 7 critères pour qualifier ses besoins
• Tableau comparatif des 3 logiciels de modélisation 3D les plus utilisés

• Un trophée pour Archicad
• Un BIM d’Or pour Revit
• 3 nominations pour Allplan

Le BIM, de l’anglais Building Information Modeling, est un processus de travail qui se compose :

• d’une modélisation de toutes les données d’un bâtiment réunis en un unique fichier numérique, la maquette numérique BIM,
• d’une approche de travail collaboratif entre tous les acteurs liés à la construction,
• d’une gestion de projet fluide et de production des données à chaque phase : conception, matérialisation / exécution, exploitation, voire démolition,
• de l’utilisation de logiciels BIM permettant de travailler sur la même maquette numérique.

1. « M » pour Model signifie maquette en français. Il exprime la nécessité de réunir toutes les données et informations d’un bâtiment au sein de la même maquette numérique, de manière structurée. On parle alors de Building Information Model.


2. « M » pour Modeling signifie modélisation en français. Il exprime le processus de travail collaboratif, le Building Information Modeling, qui permet de mutualiser les expertises des différents intervenants en utilisant les mêmes données, en s’appuyant sur l’interopérabilité entre les logiciels BIM.


3. « M » pour Management signifie gestion en français. Il exprime la gestion de projet associée au cycle de vie d’une construction : il s’agit d’organiser, de vérifier que le processus de travail soit fluide et que les données de la maquette numérique soient partagées. Building Information Management désigne donc une bonne gestion de projet d’une construction.

Avant d’intégrer le processus BIM, les intervenants fonctionnent en ingénierie séquentielle : le travail de l’un démarre quand celui de l’autre est terminée.

Si une modification surgit lors d’une étape de vie de la construction, ceci a peut avoir pour conséquences des allers et retours conséquents pour mettre à jour les informations concernant la construction, multipliant les risques à tous niveaux, et entraînant des surcoûts.

L’objectif du BIM est de fonctionner en ingénierie simultanée : tous les acteurs sont intégrés dès la naissance du projet, afin de mieux comprendre les tenants et aboutissants.

Une démarche BIM consiste à favoriser la compréhension et la communication entres les acteurs en mettant à leur disposition toutes les informations : cet accès est permis au moyen de la maquette numérique.

Cette maquette leur expose en effet de manière claire toutes les phases de vie et composantes techniques d’un ouvrage afin que les spécialistes travaillent ensemble en bonne intelligence pour le bon déroulement du projet, en tenant compte des impératifs précédents ou à venir pour les autres experts. Ils peuvent échanger et actualiser des informations facilement au sein d’un fichier unique.

Chaque expert de la construction connaît donc toutes les informations, éléments à concevoir, réaliser, construire, gérer ou exploiter, et contraintes techniques respectives pour les intégrer dans sa phase d’intervention. Il peut travailler en parallèle de ses confrères sans gêner la bonne marche du projet, bien au contraire. Le facteur temps change de dimension.

Ainsi chaque acteur travaille en connaissance du modèle préétabli à chaque phase du projet :

• faisabilité,
• conception,
• construction,
• exploitation / gestion,
• rénovation, réhabilitation,
• démolition.

Pour résumer, les principaux avantages du BIM se traduisent sur tous les plans : concevoir, construire, rénover, gérer et exploiter les bâtiments de manière optimale.

La technologie BIM est d’une grande aide à la décision : en procédant à des tests, simulations au travers de représentations visuelles, vous vérifiez la pertinence des données, évaluez le budget nécessaire, éliminer les doublons et les erreurs, réduisez les délais.

Pour chaque étape, vous planifiez avec exactitude les degrés de complexité, les besoins et anticipez les difficultés. Les mauvaises surprises n’arrivent plus au fil du temps…

Les informations sont centralisées et accessibles à tous les acteurs mobilisés simultanément, pendant tout le cycle de vie du bâtiment. L’appréhension, la collaboration et l’organisation sont optimales, les problèmes détectés et évités, les coûts et les délais diminuent.

L’écriture numérique des informations, c’est moins de documents, fini les versions multiples. L’utilisation d’une maquette numérique où les données sont centralisées accorde un accès simplifié aux acteurs, en éliminant la répétition de tâches chronophages.

Gain de temps, écartement des erreurs, collaboration : vous diminuez les coûts et raccourcissez le calendrier de livraison.

Entrée en vigueur en 2017, la loi concernant les marchés publics en France donne la possibilité au maître d'ouvrage d’imposer l'utilisation de la maquette numérique. A sa charge de déterminer l'objectif, la méthodologie et le niveau de la maquette dans ses grands axes.

Déjà initiée à travers la directive européenne 2014/24/UE du 26 février 2014, cette démarche traduit la volonté de plonger les professionnels du bâtiment dans l’ère de la transition numérique, et à termes, d’en faire un élément d’exigence professionnel différenciant.
 

Une maquette numérique BIM, nommée plus simplement maquette numérique, se matérialise par un fichier informatique qui contient des objets virtuels concernants un bâtiment :

• elle représente virtuellement la construction,
• c’est une modélisation 3D interactive des caractéristiques physiques et fonctionnelles d’un ouvrage,
• la maquette renseigne les différents acteurs sur toutes les spécificités techniques, comme les relations spatiales,
• le fichier détaille toutes les phases de vie du bâtiment et tous les acteurs associés,
• aussi nommé avatar, elle permet de simuler les réactions des objets 3D et équipements techniques qui font partie de la construction,
• elle permet d’analyser et d’éprouver en amont les réactions de chaque mécanisme, comme la stabilité, d’évaluer la performance énergétique et l’impact environnemental,
• chaque spécialiste métier interagit sur le fichier pour l’actualiser et échanger avec les autres experts.

Les technologies numériques ont évolué : la modélisation numérique dépasse la notion de maquette virtuelle, ou la représentation 3D au sens géométrique stricte du terme, pour créer un outil de travail intelligent, actualisable et interactif, mais aussi exploitable dans le temps.

Quand les anglophones parlent de digital mockup, nous parlons plutôt de maquette numérique qui comprend toutes les notions d’objets :

• le détail de chaque objet comme les murs, poutres, portes, escaliers, mécanismes, ascenseurs, dalles, fenêtres, etc.
• les caractéristiques architecturales, techniques,
• les interactions possibles entre les objets, points communs sur les matériaux utilisés, jonction de murs, effet du vent, etc.
• les simulations, les mesures énergétiques, la solidité, etc.
• l’organisation et la classification des informations concernant ces objets (exemple de rangement : site, bâtiment, étage, espace),
• l’évolution des étapes de construction, et même de vie d’une construction par éléments.

On peut clairement parler de révolution numérique pour l’industrie du bâtiment : le format IFC, « Industry Foundation Classes ». est un format de fichier normalisé qui peut être ouvert dans les différents logiciels dédiés du bâtiment.

Il favorise donc la communication entre les différents spécialistes et leurs outils. Les acteurs peuvent échanger et partager des informations entre logiciels de manière collaborative : la structure de la base de données est ainsi l’un des standards BIM.

Un IFC fonctionne sur un modèle sémantique qui repose sur la notion d’objet, un objet représentant chaque élément qui fait partie du bâtiment : sol, mur, espace, fenêtre, plafond, poteaux, etc.

La modélisation des objets fait tout l’intérêt de la maquette numérique :

• chaque objet contient des informations comme ses caractéristiques,
• les interactions avec d’autres objets sont indiquées,
• chaque spécialiste peut aborder l’objet en adoptant son point de vue ou celui des autres (architectural, nomenclature des fenêtres, structure, vue thermique, axonométrie, etc.),
• la modélisation permet le partage d'informations à chaque phase de vie de l'ouvrage,
• fini de modifier plusieurs fichiers pour actualiser la documentation.

• 113 classes d’objets en plus (soit 766 classes au total) dont la classe chaudière,
• élimination des problèmes d’interprétation du modèle,
• l’évaluation énergétique et le bilan carbone,
• intégration de zones spatiales,
• estimation des impacts environnementaux,
• la possibilité de modéliser plus de formes géométriques, notamment pour les architectes,
• les formes complexes sont plus faciles à représenter,
• la documentation devient plus complète.

Sous l’impulsion de l’AIMCC (Association des industriels des produits de construction) et de Mediaconstuct, la commission de normalisation PPBIM de l’AFNOR (Association Française de Normalisation) a publié la norme XP P07-150 e 2014.

Les objectifs de cette norme sont, par étape :

• constituer un dictionnaire commun afin d’établir des termes qui harmonisent la dénomination des produits, outils, pratiques et méthodes du secteur bâtiment,
• utiliser les mêmes termes pour les objets, leurs propriétés et leur classification pour mieux les exploiter dans la maquette numérique,
• mettre en place des bibliothèques d’objets standardisées, s’appuyant sur un référentiel établi,
• faciliter les échanges de données entre professionnels de la construction.

On reste à ce niveau sur des besoins en géométrie 2D avec une trasncription possible en plans 2D numériques.

La maquette numérique modélise en 3D l’ouvrage : déjà évoqué précédemment, le fichier IFC favorise l’accès aux mêmes informations, et le travail collaboratif.

Ce modèle de BIM 3D inclut en supplément un calendrier qui permet de planifier les travaux et visualiser en temps réel les avancées.

Ce modèle de BIM 4D comporte en plus les données concernant le budget et les dépenses engagées : les calculs peuvent être automatisés pour évaluer les coûts et le prévisionnel en matière de trésorerie.

Ce modèle de BIM 5D intègre en plus la dimension développement durable d’un bâtiment, par exemple les estimations de performance énergétique.

Ce modèle est destiné à aider les gestionnaires du patrimoine immobilier, les fournisseurs et sous-traitants durant toutes les phases de maintenance post construction : le BIM 7D fournit toutes les informations sur les machines présentes et données spécifiques sur les procédures comme les manuels et normes, afin de suivre l’état de l’ensemble de la construction et de veiller à sa bonne santé.

• visualiser un projet de construction à chaque étape,
• visionner le bâtiment de tous les points de vue,
• concevoir en analysant la modélisation sous toutes ses coutures,
• vérifier et simuler la vie des objets,
• corriger les défauts et éviter les erreurs,
• générer à la volée des plans 2D,
• respecter les normes,
• avoir un accès permanent à toutes les informations (budget, timing, etc.),
• anticiper en conséquence, notamment pour satisfaire aux exigences de performances énergétiques,
• appliquer une approche de développement durable.

• réceptionner la maquette numérique ou la réaliser par ses propres moyens (unification de différentes maquettes numériques par exemple),
• examiner le chantier en amont de la construction,
• identifier les zones à risques en amont pour mettre en place les mesures de sécurité adaptées,
• évaluer la conception pour déceler les erreurs possibles,
• exploiter la base de données pour préparer le chantier,
• vérifier l’avancée et maîtriser les coûts en temps réel,
• réguler la chaîne logistique,
• réduire les délais de livraison en ayant recours à la préfabrication hors site.

• identifier toute erreur ou oubli,
• avoir une vue globale du projet mais aussi des interactions entre les intervenants,
• analyser les interventions et détecter les potentielles interactions négatives entre les métiers,
• modifier la maquette numérique et non réagir une fois le chantier avancé à un stade donné,
• constater les effets des corrections sur l’ensemble de la maquette BIM,
• synchroniser conception et construction,
• connaître matériaux et ressources à prévoir pour chaque étape de construction,
• fluidifier la circulation des équipements et livraisons de matériaux,
• optimiser le timing d’intervention et commandes faites aux sous-traitants.

• réceptionner un modèle exploitable, sans redessiner de plans,
• connaître les éléments structuraux grâce au modèle 3D,
• modifier le modèle structurel que l’architecte répercutera dans le modèle architectural, directement dans la maquette numérique,
• établir des plans d'armature basés sur un modèle BIM préétabli et fonctionnel pour les projeteurs,
• anticiper la fabrication et le façonnage en les lançant à distance,
• diminuer les risques d'erreurs,
• bénéficier d’un gain de temps considérable pour l’ensemble du bureau d'ingénieurs.

• comprendre les besoins et attentes des designers, constructeurs et acteurs de la maintenance,
• fournir des objets exploitables dans une maquette numérique BIM,
• offrir des objets de qualité contenant des informations pertinentes et structurées, qui les rendent plus facilement manipulables dans la maquette,
• proposer des objets exploitables pour toutes les étapes, conception, construction et maintenance.

• façonner une première maquette numérique enrichie de données 3D en amont du projet,
• tirer la qualité vers le haut en évangélisant les attentes du secteur bâtiment comme le développement durable,
• faciliter l’évolution des mentalités dans l’intérêt de tous (travail collaboratif, interopérabilité et bénéfices liés à chaque intervenant),
• garantir la restitution et la transition des informations pour une meilleure gestion territoriale,
• propager la bonne utilisation d’un modèle exploitable cadré selon les critères déterminants,
• pouvoir intervenir à chaque étape et inclure sa mesure loi Carrez ou division de volumes, dans la maquette,
• être en mesure d’intervenir pour que le bâtiment construit corresponde au cahier des charges établi.

• extraire des informations pour valider ou non la faisabilité en termes de budget et de temps,
• perfectionner le bâtiment en corrigeant les anomalies d’ordre fonctionnel ou environnemental,
• évaluer en temps réel les répercutions d’un incident, comme des modifications sur le plan de la conception,
• favoriser l’implication de tous les experts par une meilleure compréhension (la qualité d’une construction est l’affaire de tous).

• bénéficier de toutes les informations à chaque étape de vie d’une construction,
• anticiper les possibilités ou obligations d’installations,
• mieux gérer le bien immobilier,
• effectuer des travaux d’entretien efficaces.

• se rassurer sur le bon déroulement d'un projet à chaque étape,
• bénéficier de coûts diminués,
• gagner sur les délais de livraison d’un projet,
• consommer moins d’énergie,
• réduire les déchets et les émissions de carbone,
• profiter d’une sécurité optimale durant l'utilisation,
• augmenter les performances du bâtiment.

Si le nom d’un logiciel revient souvent dans la bouche des différents spécialistes de métiers complémentaires, c’est bon signe : il est utilisé avec succès par différents acteurs.

Autant se reposer sur un logiciel qui favorisent l’usage des bonnes pratiques en bénéficiant de mises à jour régulières comme Revit par exemple, qui bénéfice de nouvelles fonctionnalités et améliorations notoires.

Votre logiciel BIM doit-il pouvoir fonctionner avec vos logiciels tierces tel que Microsoft Excel, Word Crystal Reports pour le reporting, logiciel de gestion de projet ou workflow ?

L’échange de données lisibles pour les autres acteurs de la construction fait tout l’intérêt du BIM et de la maquette numérique : votre logiciel doit pouvoir lire notamment le format IFC pour être compatible avec les autres logiciels, et manipuler les objets en se basant sur la même nomenclature.

En complément du format IFC, vous pouvez également vous assurer de pouvoir lire et écrire certains autres formats : IFCXML, IFC 4, PDF (Acrobat Reader) JPG, TIFF, BMP, PNG, RVT (logiciel Revit), DXF/DWG and 3D DWG, etc.

Selon votre métier et vos méthodes de travail, vous devez aussi considérerz les points suivants :

• pour de la conception architecturale, il est nécessaire de pourvoir profiter d’une visualisation de conception 3D, d’un outil de conception de modèles à forme libre,
• du côté ingénierie et fabrication MEP, il vous faut un logiciel intégrant la documentation de fabrication,
• d’un point de vue structurel, une fonctionnalité capable de gérer les contraintes d’armature ou l’analyse de gravité par exemple,
• pour la partie construction, les fonctionnalités de modélisation et de coordination de la construction sont indispensables.

Dans les catalogues d’objets 3D, les professionnels téléchargent des objets prêts à l’emploi pour les insérer dans leur modèle de maquette numérique, eu lieu de les créer.

Pour profiter du temps économisé, il faut cependant vérifier que le format de ces objets soit compatible avec votre logiciel.

Ces bibliothèques d’objets 3D dédiées au BIM proposent généralement les formats IFC, 3DS et RVT (format du logiciel Revit qui lit aussi les IFC) :

• les logiciels Autocad et Revit remportent la palme de la variété avec pas moins de 16 sites et près de 70 000 objets,
• pour Archicad, 10 sites et 1021 objets,
• vous disposez de 9 sources pour Sketchup,
• on recense 4 fournisseurs pour Allplan.

Si Revit Architecture, l’un des logiciels BIM les plus évolués, nécessite plus de temps de formation que Allplan, ArchiCAD ou Sketchup Pro, il convient de considérer ce qu’il apporte en comparaison sur le long terme : on vous renvoie aux points déjà évoqués.

On apprend toujours mieux quand on dispose de supports qui nous aident à mieux appréhender le logiciel. Sur ce point, on note par exemple que le nombre de vidéos sur Sketchup pro et Revit sont plus nombreuses. Un élément de réputation ?

A vous de vérifier…

Note : les prix évoluent d’année en année au fil des améliorations, compatibilité, enrichissement de fonctionnalités. Nous vous conseillons de comparer les offres.

Sondage : Allplan, Revit ou Archicad ?
La communauté professionnelle Hexabim répond :

Il nous semble utile de vous fournir ces informations susceptibles de vous aiguiller dans votre choix de logiciel. En effet, les efforts des éditeurs pour apporter les meilleurs logiciels BIM sont récompensés :

ArchiCAD s’est distingué aux trophées de la transition numérique 2016 initiés par le PTNB (plan de transition numérique dans le bâtiment) dans la catégorie outils de conception.

Le projet BIM for FM experimentation qui utilise notamment Revit a reçu un BIM d’OR en 2016, sous l’œil aguerri des professionnels comme le président du PTNB Bertrand Delcambre, et les 300 acteurs représentant l’architecture, la construction, l’ingénierie, maîtrise d’ouvrage privée et publique. A noter : Revit a aussi été nominé plusieurs fois dans différentes catégories aux trophées de la transition numérique.

Allplan a été nominé plusieurs fois aux trophées de la transition numérique, sans toutefois décrocher de palme dans les catégories suivantes :

• outil de conception,
• structure et gros œuvre,
• outils métiers pour la maîtrise d’ouvrage et l’exploitation.