Maquette numérique BiM - Structuration et modélisation

Maquette numérique BiM.

Définitions, informations et réflexions sur la structuration et la modélisation d’une maquette numérique BiM.

Introduction

Le grand BOUM du BiM a provoqué une véritable mutation dans la programmation, la conception, l’exécution et l’exploitation d’un ouvrage. Il change les méthodes de travail et bouscule véritablement l’organisation des acteurs d’un projet. De cette transformation, la bonne structuration d’une maquette numérique BiM (architecturale ou technique) devient capitale pour deux bonnes raisons :

  1. Pouvoir exploiter la maquette numérique pour la publication du dossier graphique et autres livrables 2D du projet ( Plans, coupes, facades, élévations intérieures, détails, documents 3D, nomenclatures) ;
  2. Permettre un processus d’échange efficace des maquettes numérique BiM entre les différents acteurs d’un projet.

Cet article technique introduit certains sujets du BiM dans ce premier chapitre. Et a pour objectif de vous aider à bien structurer votre maquette numérique pour vous permettre d’échanger efficacement avec les différents acteurs d’un projet mené en BiM.

  • Qu’est-ce qu’une maquette numérique BiM ?

Une maquette numérique BiM est la représentation géométrique d’un ouvrage en 3D comprenant des informations propres à chaque élément d’un bâtiment . La modélisation 3D et la modélisation des informations sont réalisées à l’aide de logiciels – progiciels ouverts au BiM.

  • A chaque métier son outil numérique :

L’industrie du bâtiment regroupe un nombre très important de métiers et chacune des entités participantes à un projet mené en BiM utilisent par conséquent différents logiciels spécifiques à leur discipline.

Maquette numérique BiM pour les Maîtres d'Ouvrages

Maîtres d’ouvrages – Promoteurs – Gestionnaires de sites publics et privés – …

Maquette numérique BiM pour les Maîtres D'Œuvres

Maîtres d’Œuvres – Architectes – Géomètres – Bureaux d’études – Economiste – …

Maquette numérique BiM pour les Entreprises

Entreprises du BTP

Maquette numérique BiM pour les Entreprises

Fabricants

Et bien d’autres…

De cette pluralité de métiers et de logiciels utilisés où la communication graphique et les échanges numériques entre les acteurs d’un même projet sont des sujets très importants, la maquette numérique BiM prend une place à part entière.

  • Comment choisir son logiciel BiM ?

Si vous devez faire un choix dans un logiciel – progiciel BiM, le premier critère de sélection repose surtout sur sa capacité à produire les usages à exécuter par votre entreprise. Du plus au moins sophistiqués, certains logiciels proposent de multiples fonctionnalités BiM, tandis que d’autres se concentrent sur un usage spécifique à une discipline métier.

Fonctionnalités des différents logiciels métiers BiM

BiM Management – Exploitation et maintenance d’actifs publics et privés – Impact environnemental – Energie – Topographie – Mobilité – Génie civil – Urbanisme – Architecture – Paysages – Economie de la construction – Acoustique – Thermique – Eclairage – Structure – Electricité – Climatisation – Ventilation – Chauffage, …

La liste des logiciels – progiciels et solutions BiM présents sur le marché est longue.

Comment choisir son logiciel BiM ?

Liste non exhaustive et sans parti pris.

Pour s’assurer qu’un logiciel peut suivre un flux de travail ouvert au BiM, la meilleure technique est de consulter la fiche descriptive du développeur du logiciel.

  • Interopérabilité des outils métiers :

Dans le domaine du BiM le mot interopérabilité est très souvent utilisé. Il indique la possibilité de communication entre deux ou plusieurs systèmes, appareils ou éléments informatiques.

Attention, il est important de bien distinguer « interopérabilité » et « compatibilité » car ce sont deux sujets souvent confondus. Pour résumer, on peut considérer que la compatibilité est une notion verticale qui fait qu’un fichier peut être exploité via un outil numérique pouvant l’ouvrir et l’interopérabilité est une notion transversale qui permet d’échanger/communiquer via des formats de fichiers Open BiM standardisés qui fédèrent les échanges des maquettes numériques et/ou des informations (IFC, BCF, XLS…).

  • Les formats de fichiers OpenBiM :

Des formats de fichiers courants, aux plus spécifiques des standards du BuildingSMART International, différents fichiers sont utilisés suivant l’usage pour la communication et l’échange d’informations d’un projet.

Pour la structuration des données BiM il convient de privilégier des formats de conteneurs d’informations s’appuyant sur des standards interopérables. Cela vous offrira la possibilité d’utiliser un grand nombre de logiciels métiers certifiés Open BiM.

Formats de fichiers BiM

Liste non exhaustive

    • Les formats incontournables :

      • Le format XLS : Il est un des formats de référence pour le partage et/ou l’inclusion d’informations BiM via les tableaux de nomenclatures.
      • Les formats DXF, DWG et PDF : Des formats compatibles avec pléthore de logiciels CAO. Ces grands standards de la 2D restent incontournables en matière de communication graphique et de documentation de projet.
    • Le format BCF :

Le BCF est le format dédié aux annotations BiM. Il permet aux différents acteurs d’un projet de communiquer entre eux sur un sujet spécifique pour un ou plusieurs éléments d’une maquette numérique de projet.

    • L’IFC, le format de référence pour les échanges de maquettes numériques BiM :

L’IFC* est le format d’échange majeur du BiM, il permet de visualiser et/ou d’échanger des données liées à la géométrie 3D et aux informations des éléments d’une maquette numérique. Même s’il existe plusieurs standards de fichiers, le format IFC est le standard interopérable le plus utilisé pour le travail collaboratif mené en BiM.

*IFC : Industry Foundation Classes

Le format IFC

Le format IFC propose une structuration des données dont le modèle est extensible.

Structuration d’une maquette numérique BiM :

La bonne structuration d’une maquette numérique doit répondre à des critères de qualité précis pour être intégrée à un processus de travail collaboratif BiM. D’une part dans le soin apporté à sa modélisation et d’autre part dans la qualité et la clarté des informations contenues dans chaque élément de la maquette numérique BiM.

  • A quoi reconnait-on une maquette numérique BiM bien réalisée ?

En substance, la qualité de structuration d’une maquette numérique se reconnaît à ces points suivants :

  1. La position de la maquette numérique et son géoréférencement BiM ;
  2. Des niveaux d’étages ;
  3. Un niveau de développement ;
  4. L’arborescence du fichier IFC.
Position : Origine absolue et informations géographique

1. Position

Niveaux d'étages d'une maquette numérique

2. Niveaux d’étages

LOD - NDD : Niveau de détail d'une maquette numérique

3. Niveaux de développement

Arborescence d'une maquette numérique BiM

4. Arborescence IFC

1. Position et géoréférencement BiM :

Aucun logiciel – progiciel BiM n’y échappe, la position d’une maquette numérique est définit par son emplacement par rapport à l’origine absolue. Le travail est simple, il consiste à identifier un point de repère du site, puis à positionner ce point de repère sur l’origine absolue, pour modéliser le projet en fonction de ce point. Pour cela, rien de tel qu’un fond de plan du Géomètre qui reste le meilleur atout pour vous aider à accomplir cette tâche.

Le “Géoréférencement” d’une maquette numérique consiste à renseigner ses informations géographiques. Cela nous plonge dans le domaine de la Géomatique. Ce mot est issu de la contraction des termes “Géographie” et “Informatique“. Il est également bon de savoir que ce domaine englobe également les SIG ( Système d’information Géographique).

Position et géoréférencement BiM d'une maquette numérique

2. Les niveaux d’étages :

Pour obtenir une maquette numérique bien structurée, il est capital de définir des niveaux d’étages correspondant aux étages réels du projet. Cela peut sembler évident, mais il est bon de rappeler également que les éléments et objets de la maquette numérique doivent appartenir à leurs propres étages d’implantation pour plusieurs raisons :

  1. Pouvoir publier la documentation de projet directement depuis la maquette numérique ( Plans – Coupes – Façades – Détails et Documents 3D) ;
  2. Générer des nomenclatures cohérentes ( Tableau des surfaces, Menuiseries extérieures et intérieures, Quantitatif des éléments,…) ;
  3. Obtenir une arborescence claire dans lors de l’exportation de la maquette numérique au format IFC.
Niveaux d'étages d'une maquette numérique BiM

Schémas des niveaux d’étages d’une maquette numérique :

Niveaux d'étages maquette BiM - Correct
Niveaux d'étages maquette BiM - Erreur

Dans cet exemple le premier schéma montre une définition correcte des niveaux d’étages réels du bâtiment. Alors que le deuxième schéma montre une définition des niveaux d’étages pour des plénums de faux plafond, ce qui est une erreur.

Dans un projet mené en BiM il n’est pas rare que des niveaux d’étages soient mal définit par certains contributeurs. Cela perturbe grandement la bonne lecture de la maquette numérique et rend impossible un processus de travail collaboratif BiM fluide et efficace. 

3. Niveaux de développement d’une maquette numérique BiM : 

Le niveau de développement (NDD* ou LOD*) d’une maquette numérique désigne la combinaison des niveaux de détails géométriques et des informations utiles à intégrer pour chaque élément de projet.

*NDD : Niveau de développement – Français / *LOD : Level of development – Anglais

Dans un processus de conception et d’exécution de projet mené en BiM, le niveau de développement (LOD) correspondant aux attentes du futur livrable BiM est indiqué dans la documentation BiM du projet (CCBiM – Annexes BiM – Convention BiM – Charte BiM,…). A défaut d’indication des LOD à respecter dans les pièces écrites BiM du projet, la définition des LOD peut être laissée libre au choix de l’entité qui a modélisé la maquette numérique.

LOD - NDD : Niveau de détail d'une maquette numérique
  • Niveau de détail géométrique 3D :

Le “niveau de détail 3D” désigne l’exigence en matière de modélisation géométrique pour chaque élément du projet.

  • Niveau d’information :

Le “niveau d’information” d’une maquette numérique désigne les propriétés non géométriques – dites “alphanumériques” – à associer à chaque élément 3D du projet.

Définitions des LOD – Niveau de développement

Les LOD sont une notion très importante du BiM car il définissent le niveau d’exigence du contenu d’une maquette numérique.

Norme des “détails géométriques” et des “informations alphanumérique” des éléments d’une maquette numérique BiM :

Maquette numérique BiM LOD 100
LOD 100

Représentation des objets BIM par leur encombrement géométrique (boîte englobante) ou par un symbole. Ce niveau de développement de type « plan de masse » peut être utilisé pour des analyses globales en phase esquisse.

Maquette numérique BiM LOD 200
LOD 200

Les éléments BIM peuvent être représentés par des éléments génériques 3D. Des propriétés non géométriques peuvent être associées à la représentation 3D. Ce niveau de développement peut être utilisé lors des phases APS.

Maquette numérique BiM LOD 300
LOD 300

Les dimensions, quantités, formes, positions et orientations sont spécifiques aux éléments du projet, tels qui peuvent être livrés par un fournisseur. Ce niveau de développement correspond généralement à la phase APD-PRO

Maquette numérique BiM LOD 350
LOD 350

Les dimensions, quantités, formes, positions et orientations sont spécifiques aux éléments du projet. Avec un niveau de détail plus poussé que le LOD 300. Ce niveau de développement correspond généralement à la phase EXE.

Maquette numérique BiM LOD 400
LOD 400

Les détails constructifs sont représentés avec un niveau de développement utile à la construction de l’ouvrage. Les représentations 3D peuvent être complétées par des livrables 2D nécessaires à la réalisation.

Maquette numérique BiM LOD 500
LOD 500

Ce niveau de développement correspond au bâtiment tel que construit. C’est le niveau de développement que l’on doit théoriquement retrouver en phase DOE et qui a pour but de servir à l’exploitation et la maintenance du bâtiment.

Niveaux de développement, tels que définis par The American Institute of Architects dans le « Building Information Modeling Protocol Form ».

4. Arborescence du fichier IFC :

Lors de l’exportation d’une maquette numérique au format IFC, celle-ci comporte plusieurs informations BiM présentés sous la forme d’une arborescence de sa structure physique :

  1. Informations relatives au fichier ;
  2. Informations relatives au site ;
  3. Informations relatives au bâtiment ;
  4. Informations relatives aux étages ;
  5. Informations relatives à chaque éléments – objets de la maquette numérique.
Arborescence IFC d'une maquette numérique BiM
Informations BiM du fichier IFC

Informations BiM du fichier IFC

Informations BiM du site

Informations BiM du site

Informations BiM du bâtiment

Informations BiM du bâtiment

Informations BiM des niveaux d'étages

Informations BiM des niveaux d’étages

Informations BiM des éléments - objets

Informations BiM des éléments – objets

Et chacun de ces items regroupe un certain nombre d’informations normées ou spécifiques qui sont situées dans des répertoires appelés « PSET ».

  • Modélisation des informations BiM :

La modélisation des informations BiM (lisibles dans les PSET d’un fichier IFC) consiste à renseigner depuis le logiciel de production de la maquette numérique, des données propres aux items “Fichier-Site-Bâtiment-Etages-Eléments”.

Informations d'une maquette numérique BiM
Désignation Fichier Site Bâtiment Etages Eléments
PSET et informations BiM
  • Schéma IFC utilisé ;
  • Identification du fichier ;
  • Type de maquette numérique ( Architecture – Structure – MEP)
  • etc.
  • Classement IFC ;
  • Adresse du site ;
  • Position ;
  • Informations géographiques ;
  • etc.
  • Classement IFC ;
  • Emplacement ;
  • Emprise ;
  • Relation ;
  • etc.
  • Classement IFC ;
  • Désignation de l’étage ;
  • Hauteur de l’étage ;
  • Relation ;
  • etc.
  • Classement IFC ;
  • Identification ;
  • Etat de rénovation ;
  • Position ;
  • Fonction structurelle ;
  • etc.
Informations d'une maquette numérique BiM

Bon à savoir : Certaines de ses informations sont renseignées automatiquement par logiciel BiM utilisé pour la production de la maquette numérique BiM ou par l’entité productrice de la maquette numérique ou par l’entité en charge de l’exploitation du futur actif BiM. Dans le cadre d’un projet mené en BiM, la liste des informations et des entités productrices en charge de les modéliser doivent être précisées dans la documentation BiM du projet (CCBiM – Annexes BiM – Convention BiM – Charte BiM,…).

  • Informations d’un élément de la maquette numérique BiM :

Chaque objet d’une maquette numérique BiM contient des informations spécifiques comme sa composition technique et physique, sa fonction, sa constructibilité, son ergonomie, etc… Un numéro d’identification unique permet également le suivi de l’évolution de chaque objet de la maquette (Création, modification, suppression).

Focus sur un élément – objet d’une maquette numérique BiM dans un fichier IFC :

Elément - objet d'une maquette numérique BiM
  • Visualisation de l’arborescence d’une maquette numérique BiM au format IFC :

Dans le visuel ci-dessous j’ai exporté la maquette numérique architecture au format IFC depuis un logiciel de modélisation Open-BiM. Puis j’ai contrôlé le fichier exporté grâce à un logiciel de visualisation de maquette numérique au format IFC.

Exemple en image :

Visualisation d'une maquette numérique BiM au format IFC

Logiciel utilisé pour la modélisation et l’exportation de la maquette numérique au format IFC  : Archicad / Logiciel utilisé pour la visualisation de l’IFC : Solibri Anywhere.

Vous constaterez dans l’encadré orange l’arborescence BiM de la maquette numérique et dans l’encadré bleu les PSET et les informations liées à l’item sélectionné dans cette arborescence.

La maquette numérique Architecture au cœur du processus BiM :

Dans un projet mené en BiM la maquette numérique de l’architecte est au cœur du processus de travail collaboratif. En effet, de la même manière qu’un plan 2D produit par l’architecte, sert de référence aux Bureaux d’études et aux entreprises pour qu’ils puissent lire  comprendre – analyser le projet et produire leurs propres plans, la maquette numérique architecture occupe une place centrale dans un projet mené en BiM.

Maquette BiM Architecture

Maquette BiM Architecture

Maquette BiM Structure

Maquette BiM Structure

Maquette BiM Charpente

Maquette BiM Charpente

Maquette BiM Plomberie - Sanitaires

Maquette BiM Plomberie

Maquette BiM Climatisation - Ventilation - Chauffage

Maquette BiM CVC

Autres maquette BiM

Et bien d’autres…

Organisation des maquettes numériques BiM d’un projet : 

Organigramme hiérarchique des maquettes numériques (Ségrégation – découpage).

Organisation de plusieurs maquettes numériques pour un projet

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