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Infrastructures – Avantages et inconvénients de la maquette numérique

9 janvier 2018
<span>Infrastructures</span> – Avantages et inconvénients de la maquette numérique

« BIM et infrastructures. Une évolution irréversible. Comment s’y préparer ? » : l’Ecole des Ponts a réuni plusieurs dizaines de maître d’ouvrage, de maître d’œuvre, d’architectes et d’ingénieurs autour de cette question à Paris fin novembre. Plusieurs intervenants sont intervenus en matinée sur les avantages et les inconvénients de la maquette numérique à partir de leurs expériences sur différents chantiers d’infrastructures.

Julien Benoit, directeur du pôle pré-construction du groupe Legendre, a évoqué celui qu’il a suivi sur la ligne B du métro de Rennes : la construction d’une tranchée couverte, de quatre stations (deux semi-profondes, deux profondes avec passage de tunnelier) et de deux ateliers de maintenance des rames à ses extrémités.

L’ouvrage linéaire était exclu du process BIM. Les entreprises titulaires du marché avaient « obligation contractuelle » de construire les gares et les garages à partir de modèles numériques fournis par le maître d’œuvre (Egis) et de plans extraits de ces modèles, sachant que la synthèse numérique des ateliers a été déléguée à Legendre.

Le maître d’œuvre a transmis une maquette zéro sur tous les lots, elle a été détaillée et augmentée ensuite pour donner naissance à une synthèse contractuelle (base pour l’arbitrage des conflits par exemple).

Huit modèles numériques, dont un pour le béton et les ouvrages de soutènement, ont été produits. Ces modèles 3D détaillés ont été réalisés sous format IFC pour en assurer l’interopérabilité avec des logiciels de type Revit, Tekla, Allplan et Cadworks.

Ils ont servis à établir plusieurs dizaine de plans de synthèse, de ferraillage ou de coffrage, à phaser et à organiser les travaux. Les ouvrages finis ont été comparés à leur projection virtuelle avec un scan 3D. La démarche est chronophage, elle a mobilisé du personnel et obligé les entreprises à s’équiper de logiciels de codage et d’automatisation des tâches, souligne le directeur du pôle pré-construction.

Produire des documents cohérents

Avantages de la maquette numérique ? « Nous avions une grande qualité et une cohérence des documents produits parce que nous avons échangé des modèles et non pas des plans, confie Julien Benoit. (…)  Nous avons également eu moins de problèmes sur le chantier. C’est difficilement quantifiable parce que c’est la première fois que nous utilisions le BIM, mais c’est un ressenti de l’ensemble des gens qui ont produit. »Trois cent « clashs » ont été dénombré en maquette zéro. En fin de synthèse, 5 à 6 % de problèmes seulement n’étaient pas résolus.

Pour Julien Benoit (Legendre), le plus problématique est « d’organiser le planning du chantier avec ses phases qui sont plus longues en études mais qui sont plus performantes, ce qui fait que l’on déplace le curseur. On va plus vite en exécution mais la partie études nécessite plus de temps. Aujourd’hui, les plannings de nos clients ne sont pas faits comme ça. Les études sont faites très vite et très vite aussi on fait de la production pour ne pas être en retard. Or, il est préférable de réfléchir avant, cela coûte moins cher et ensuite, on produit bien du premier coup. »

Mettre en phase les différents corps de métier

Sylvain Fléty, conducteur d’opérations « Grands projets » à la direction de l’innovation, de la construction et du développement d’APRR, a donné l’exemple de la création du nœud de Sevenans sur la section Belfort-Montbéliard de l’A36, à l’intersection de la liaison autoroutière, d’une route nationale et de routes départementales. Un « plat de nouille » (7 voies par endroit) et dix ouvrages d’art à poser sur une emprise réduite (4 km2).

La société d’autoroutes a impulsé une démarche BIM avec son maître d’œuvre sur les différentes phases du projet pour en améliorer la synthèse et pour limiter les reprises de travaux avec des outils qui ont permis de faciliter la concertation avec les parties prenantes (concessionnaires de réseaux…). Une maquette 3D a été réalisée, avec un système de recollement et de gestion du patrimoine.

Celle-ci devait être représentative des études et les délais respectés, rappelle Denis Le Roux, ingénieur « Infrastructures linéaires-BIM Infra » chez Setec. Confronté, notamment, à l’absence de « levées topographiques bimisées » et à la multitude des données 2D, le maître d’œuvre s’est focalisée sur les ouvrages d’art, les terrassements et les chaussées, et l’environnement pour produire et assembler des maquettes métiers en 3D avec des logiciels spécialisés : Rhinocéros, Autocad Civil 3D et Geomensura, Viasys VDC. La synthèse a été jointe au dossier de consultation des entreprises, celle-ci l’ont utilisé ensuite pour élaborer leurs offres.

La démarche a motivé les équipes, souligne Denis Le Roux. En revanche, elles se sont heurtées à des problèmes de conversion et de capacité de stockage des données ou encore, d’interfaçage. Pour le représentant de Setec, il faudra diversifier à l’avenir les interfaces en fonction des usages et des métiers, avec les SIG, les systèmes d’aide à l’exploitation, les applicatifs terrains, la maquette 3D, les données métiers…

Pour Sylvain Fléty, le principal avantage du BIM est « de réaliser de la synthèse sur les projets, d’arriver à mettre en phase les différents corps de métier, les terrassements ou les ouvrages d’art, et de pouvoir détecter et anticiper lors des études les défauts ou les problèmes que l’on pourrait ensuite rencontrer en phase travaux. »

Autre avantage important : « La concertation avec les collectivités et les parties prenantes du projet. Cela permet de leur montrer le projet tel qu’il est réellement conçu sur une maquette numérique visuelle et non une représentation faite à partir des plans. »

Dernier avantage et non moins important que le précédent dans la mesure où il concerne l’exploitation future d’une autoroute : « Un accès aux données de construction qui peuvent faciliter la gestion du patrimoine. »

Développer des applications

Pour Sylvain Fléty, les inconvénients du BIM sont liés à sa nouveauté : « Ce sont ceux d’une démarche innovante : il faut innover, beaucoup de choses restent à inventer. Il y a aussi l’inconvénient du développement (…). Cela suppose évidemment de mobiliser du personnel, de prendre du temps et de surinvestir un peu sur les projets au moins dans la phase de développement. »

D’autres applications restent à inventer, ajoute le représentant d’APRR, « notamment sur l’assistance à l’exploitation. Aujourd’hui, explique-t-il, on a des systèmes dédiés qui sont extrêmement sécurisés et qu’il faut renforcer sur le BIM pour faciliter l’accès aux données. » Intérêt ? La possibilité d’améliorer interaction entre les véhicules et les infrastructures, de localiser un incendie de câbles ou de savoir immédiatement si un pont peut supporter un convoi exceptionnel.

Travailler en mode collaboratif

Charles-Edouard Tolmer, de la direction management de projet d’Egis International, rappelle qu’une démarche BIM a été initiée sur la Rocade L2 de Marseille (11 km) avec le souci de contrôler la cohérence des données, de coordonner les disciplines ou encore, de valider le phasage de construction.

Le représentant d’Egis insiste sur la nécessité de réfléchir au processus. La création de donnée est onéreuse. Et celles-ci ne prennent de la valeur qu’en fonction de la pertinence de leur modélisation. Pour Charles-Edouard Tolmer, « la continuité des modélisations », une « information contextualisée » et le « travail en mode collaboratif » sont essentiels.

« Les avantages du BIM sont assez compliqués à définir, observe-t-il. Ce que l’on voit aujourd’hui c’est qu’il nous permet vraiment de mettre les acteurs autour du projet, d’avoir une compréhension et une participation communes, de diminuer les conflits entre ces différents acteurs. Cette démarche, qui ressort presque du social du projet, est un des avantages au-delà de ceux qui peuvent être financiers ou techniques. En fait, résume le représentant d’Egis, ce ne sont jamais que des outils supplémentaires qui améliorent la compréhension, le design, la conception et la partie échange de données techniques. »

Des coûts difficilement quantifiables

Dans la mesure où l’on peut en parler avec « un scope différent », les inconvénients du BIM ne sont pas moins difficiles à évoquer que ses avantages, estime Charles-Edouard Tolmer. « Aujourd’hui, explique-t-il, on se dit que le BIM est plus cher, prend plus de temps, etc. Ce n’est pas complètement faux mais en fait le scope est différent puisque derrière on produira plus d’information, plus de qualité. On va produire aussi plutôt certaines données, on va en faciliter la compréhension (…). On a des avantages qui ne sont pas quantifiables et un des inconvénients qui peut être évoqué, le prix, est peut-être un investissement supplémentaire. (…)

Pour le maitre d’ouvrage, l’investissement est difficile a évaluer, lui fait écho Sylvain Fléty (APRR). Mais les fichiers de conception transmis aux entreprises influent sans doute sur le montant des offres. Une chose lui paraît sûre : la diminution des erreurs de conception (liée à l’amélioration des interfaces) génère des gains. Les frais d’études sont un peu plus important pour le maître d’œuvre, complète Denis le Roux (Setec). Le delta est plus significatif pour la charge de travail nécessaire en amont des études (présynthèse des données).

« Des projets comme Minnd ou PTNB permettent d’accompagner les différents acteurs dans des difficultés qui doivent être provisoires, précise le porte-parole d’Egis. Ces difficultés sont liées à la transition numérique qu’il faut prendre comme dans tous les autres domaines. »

Une société de liens

Quid de la philosophie du BIM ? « Les pays nordiques ont proposé une nouvelle définition de ses niveaux qui passent à 7 ou 8 je crois, pour simplifier et avoir des marches moins grandes entre ces niveaux. Derrière, éclaire le représentant d’Egis, il est question de l’ingénierie numérique et du tout digital, mais sans faire du digital pour du digital, mais du digital utile : contextualiser l’information et pouvoir s’y connecter au même titre que ce qu’on voit dans les réseaux sociaux. »

Pour Charles-Edouard Tolmer, nous sommes en train de passer d’une société de biens à une société de liens. « Le BIM reflète bien cet effet, souligne-t-il. Il y a effectivement le bien ou la donnée et la société de liens ou son partage. Avec le BIM, on est dans la même démarche que la société sur ce partage, cette communication, ces réseaux sociaux. On voit aujourd’hui beaucoup de plateformes BIM qui sont structurées comme des plateformes de réseaux sociaux. »

Et concrètement sur les chantiers ? « Il y aura plus de liens entre les acteurs d’une même phase et d’une phase à une autre, répond Charles-Edouard Tolmer. Le BIM permet de travailler ensemble, de mieux se comprendre et d’éviter, par exemple, les conflits entre les concepteurs et les constructeurs. L’un des objectifs est de pouvoir communiquer autour d’une maquette. C’est ce que l’on voit aujourd’hui en imposant le BIM. On se pose des questions de processus. Les gens sont obligés de se mettre ensemble, de communiquer et de décider comment ils vont faire. Il y a donc de moins en moins d’implicite (…), même si on a toujours besoin d’intelligence et de connaissances métier. Si l’on n’intègre pas ces relations humaines et sociales, cette question du lien entre les gens dans le BIM, et que l’on reste dans le numérique, on ratera le virage. »

Un cadre pour libérer

Le numérique, les formats d’échange, les processus et les conventions BIM ne sont qu’un cadre qui permet de structurer les relations. A cet égard, Michel Aroichane, animateur BIM à la Société du Grand Paris, a donné une idée assez précise du dispositif que celle-ci a mis en place pour baliser sa démarche BIM et celle qui implique ses partenaires sur les chantiers de construction des 200 km de lignes et des 68 gares du futur métro automatique : bureaux d’études, architectes, entreprises, bureaux de contrôle…

« Au fur et à mesure que l’on saura travailler de cette manière et que l’on aura pris le tournant, on aura de moins en moins besoin de ce cadre BIM, se projette Charles-Edouard Tolmer. On sera vraiment dans l’ingénierie numérique et le partage, même s’il y a toujours les questions contractuelles à gérer derrière. »

Derrière les outils utilisés pour structurer l’information, les échanges, les process et les manières de travailler se posent en fait une vieille question : « Est-ce que les outils doivent s’adapter à l’utilisateur ou est-ce que c’est à l’utilisateur de s’adapter aux outils ? Pour l’instant, répond le porte-parole d’Egis, on a l’impression que l’on est souvent dans le second cas alors qu’il faudrait que ce soit l’inverse, même si ce n’est pas toujours facile, puisque certaines dimensions techniques sont imposées dans la manière de penser. »

J.D