Modèles fédérés BIM, de quoi parlons-nous

Ces dernières années, le Building Information Modeling (BIM) a transformé le secteur de la construction, introduisant une approche collaborative et numérique à la gestion des projets de construction. Avec le BIM, les professionnels peuvent créer des modèles numériques complexes qui non seulement représentent graphiquement un bâtiment, mais intègrent également des données relatives à la conception, aux coûts, aux matériaux et à la gestion post-construction. Un aspect crucial du BIM est constitué par les modèles fédérés BIM, qui permettent la coordination entre différentes disciplines – telles que l’architecture, les structures et les installations – garantissant un flux de travail plus efficace et réduisant les erreurs et les conflits entre les équipes.

L’objectif de cet article est d’explorer en détail ce que sont les modèles fédérés BIM, comment ils fonctionnent et comment ils peuvent être utilisés pour optimiser la gestion des projets de construction. Je vais également vous montrer quelques exemples pratiques de la manière de gérer un modèle fédéré BIM en utilisant un logiciel de modèle BIM fédéré, vous aidant à comprendre comment appliquer cette technologie pour améliorer la coordination entre les équipes et économiser du temps et des ressources.

Modèle fédéré BIM, définition

Quand nous parlons de modèle fédéré BIM, nous parlons d’un ensemble de maquettes 3D liés à des disciplines spécifiques (architecture, structure, fluides, etc.) qui sont intégrées dans une seule vue pour créer un seul modèle numérique du bâtiment, multidisciplinaire et complet.

Toutes les informations concernant la géométrie du bâtiment, la structure, le système électrique, la plomberie, le chauffage, les sources renouvelables, etc convergent dans un modèle fédéré.

Le modèle fédéré est constitué de composants interconnectés mais distincts qui ne perdent pas leur identité ou leur intégrité. Cela signifie que toute modification apportée à un seul composant du modèle fédéré n’implique pas une modification des autres composants du même modèle fédéré.

Les composantes du modèle fédéré peuvent être créées par le même professionnel ou par des membres distincts d’une même équipe ou par des professionnels qui travaillent séparément, chacun pour sa propre discipline.

Généralement, ce processus commence par la modélisation architecturale de l’ouvrage, sur la base de laquelle les autres professionnels, par exemple l’ingénieur structure, l’ingénieur des fluides, etc., développent les parties de leur compétence en important le modèle architectural au format IFC. Les différentes maquettes sont intégrées dans le modèle fédéré qui, une fois terminé, constitue la représentation numérique complète de l’ouvrage.

La fédération entre les modèles peut être gérée grâce à l’utilisation d’outils BIM, capables de coordonner les différentes disciplines et de créer une base d’informations commune pour les différents intervenants. L’objectif est de vérifier et de gérer les problèmes, les conflits et les incohérences qui sont mis en évidence suite à la comparaison et à la superposition des différents modèles.

La coordination de ces processus prévoit donc également le contrôle, la gestion et la supervision d’éventuels conflits entre chaque parties du modèle fédéré, ce qui rend nécessaire d’impliquer plusieurs professionnels. La norme ISO 19650-2, dans la partie correspondante à ces aspects, identifie notamment deux figures de gestion, le BIM Manager et le BIM Coordinator, et une figure avec une formation plus opérationnelle, le BIM Specialist.

Modèles fédérés BIM

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Les avantages du modèle fédéré

Disposer d’un modèle fédéré capable d’intégrer toutes les données relatives aux différentes disciplines a un impact important sur de nombreux aspects de gestion d’un projet BIM.

Par exemple, il a un impact très positif sur : 

• Coordination
  • améliore la compréhension du projet dans toutes ses parties
  • garantit à tous l’accès aux informations
  • facilite les prises de décision, la coordination de la phase de conception,
  • détecte les interférences
  • améliore les processus d’approbation des projets
  • constitue un conteneur d’informations consultable et qui peut être enrichit par tous dans le temps
• Détection d’interférences
  • permet de détecter les éventuels conflits interdisciplinaires qui pourraient autrement échapper lors de la phase de vérification. Par exemple, en traitant séparément le modèle structurel et le modèle des fluides, il peut arriver que vous ne puissiez pas mettre en évidence la collision entre une gaine de climatisation et une poutre émergente. Ce conflit interdisciplinaire entre le modèle structurel et le modèle MEP n’aurait pas été mis en évidence si les modèles n’avaient pas été fédérés. Toutes les informations manquantes, les incohérences de conception, les mauvaises décisions et l’utilisation inadéquate des ressources sont mises en évidence dans la phase de conception, avant de commencer le travail. De cette façon, il est facile d’intervenir, de corriger le tir et de poursuivre le processus de conception et de construction de l’ouvrage.
  • permet d’économiser du temps et des ressources qui seraient autrement utilisés pour ré-élaborer de nouvelles solutions de conception, des révisions et des variantes à des stades plus avancés de la conception ou même pendant la construction.
• Estimations précises et réalistes
  • fournit des données consolidées et précises
  • comprend toutes les données graphiques, métriques, géométriques et les informations relatives à chaque composant
  • permet d’obtenir des estimations précises sur la quantité, les coûts et les délais de réalisation des travaux, permettant sur la base des données contenues dans les fichiers IFC le chiffrage dérivant de la conception paramétrique, la programmation et la vérification des temps d’exécution globaux et de chaque travaux et la maîtrise des coûts y afférents.

Composants d’un modèle fédéré BIM

Dans le domaine du BIM, un modèle fédéré est constitué par la composition de plusieurs modèles disciplinaires et de leurs composants respectifs qui peuvent être gérés séparément mais en même temps visualisés et coordonnés ensemble sur une seule plateforme à des fins de : 

• Coordination BIM, c’est-à-dire le processus de coordination entre les différentes parties qui collaborent à un processus BIM, afin d’optimiser la gestion d’une œuvre de construction ou d’infrastructure (des phases de projet jusqu’à la mise hors service) ;
• Détection de conflits et gestion des conflits, c’est-à-dire la détection des conflits entre les éléments qui se chevauchent et leur gestion et éventuelle résolution ;
• Gestion de projet, pour fournir des informations toujours à jour sur le bien et améliorer ainsi les performances du bâtiment, réduire les interventions et les coûts de maintenance globaux ;
• Vérification de modèle, c’est-à-dire l’activité de vérification et de contrôle en vue de la validation des modèles BIM produits lors de la phase de conception.

Les composants des différents modèles disciplinaires représentés ensemble via un modèle fédéré sont : 

• modèle architectural ;
• modèle structurel ;
• modèle d’installation (MEP) ;
• modèle énergétique ;
• modèle du chantier (BIM 4D) ;
• modèle des coûts (BIM 5D).

Comment créer et gérer un modèle fédéré

Comme nous l’avons vu dans le paragraphe précédent, un modèle fédéré réunit les différents modèles disciplinaires (architectural, structurel, d’installation, etc.) dans un seul environnement, rassemblant ainsi une quantité d’informations considérable à utiliser simultanément pour des analyses, des vérifications et la collaboration des différents acteurs impliqués. Mais comment créer et gérer un modèle aussi riche ? Voyons cela ensemble étape par étape : 

1. Planification et mise en place du projet
   1. Rédaction du BIM Execution Plan (BEP)
      • Règles sur : niveaux de détail (LOD), conventions de nommage, structure de fichiers, normes IFC, codes et propriétés.
      • Définition des rôles et responsabilités : BIM Manager, BIM Coordinator, équipes disciplinaires.
   2. Création de la structure de l’Common Data Environment (CDE) : division en dossiers (Work In Progress, Shared, Published, Archived) pour visualiser, partager et gérer en ligne des projets de construction et d’infrastructure.
2. Création des modèles disciplinaires : chaque discipline travaille sur son propre modèle dans des logiciels natifs, suivant cependant des lignes directrices pour une fédération facile. Les lignes directrices incluent l’utilisation de coordonnées partagées (géoréférencement), des modèles bien structurés et l’exportation dans des formats openBIM.
3. Fédération des modèles
   1. Importation des modèles dans le logiciel de fédération, superposant les modèles tout en maintenant leur séparation logique ;
   2. Vérification du positionnement et de la cohérence, c’est-à-dire vérification du bon alignement de tous les modèles (même origine, échelle, orientation).
4. Coordination et détection de conflits, c’est-à-dire identification des éventuels conflits entre les éléments du modèle fédéré et gestion et résolution des problèmes BIM, en enregistrant et en suivant les problèmes détectés.
5. Mises à jour et versioning, les équipes disciplinaires mettent à jour les modèles selon les révisions convenues. Les modèles mis à jour sont rechargés dans le CDE et refédérés.
6. Partage et validation, cette phase consiste à exporter le modèle au format openBIM (IFC) et à le partager avec les différents acteurs pour approbations, validations, utilisations 4D (temps) ou 5D (coûts).
7. Livraison finale et utilisation sur le chantier ou pour la gestion et la maintenance.

Exemple de modèles fédérés

Pour comprendre concrètement ce que sont les modèles fédérés BIM, vous pouvez visualiser et tester un modèle fédéré en utilisant le système intégré usBIM.

Pour commencer, il vous suffit d’accéder à la page usBIM et de saisir l’identifiant de votre compte ACCA.

Si vous n’avez pas encore de compte ACCA :

1. allez à la page MyACCA
2. inscrivez-vous en saisissant toutes vos données
3. saisissez votre e-mail et votre mot de passe.

Page d’accueil de l’application usBIM

Maintenant vous êtes prêt à utiliser l’un des fichiers d’exemples disponibles dans le dossier « Partagé avec moi » pour découvrir vous-même toutes les fonctionnalités de usBIM.federation.

Les fichiers disponibles sont : 

• Federation of IFC MODELS – une fédération de modèles au format IFC
• Federation of various 3D MODELS – une fédération de modèles hétérogènes réalisés avec Edificius, Revit auxquels s’ajoutent des nuages de points, des maillages texturés, etc.

Voyons maintenant plus en détail les fonctionnalités que nous pouvons exploiter et les caractéristiques d’une fédération de modèles BIM.

Les caractéristiques des modèles fédérés

Pour analyser les caractéristiques d’un modèle BIM fédéré, nous utilisons un fichier d’exemple disponible dans le dossier « Partagé avec moi » de usBIM. De cette façon, en ouvrant le même modèle, vous pouvez suivre les instructions étape par étape.

Pour ouvrir le fichier « Federation of IFC MODELS », cliquez sur l’icône de l’écran que vous voyez sur le côté droit, en correspondance du fichier choisi.

Une fois le fichier ouvert, vous pouvez gérer le modèle en exploitant les fonctionnalités de usBIM.browser correspondantes : 

• Caméra pour visualiser le modèle avec deux modes Orbite et Première personne
• Projection caméra pour choisir entre une vue orthographique ou perspective
• Coupes pour réaliser des coupes, sans limite de nombre, en fonction des plans X, Y et Z, mais aussi en fonction de plans obliques en faisant pivoter le plan de coupes définis précédemment avec la poignée correspondante.
• Notes pour lier des annotations (liens et vidéos) au modèle et ajouter des informations et des données utiles dans la phase de conception, de maintenance et de gestion de l’ouvrage.
• Mesures pour effectuer des mesures linéaires, angulaires et de surface directement sur le modèle
• Aspect pour personnaliser le style de visualisation  selon le mode : Afficher les polygones, Afficher les lignes, Afficher bounding box et Afficher la géométrie 2D
• Ombres pour gérer l’ombrage du bâtiment en définissant la date (jour/mois/année), l’heure, l’orientation et la latitude/longitude
• usBIM.reality / Rendu en temps réel  & réalité virtuelle VR  pour visualiser votre modèle en première personne et « entrer » dans le modèle à l’aide de casques de réalité virtuelle
• Paramètres de scène pour choisir d’afficher le modèle en 2D ou en 3D
• Plein écran pour visualiser l’environnement 3D en plein écran, en profitant au maximum de la taille de l’écran pour visualiser le modèle BIM fédéré.
• Help pour obtenir toutes les informations pour la navigation en mode « orbite » et « première personne ».

Le modèle affiché correspond à une vue dans laquelle plusieurs modèles au format IFC se superposent :

• architectural – avec des murs, des portes, des fenêtres, etc.
• structurel – composé de poteaux, de poutres et de planchers en béton armé
• fluides – dans lequel les tuyaux d’évacuation et d’alimentation, les éléments terminaux, etc. sont visibles.

Cependant, il est possible de visualiser séparément chaque modèle de la fédération dans son intégralité en gérant la visibilité de chaque objet.

En particulier vous pouvez :

• « allumer et éteindre » individuellement les objets du modèle en cliquant sur l’icône de l’ampoule en correspondance de chaque objet
• ajuster la transparence du modèle pour afficher le chevauchement des éléments
• gérer les couleurs de chaque objet pour en favoriser la lisibilité au sein de la fédération.

Cette fonctionnalité vous permet d’analyser visuellement le modèle et de commencer à évaluer les conflits et les erreurs de conception, en vous aidant avec la visibilité de chaque élément.

Le modèle fédéré BIM n’est pas une simple représentation graphique pour la visualisation 3D, mais un système d’objets paramétriques pouvant contenir une quantité infinie d’informations, de données, de caractéristiques constamment mises à jour et indispensables pour gérer la réalisation et la maintenance du bien lui-même.

En sélectionnant n’importe quel objet du modèle, par exemple une fenêtre de la maquette architecturale, vous pouvez lire les propriétés dans la boîte à outils de droite et connaître ses données géométriques, les caractéristiques des matériaux, l’analyse des couches qui composent la stratigraphie, etc.

Par ailleurs, vous pouvez également choisir d’ajouter des nouvelles informations (fiches techniques, images, documents, etc.) pour enrichir le système d’information et le mettre constamment à jour.

Lire les propriétés d’un objet d’un modèle fédéré avec usBIM

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FAQ – Modèles fédérés BIM

1. Qu’est-ce qu’un modèle fédéré BIM ?

Un modèle fédéré BIM est l’intégration de modèles 3D provenant de différentes disciplines (comme l’architecture, les structures et les installations) dans une seule visualisation, créant un modèle numérique complet du bâtiment. Cette approche permet de coordonner les données de plusieurs domaines du projet, améliorant la gestion collaborative et réduisant les conflits et les erreurs entre les équipes.

2. Quels sont les avantages de l’utilisation d’un modèle fédéré BIM ?

• Meilleure coordination entre les différentes disciplines.
• Détection des interférences, permettant d’identifier et de résoudre les conflits interdisciplinaires.
• Accès centralisé aux informations, facilitant le processus décisionnel et le partage entre les acteurs.
• Estimations précises et réalistes sur les quantités, les coûts et les délais d’exécution, grâce à la centralisation des données dans les formats IFC, RVT et DWG.
• Économie de temps et de ressources, évitant des modifications tardives et des erreurs coûteuses lors des phases ultérieures du projet.

3. Comment créer un modèle fédéré BIM ?

Le processus de création d’un modèle fédéré BIM commence par la modélisation des différentes disciplines (architecturale, structurelle, d’installation, etc.), suivie de l’intégration des modèles dans une seule plateforme. Les principales étapes incluent : 

• Création du BIM Execution Plan (BEP) et définition des rôles.
• Utilisation de logiciels pour la fédération des modèles, permettant d’importer et d’aligner les modèles dans des formats IFC, RVT, DWG et autres.
• Coordination à travers la détection de conflits, pour identifier et résoudre les conflits entre les modèles.
• Partage et validation du modèle entre les acteurs, garantissant que toutes les parties soient à jour en temps réel.

4. Comment puis-je détecter et résoudre des conflits entre des modèles fédérés BIM ?

La fonction de détection de conflits intégrée dans les logiciels BIM permet d’identifier des conflits entre les modèles, comme par exemple l’interférence entre structures et installations. Cela permet de résoudre les conflits avant de commencer les travaux sur le chantier, évitant des modifications coûteuses et des retards. L’utilisation d’un logiciel de fédération BIM comme usBIM.federation rend ce processus rapide et simple.

5. Puis-je visualiser un modèle fédéré BIM en 3D ou en VR ?

Oui, des logiciels comme usBIM offrent des fonctionnalités avancées de visualisation 3D et de réalité virtuelle (VR). Ces fonctionnalités permettent d’explorer le modèle fédéré de manière immersive, facilitant la compréhension du projet et les révisions en temps réel, même pour des équipes et des acteurs distants.

6. Quels composants un modèle fédéré BIM peut-il contenir ?

Un modèle fédéré BIM inclut plusieurs composants provenant de diverses disciplines, tels que : 

• Modèle architectural
• Modèle structurel
• Modèle d’installation (MEP)
• Modèle énergétique
• Modèle du chantier (BIM 4D)
• Modèle des coûts (BIM 5D)

Chaque composant reste séparé, mais est intégré dans le modèle fédéré pour une vue d’ensemble du projet.