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modélisation données infrastructures

I-BIM: révolutionner la modélisation des données d’infrastructures

De nouvelles méthodes et technologies transforment les secteurs de l’ingénierie et de la construction. Découvrons l’I-BIM, la modélisation des données d’infrastructures

L’innovation technologique façonne de manière significative le paysage des constructions infrastructurelles. Dans ce contexte, l’Infrastructure-Building Information Modeling (I-BIM) émerge comme un outil numérique puissant, se différenciant du BIM traditionnel en se concentrant sur les constructions infrastructurelles. Cette approche intègre les particularités des infrastructures, telles que leur extension horizontale et la complexité des réseaux, dans un modèle d’information numérique. Elle ne se limite pas à une simple représentation physique des ouvrages, mais intègre également des données fonctionnelles et de gestion, essentielles pour une planification et une gestion efficaces des infrastructures.

Les défis et opportunités de la modélisation des données d’infrastructures

Malgré de considérables potentialités, la mise en œuvre de l’I-BIM présente quelques problématiques. L’interopérabilité et la standardisation des données à travers les Industry Foundation Classes (IFC) sont cruciales pour assurer un échange efficace d’informations entre les différents acteurs impliqués dans le processus de construction. Cependant, la plus grande complexité des modèles paramétriques infrastructurels devant se coordonner avec divers modèles territoriaux de contexte représente sans aucun doute un défi significatif.

La normalisation de ces modèles a conduit au dépassement de la norme IFC 2×3 conçue pour la modélisation architecturale des bâtiments avec la création du nouveau standard IFC 4.3 conçu pour une représentation géométrique et informative appropriée des infrastructures telles que routes, ponts, etc. Le format IFC 4.3 est un jalon dans le domaine de l’I-BIM, offrant une structure définie et flexible pour la représentation des infrastructures. Grâce à ses définitions détaillées et à sa capacité à modéliser des projets d’infrastructure complexes, l’IFC 4.3 constitue une étape importante vers l’automatisation et l’optimisation du cycle de vie des projets d’infrastructure. Il existe également des outils logiciels pour transformer un modèle IFC 2×3 en un fichier IFC 4.3 qui peuvent certainement vous être très utiles à ce stade, ou logiciels pour l’édition complète d’un fichier IFC.

Fusion de fichiers IFC intégré dans usBIM

Fusion de fichiers IFC intégré dans usBIM

 

IFC 4.3 : un nouveau standard pour les infrastructures

Dans le cadre de l’I-BIM, le format IFC 4.3 représente une étape importante : cette nouvelle version introduit une grande variété de définitions pour représenter des projets de construction infrastructurelle de manière structurée et compréhensible.

Fondamental dans ce contexte est l’utilisation de la Work Breakdown Structure (WBS), qui non seulement accroît la valeur de la conception, mais facilite également la compréhension et l’interaction avec le projet de tous les intervenants. La création de normes communes via l’IFC 4.3 contribue à simplifier les processus tout au long du cycle de vie de l’ouvrage, améliorant l’adaptabilité des systèmes, la définition des exigences de conception, la validation et l’utilisation des modèles numériques à des fins diverses.

Les nouvelles caractéristiques de la norme IFC 4.3 sont : 

  • Structure spatiale – Une flexibilité maximale en termes de création de structures spatiales complexes selon l’usage du modèle. Ceci diffère de la version précédente où la structure spatiale relative aux bâtiments est pratiquement fixe.
  • Alignement (Sémantique + Géométrique) – Fondamental pour définir une infrastructure linéaire, l’Alignement permet de définir le tracé en le décomposant en sa partie Sémantique et Géométrique, en particulier en définissant les profils des courbes horizontales, verticales et de cant (surélévation).
  • Extrusions paramétriques le long de l’Alignement – C’est-à-dire la possibilité de définir des solides basés sur des profils prédéfinis (par ex. rails, ballast, sous-ballast, etc.) d’un point précis du tracé à un autre.
  • Positionnement linéaire des objets – Permettant ainsi de définir la position des objets non seulement par leur position X,Y,Z dans l’espace, mais également en spécifiant leur position le long de l’Alignement, avec des décalages latéraux, verticaux et/ou longitudinaux éventuels. Cela permet également de mettre en œuvre le concept de «stationnement», c’est-à-dire le kilométrage auquel appartiennent les objets (par ex. ce signal se trouve au km 3+200 le long d’un tracé spécifique).

Ces nouveaux concepts, fondamentaux pour les infrastructures linéaires, s’intègrent à d’autres concepts déjà existants, tels que : 

  • Assemblage et décomposition – Utile pour décider du niveau de décomposition des objets, par exemple un feu de signalisation pourrait être décomposé en poteau et feu lui-même.
  • Propriétés et Groupes – Les propriétés permettent de définir le niveau d’informations nécessaire, les groupes aident à créer des regroupements transversaux ajoutés à la décomposition spatiale.
  • Portes et Connexions – Principalement pour le câblage, les égouts, etc., ils ajoutent des informations sémantiques supplémentaires au modèle.

La combinaison de tous ces éléments, associée aux nouvelles classes IFC définies pour les objets de chaque domaine infrastructurel (par ex. traverses ou rails dans le cas d’une voie ferrée ou signaux dans le domaine routier), permet de créer un modèle IFC sémantiquement riche en toutes les informations nécessaires à la numérisation des actifs linéaires.

Le standard IFC 4.3 est actuellement à la phase finale d’approbation «FDIS» pour obtenir l’accréditation au niveau international en tant que norme ISO. Le processus de vote FDIS devrait être terminé d’ici la fin de cette année, permettant la publication pour début 2024.

Regrouper plusieurs fichiers IFC en un seul modèle fédéré BIM IFC et attribuer une structure de données unique au fichier fédéré

Regrouper plusieurs fichiers IFC en un seul modèle fédéré BIM IFC et attribuer une structure de données unique au fichier fédéré.

 

Classification et définition des objets dans IFC 4.3

En détail, IFC 4.3 catégorise les éléments d’un projet infrastructurel en trois groupes thématiques principaux : 

  • Objets (ifcObjectDefinition) : incluent des objets physiques tangibles tels que des composants structurels, des acteurs, des processus et des coûts.
  • Propriétés (ifcPropertyDefinition) : informations et caractéristiques pouvant être associées aux objets.
  • Relations (ifcRelationship) : les interdépendances et connexions entre divers objets.
Diagramme de composition de schéma de données IFC

Diagramme de composition de schéma de données IFC

Un exemple concret est ifcProduct, une entité abstraite qui représente n’importe quel objet dans un contexte géométrique ou spatial, comme les produits physiques, les éléments spatiaux et même les éléments non physiques tels que les annotations et les alignements.

Voici une vidéo sur la création de la structure informative d’un fichier IFC 4.3.

Exemple des modèles routiers et leur représentation dans IFC 4.3

En se concentrant par exemple sur les modèles routiers, IFC 4.3 permet de décrire ces projets complexes à travers des entités telles que ifcSpatialElement, ifcElement, ifcLinearElement et ifcPositioningElement. Par exemple, ifcSpatialElement représente la division spatiale d’un projet routier, incluant des éléments tels que les routes, les ponts et les tunnels, et permettant de diviser le projet en différentes zones ou sites.

Cette division facilite la coordination entre les différentes parties impliquées dans le projet, de la conception à la construction. Chaque zone comprend la conception et la construction de différents objets, pouvant varier des tunnels aux ponts, voies ferrées, routes, bâtiments, jusqu’aux équipements techniques.

Composants physiques et annotations dans IFC 4.3

Du côté des composants physiques, ifcElement comprend les éléments constituant la structure physique d’une route, tels que les revêtements, les bordures, les fossés ouverts, etc. De plus, IFC 4.3 enrichit la représentation de ces structures, offrant la possibilité de détailler davantage la division des objets à travers des sous-catégories telles que ifcBridgePart ou ifcRoadPart.

Les annotations (ifcAnnotation) jouent un rôle crucial en fournissant des informations supplémentaires, telles que les bords des couches de revêtement ou autres composants, essentiels pour les topographes et autres professionnels impliqués dans le projet.

Profils professionnels et formation dans le domaine de la modélisation des données d’infrastructures

L’adoption de l’I-BIM a stimulé la création de nouveaux profils professionnels et la nécessité d’une formation spécifique : des rôles tels que BIM Manager et BIM specialist sont devenus essentiels pour garantir une utilisation correcte et une gestion efficace des données dans les projets infrastructurels. Cette évolution nécessite que les maîtres d’ouvrage disposent de personnel correctement formé, non seulement pour utiliser efficacement l’I-BIM, mais aussi pour s’assurer que les appels d’offres reflètent les nouvelles exigences et potentialités de cette technologie.

La certification des compétences est donc essentielle. Cela est réalisé par des Organismes de Certification spécifiques à l’issue de cours de formation et certification BIM.

Études de cas et applications pratiques de la modélisation des données d’infrastructures

Un cas pratique

RFI, Réseau Ferroviaire Italien, avait exprimé le besoin de la numérisation d’un actif ferroviaire réel, la ligne Benevento-Cancello, d’environ 50 kilomètres, à des fins de maintenance, en utilisant le nouveau standard IFC 4.3. Pour répondre à ce besoin, un groupe de travail a été créé, impliquant des participants de RFI (Réseau Ferroviaire Italien), EAV (Ente Autonomo Volturno), ETS Ingénierie, Université de Naples Federico II et ACCA software.

Un processus de numérisation a donc été mis en place en utilisant des technologies de scanner laser pour la production de nuages de points, l’utilisation de drones pour la production de maillages texturés des stations et des photos 360 géolocalisées et navigables.

Ensuite, la production du modèle IFC, à partir de la géométrisation du tracé obtenu à partir du nuage de points et selon les spécifications requises par le client : la création d’une bibliothèque d’objets et de typologies réutilisables, ainsi que les propriétés et caractéristiques typiques de chaque entité, conformément au cahier des charges informatif. Toutes ces informations ont été définies par les parties prenantes et représentent la base pour la connexion et l’intégration du modèle IFC 4.3 et du CDE, avec les systèmes déjà existants de gestion d’actifs et de facility management.

Le projet a été finaliste aux buildingSMART Awards 2021 dans la catégorie Asset & Facility Management.

Ces projets ont démontré comment l’I-BIM peut améliorer l’efficacité, réduire les erreurs et optimiser les coûts, conduisant à une meilleure gestion du cycle de vie des infrastructures. De plus, l’adoption de l’I-BIM a favorisé une collaboration et une communication accrues entre les différentes parties prenantes impliquées dans les projets.

L’avenir de l’I-BIM et ses implications

L’I-BIM représente un tournant majeur dans le secteur des infrastructures de construction. Potentiellement capable d’améliorer l’efficacité, la qualité et la durabilité des infrastructures, l’I-BIM est envisagé comme un outil essentiel pour l’avenir du secteur. À mesure que la technologie et les standards évoluent, il est très probable que nous verrons une application et une intégration croissantes de l’I-BIM dans les projets d’infrastructures, avec des avantages pour le secteur public et privé.

 

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