BIM 4D : de quoi s’agit-il et à quoi ça sert ?

L’estimation et la programmation des temps de réalisation d’une œuvre sont des aspects indispensables pour optimiser les ressources en phase de chantier. En effet, en complément d’un projet, il est toujours opportun, voire obligatoire (comme dans les marchés publics), de rédiger le chronogramme des travaux, le diagramme de Gantt et Pert, etc. pour la gestion de la durée d’un chantier ou plus généralement d’un marché.

Ces méthodes traditionnelles, cependant, ne contemplent pas la possibilité de réduire/ gérer/ réorganiser les temps de marché de manière dynamique et ouverte et ne favorisent pas la communication entre le directeur des travaux et les fournisseurs, le suivi effectif de l’état d’exécution de l’œuvre et le contrôle des commandes et des livraisons des matériaux sur le chantier.

Pour les maîtres d’ouvrage, les concepteurs et les entrepreneurs, il serait utile de pouvoir « visualiser le chantier » déjà pendant la phase de conception, afin de prévoir et de planifier toutes les activités en fonction du temps.

Le BIM, et en particulier la modélisation BIM 4D, est la solution à ces besoins et peut représenter un soutien valable pour réduire les retards et les inefficacités sur le chantier.

Allons-y dans l’ordre et découvrons ce qu’est le BIM 4D, quels sont les avantages pour votre travail et les meilleurs logiciels pour la gestion temporelle du projet.

Modélisation BIM 4D et planning des activités de chantier issu du logiciel Edificius

Qu’est-ce que le BIM 4D ?

La modélisation 4D BIM est le processus qui crée des liens intelligents entre le modèle numérique 3D (qui définit la géométrie de l’œuvre) et les informations relatives au temps d’exécution des diverses activités nécessaires à la réalisation de l’œuvre.

Le résultat est un modèle informatif complet qui peut également être utilisé pour réaliser des simulations réalistes du processus de réalisation de l’œuvre en fonction du temps. L’objectif est d’identifier toutes les activités de chantier (comme dans un calendrier traditionnel), de visualiser leur état d’avancement dans le temps et d’offrir aux stakeholders l’opportunité d’identifier, d’analyser et de prévenir les problèmes relatifs aux aspects séquentiels, spatiaux et temporels du processus de chantier d’une œuvre de construction.

Visualisation dynamique d’une modélisation BIM 4D issue du logiciel Edificius

Grâce à ces données, les concepteurs peuvent développer des programmes précis, basés sur une source fiable d’ informations fédérées. Cela rend le processus sûr, améliore le contrôle de la détection des conflits entre les différentes activités, limite l’apparition de désagréments désagréables pendant le chantier et les gaspillages de temps et de ressources qui en découlent.

La différence par rapport à une approche traditionnelle est que l’on traite avec un modèle BIM tridimensionnel, visualisable de manière extrêmement réaliste et auquel s’ajoute la quatrième dimension, à savoir les informations sur le temps. La simulation réaliste du BIM 4D, en raisonnant par images et non seulement par diagrammes et relations écrites, améliore la capacité à comprendre les informations.

Le concept de scheduling du BIM 4D

Littéralement, le scheduling désigne la programmation des temps de travail d’une œuvre. Parler de BIM 4D signifie précisément définir les activités à réaliser et les temps, et les connecter dynamiquement au modèle BIM de l’œuvre elle-même.

La planification est un trait essentiel de la conception, car elle permet de prévenir et d’anticiper les difficultés dès la phase préliminaire, évitant ainsi les malentendus et les gaspillages de temps et de ressources sur le chantier.

La planification de la construction par rapport aux méthodes traditionnelles permet de détecter les conflits spatio-temporels et de surmonter les problèmes à l’avance grâce à des mises à jour immédiates des programmes, grâce à des connexions dynamiques et intelligentes avec le modèle BIM.

Modélisation BIM 4D avec un diagramme de Gantt issue du logiciel Edificius

Modèle BIM 4D : comment les données temporelles se connectent aux éléments de construction

Le passage du 3D au 4D n’est pas une simple superposition d’un calendrier à un modèle géométrique ; c’est une fusion ontologique. Dans un flux de travail BIM 4D, chaque entité paramétrique du modèle (qu’il s’agisse d’un pilier en béton armé, d’une façade continue ou d’une installation MEP) cesse d’être un objet statique et devient une entité dynamique dotée d’une coordonnée temporelle.

L’interopérabilité entre géométrie et temps

Le cœur du processus réside dans le lien (linking) entre les objets du modèle et les activités définies dans la WBS (Work Breakdown Structure). Ce lien se fait généralement par trois modes : 

• mapping direct – chaque « Objet BIM » est associé à une ou plusieurs activités du diagramme de Gantt ;
• ensemble de sélection – regroupement d’objets avec des caractéristiques communes (par exemple, tous les cloisons du rez-de-chaussée) liés à une seule phase temporelle ;
• paramètres partagés – utilisation d’attributs spécifiques (ID d’activité, date de début/fin) insérés directement dans les propriétés de l’objet pour automatiser le lien avec le logiciel de gestion.

La numérisation du chantier

Insérer la donnée temporelle signifie pouvoir visualiser l’évolution de l’état des lieux. Nous ne planifions pas seulement la pose d’un élément, mais nous définissons son « cycle de vie » en phase de construction : de l’approvisionnement sur le chantier, au montage, jusqu’à l’atteinte de la pleine opérationnalité.

Ce niveau de détail permet d’identifier les soi-disant interférences spatio-temporelles (soft clashes). Par exemple, il est possible de prévoir si le stockage des matériaux au deuxième étage gênera le mouvement de la grue prévu pour cette semaine spécifique, une erreur qui dans un Gantt traditionnel sur papier serait invisible.

Workflow de construction BIM 4D : du calendrier à la simulation du modèle

Le workflow 4D n’est pas un processus linéaire, mais un cycle itératif qui nécessite une synchronisation parfaite entre le bureau technique et le responsable de chantier. L’objectif est de créer un jumeau numérique (Digital Twin) qui non seulement représente le bâtiment fini, mais simule l’ensemble du processus d’assemblage.

La structuration de la WBS et l’importation des données

Tout commence par la définition de la Work Breakdown Structure (WBS). Dans un flux BIM 4D mature, la décomposition des activités ne doit pas suivre uniquement une logique comptable ou de fourniture, mais doit refléter la logique constructive spatiale.

Grâce à les logiciels BIM 4D, il est possible d’importer des calendriers existants ou d’en créer de nouveaux directement liés au modèle architectural généré avec un logiciel BIM pour la conception architecturale. À ce stade, chaque activité est définie par sa durée, ses précédences et les ressources nécessaires.

L’association des objets et la timeline

Une fois la structure temporelle établie, on procède à l’association des éléments 3D. C’est la phase cruciale où le « où » rencontre le « quand ».

• analyse des phases – on définit les états des objets (Existant, À démolir, Nouvelle construction) ;
• synchronicité – grâce à la technologie BIM, si une modification architecturale est apportée dans le logiciel de conception architecturale, le modèle 4D se met à jour dynamiquement, évitant ainsi de devoir reconnecter manuellement chaque élément.

La simulation visuelle (4D Simulation)

Le résultat final du workflow est la simulation visuelle. Il ne s’agit pas d’une simple vidéo de présentation, mais d’un puissant outil d’analyse critique. La simulation permet de : 

• valider la séquence de construction – vérifier visuellement si l’ordre de montage est physiquement possible (par exemple, éviter de fermer un plancher avant d’avoir inséré les gros équipements techniques) ;
• optimiser la logistique de chantier – visualiser l’occupation des espaces par des machines, des échafaudages et des zones de stockage à chaque semaine de travail spécifique ;
• communication aux parties prenantes – montrer clairement au client l’avancement des travaux prévu, réduisant ainsi les ambiguïtés typiques des diagrammes à barres traditionnels.

Comment les entrepreneurs utilisent le BIM 4D pour la planification du chantier

Pour une entreprise de construction, le temps est littéralement de l’argent. Si, lors de la phase de conception, le 4D sert à valider des choix, lors de la phase de chantier, il devient l’outil principal pour la gestion des risques. Les entreprises utilisent le BIM 4D pour résoudre les problèmes avant même qu’ils ne se présentent sur le terrain, transformant le chantier d’un environnement réactif à un environnement proactif.

Analyse des interférences spatio-temporelles

À la différence de la détection de conflits 3D classique, qui identifie des conflits géométriques statiques (par exemple, un tuyau traversant une poutre), avec le 4D, il est possible d’identifier les conflits dynamiques.
Les entrepreneurs utilisent cette technologie pour comprendre si deux équipes différentes sont programmées pour travailler dans le même espace restreint en même temps, ou si la position d’une grue interférera avec la pose d’une façade prévue pour cette semaine spécifique. Identifier ces « goulets d’étranglement » numériquement évite des arrêts de chantier extrêmement coûteux.

Optimisation de la logistique et des zones de stockage

Le chantier est un organisme qui change de forme chaque jour. Les entrepreneurs exploitent le modèle 4D pour : 

• planifier l’occupation du sol – définir où positionner les cabanes, dépôts et machines en fonction de l’avancement des travaux ;
• gérer les livraisons « Just-in-Time » – synchroniser l’arrivée des matériaux (préfabriqués, armatures, composants d’installations) exactement lorsque le modèle 4D montre que l’espace pour le montage est prêt, réduisant les encombrements et les risques de dommages en dépôt ;
• simuler les flux de trafic – étudier les parcours des engins lourds à l’intérieur de la zone de chantier pour éviter les congestions pendant les phases critiques, comme les grands coulis de béton.

Pour plus d’informations, je te conseille de lire l’article : « 4D GIS : l’avenir des données géospatiales avec des analyses basées sur le facteur temps« .

Les 5 avantages du BIM 4D

Le BIM 4D peut être le catalyseur d’un changement essentiel dans la manière de concevoir, gérer et développer des projets dans le secteur de la construction.

Voici 5 aspects du BIM 4D qui peuvent améliorer ta façon de travailler : 

1. Planification et programmation – les parties prenantes du secteur AEC peuvent avoir dès le début du processus une vue d’ensemble exhaustive du projet et de sa mise en chantier. Cela aide toute l’équipe à prévenir les erreurs, détecter les contrastes et réajuster le plan en fonction des nouvelles informations ajoutées. Tout le monde est sûr que les outils, le personnel et les fournitures seront sur le chantier au bon moment et que toutes les ressources seront optimisées ;
2. Mise à jour en temps réel – le BIM 4D fournit une aide précieuse pour minimiser le nombre et la durée des réunions et des appels pour communiquer des décisions, des variations et des mises à jour. Grâce à la visualisation de l’avancement du projet obtenue grâce aux modèles BIM 4D, la communication devient beaucoup plus simple, claire et immédiate. Cette connexion entre le chantier et le back-office, ainsi qu’une meilleure communication entre les différents acteurs du projet, minimise également les litiges et les variantes en cours d’œuvre ;
3. Suivi du projet – l’animation des différentes phases du processus de construction obtenue à partir du modèle 4D peut être d’une grande aide pour garder le contrôle sur tout ce qui se passe sur le chantier. Ce que l’on obtient est un véritable film où se succèdent dans l’ordre temporel, les différentes opérations prévues dans le projet. Cela permet de planifier l’arrivée des matériaux sur le chantier et les ressources à utiliser au bon moment, prévoyant tous les événements qui se succèdent sur le chantier ;
4. Prévention et résolution des conflits – l’existence d’un modèle d’information partagé ajoute de la transparence et définit clairement les responsabilités de toutes les personnes impliquées. Toute addition ou variante au projet peut être facilement attribuée à la personne responsable. Personne ne peut transférer ses responsabilités à d’autres membres de l’équipe et tout le processus est clair et linéaire pour tous.
5. Sécurité sur le chantier – L’utilisation d’une séquence d’animation de la construction pour suivre l’avancement du chantier a de grands avantages également pour la sécurité, tant en termes de violation des données du projet que de risque d’accidents sur le chantier. Concentrer toutes les données et informations dans un seul modèle BIM exclut presque complètement la probabilité de perte de données ou de leur falsification. Enfin, en ce qui concerne la sécurité du chantier, le BIM 4D peut être un pas convaincant vers un chantier plus sûr, grâce au plein contrôle du projet : connaissant chaque détail sur la position des matériaux, des machines et des travailleurs, l’équipe de gestion peut diriger son matériel en conséquence et prendre les meilleures décisions basées sur les données.

Logiciel de modélisation 4D

Voyons maintenant quels sont et quelles caractéristiques doivent avoir les outils qui permettent de connecter le modèle géométrique 3D d’une œuvre, au temps 4D et aux coûts 5D.

Tout d’abord, précisons que les outils de modélisation BIM 4D sont des logiciels qui permettent de associer au modèle 3D BIM une série d’informations relatives aux temps de réalisation de l’œuvre et à l’organisation du chantier. Ces informations sont visualisées de manière réaliste à travers des animations qui reproduisent la progression des différentes opérations et l’avancement des phases du chantier. En pratique, il s’agit d’un véritable film qui montre les activités de chantier et le développement de l’œuvre, jusqu’à sa réalisation complète.

Plus précisément, tout logiciel de modélisation BIM 4D doit permettre de : 

• découper le projet en activités individuelles en définissant une structure WBS spécifique (Work Breakdown Structure, c’est-à-dire la liste structurée de toutes les activités du projet)
• associer les objets BIM aux différentes activités
• obtenir le diagramme de Gantt
• simuler en temps réel l’évolution dans le temps du projet et obtenir des présentations réalistes
• identifier et résoudre d’éventuels conflits (superposition d’opérations non compatibles entre elles, etc.)
• fédérer différents modèles BIM 3D
• ajouter tous les objets relatifs à des activités même non directement liées à l’œuvre (objets présents dans une zone de stockage des matériaux, etc.)
• partager avec les collègues le modèle 4D
• exporter les diagrammes obtenus dans divers formats.

Si tu souhaites essayer d’estimer les temps d’exécution de ton projet avec un logiciel BIM, je te conseille d’utiliser un logiciel BIM pour la gestion temporelle du projet. De cette manière, tu peux construire le diagramme de Gantt et simuler de manière réaliste l’évolution du modèle 3D dans les différentes phases du projet.

Interface de la modélisation et de la WBS dans un diagramme de GANTT issu du logiciel Edificius

Quel outil nous permet de connecter les géométries 3D au temps 4D et aux coûts 5D ?

Pour connecter les géométries 3D au temps 4D et aux coûts 5D, il est nécessaire d’utiliser un logiciel BIM avec lequel vous pouvez : 

• modéliser le 3D de l’ouvrage de projet ;
• les travaux prévus aux temps ;
• estimer le coût des travaux.

La meilleure solution serait d’utiliser un seul outil pour gérer tous ces aspects. Pour cela, il est toujours conseillé de travailler avec un logiciel BIM pour la gestion temporelle du projet qui vous permet de construire un unique modèle informatif du projet à partir duquel puiser toutes les données et informations nécessaires à l’ensemble du cycle de vie de l’ouvrage.

Combien coûte un logiciel BIM ?

Le coût d’un logiciel BIM varie beaucoup selon le type d’abonnement et les fonctionnalités qu’il inclut. En général, il se situe entre 2.000 et 3.000 euros, mais pour avoir une idée réaliste du coût d’un logiciel BIM, je vous conseille de visiter cette page.

Quelle est la différence entre 4D et 5D ?

En résumé, le BIM 4D intègre les données du modèle 3D avec les données de programmation et de planification du projet, générant des simulations réalistes des activités de construction de l’ouvrage.

Le BIM 5D, en revanche, relie toutes les informations 4D aux aspects des coûts du projet (les quantités des matériaux, les programmes et d’autres informations relatives aux prix).

Dans l’application du BIM, la planification des coûts et des temps se réfère à la méthodologie du Project Management et en particulier à la gestion du temps de projet et à la gestion du coût de projet.

L’expert BIM chargé de la rédaction du devis (5D) et de la gestion des temps de réalisation de l’ouvrage (4D) a pour mission de lier toutes les mesures, non plus seulement à une liste de prix mais aussi aux objets paramétriques du modèle BIM. Cette opération est réalisée grâce à l’utilisation de logiciels BIM spécifiques.

Les objets paramétriques (murs, portes, fenêtres, etc.) contiennent en effet toute une série d’informations qui aident à rédiger le devis (Quantity take off) et à identifier, de manière plus appropriée, la ligne de la liste de prix la plus adéquate, ayant à disposition toutes les informations de projet.

De cette manière, le devis est rédigé avec une extrême simplicité et en utilisant des automatismes qui associent à l’objet paramétrique à quantifier, les mesures (obtenues automatiquement à partir de la géométrie de l’objet) et le prix (généralement tiré des prix de référence).

En résumé, 3D, 4D et 5D sont trois aspects de la conception étroitement liés entre eux : en créant la WBS, il est automatique d’obtenir le devis métrique (en interrogeant également le modèle 3D pour obtenir les quantités) et les temps de chaque travail individuel (en évaluant également les analyses de prix dans lesquelles sont explicités les temps nécessaires pour chaque travail) pour ensuite les mettre en séquence, en respectant les bonnes règles de programmation.

À quoi se réfère la dimension 6D dans le BIM ?

La dimension 6D dans le BIM se réfère à la phase de gestion et de maintenance des ouvrages réalisés. Cette phase est généralement connue sous le nom de facility management. En pratique, c’est la dimension du BIM qui a pour objet le patrimoine immobilier existant durant tout son cycle de vie et associe au modèle 3D, les informations indispensables à la maintenance et à la gestion du bien. De cette manière, les informations sont partageables et échangeables entre les différents acteurs, sont toujours implémentables au fil du temps et il n’y a pas de risque de perte de données.

FAQ sur le BIM 4D

Qu’est-ce que le BIM 4D ?

La modélisation 4D BIM est le processus qui crée des liens intelligents entre le modèle numérique 3D (qui définit la géométrie de l’ouvrage) et les informations relatives au temps d’exécution des diverses activités nécessaires à la réalisation de l’ouvrage. Plus précisément, la norme UNI 11337-1 définit le BIM 4D comme : ‘la simulation de l’ouvrage ou de ses éléments en fonction du temps, ainsi que de l’espace’. Le résultat est un modèle informatif complet qui peut également être utilisé pour réaliser des simulations réalistes du processus de réalisation de l’ouvrage en fonction du temps.

Quel outil nous permet de connecter les géométries 3D au temps 4D et aux coûts 5D ?

Pour connecter les géométries 3D au temps 4D et aux coûts 5D, il est nécessaire d’utiliser un logiciel BIM avec lequel vous pouvez : modéliser le 3D de l’ouvrage de projet ; les travaux prévus aux temps ; estimer le coût des travaux. La meilleure solution serait d’utiliser un seul outil pour gérer tous ces aspects. Pour cela, il est toujours conseillé de travailler avec un logiciel BIM pour la gestion temporelle du projet qui vous permet de construire un unique modèle informatif du projet à partir duquel puiser toutes les données et informations nécessaires à l’ensemble du cycle de vie de l’ouvrage.

Combien coûte un logiciel BIM ?

Le coût d’un logiciel BIM varie beaucoup selon le type d’abonnement et les fonctionnalités qu’il inclut. En général, il se situe entre 2.000 et 3.000 euros.

Quelle est la différence entre 4D et 5D ?

Le BIM 4D intègre les données du modèle 3D avec les données de programmation et de planification du projet, générant des simulations réalistes des activités de construction de l’ouvrage. Le BIM 5D, en revanche, relie toutes les informations 4D aux aspects des coûts du projet (les quantités des matériaux, les programmes et d’autres informations relatives aux prix). En résumé, 3D, 4D et 5D sont trois aspects de la conception étroitement liés entre eux : en créant la WBS, il est automatique d’obtenir le devis métrique (en interrogeant également le modèle 3D pour obtenir les quantités) et les temps de chaque travail individuel.

À quoi se réfère la dimension 6D dans le BIM ?

La dimension 6D dans le BIM se réfère à la phase de gestion et de maintenance des ouvrages réalisés. Cette phase est généralement connue sous le nom de facility management. En pratique, c’est la dimension du BIM qui a pour objet le patrimoine immobilier existant durant tout son cycle de vie et associe au modèle 3D, les informations indispensables à la maintenance et à la gestion du bien. De cette manière, les informations sont partageables et échangeables entre les différents acteurs, sont toujours implémentables au fil du temps et il n’y a pas de risque de perte de données.