Comment le BIM se met au service de la ville intelligente

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Encore méconnu du grand public, le BIM dévoile ses atouts pour et dans la ville intelligente. Le Building Information Modeling se met au service de la Smart City pour une cité à la fois moderne et durable. Il s'est rapidement fait une place de choix en devenant un outil de support majeur, un processus intelligent allié aux professionnels de la construction et des services techniques des collectivités. Il permet en effet une meilleure conception, construction et gestion des bâtiments et infrastructures de la ville, parties prenantes de la Smart City. Définition, historique et explications de ses apports pour et dans la ville intelligente. 

Qu'est-ce que le BIM ?


Par ce seul acronyme, BIM, la construction de la ville et la gestion des environnements urbains se réinventent. Le Building Information Modeling ou Modélisation des Informations du Bâtiments se traduit plus concrètement par une maquette numérique 3D où est intégrée une multitude de données. Un outil, une technologie, un logiciel… Pas seulement !

Comment définir simplement le BIM ?


Vous l'avez compris, le Building Information Modeling et son acronyme BIM sont issus de l'anglais. Avant de commencer à définir ce terme, il est important de garder à l'esprit que le terme "Bâtiment" utilisé dans la traduction française de Modélisation des Informations (ou des données) du Bâtiment est utilisé au sens générique. Il regroupe en effet le bâtiment mais plus largement la totalité des infrastructures publiques et privées.

Si vous nous lisez depuis quelques temps, vous vous doutez que, comme tout ce qui touche à la ville intelligente, à l'intelligence artificielle et autres nouvelles technologies, définir précisément le BIM n'est pas une mince affaire. Il faut dire que même parmi les chercheurs et informaticiens qui se penchent sur cette technologie, la définition ne fait pas consensus. Considérons donc, très simplement, que le BIM est un ensemble de méthodes de travail couplé à une maquette numérique 3D qui intègre de nombreux paramètres et qui réunit une somme importante de données à la fois intelligentes et structurées.

Le plus souvent, le Building Information Modeling est assimilé à un logiciel ou à une technologie. Mais son champ d'application est en fait beaucoup plus large. Il s'agit, comme expliqué précédemment, d'une vaste suite de méthodes qui sont un fil conducteur utilisé lors de la conception du bâtiment, de sa construction et de son utilisation sur le très long terme. Pour faire encore plus simple, le BIM donne à chacun son rôle, chacun des acteurs du bâtiment ou de l'infrastructure sait ce qu'il doit faire, comment il doit le faire et quand il doit le faire.

Le BIM permet également de partager une somme colossale d'informations de la conception à la démolition du bâtiment. Avec son intégration, c'est toute la durée de vie du bâti qui est passée au crible. La maquette 3D intègre quant à elle un voire plusieurs modèles virtuels 3D permettant d'avoir une représentation concrète bien que digitale des éléments physiques et fonctionnels du bâtiment.

On comprend donc aisément (ou presque), que le BIM amène de nombreuses possibilités et autorise toutes les analyses, simulations, contrôles et visualisations relatifs au bâti. Il est ainsi possible de réaliser des calculs structurels, de détecter d'éventuels conflits ou encore de respecter normes et budgets au cours même de la phase de conception. Mais nous reviendrons plus largement sur les applications concrètes du BIM pour les bâtiments de la ville intelligente.

Pourquoi le BIM ?


Le Building Information Modeling existe depuis plus de 30 ans mais son essor est beaucoup plus récent. La première raison de cet engouement soudain est la généralisation des puissants ordinateurs, auparavant inaccessibles pour le grand public. Les solutions proposées par le BIM peuvent donc être plus largement et plus généralement utilisées. Mais ce n'est pas tout. D'autres raisons viennent expliquer cette intégration du BIM, dans la Smart City surtout. Ces raisons sont à la fois économiques et écologiques :

1. Les émissions de carbone et de gaz à effet de serre trop nombreuses poussent progressivement les dirigeants à se tourner vers le BIM. Plus qu'une volonté, il s'agit dans certains cas d'une obligation marquée voire légale de diminuer ces mêmes émissions. En effet, les méthodes de construction obsolètes ne permettent pas de les réduire, les méthodes du travail induites par le BIM si. Le Building Information Modeling s'impose donc comme une solution pour ne pas dire LA solution. Il a le potentiel de transformer, de révolutionner le secteur du bâtiment, ses habitudes et son industrie.

2. Écologiques toujours, nous avons plus au moins tous conscience que nous sommes nombreux sur la planète. D'ici à 2050, les modélisations évoquent même 9 milliards d'habitants sur la terre. Si les ressources naturelles sont gaspillées à la même vitesse qu'aujourd'hui dans quelques années, il est évident que la catastrophe n'est pas loin. Il en est de même pour les ressources naturelles utilisées par, pour et dans les infrastructures et bâtiments. La pénurie guette. Il est donc indispensable, incontournable de trouver des solutions pour optimiser l'utilisation des ressources. C'est ici que le BIM entre en jeu, avec sa formidable capacité à anticiper les conflits et à optimiser le cycle de vie du bâti dans toutes ses dimensions.

3. Ce qui nous mène à l'aspect économique. Ce n'est pas un secret, le secteur du bâtiment et de la construction a parfois du mal à tenir les budgets et les problèmes de sous-productivité sont nombreux. Grâce au BIM, il est ainsi possible de pallier les problèmes de conception en amont, de détecter les conflits, d'avoir une traçabilité des informations sur la totalité du cycle du bâti, des données qui permettent d'assurer une continuité. Enfin, le Building Information Modeling permet également d'optimiser la gestion et les coûts de la conception, de la construction et du fonctionnement de l'infrastructure.

Quels sont les atouts du Building Information Modeling ?


Le BIM présente de nombreux avantages à différents niveaux. Intégrer une conception BIM amène les bénéfices suivants aux différents intervenants :

• Pour tous : la modélisation BIM permet de réaliser un prototype, d'avoir une représentation virtuelle de ce que sera la structure une fois terminée. Il est ainsi possible de la tester et de l'analyser avant même le premier coup de pelleteuse donné.

• Pour les consommations énergétiques : le BIM permet de mettre en œuvre et de concevoir des bâtiments qui consomment moins d'électricité et qui ont un meilleur système de chauffage et de climatisation. Cela amène davantage de protection et de confort aux habitants. 

• Pour les maîtres d'œuvre : le BIM permet de vérifier en amont du projet si les prévisions financières et les délais annoncés sont viables. La vérification des critères fonctionnels et environnementaux est également possible grâce au modèle virtuel 3D. En découle logiquement une collaboration plus efficiente entre les différents intervenants.

• Pour les ingénieurs et les architectes : le modèle virtuel 3D ne contient aucune erreur. Il permet donc d'éviter les erreurs architecturales humaines, notamment à la suite de modifications. Qu'importe le logiciel BIM utilisé, il rend possible la génération de plans 2D, la vérification du respect des normes en vigueur et des critères indissociables du projet. Enfin la conception peut être corrigée très tôt, dans la phase même de conception au besoin, ce qui permet de ne pas perdre de temps.

• Pour les propriétaires : la totalité des informations collectées lors de la conception et de la construction peuvent être transmises aux propriétaires via le modèle 3D. Ce même modèle 3D est un formidable outil lorsque des installations ou des travaux sont nécessaires une fois le bâtiment et/ou les logements livré(s).

Le BIM est-il l'avenir de la construction et de la Smart City ?


Au vu des avantages et des possibilités offertes par le Building Information Modeling, on en mesure rapidement le potentiel appliqué à la construction et, plus largement, à la ville intelligente. Alors que la construction est en permanente recherche d'amélioration dans ses process et dans ses finalités, le BIM semble être l'adjuvant idéal.

Le BIM bientôt indissociable de la construction ?


La représentation virtuelle 3D est un outil de choix pour la construction, une représentation fidèle de toutes les caractéristiques à la fois fonctionnelles et digitales de la structure. Elle est ensuite alliée à une colossale base de données intelligentes et structurées. Pour chaque bâtiment qui intègre le Building Information Modeling, il y a donc ici un formidable vecteur de partage d'informations tout au long de la durée de vie du bâti.

Avec la réalisation d'analyses poussées lors de la conception, avant même la construction, la détection des problèmes précoces est possible, rendant linéaire ou presque la réalisation qui suit. Et sans mauvaises surprises, avec un calcul précis des budgets et des possibilités, il est évident que le chantier se poursuit dans les meilleures conditions. Tous les maillons de la chaînes construction sont reliés par le BIM, par des méthodes de travail structurées et des données intelligentes. La maintenance est ensuite optimisée par ce même biais. C'est ainsi et pour ces raisons que le BIM s'impose actuellement comme le chemin à emprunter par les professionnels et les industriels de la construction. Son efficacité dans la mise en œuvre mais également son gain économique et écologique en feront très certainement un incontournable voire une obligation dans la construction de demain. 

Le BIM et la ville intelligente en étroite collaboration


Largement appliqué au niveau du bâtiment, le BIM est, nous l'avons évoqué, un allié de la ville intelligente. À l'échelle de la ville, il pourrait également devenir un indispensable pour passer au niveau supérieur, pour développer la Smart City. Preuve en est, lors de l'édition 2019 du Smart City World Expo Congress ou SCEWC qui s'est déroulé à Barcelone en novembre dernier, nombreuses ont été les conférences et stands à traiter du BIM. L'utilisation poussée de la maquette numérique va en effet jouer un rôle majeur dans la conception de la ville intelligente, de la ville du futur. Cette maquette numérique, comme à l'échelle de l'infrastructure, permet d'ores et déjà de centraliser les données et informations et de faire collaborer les différents acteurs et dirigeants de la cité. Exploitation et maintenance d'une ville mais aussi d'un quartier ou d'un réseau sont fluidifiées et facilitées par les solutions offertes par le BIM.

Certaines villes françaises se sont lancées depuis quelques temps dans "l'aventure BIM". C'est le cas de Dijon qui en partenariat avec Suez, Cap Gemini, Citelum et Bouygues Energie & Services a mis sur pied "OnDijon". "Le projet OnDijon consiste à mettre en place une plateforme d’hypervision qui pilote l’espace urbain : feux de circulation, éclairage public, vidéoprotection, contrôle d’accès, etc.", affirme Xavier Lenoir, directeur des systèmes d’information de Dijon Métropole.

La plateforme "OnDijon" est en fonctionnement depuis avril 2019 et permet trois actions majeures :

• La supervision de l'espace urbain en temps réel.
• Le contrôle et le suivi des opérations.
• L'aide à la décision.

Comment le BIM aide-t-il dans ces desseins ? En réunissant toutes les informations collectées sur le territoire ville. La collecte s'effectue quant à elle via différents objets connectés et capteurs installés en ville mais aussi via les maquettes numériques des bâtiments urbains. La totalité des données sont enregistrées dans une base open source prénommée Apache Cassandra. La visualisation est possible sur le tableau de bord SIG Arc-GIS, un tableau de bord cartographique.

La prochaine étape est de rendre possible la définition d'un plan de circulation d'un plan d'éclairage public ou encore d'un réseau VRD (Voirie et Réseau Divers) via cette plateforme d'hypervision. Principal acteur de cette mise en œuvre, Citelum, une entreprise experte dans l'éclairage public et la Smart City. La société a notamment mis au point "Muse", une plateforme digitale qui permet de piloter et de gérer l'espace urbain. C'est ainsi que les 23 communes appartenant à Dijon Métropole ont été reliées par ce poste de pilotage connecté, ce poste d'hypervision.

"Muse" est aujourd'hui présentée comme "une solution de référence en matière de plateforme Smart City" a annoncé Citelum lors du SCWEC de Barcelone. La promotion de la plateforme digitale se fait en accord avec Microsoft.

Barcelone et Copenhague ont d'ores et déjà annoncé leur intention d'utiliser "Muse" pour "hyperviser" leur espace urbain. Avec cette plateforme digitale, la ville intelligente se repose sur un cockpit de supervision pour piloter et coordonner la totalité des équipements de la ville. Une fuite de gaz ? L'intervention est mandatée en temps réel avec accès aux caméras de vidéosurveillance, adaptation de la signalétique pour permettre de fluidifier le trafic, intervention terrain facilitée. Chaque nouvel événement qu'il soit lié à l'humain comme une cyberattaque ou un attentat, aux phénomènes météorologiques comme les incendies ou la canicule ou encore aux risques sanitaires comme les pandémies et les épidémies met en avant les fragilités de la ville et pose et repose la question de la résilience de la ville intelligente.
 
La Smart City ne serait-elle pas celle qui a la capacité de mettre en œuvre rapidement et facilement ses services essentiels, alors même qu'elle subit attaques et dégradations ? La réponse logique étant évidemment "oui", la modélisation rendue possible par le Building Information Modeling semble en tout point incontournable tout comme la supervision des équipements urbains et des infrastructures. Si certaines villes du monde entier ont déjà saisi les opportunités proposées par le BIM, d'autres n'en sont qu'aux balbutiements de leur développement. Rendez-vous dans quelques années pour observer le déploiement massif des solutions BIM et leurs conséquences, positives à n'en pas douter.

Aviez-vous déjà entendu parler du BIM ? Dans quel contexte ?
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