Si le BIM peut être utilisé à plusieurs niveaux aussi bien en amont qu’en aval d’un projet de construction, c’est aujourd’hui encore largement dans la première temporalité qu’il est le plus employé, car il s’agit des étapes spécifiques du projet où le gain de productivité et l’économie potentielle sur le coût total sont aussi bien mesurables qu’importants pour les entreprises du secteur de la construction.
Chez nos voisins européens, le processus du BIM est appliqué depuis quelques années avec des prévisions plus qu’enthousiastes quant à sa rentabilité. Dès 2018, le cabinet de conseil PwC avait chiffré, pour le compte du gouvernement britannique, les économies potentielles pour les chantiers de construction utilisant le BIM et ses protocoles à 5% pour la phase Conception et à 20% pour la phase Exécution1. Selon le magazine français Le Moniteur, le gain de productivité estimé pour les entreprises utilisant ce processus durant ces phases pourrait atteindre plus de 2.5%2
Dans la « phase Conception », l’application du processus BIM a permis, via la création de la maquette 3D, de gagner en précision sur le devenir du projet. Les plans d’infrastructure conçus à partir de cette maquette numérique (ou Build Information Model) permettent de passer de la conception à la réalisation du projet de construction. En termes BIM, on parle d’un transfert depuis la maquette Conception vers la maquette Exécution.
La mise en place d’un BEP (BIM Execution Plan/Plan d’Exécution BIM) peut s’avérer également nécessaire pour un projet de construction incluant le BIM. Ceci car ce guide de pilotage, alimenté par les demandes du mandataire à l’origine du projet et contenues dans le cahier des charges, va déterminer le rôle de chacun une fois la post conception lancée, avec les responsabilités, la description des ouvrages attendus, les temps alloués à chaque opération, les protocoles et les conventions d’échanges entre les intervenants (dont les formats de fichiers informatiques utilisés pour interagir avec la maquette), ainsi que la collaboration en général pour parvenir à la réalisation du projet défini en amont.
C’est l’optimisation par le BIM de cette phase de réalisation, appelée « phase Exécution », qui sera l’objet de ce billet.
L'application du BIM au sein de la phase Exécution
Qui dit « phase Exécution » (ou « EXE »), dit chantier. Le chantier est le lieu de production du bâti s’organisant traditionnellement en une succession d’opérations pratiques sur un terrain donné, allant des fondations (bases de stabilisation de l’ouvrage) au second-œuvre (aménagements et éléments de confort), en passant par le gros-œuvre (ossature de l’ouvrage)3.
Or, ce sont précisément les opérants du chantier de construction qui peuvent en premier lieu bénéficier de l’intégration du BIM dans leur processus de travail. C’est ce que révèlent les retours d’expérience du Plan BIM 2022 lancé par la Fédération Française du Bâtiment (FFB)4.
Une meilleure lisibilité des opérations de production
Réaliser les travaux à partir de la maquette 3D (localisée sur un serveur centralisé) est un processus qui apparaît nettement plus clair aux conducteurs de travaux, leur faisant gagner du temps, leur épargnant des erreurs opérationnelles et leur donnant une compréhension de chaque partie du processus plus importante de par le recul obtenu.Ce recul peut être rendu possible en faisant appel aux outils de réalité mixte et augmentée (RM-RA) liés à des solutions comme le Next-BIM. Les lunettes intelligentes ou Hololens, casques de réalité virtuelle et tablettes offrent la possibilité de visualiser les ouvrages avec une finalité avouée de faire apparaître virtuellement les éléments de construction pouvant entrer en conflit ou pouvant être cachés les uns par rapport aux autres.
De cette manière, on peut déceler des passages compliqués pour l’installation prévue des réseaux électriques et CVC de locaux techniques, ce qui permet d’anticiper les opérations délicates de mise en place, avant même le démarrage de cette partie de la production.
L’utilisation des stations d’implantations et autres scanners tridimensionnels peut en outre contribuer à aider les équipes du chantier pour le traçage, les relevés de mesure, la cubature des terres ou encore l’établissement du Plan d’Installation de Chantier (PIC), ce dernier plan consistant notamment à détecter les conflits et obstacles possibles (arbres ou bâtiments) pour l’établissement des éléments de production.
Cette compréhension des tâches à accomplir est renforcée par une acuité temporelle de celles-ci. A la modélisation 3D, autrement dit, la première dimension » usuelle » du BIM appliquée à un projet de construction, se greffe également la 4D, c’est-à-dire l’ajout de la planification temporelle5 au sein de la modélisation existante.
Une association entre la maquette d’Exécution BIM et le logiciel de planification MS Project, bien connu des ingénieurs, se situe dans cette exigence de pouvoir rassembler les informations en ligne concernant les dates de début et de fin de chaque activité, les superpositions et les corrélations éventuelles entre les opérations (grâce à un jeu de couleurs), et enfin, de suivre l’état d’avancement général, point par point, du chantier en cours. Selon l’éditeur de logiciel italien Acca Software, la force de cet apport de la 4D à la maquette et aux objets numériques existants est de pouvoir mettre en évidence les conflits critiques potentiels (découlant des superpositions temporelles d’opérations) sur le processus de production et de simuler différents scénarii élaborés de solutions6.
La 4D peut fournir ainsi aux équipes impliquées au sein du chantier la possibilité de contrôler leur progression en parallèle des prévisions incluses dans le modèle 3D et en conséquence, de correspondre aux attentes des plannings quotidiens tout au long de la production sur chantier. Par ce moyen, l’ajout de cette dimension permet l’application du Lean Management, ce qui signifie en résumé, l’élimination du gaspillage et l’optimisation de la productivité.
Un apport indéniable en termes de coordination et de cohésion entre acteurs du projet
Un deuxième impact relevé et plébiscité par d’autres retours d’expérience est la coordination améliorée sur le processus de production grâce au BIM. Car si le BIM est caractérisé par sa modélisation en 3D dans l’imaginaire professionnel, c’est aussi et surtout sa capacité à rassembler numériquement toutes les informations relatives au projet qui en fait une méthode plus fiable que le plan d’exécution traditionnel pour le suivi et le bon déroulement du chantier.
Cette stratégie de centralisation du modèle sur un serveur informatique est en effet capitale pour qui souhaite maîtriser son temps et son budget. Avec des intervenants aussi diversifiés que des conducteurs de travaux, des ingénieurs, des architectes ou des maîtres d’ouvrage, le fait d’éviter des réécritures ou des croisements d’informations contradictoires par la saisie de données en simultané contribue à réduire les temps de prise en compte des modifications et les coûts dérivant des délais de travaux7.
Cette possibilité accroît également la précision de jugement quant à chaque niveau d’avancement du chantier. L’élaboration du jumeau numérique (réplique tridimensionnelle du chantier) offre la possibilité de vérifier la conformité des étapes réelles de production vis-à-vis du modèle initial, et par conséquent, d’identifier très vite des imprécisions ou d’éventuels retards dans les réalisations de certaines opérations.
Enfin, cette mise en réseau des informations amène à un meilleur niveau de transparence entre les différentes parties prenantes du projet, maîtrise d’ouvrage et maîtrise d’œuvre, ce qui crée une cohésion et une responsabilité commune autour de la bonne finalité de la production en cours. C’est ce type de collaboration réussie qui ressort des témoignages provenant du projet de construction qui fut, en 2020, le plus important projet BIM de Suisse : la construction de l’Hôpital de l’île à Berne8.
Ce fut aussi un constat réalisé par l’équipe de Link-BIM lors de la réalisation de la résidence La Bâtie (située à Lancy, à proximité de Genève) terminée en mars 2023, et comprenant 6000 m2 de construction résidentielle9. Parmi les défis proposés par ce contrat lors de la phase chantier, la coordination spatiale entre les différents corps d’état fut déterminante.
Un contrôle du coût, de la sécurité et de la qualité des projets de construction
La rentabilité d’un projet de construction provient en grande partie de la maîtrise des coûts en phase Exécution. C’est précisément pour répondre à cette exigence que la 5D du BIM est sollicitée à partir de la maquette centralisée.
Les quantitatifs, déterminant la quantité de matériaux, de main d’œuvre, d’énergie et d’équipements nécessaires à la réalisation d’un ouvrage sont intégrés à la maquette 3D en compagnie des éléments fournis en 4D, ce qui permet d’obtenir un chiffrage précis et séquencé, c’est-à-dire prompt à dégager des gains de temps et d’investissement, ne serait-ce que par l’absence de gaspillage. Ce chiffrage précis lié aux avancements du chantier peut ensuite être envoyé comme document aux sous-traitants comme à la maîtrise d’ouvrage.
On l’aura compris, c’est la gestion des ressources qui est largement optimisée par l’utilisation de la 5D du BIM sur chantier. De cette optimisation, des résultats ont déjà pu être avancés par des fournisseurs, à l’instar des 33% de coûts supplémentaires de construction évités grâce à ces données quantitatives dynamiques et précises, ainsi qu’une grande part des 30% de diminution du temps de production jusqu’à l’achèvement de l’ouvrage. Ces résultats pourraient en outre être améliorés pour tous les acteurs participant à l’entreprise, comme le suggère le polytechnicien Benoît Favre, qui prend l’exemple des commandes de portes pour un chantier : un menuisier intérieur ou des fournisseurs qui proposeraient des tableaux numériques directement consultables sur la maquette BIM gagneraient 75% de productivité en termes de commandes10.
Enfin, l’amélioration de la sécurité du chantier et la garantie apportée à la qualité de l’ouvrage sont des plus-values rendues possibles par l’utilisation du BIM en phase Exécution.
De la maquette 3D réalisée en phase Conception et transférée en phase Exécution peut en effet découler une organisation beaucoup plus sécurisée du processus de production. Certains retours d’expérience attirent l’attention sur la rentabilité économique et humaine de matériaux préfabriqués en atelier, grâce à une prévisualisation en réalité augmentée du futur chantier par les conducteurs de travaux11.
Pour ce secteur représentant 40% des accidents du travail pour 10 % de population active de type main-d’œuvre, l’intérêt est de poids. La préfabrication opérée depuis le dispositif BIM en phase Conception, sans oublier la détermination des voies d’évacuation efficaces en cas de péril, doivent avoir pour fonction d’établir un contexte de travail plus serein. Les derniers chiffres relayés à ce sujet semblent confirmer l’impact positif, quoiqu’encore modeste à l’heure de cet écrit, sur la préservation de la santé des exécutants : 37% des entrepreneurs utilisant ce dispositif ont fait remonter 5% de diminution des accidents en phase Exécution, et, toujours selon eux, il s’agirait d’une diminution continue et pérenne12
.
Qualitativement parlant, le respect des normes de construction selon les spécificités géographiques (par exemple, les normes VSS13) est un gage d’exigence qui valide la bonne exécution de l’ouvrage et répond au besoin du client. Enfin, le suivi numérique du chantier (comprenant les changements et révisions des plans durant le processus de production) permet de produire un dossier As Built complet et rationnellement structuré, essentiel pour la dernière phase suivant la livraison de l’ouvrage terminé, à savoir la phase Exploitation du bâti14.
Freins et critiques du BIM au sein de la phase Exécution
Pourtant, parmi les freins exposés depuis les premières années du BIM, celui du financement initial, incluant la prestation de l’enseigne BIM participant à la phase Exécution ainsi que le coût du matériel de réalité augmentée (permettant aux avantages du BIM de s’exprimer pleinement) arrive en tête, ce qui signifie que le BIM n’est pas adapté à tous les types d’entreprise. Jusqu’à il y a peu de temps, la règle voulait que seuls les grands groupes pouvaient investir dans une approche BIM.
Autre frein relevé, l’intégration du BIM en phase Exécution prend surtout sa source lors de la phase Conception. Ceci car l’application du BIM à un projet de construction passe par la constitution d’une maquette spécifique vers laquelle doivent converger toutes les informations qui seront utilisées ensuite en Exécution. Or, si cette étape connaît la moindre insuffisance, c’est une grande partie du développement en phase Exécution qui sera impactée et les bienfaits de la technologie recensés plus haut seront, pour une bonne part, annihilés. Sur le plan exécutif, c’est l’anticipation fournie par la visualisation et la prédiction des différentes dimensions du BIM qui permet d’atteindre les objectifs améliorés en termes de rentabilité et de sécurité. La clé de la réussite du BIM intégré passe donc par des équipes sensibilisées et surtout formées aux outils logiciels et techniques du BIM15.
Une dernière critique avancée quant au BIM concerne la phase préparatoire à l’Exécution. Comme vu plus haut, le système numérique et collaboratif de la maquette BIM requiert certaines connaissances minimales en informatique de la part des différents acteurs du chantier ainsi qu’un gros effort de coordination par le biais de réunions afin de familiariser les conducteurs de travaux aux nouvelles méthodes16.
Solutions et avenir du BIM en phase Exécution
Les divers retours d’expérience rassemblés dans ce billet démontrent des bienfaits attestés du BIM en ce qui concerne la lisibilité des opérations à mener en phase Exécution, en particulier redevables à un partage d’information continu et un encadrement depuis la maquette centralisée sur un serveur informatique, sans oublier l’utilisation des outils de réalité augmentée. L’application des dimensions 3, 4 et 5 du BIM à la maquette (les dimensions 6 et 7 étant pour le moment peu utilisées) fournit toutes les informations nécessaires à une exécution des travaux qui respectent les plans d’exécution, les délais et les normes, obtenant par là-même une certaine rentabilité, une qualité d’ouvrage conforme aux documents originaux et une fiabilité sur le processus de production17.
Il existe des freins et des critiques à l’emploi du BIM mais ceux-ci ont leur limite ou solution. Selon une étude anglo-saxonne, si l’investissement dans les outils et les méthodes du BIM n’est en effet pas forcément à la portée de toutes les enseignes de construction à un instant T, les entreprises les plus modestes prévoyant une croissance de leur chiffre d’affaires peuvent tout à fait envisager l’utilisation du BIM avec pour objectif un retour sur investissement estimé entre 3 à 5 ans18. La gestion des fichiers et des différents formats informatiques interopérables avec la maquette sur serveur, qui pouvait représenter un danger de perte d’information entre les différents intervenants du chantier définis dans le BEP, peut être clarifiée par le BIM Manager lors des réunions préparatoires, auprès des personnes concernées. Enfin, si des réunions préparatoires sont indispensables pour s’assurer une continuité informative entre les intervenants en production, ce n’est que pour mieux fluidifier le processus lui-même. Il s’agit de prendre du temps en préparation pour ne pas en perdre durant le processus.
Deux principaux défis restent à relever pour que le BIM finisse de convaincre les professionnels en phase Exécution. Tout d’abord, la communication de davantage de retours d’expérience chiffrés des professionnels suisses. L’absence de ROI (Return On Investment/Retour sur Investissement) dans la plupart des retours est un manque d’information permettant aux résistances à l’emploi du BIM de perdurer. Ensuite, les résistances à l’utilisation de l’informatique et des nouvelles technologies au sein du processus de production, souvent issues d’une peur des exécutants non-formés, augmentent la charge des BIM Managers sur les projets de construction19. Toutefois, ce second défi devrait trouver naturellement une issue dans le fait qu’il s’agit d’une part d’un frein générationnel, autrement dit, ne pouvant que s’arranger avec l’arrivée de nouvelles générations d’exécutants plus en phase avec ces nouvelles technologies et que d’autre part, les prochaines années verront des diplômés en BIM pouvant par définition participer à son développement.
- Information relayée dans l’article suivant : M. Chauvot, « Le BIM 2022 prépare la numérisation de la construction », Les Echos, publié le 05/12/2018 et consulté le 25/09/2023. Cf. https://www.lesechos.fr/industrie-services/immobilier-btp/le-bim-2022-demarre-la-numerisation-de-la-construction-236357
- « Le BIM pour accélérer la conception et faciliter l’exécution », Le Moniteur, article du 21/04/2021, consulté le 24/09/2023.Cf. https://www.lemoniteur.fr/article/le-bim-pour-accelerer-la-conception-et-faciliter-l-execution.2142549.
- Pour toutes les définitions concernant la terminologie traditionnelle du bâtiment en langue française, cf. https://www.dicobatonline.fr/
- " Le BIM en phase chantier, retours d’expérience", FFB Nationale, billet du 13/01/2023, consulté le 25/09/2023. Cf. https://www.ffbatiment.fr/techniques-batiment/bim-transformation-numerique/retours-dexperience-du-bim/dossier/le-bim-en-phase-chantier-retours-d-experience
- Voir le point traité sur les différentes dimensions du BIM dans le billet du blog intitulé : « Quelle est la différence entre BIM et CAD ? » Cf. https://linkbim.ch/blog/quelle-est-la-difference-entre-bim-et-cad/
- « BIM 4D: les avantages de la maîtrise de la dimension temporelle », billet du 15/02/2021 et consulté le 25/09/2023. Cf. https://biblus.accasoftware.com/fr/bim-4d-les-avantages-de-la-maitrise-de-la-dimension-temporelle/
- D’après l’expérience de Link-BIM, ces réécritures ont pu se produire jusqu’à sept fois pour l’élément d’un projet, ce qui constitue un exemple indéniable de l’utilité et de la rentabilité de cette centralisation d’informations numériques.
- « Un projet BIG BIM », W. Mullet et A+W AG, billet du 18/04/2017, consulté le 25/09/2023. Cf. https://amstein-walthert.ch/fr/newsroom/projet-big-bim/
- Cf. nos activités : https://linkbim.ch/nos-projets/residence-la-batie/
- « BIM 5D en phase d’exécution : mythe ou réalité ? », Planète Bâtiment, 64 ; 2021, p. 18-19.
- Cf. les retours du BIM 2022 de la FFB déjà cités.
- Information relayée dans K. Oberste-Ufer, « Comment le BIM peut améliorer la sécurité et la santé sur les chantiers de construction », Dormakaba, billet du 12/08/2020, consulté le 26/09/2023. Cf. https://blog.dormakaba.com/fr/comment-le-bim-peut-ameliorer-la-sante-et-la-securite-sur-les-chantiers-de-construction/
- Il a été notamment question du respect de ces normes lors du projet déjà cité de La Bâtie. Cf. nos activités : https://linkbim.ch/nos-projets/residence-la-batie/
- Le dossier As Built correspond en France au DOE, ou Dossier des Ouvrages Exécutés.
- Des contre-exemples existent cependant, comme le retour d’expérience Link-BIM sur le projet La Bâtie, déjà cité. Cf. nos activités : https://linkbim.ch/nos-projets/residence-la-batie/
- Critique relevée en commentaire du billet suivant : « Le BIM : explications et retours d’expérience par un bureau d’études », Xpair, publié le 01/07/2016 et consulté le 26/09/2023. Cf. https://conseils.xpair.com/actualite_experts/le-bim-explications-et-retours-d-experience-par-un-bureau-d-etudes.htm
- Voir le point traité sur les différentes dimensions du BIM dans le billet du blog intitulé : « Quelle est la différence entre BIM et CAD ? » Cf. https://linkbim.ch/blog/quelle-est-la-difference-entre-bim-et-cad/
- Estimation du billet suivant : R. Burger, « Sould small Construction companies Use BIM ? », LiveaboutDOT, publié le 30/05/2019 et consulté le 27/09/2023. Cf. https://www.liveabout.com/should-small-construction-companies-use-bim-845327
- Il existe aussi parfois une volonté de ne pas partager certaines informations. A ce titre, certaines personnalités suisses de la digitalisation du bâtiment suggèrent un changement de mentalité pour, d’une part, ne plus raisonner dans le monde du bâtiment en termes d’individualité, et d’autre part, faire confiance au numérique mutualisé. Cf. Propos de M. Weber recueillis dans l’article « Nous devons apprendre à désapprendre », Focus, construction et architecture, novembre 2017, p. 2.
