Le jumeau numérique, vecteur d’intelligence pour la gestion du bâtiment

Dans les bâtiments tertiaires, et notamment les grands bâtiments de bureaux et les sièges sociaux, ces solutions permettent d’assurer la performance énergétique et le confort des usagers à tout instant grâce à la centralisation de l’ensemble des données statiques et dynamiques du bâtiment. La plateforme met ainsi en corrélation l’ensemble des informations disponibles dans les équipements avec leur localisation et les données issues des capteurs de mesure pour optimiser la gestion du bâtiment.

Le BIM se rapporte à une notion de démarche et non de technologie ou de maquette 3D, comme l’explique Loïc Drugeault, directeur marketing, Codra : « Le BIM est avant tout une démarche, qui démarre avec la conception et la construction et doit s’étendre à l’exploitation. C’est un mix de technologies, de conseils et de savoir métier. La combinaison du BIM et des usages permet d’apporter un ensemble de services. »

Cette notion de services est la base de la démarche, selon Rachid Zenag, ingénieur chargé d’affaire génie électrique du Groupe Projex Ingénierie : « Notre seul objectif est de savoir quels services on peut apporter aux clients. C’est une forme de conception d’un ouvrage, enrichie avec des outils. En définitive, l’assemblage sert uniquement à apporter des services (par exemple : énergie, occupation, maîtrise des risques…). De la définition des besoins avec le client découle la définition programmatique des services. »

Ces services sont la finalité de la mise en œuvre d’une démarche de BIM gestion exploitation maintenance, dit BIM GEM, qui est la troisième étape du BIM après le BIM conception et le BIM construction. Entre ces trois étapes de la vie du bâtiment, le point commun est une plateforme d’échange d’informations, qui intègre une visualisation 3D du bâtiment sur laquelle un ensemble d’actions peut être réalisé. En phase de conception, le BIM permet de dessiner le bâtiment, d’intégrer ses réseaux et de calculer le positionnement des éléments pour optimiser l’ensemble, avec la possibilité de simuler son fonctionnement. En phase de construction, il permet d’intégrer à la maquette de conception les Dossiers des ouvrages effectués (DOE) sous forme numérique et de positionner les équipements du bâtiment au fil de la construction. En phase d’exploitation, certains de ces éléments peuvent être récupérés pour optimiser l’exploitation et la maintenance du bâtiment, avec des indications sur le positionnement et le fonctionnement des équipements par exemple, mais aussi l’apport de services aux différents acteurs du bâtiment.

Comme l’explique Rachid Zenag, « si l’on considère la construction du bâtiment, il y a des fondamentaux, comme le béton, la toiture et les menuiseries. Selon que le bâtiment est un hôpital, un centre sportif ou des bureaux, le BIM est alors très différent. Le BIM GEM a besoin de redéterminer les usages et les services pour faire remonter les données essentielles. Par exemple, dans les centres commerciaux, les sanitaires doivent être propres et attrayants. Pour atteindre cet objectif à tout instant, il faut compter les utilisateurs, au travers d’outils IA, et jouer sur le traitement de l’air. Cela permet de savoir précisément quand agir et évite de mobiliser un employé qui doit systématiquement passer toutes les demi-heures, par exemple. Dans un hôpital, le cœur du sujet est l’efficacité des installations techniques pour assurer la continuité de service des soins. Il faut donc une vision précise sur le fonctionnement des équipements à tout instant et être alerté en cas de défaillances ».

Les bénéfices du BIM exploitation

Selon Aurélien Buisson, responsable Supports Technique et marketing, Sauter Régulation, « la phase d’exploitation d’un bâtiment représente la plus grande part de l’enveloppe budgétaire du cycle de vie global d’un ouvrage. On entend régulièrement parler de 70 à 80 % du coût global. Fort de ce constat, il est intéressant de se munir d’outils permettant d’optimiser les informations relatives aux bâtiments afin d’avoir un pilotage optimal ». Le but est donc d’être toujours fidèle aux usages réels et aux besoins pour concilier les deux sans délaisser la performance énergétique.

Le BIM exploitation permet notamment de fluidifier l’échange d’informations entre les différents intervenants, comme l’explique Pascal Tigreat, responsable du département Automation chez Wago : « Grâce à la possibilité de laisser des annotations sur les différents équipements, l’échange entre les différents intervenants du bâtiment est facilité. Le traçage permet de suivre les travaux en cours, d’historiser les données et de comprendre le comportement de chaque pièce en visualisant les défaillances éventuelles. La géolocalisation des données simplifie le repérage des équipements défectueux pour les services de maintenance. »

Cependant, le BIM GEM n’a pas vocation à tout prendre en charge, comme l’explique Bruno Guillaumont, directeur Veille stratégique et Développements des marchés, Schneider Electric : « Il n’est pas possible ni souhaitable d’avoir une solution qui fait tout. On va conserver les solutions des spécialistes, notamment les GMAO, les GTB… Le BIM GEM donne le référentiel statique du bâtiment et une visualisation 3D qui permet parfois d’aller plus loin qu’une solution traditionnelle. »

Chacun peut y trouver son compte

Chaque bâtiment est unique et les besoins sont donc très différents d’un bâtiment à l’autre. Comme l’explique Xavier Dubois responsable BIM GEM chez Probim, Groupe Projex : « La principale fonction du BIM GEM est de centraliser les informations, mais il ne remplace pas une GMAO ou une GTB. Il permet en revanche de désîloter les métiers, car l’information est accessible à tous. Chaque information brute initiale peut être utilisée différemment selon les métiers et les différents cas d’usages retenus. » Cette centralisation des données apporte des bénéfices, notamment pour le suivi énergétique et opérationnel. « Les intérêts divergent, mais la matière d’origine est la même pour tous. La différence se fait dans la filtration des accès. Les usagers ont besoin de confort et de services de qualité. Les gestionnaires doivent avoir des informations sur les coûts d’exploitation, la maintenance et connaître les principaux centres de dépenses », poursuit Rachid Zenag.

Cette centralisation et cette mise à disposition des données profitent donc à tous les acteurs, comme l’explique Loïc Drugeault : « Si le gestionnaire intervient de manière proactive (voir prédictive), cela ajoute du confort pour les usagers. Ainsi satisfaits, ils paieront leur loyer en temps et en heure et resteront plus longtemps dans un bâtiment où ils se sentent bien. Cette satisfaction est également bénéfique pour le propriétaire et la rentabilité de son investissement. On entre ainsi dans ce que pourrait être le « Building as a service » (BaaS), en proposant un niveau de service sur mesure. »

Les facility managers s’intéressent aux données des GTB et des GMAO. Les propriétaires s’intéressent à la gestion de leur patrimoine. Les exploitants ont besoin d’outils d’aide à la décision pour optimiser les espaces et réduire les consommations énergétiques. « Avec le BIM GEM, la maquette 3D permet plus d’efficacité. Par exemple, les usagers peuvent plus facilement trouver l’espace libre le plus proche. Les facility managers recueillent les alertes des GTB et se servent de la maquette 3D pour localiser l’équipement défaillant et préparer l’intervention. Le BIM permet de structurer les DOE en DOE numériques, intégrés à la maquette elle-même. Le mainteneur va pouvoir récupérer notices techniques, schémas de câblage, paramétrages et PV d’installation en quelques clics et en naviguant avec le viewer », explique Bruno Guillaumont, de Schneider Electric.

Les cas d’usages diffèrent, parfois il suffit d’une simple navigation, parfois il permet de récupérer des documents et des informations : dans ces deux cas, un simple viewer suffit. Si l’on veut apporter des éléments d’Energy management, il faut intégrer les données de terrain aux maquettes BIM.

Wago a pris le parti de simplifier ses plateformes pour les rendre accessibles à tous, comme l’explique Pascal Tigreat : « Notre plateforme n’est pas réservée aux techniciens, et les usagers peuvent communiquer des informations, avec des accès restreints à l’application. Cela permet au gestionnaire d’être immédiatement averti des dysfonctionnements et de pouvoir agir, augmentant ainsi la satisfaction des usagers, ce qui est bénéfique pour les propriétaires. Ces bâtiments apportent des gains en productivité, notamment sur la période de mise en route. »

Il est important de bien comprendre que le BIM n’est pas une maquette numérique, mais un référentiel de données. Par exemple, en cas de fuite, le plombier doit intervenir et il peut avoir accès à toutes les informations via les plans lui permettant de savoir où est localisée l’intervention. « Le BIM permet de générer un jumeau numérique intégrant l’ensemble des informations du bâtiment. C’est une nouvelle étape dans le Smart et l’interconnexion », poursuit Loïc Drugeault.

Un modèle de données qui permet de gagner en performance, comme l’explique Aurélien Buisson : « Les bénéfices sont multiples : meilleure collaboration entre les différents acteurs du projet, visualisation des projets améliorée. Il en découle notamment une meilleure efficacité des équipes, une prise de décision accélérée, une meilleure maîtrise des coûts. Dans le cadre d’une plateforme BIM enrichie notamment avec des informations d’usage du bâtiment, on peut aller jusqu’à anticiper des cycles de renouvellement de matériel, des besoins de rénovation. »

Le point de départ d’un BIM GEM performant

Pour Xavier Dubois, responsable BIM GEM, Probim : « Le BIM GEM se rapporte à une notion de processus et de démarche d’accompagnement. Pour avoir un bon BIM GEM, il faut accompagner et questionner le client sur ses besoins réels. Le BIM GEM ne permet pas exclusivement de faire de l’exploitation et de la maintenance, mais aussi de la gestion du bâtiment et patrimoniale. Chez Probim, nous démarrons tout projet avec un accompagnement client, via un atelier de recueil des besoins qui inclut du Benchmark et la définition avec le maître d’ouvrage de l’écosystème pour créer des systèmes évolutifs en fonction du bâtiment. Il faut utiliser toutes les données pertinentes du projet. »

Sur son bâtiment IntenCity à Grenoble, Schneider a été maître d’ouvrage jusqu’à la phase APD (avant-projet définitif), ce qui a permis de s’orienter vers une démarche BIM, comme l’explique Bruno Guillaumont : « Nous avons pu imposer le BIM et définir les cas d’usages en conception, réalisation et exploitation, demander par exemple des maquettes DOE sur l’ensemble des lots, ce qui constitue une démarche assez ambitieuse. Il est important d’identifier les cas d’usages du BIM GEM assez tôt. Il a fallu réaliser un travail sur les maquettes pour simplifier certains points de manière à les alléger et ajouter les données des équipements (ex. : électrique, contrôle du bâtiment, CVC…). Il est essentiel d’établir une convention Exploitation Maintenance pour permettre de faire évoluer la maquette plus tard. Il a fallu également interfacer les solutions EcoStruxure de gestion technique du bâtiment, de gestion des énergies, de gestion des espaces avec un viewer par un travail d’intégration. »

Mais selon Pascal Tigreat, le point de départ est de s’assurer de la véracité de la donnée : « Des données fausses peuvent soit générer des maintenances qui ne sont pas nécessaires, soit éluder des actions de maintenance essentielles. Il est important de définir en amont les besoins réels, car on veut souvent trop en faire, ce qui est coûteux et inutile. Si trop peu de fonctionnalités ont été prévues au départ, il est tout à fait possible d’en ajouter par la suite. » Il est donc possible d’enrichir les fonctionnalités au fil du temps, pour suivre la vie et l’évolution des besoins au sein du bâtiment.

Garantir la continuité des informations

Lorsque la démarche BIM exploitation découle d’un BIM conception, la plupart des informations ne sont pas intéressantes en phase d’exploitation. Les BIM conception et construction sont réalisés avant la livraison des bâtiments et n’incluent souvent pas le cloisonnement et le zoning. Pour garantir la continuité des informations, la clé, selon Pascal Tigreat, est de créer des solutions simplifiées, paramétrables facilement : « Notre solution nécessite une seule journée de formation, ce qui facilite considérablement la mise à jour des informations. La complexité entraîne des coûts de mise à jour insupportables pour les gestionnaires. Un BIM qui n’est pas à jour est un BIM mort. Le propriétaire fait toujours un ratio entre les gains et les pertes. Si les gains sont trop faibles, le processus BIM est abandonné. »

 

Pour les plateformes BIM plus classiques, le problème se pose dès l’amont, comme l’explique Bruno Guillaumont : « La maîtrise d’ouvrage doit réaliser des cahiers des charges BIM, et les bureaux d’études des conventions BIM qui doivent déterminer toutes les règles de standardisation des informations pour casser le silotage entre les différents lots. »

Selon Xavier Dubois de Probim, l’un des axes centraux est la mise à jour et la gouvernance des données : « Le bâtiment va vivre pendant des dizaines d’années. Il faut trouver le bon curseur pour mettre à jour l’ensemble des données. La combinaison de centralisation des données et de gouvernance constitue les points de départ du BOS (Building Operating System). » Il convient donc de valider, suivre et mettre à jour les données.

Qui a la charge de la mise à jour des données
Avec cette nécessité de centralisation et de mise à jour constante de la data, de nouveaux métiers vont faire leur apparition, comme l’explique Rachid Zenag : « Soit le maître d’ouvrage est en charge de la maquette, dans ce cas il peut nommer un responsable. Sinon, il peut faire appel à un gestionnaire de maquette, qui devra également suivre l’évolution des outils et des logiciels, une sorte de concessionnaire du BIM. » Dans ce cas, il s’agit d’un « BIM Data Manager », précise Xavier Dubois.

Lorsque la plateforme n’est pas entre les mains du propriétaire, la mise à jour des informations est complexe, comme l’explique Pascal Tigreat : « Si c’est le gestionnaire qui est responsable de la maquette, il peut faire payer chaque évolution. Au besoin, le propriétaire peut faire appel à des sociétés extérieures, comme des prestataires informatiques. »

La question de la périodicité des mises à jour doit également être définie, car les modifications ne peuvent pour l’instant pas être réalisées manuellement en temps réel. « Il est important de définir cette périodicité dès le départ », confirme Xavier Dubois.

Alléger la maquette pour une expérience fluide
Pour un BIM performant, il faut tout de même veiller à ne pas surcharger les maquettes, comme l’explique Aurélien Buisson : « Tout repose sur la capacité des différents acteurs à pouvoir maintenir la démarche BIM dans le temps, sans pour autant surcharger la modélisation d’informations à faible valeur ajoutée. Si la modélisation devient trop lourde, sa gestion se complexifie, il faut donc trouver le bon compromis. Le découpage joue aussi un rôle dans la réussite du projet et cela peut permettre d’optimiser son poids global. Certains éditeurs font le choix d’alléger le modèle BIM en fonction de la phase du projet. Par exemple, dans la phase d’exploitation, les informations superflues ne sont plus prises en compte, cela permet d’obtenir un modèle plus léger, plus simple à utiliser. »

« C’est un enjeu très important pour les majors du BIM conception, abonde Pascal Tigreat. Chez Wago, nous nous sommes imposé deux règles : éviter les informations inutiles et simplifier la représentation graphique. Avec les scanners 3D, il est possible de gagner du temps sur la saisie des données. Cependant, le nombre colossal de points est trop lourd sur les maquettes et implique des besoins en réseau trop importants. Il faut réduire au maximum la quantité d’informations. Le secret de notre solution est d’être allé chercher du côté du gaming (ou jeu temps réel) pour obtenir la meilleure réactivité même sur smartphone. »

Le BIM réalisation et le BIM conception n’ont pas les mêmes usages que le BIM exploitation. La maquette doit être allégée, notamment les données géométriques, comme l’explique Xavier Dubois : « Il faut une maquette exploitable sur un outil d’hypervision. Deux cas de figure sont envisageables : soit la maquette du DOE numérique est suffisamment optimisée pour passer directement en exploitation, soit il est nécessaire de la retravailler afin qu’elle s’adapte aux prérequis des outils BIM GEM utilisés. Avant d’entrer en exploitation, la maquette doit également faire l’objet d’un contrôle drastique. La notion de l’ergonomie de l’hyperviseur pour l’utilisateur est primordiale. En effet, tout le monde n’est pas à l’aise avec la manipulation du modèle numérique. C’est pour cela qu’il est important que l’outil soit adapté aux besoins des utilisateurs et que ceux-ci puissent accéder à l’information en 3 clics au maximum. »

Sur ce point, Loïc Drugeault apporte une nuance : « Tout dépend du bâtiment et de l’usage de la maquette. Il est possible de mettre au point des solutions de BIM exploitation très simples et d’autres beaucoup plus complexes. C’est notamment pour cette raison que la définition des besoins en amont prend tout son sens. »

Cependant, si le client souhaite disposer d’une seule vue avec toutes les maquettes intégrées, cela peut entraîner des temps de réponse considérablement allongés. « Tous les cas d’usages ne nécessitent pas de disposer de l’ensemble des maquettes (ex. : archi, élec, plomberie, CVC…) », précise Bruno Guillaumont.

Standardiser l’information pour davantage d’interopérabilité
« C’est un point très important qui nuit à l’efficacité globale des processus BIM aujourd’hui », explique Bruno Guillaumont.

Au niveau national, la première initiative a été menée par le Plan de transition numérique du bâtiment (PTNB), avec la définition des propriétés d’objets BIM (PO BIM), qui a nécessité un travail collectif, avec une implication de l’AFNOR, pour créer un dictionnaire des propriétés BIM en France.

« Une poursuite de ces travaux devrait être pilotée par le plan BIM, mais d’ores et déjà, nos organisations professionnelles Gimelec, Ignes, FIEEC travaillent sur le sujet pour apporter leur contribution au projet », précise Bruno Guillaumont.

Ces enjeux numériques sont encore assez récents dans le bâtiment, et comme c’est le cas pour les systèmes de gestion du bâtiment, le BIM doit faire l’objet d’une standardisation. Selon Xavier Dubois, « un des enjeux centraux est la définition du partage d’informations, car chaque acteur doit pouvoir se connecter. Aujourd’hui, le standard IFC est la norme. Certaines plateformes intègrent également des solutions natives ».

Au niveau international, buildingSmart International est l’acteur référent. Schneider Electric a pris la tête du groupe « Sustainability Energy Management ». L’objectif de ce groupe est de trouver une sémantique commune. « Aujourd’hui, les IFC contiennent une part de la sémantique, mais elle est encore pauvre au niveau électrique, courant fort et courant faible », précise Bruno Guillaumont.

Mais selon Rachid Zenag, la standardisation complète n’est pas essentielle : « Par exemple, pour les systèmes d’exploitation de téléphones, on a le choix aujourd’hui entre Apple et Android et tous les outils applicatifs sont développés sur ces deux plateformes. »

Aujourd’hui, une véritable effervescence est observable chez les acteurs spécialisés dans le BIM. Ils proposent des solutions très variées qui permettront rapidement de fournir des retours d’expériences concluants, à même d’orienter le marché. À l’image de nos applications smartphone, l’ergonomie des plateformes sera certainement au centre du jeu.

 

Alexandre Arène