L’exécution numérique des projets est l’avenir de l’AEC

Pénurie de main-d’œuvre qualifiée, marges faibles, complexité des politiques ou encore approvisionnement imprévisible en matériaux de construction : les entreprises du secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AEC) sont confrontées à une multitude de défis. Les conséquences sont significatives : retards dans les projets, équipes qui travaillent en silos, pertes de temps et d’argent, mais aussi impact environnemental injustifiable dans le monde actuel.

Selon un rapport du McKinsey Global Institute, l’écart de productivité mondial s’élève à 1 200 milliards de dollars, qui peut être réduit si le secteur améliore son rendement. L’AEC est pour sa part déjà passé à l’action : ses investissements dans de nouvelles méthodes de travail encadrées par la technologie ont plus que doublé au cours des dix dernières années.

Matériel, logiciels et outils basés dans le cloud contribuent à cette évolution : la clé du changement réside pourtant en la réalisation numérique des projets. Ces flux de travail numérisés permettent une meilleure collaboration et une transmission continue de données tout au long du cycle de vie du projet, de la planification et la conception à la construction et l’exploitation.

Ces vingt dernières années, le processus de modélisation numérique (BIM) a permis d’établir des flux de travail numériques dans l’ensemble du secteur de l’AEC : 60 % des architectes et 51 % des ingénieurs MEP (systèmes mécaniques, électriques et de plomberie) et structure l’utilisent. Selon une enquête de KPMG (PDF, p. 34), pour 42 % des experts du BTP interrogés, le BIM présente le plus haut potentiel de rendement élevé. Sans compter que d’après une étude de Deloitte (PDF, p. 5), 43 % des cadres des secteurs de l’ingénierie et du BTP prévoient d’investir davantage dans de nouveaux processus de conception, tels que le BIM, au cours de l’année prochaine. L’exécution numérique des projets s’accélère donc, et étend l’adoption de la modélisation numérique de la conception à la construction, et finalement à l’exploitation des actifs immobilisés.

Si la numérisation de l’ensemble des décisions relatives à la création d’un bâtiment ou d’un élément d’infrastructure est un défi de taille, elle présente surtout une courbe d’apprentissage intense qui offre des avantages inestimables : efficacité accrue, réduction des risques, mais aussi amélioration de la qualité, de la communication et de l’accessibilité des informations. Une pile de plans de construction par-ci, des croquis à la main par-là, des maquettes 3D sur un réseau, une série d’ordres de modification du client sur un autre réseau, et des rames de PDF entre les deux : les anciennes méthodes de conception des actifs immobilisés se fondent désormais dans un environnement numérique unique, où leur accessibilité et leur mutabilité permettront de créer des actifs numériques tout aussi réactifs et efficaces que les données elles-mêmes.

C’est très simple : l’exécution numérique des projets est une méthode de travail qui permet de concevoir, de planifier, de dessiner, de construire et d’exploiter les projets au sein d’un espace numérique interactif et accessible à tous les acteurs. Et par acteurs, j’entends bien tous les membres de l’équipe : le client, les architectes, les ingénieurs, les constructeurs, les fournisseurs et même les résidents locaux.

La réalisation numérique de projets englobe non seulement un processus de conception collaborative, mais aussi la gestion de la conception et de la construction. En permettant aux concepteurs de travailler de concert par le biais d’un processus géré et centré sur une maquette numérique commune, la conception collaborative a une portée étroite au sein de l’équipe. La gestion de la conception, elle, est plus large : elle permet aux personnes extérieures de gérer risques, coûts et sécurité, et d’identifier les obstacles grâce à un environnement de données commun.

Un environnement de données commun (EDC) est un répertoire central où sont stockées les données et les informations d’un projet. Il permet aux équipes du projet de mieux collaborer autour d’un processus numérique, depuis la génération d’idées jusqu’aux étapes de conception, de construction et d’exploitation. Un EDC étend la valeur des données créées par le processus BIM et englobe, entre autres, les maquettes 3D, la documentation du travail de construction, les contrats du projet, les calendriers ou encore les ordres de modification.

Pour faciliter la collaboration en temps réel, ce langage commun de données est structuré et rationalisé à 100 %, ce qui permet de prendre des décisions basées sur des données fiables et ainsi d’atténuer les risques liés au projet. Avec un environnement de données commun, les acteurs du projet sont à même de communiquer plus efficacement, mais aussi d’utiliser la technologie numérique pour transmettre une structure bâtie sous forme de jumeau numérique afin d’étendre la valeur du processus BIM aux opérations.

Autodesk Construction Cloud, qui fait office de passerelle reliant les flux de travail, les équipes et les données, accompagne les professionnels de la conception et du BTP sur une plateforme de données commune et fournit un processus unifié tout en se chargeant du respect des normes industrielles comme ISO 19650.

Parmi les entreprises qui utilisent la maquette numérique, 80 % affirment déjà utiliser un environnement de données commun. Il reste néanmoins de nombreux progrès à faire : près d’un tiers des professionnels du BTP déclarent qu’aucun de leurs logiciels n’est intégré et, à l’échelle mondiale, 52 % des retouches sont encore dues à une carence en données et en communication.

Un jumeau numérique est la représentation numérique d’une structure ou d’un environnement tangible : un bâtiment, une autoroute, un pont, ou encore une usine de traitement des eaux. Loin d’être une simple représentation visuelle et géométrique, cette maquette numérique regorge de données critiques issues de la structure en elle-même, pour définir ses caractéristiques formelles et matérielles, son fabricant, ou encore sa date d’installation.

Les jumeaux numériques permettent de visualiser, de surveiller et d’optimiser les structures bâties en les connectant à des données en temps réel. Grâce à cette technologie, il est possible de suivre la quantité d’eau qui s’écoule dans un système de tuyauterie ou d’analyser la consommation d’énergie d’un bâtiment. Dérivés de la maquette numérique et dotés à la fois de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique, les jumeaux numériques sont des itérations suffisamment sophistiquées pour résoudre les problèmes de manière autonome et simuler des scénarios hypothétiques.

En s’équipant d’Autodesk BIM Collaborate Pro, les membres de l’équipe de conception sont en mesure de collaborer et de se coordonner de manière optimale sur le cloud. Indépendant des réseaux locaux, des VPN et des fichiers accessibles en réseau, BIM Collaborate Pro accélère la réalisation des projets tout en réduisant les reprises de travaux et les demandes d’information. De plus, ce logiciel de conception collaborative permet aux professionnels de l’AEC d’organiser les données du projet, de généraliser leur accès et de mettre en lien les équipes. Il améliore également la visibilité des projets et permet aux équipes de co-créer sur Revit, Civil 3D ou Plant 3D, de manière intuitive et sans accrocs.

Via le cloud, les membres d’une équipe projet peuvent collaborer partout et à tout moment. Les entreprises du BTP ont la possibilité d’amener la maquette sur le chantier pour comparer la structure en construction avec la conception réalisée par les architectes et les ingénieurs. La maquette, elle, permet aux sous-traitants (plombiers, électriciens, techniciens CVC, etc.) et aux professionnels de vérifier au préalable l’impact de conditions imprévues sur le travail sur le chantier.

Exécuter des projets de manière numérique offre des avantages considérables à tous les membres concernés. Pour les architectes et les ingénieurs, co-développer une conception à l’aide de la modélisation numérique est synonyme d’une collaboration efficace et efficiente, puisque toutes les disciplines sont regroupées autour d’une maquette commune et coordonnée. Ce processus permet de déceler les problèmes plus tôt et de corriger les hypothèses inexactes bien avant la construction du projet, réduisant ainsi le coût des erreurs et des modifications sur place.

Ce mode d’exécution numérique privilégie également la proactivité plutôt que la réactivité au sein de l’équipe : tous les acteurs utilisent désormais les données pour répartir équitablement les responsabilités afin que chacun puisse anticiper et résoudre les problèmes grâce à son expertise tout au long du processus. Avec des données transparentes, consultables et exportables, les équipes accèdent plus rapidement aux informations, améliorant ainsi la prise de décisions et l’obtention de meilleurs résultats.

• La pandémie a radicalement changé notre façon de travailler ; il est essentiel de proposer des horaires de travail flexibles entre le domicile et le bureau. De nouvelles habitudes s’installent, les tâches s’effectuant désormais à domicile, au siège social traditionnel de l’entreprise et sur les chantiers : travailler via le cloud avec l’exécution numérique des projets se fait ainsi en toute fluidité et sans couture.

• L’inflation des salaires, la pénurie de main-d’œuvre et la flambée des prix des matériaux poussent les propriétaires et les exploitants à redoubler d’efficacité et à combler l’écart de productivité.

• Les projets deviennent plus complexes, ce qui force les entreprises du secteur AEC à les réaliser avec moins de personnel. Sans compter que les règles contractuelles et les protocoles de sécurité numérique sont également plus nombreux que jamais. Pour faire face à cette complexité croissante malgré une main-d’œuvre de plus en plus réduite, les entreprises AEC recherchent un environnement de données commun capable de gérer et de documenter les projets.

• Votre entreprise AEC n’exécute peut-être pas ses projets de manière numérique, au contraire, potentiellement, de la concurrence, avec à la clé des normes industrielles qui s’imposent (comme la norme ISO 19650). Les entreprises du secteur doivent donc effectuer la transition vers un processus numérique pour rester dans la course.

• L’exécution numérique permet de concevoir et de réaliser les projets en réduisant à la fois la quantité de matériaux, le temps et les coûts. Selon une récente enquête d’Autodesk, près de la moitié des utilisateurs du BIM qui utilisent un processus numérique constatent une réduction du temps de conception et des émissions des projets. Et 55 % d’entre eux déclarent par ailleurs que leur personnel est en mesure d’assumer des tâches supplémentaires.

La réalisation numérique des projets offre un environnement de travail dépourvu de silos, qui renforce l’interactivité entre les membres de l’équipe tout en étant moins chronophage que les méthodes de travail traditionnelles.

À mesure que les projets avancent, les équipes accumulent des hordes de données qui peuvent être exploitées pour créer une valeur opérationnelle pour les projets actuels comme futurs.

• Lorsque la conception est numérisée, il en résulte une source unique de données, avec une maquette dynamique remaniable et accessible à tous les membres de l’équipe. En travaillant autour d’une maquette commune, on élimine presque toutes les ambiguïtés et les erreurs de communication inhérentes à des processus de conception plus fragmentés, ce qui permet alors de prendre de meilleures décisions, de réduire les erreurs et de limiter les reprises.

• Pendant la construction, un repérage des erreurs peut avoir lieu avant même que le béton ne soit coulé et que les poutres en acier ne soient soudées. Grâce à une maquette partagée et mise à jour dynamiquement, les constructeurs sont ainsi en mesure de vérifier en permanence l’exactitude de leur travail.

• Après quelques projets seulement, les entreprises qui ont recours à l’exécution numérique disposent d’une abondance de données relatant la façon dont leurs projets sont conçus et réalisés. Elles sont à même de comprendre ce qui fonctionne bien et où se situent les points sensibles de manière beaucoup plus approfondie et détaillée qu’avec des processus analogiques. De ce fait, la persistance et l’accessibilité des données en font un excellent outil pour relever les défis futurs et permettre, par exemple, des estimations de coûts et de calendriers plus précis.

• Grâce à l’exécution numérique des projets, les entreprises AEC peuvent trier automatiquement les problèmes et les demandes d’information au lieu de les identifier manuellement avant de les distribuer aux bonnes équipes.

• Les maquettes de construction paramétriques permettent de répercuter automatiquement les changements apportés à une partie de la conception sur le reste de celle-ci, limitant ainsi les interventions manuelles.

• Selon une récente étude de Deloitte (PDF, p. 2), 60 % des entreprises du BTP connaissent des retards dans leurs projets en raison de la pénurie de main-d’œuvre. En plus de la flambée des prix des matériaux, l’exécution numérique des projets permet justement de faire face à cette pénurie en réduisant les changements de commande et les délais de coordination énergivores.

• Les entreprises AEC, en particulier dans les structures publiques, traitent avec des acteurs externes au secteur. Dans ce cas, la conception numérique sert à faciliter la communication avec les parties prenantes non concernées et le grand public, par exemple par le biais d’une maquette interactive lors d’une réunion avec la collectivité. En outre, l’enquête menée par Autodesk montre que pour 54 % des personnes interrogées, la réalisation numérique d’un projet peut renforcer l’adhésion des parties prenantes.

• Grâce à l’exécution numérique des projets, le processus de planification de la conception et la construction d’un bâtiment ont une intensité carbone moindre. Le besoin d’imprimer des fichiers ou de se déplacer pour des réunions en face à face se trouve également réduit.

• Enfin, les entreprises AEC peuvent mettre à profit le puits de données recueillies pour peaufiner l’efficacité opérationnelle à mesure que de nouveaux biens d’équipement sont disponibles sur le cloud. Il en découle alors une compréhension plus approfondie du fonctionnement des structures bâties, qui peut se traduire par des protocoles de maintenance et d’exploitation plus efficaces après la construction.

C’est en analysant la façon dont l’exécution numérique d’un projet change la conception et la construction que l’on se rend compte de l’omniprésence du processus. De l’amélioration de la conception paramétrique à l’automatisation des modifications de conception, en passant par la communication avec les fabricants et la représentation des conditions du chantier avec une précision inégalée, chaque projet a une histoire unique à raconter.

POLO Architects a réduit de moitié les erreurs de projet grâce au BIM

Le projet Elysia Park à Edegem, en Belgique, est un ensemble de 345 logements offrant une vue magnifique sur des jardins, un étang et un parc. Conçu par POLO Architects, sa construction se découpe en quatre phases : les deux premières ont été achevées avec le BIM, mais sans maquette de collaboration numérique reliant tous les membres de l’équipe. Au cours de ces phases, les architectes transmettaient la maquette numérique au client à intervalles réguliers via WeTransfer. Le client faisait ensuite des annotations à la main de ce qui devait être retranscrit dans la maquette par la suite. Il arrivait parfois que les annotations du client soient obsolètes d’ici à ce qu’il examine la maquette.

Ce processus laissait donc beaucoup de place aux malentendus et aux omissions. Par conséquent, POLO a adopté BIM Collaborate Pro pour les troisième et quatrième étapes du projet, en intégrant ses clients et ses sous-traitants au flux de travail. En ayant tous les acteurs au travail sur la même maquette numérique, et toutes les modifications apportées à cette dernière visibles par tous, POLO et son équipe de construction ont réduit de 50 % le nombre d’erreurs et ont constaté des réductions similaires des délais pour certaines étapes du projet.

Arcadis économise 1 000 heures de conception pour améliorer l’infrastructure hydraulique du lac Érié

En 2014, des algues nuisibles prolifèrent dans le lac Érié, rendant ainsi l’eau dangereuse et non potable pour 500 000 personnes dans et autour de Toledo, dans l’Ohio, aux États-Unis. Le gouverneur déclare l’état d’urgence : la Croix-Rouge met en place des centres de distribution d’eau. Il incombe alors à Arcadis de réparer l’infrastructure de traitement des eaux de la région afin que cet incident ne se reproduise pas. Son principe : construire deux nouveaux bassins de rétention d’eau qui augmenteraient la capacité quotidienne de l’usine de traitement des eaux de Collins Park de plus de 151 millions de litres, tout en apportant d’autres améliorations et en maintenant l’installation existante en activité.

Cette infrastructure avait été construite dans les années 1940 et 1950, et la documentation existante était donc très obsolète. Arcadis a fait appel à Autodesk ReCap pour fournir des numérisations 3D du site, et à Autodesk InfraWorks pour superposer les données SIG des surfaces et des services d’équipement de l’usine afin d’en capturer les conditions existantes. Une fois la maquette 3D générée à partir de ces numérisations, Arcadis a été en mesure d’explorer l’infrastructure à la fois hors site et sur site, via une superposition graphique. Munie d’un casque Microsoft HoloLens, l’équipe de construction pouvait se déplacer virtuellement à l’intérieur des maquettes 3D grâce à la réalité augmentée, et superposer cette imagerie au chantier réel pour voir comment les plans s’alignaient ou non sur les conditions réelles.

Avec des entrepreneurs répartis entre l’Ohio et la Floride, et l’ensemble du processus bouleversé par la pandémie, le projet basé sur BIM Collaborate Pro a pu se poursuivre sans heurts sur le cloud et respecter l’urgence du calendrier. Pour tous les membres de l’équipe (architecture, structure, mécanique, CVC, électricité, contrôle et instruments et travaux de génie civil), la coordination du projet a permis de réduire de 80 % les délais de transfert des fichiers. Enfin, Arcadis, en voie de terminer les travaux des bassins, estime avoir économisé plus de 1 000 heures de conception dans les délais prévus, en 2020.

Volkerwessels relie les données BIM et SIG pour une meilleure compréhension du secteur ferroviaire.

Le projet d’extension de la ligne ferroviaire Zwolle-Herfte aux Pays-Bas est gigantesque : c’est l’un des plus grands nœuds ferroviaires du pays, qui s’étend sur deux kilomètres et dessert huit lignes de train. L’entreprise internationale de construction Volkerwessels a été mandatée pour soulager ce goulet d’étranglement en doublant sa capacité, en ajoutant un tunnel et en remplaçant les vieux ponts ferroviaires en acier, tout cela sans interruption du trafic.

Pour réaliser ce travail, il a fallu s’équiper de la suite habituelle d’outils de conception numérique et de collaboration (Revit, Civil 3D et Navisworks dans BIM 360). Compte tenu de la taille et de la complexité du site, qui traverse plusieurs pistes cyclables, routes et canaux, Volkerwessels a également dû intégrer des données géospatiales dans la livraison numérique du projet. Les données SIG d’ESRI (utilisées pour cartographier entre autres les services d’équipement souterrains et l’environnement au niveau du sol) ont été intégrées à l’exécution numérique du projet à l’aide d’ArcGIS Connector d’Autodesk pour Civil 3D.

Pour Volkerwessels, connecter les données BIM et SIG avec les données de programmation a permis de déterminer la meilleure façon de dévier les trains pendant la reconstruction des voies.Cette interaction s’est avérée fondamentale pour le projet. En raccordant les données BIM et SIG avec les données de planification, il a été possible de savoir où dévier les trains pendant la reconstruction des voies, ce qui a été bénéfique pour le phasage et la planification — des aspects clés des projets ferroviaires, où il est nécessaire de minimiser l’impact sur la circulation des trains. En outre, les concepteurs ont été en mesure d’identifier et de résoudre plus facilement tout conflit d’informations géospatiales, comme des câbles ou des conduites de gaz, sans même se rendre sur place ni demander des informations supplémentaires à un membre de l’équipe SIG.

Wessex Water rabote le temps de préparation d’un projet de plusieurs jours à quelques minutes grâce au BIM

Wessex Water est la seule compagnie britannique des eaux à agir en tant que propriétaire, opérateur, concepteur et entrepreneur, auprès de 2,8 millions de personnes dans le sud-ouest de l’Angleterre. Ce statut unique signifie que la société se concentre particulièrement sur la gestion du cycle de vie de ses infrastructures, ainsi que sur l’environnement et l’écologie des collectivités qu’elle dessert.

Lorsque Wessex Water a commencé à chercher un environnement de données commun, l’entreprise a opté pour BIM 360 et Autodesk Construction Cloud afin de générer et d’exploiter de meilleures données et ainsi améliorer ses résultats. Elle a immédiatement constaté que la mise en place de projets dans ses outils de conception et de collaboration s’effectuait non plus en quelques jours, mais en quelques minutes. Wessex Water a d’abord utilisé ces nouveaux outils pour l’entretien des structures déjà, avec son équipe de pose de conduites d’eau. Elle a également utilisé BIM 360 comme système de gestion des documents avec son équipe d’ingénierie, d’approvisionnement et de construction. Le processus de révision de la conception a aussi bénéficié de BIM 360 : les vérificateurs de conception externes ne doivent plus alterner entre différentes plateformes ou des notes manuscrites pour faire leur travail.

L’horizon technologique de l’exécution numérique de projets évoluera au fur et à mesure que les projets généreront davantage de données, et que les entreprises d’ingénierie, les propriétaires et les exploitants seront capables de les interpréter. Au fur et à mesure que ce processus s’installe, il pourra non seulement gérer davantage de fichiers, mais aussi prendre en charge des données granulaires sur les projets et les biens, alors que les divisions entre les types de fichiers et les plateformes disparaissent peu à peu et que les interfaces frontales extraient les données d’une mine d’or d’informations sous forme de maquette en nuage. En passant d’un processus d’exécution numérique basé sur les produits et les fichiers, à un processus d’exécution numérique basé sur les données et les plateformes, l’AEC débloquera la valeur des données et élargira considérablement la portée du possible au probable.

Aujourd’hui, l’exécution numérique de projets est déjà un élément essentiel du secteur AEC : à l’avenir, elle deviendra indispensable. Elle touchera tous les aspects de la conception, de la construction et de l’entretien de l’environnement bâti. Les données ne sont précieuses que lorsqu’elles sont utilisées efficacement. L’exécution numérique de projets sera synonyme de meilleures connaissances, d’opérations allégées, de transparence accrue, de décisions plus avisées, et d’une voie plus claire vers le développement durable. Une nouvelle qui a de quoi réjouir tous les acteurs concernés.