BIM dans le domaine des salles blanches et des laboratoires en réponse à la numérisation du secteur de la construction

Fig. 1 : Relation entre open-BIM et closed-BIM. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Tous droits réservés

Fig. 2 : Calcul du réseau de refroidissement d'un groupe spatial individuel. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Tous droits réservés

Fig. 3 : Rôles BIM © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Tous droits réservés

Fig. 4 : Le bâtiment Feringa en tant que modèle 3D natif dans un logiciel compatible BIM. © 2022 Kelvin Reinraumsysteme GmbH – Tous droits réservés

Tableau 1 : Tâches des rôles BIM

Les systèmes de salles blanches Kelvin Reinraumsysteme GmbH ont été parmi les premières entreprises à adopter concrètement la mise en œuvre du BIM dans le domaine des salles blanches et des laboratoires dès 2017. La modélisation des informations du bâtiment (BIM) est une méthode permettant à différents métiers impliqués dans un projet de construction de collaborer numériquement de manière connectée. Les exigences élevées spécifiques aux projets de salles blanches rendent la méthode BIM quasiment indispensable.

Mais qu’est-ce que le BIM exactement, et comment peut-il aider à rendre un projet de construction plus efficace ?
En résumé, la modélisation des informations du bâtiment (BIM) représente la digitalisation du secteur de la construction. Il s’agit de la planification, de la construction et de l’exploitation des bâtiments à l’aide d’informations numériques – parfois virtuelles – relatives à l’ensemble du cycle de vie du bâtiment. Le BIM n’est pas un logiciel unique, mais une méthode de travail globale qui facilite considérablement l’échange d’informations et la collaboration entre tous les métiers impliqués.

Motivation :

Pour beaucoup, le BIM reste encore le côté obscur de la lune, qu’il reste à explorer. Montez à bord du vaisseau BIM et découvrez de nouvelles possibilités pour la gestion de la construction et des projets. Il existe déjà de nombreux retours d’expérience positifs du monde entier, qui servent autant de motivation que cet article. La peur est l’obscurité en nous, jusqu’à ce qu’une personne avance avec une petite lumière pour montrer le chemin. Il est important de reconnaître cette lumière et d’en tirer profit. Le BIM est l’avenir ! Il suffit de le reconnaître et de l’utiliser correctement.

Les avantages du BIM

Maintenant que la définition du BIM est clarifiée, la question se pose naturellement : quels sont les bénéfices du BIM dans le secteur des salles blanches et des laboratoires ? Cet article aborde d’une part la planification en tant que telle et d’autre part l’exécution, c’est-à-dire le processus de construction avec le BIM. Dès la phase de planification, une certaine remise en question est nécessaire si l’on suit la méthodologie BIM. Jusqu’à présent, les plans en 2D ou 3D réalisés après la phase de construction étaient généralement archivés et rarement réutilisés. Les modèles BIM sont réutilisés tout au long du cycle de vie d’un salle blanche ou d’un laboratoire, en tenant compte du niveau de détail (LOD), du niveau de besoin d’informations (LOIN), du niveau d’informations (LOI) et du niveau de géométrie (LOG). En plus du modèle 3D, on considère aussi les données temporelles (4D), les coûts (5D), les simulations (6D) et la gestion des installations (7D), en se référant à la norme VDI 2552 Feuille 3, qui peuvent être directement liés au modèle. Il est donc nécessaire d’intégrer dans la gestion du projet des aspects tels que la planification temporelle et budgétaire, ainsi que les points de mesure pour les contrôles ultérieurs de qualification. Les informations pertinentes pour la maintenance future – comme les numéros d’article des pièces de rechange – doivent également être prises en compte.

Pour des projets plus importants, comme des complexes immobiliers, la déconstruction ultérieure du bâtiment, c’est-à-dire le processus coordonné de démolition, est également enregistrée dans le modèle. Pour réaliser tout cela, le modèle BIM doit être alimenté avec les informations souhaitées et pourra par la suite être mis à disposition, par exemple, pour la gestion des installations (FM). Toutes les informations, telles que les calculs, fiches techniques, données des composants, processus de temps et de coûts, ainsi que les simulations de processus de construction, sont stockées dans un seul fichier, un modèle BIM 3D, qui peut être réutilisé pour la planification ultérieure, les modifications ou la démolition, si nécessaire.

Les informations, l’aspect temporel des échanges de données (Data Drop), les cas d’utilisation du BIM et les objectifs du maître d’ouvrage sont d’abord consignés dans le cahier des charges du maître d’ouvrage (AIA) puis dans le plan de gestion du projet BIM (BAP) conformément à la norme VDI 2552 Feuille 10. Le BAP, en dehors du contexte BIM, est aussi appelé cahier des charges et doit être considéré comme un document contractuel. Pour les projets à coûts garantis (GMP), certains points issus de la spécification des besoins utilisateur (URS) peuvent également être intégrés dans le BAP. Sur le plan juridique et technique, il est conseillé de séparer l’AIA, qui constitue un document BIM, de l’URS, qui est un document GMP, et de fusionner leur contenu lors de la rédaction du BAP.

Les avantages pour les projets dans le domaine des salles blanches et laboratoires :

– Garantir la maîtrise des coûts des travaux grâce à une mise à jour basée sur le modèle des planifications temporelles et budgétaires
– Améliorer la qualité de la planification grâce à un modèle 3D fiable et à l’application des normes de construction
– Optimiser la gestion et la structuration des processus de projet
– Mieux dimensionner les installations techniques
– Préfabriquer, par exemple, des réseaux de conduites et des circuits d’injection à partir du modèle 3D
– Transmettre numériquement des données définies pour l’exploitation et la maintenance
– Soutenir la participation publique
– Réduire les demandes de supplément
– Réutiliser le modèle BIM lors de replanifications, extensions ou démolitions, permettant ainsi des économies de temps et de coûts

BIM – BIM

Tout aussi important que l’utilisation du BIM est la définition et la décision concernant open-BIM, closed-BIM, little-BIM et Big-BIM. En effet, dès le début d’un projet BIM, une distinction est faite entre ces approches. Mais pourquoi différencier à nouveau closed-BIM et open-BIM dans la méthodologie BIM ? Le principe fondamental du BIM est aussi la collaboration collective dans un projet. Les avantages globaux du BIM ne deviennent visibles que si tous travaillent ensemble vers la réussite du projet, plutôt que de profiter uniquement de bénéfices personnels. Pour que cela puisse être transféré à un modèle commun, il faut disposer d’outils appropriés et d’interfaces définies. Par exemple, dans le cas de open-BIM, on utilise des standards et workflows neutres en termes de logiciel. Chaque participant décide de sa solution logicielle. Le format d’échange commun est, par exemple, IFC (Industry Foundation Classes) selon la norme DIN EN ISO 16739.
Dans le cas de closed-BIM, un fournisseur de logiciel impose une seule solution à tous les participants, qui doivent tous travailler selon les mêmes spécifications et workflows. Cependant, cette approche comporte des risques si certains outils (par exemple pour des calculs de stabilité) ne respectent pas les règles d’échange de données de closed-BIM en raison de l’absence d’interfaces, empêchant une transmission fluide vers l’environnement système prévu. Dans le domaine des salles blanches et laboratoires, où de nombreux outils différents sont utilisés pour le calcul des conduites de refroidissement, de ventilation, la pression des pièces ou la distribution de luminance, le choix entre ces variantes doit être fait avec précaution.

Le logiciel

Comme mentionné au début, le BIM n’est pas un logiciel en soi. Cependant, des logiciels spécifiques sont nécessaires pour réaliser des projets BIM. La mise en œuvre de produits logiciels dans des structures d’entreprise établies constitue l’un des plus grands défis. La charge liée à l’intégration, les coûts logiciels et de formation, les nouvelles méthodes de travail, le développement de composants propres ne sont que quelques-uns des nombreux points à prendre en compte.

Le principe fondamental est : « Plus les processus internes sont structurés avant l’implémentation, plus la déploiement sera facile ». Tout cela reste encore une grande inconnue pour de nombreux acteurs du projet et de la planification – c’est aussi le côté obscur de la lune. Il est essentiel d’être motivé pour explorer de nouvelles voies, en pensant aussi à l’intérêt que le BIM peut représenter pour l’entreprise et le projet, tout en se lançant dans cette aventure avec le vaisseau BIM pour découvrir de nouvelles possibilités.

En plus du logiciel principal, aussi appelé logiciel auteur, selon la profondeur des informations modélisées requises, d’autres outils peuvent être nécessaires pour collaborer avec d’autres entreprises. Étant donné qu’un projet de construction implique de nombreuses entreprises et sous-traitants, il faut établir des règles interdisciplinaires. L’une de ces règles concerne la collaboration dans un environnement cloud, appelé aussi CDE (Common Data Environment) selon DIN SPEC 91391 parties 1 et 2, où le modèle 3D central est stocké et synchronisé régulièrement avec les copies de travail des différents planificateurs. Cette méthode garantit que tous les métiers impliqués disposent à tout moment de la version la plus récente du plan. La CDE permet aussi de soumettre des documents pour validation et approbation. La validation traditionnelle par signature et tampon est remplacée par une approbation via la CDE, qui est considérée comme juridiquement contraignante et permet souvent un gain de temps considérable.

Kelvin Reinraumsysteme GmbH utilise les fonctionnalités d’une CDE pour communiquer avec tous les acteurs du projet et obtenir les validations de plans. Étant donné qu’il existe encore des acteurs qui n’utilisent pas de logiciel compatible BIM, mais dont les compétences sont indispensables au projet, Kelvin Reinraumsysteme GmbH propose un environnement collaboratif où, par exemple, des fichiers IFC (Industry Foundation Classes) de sous-traitants ou d’autres intervenants peuvent être intégrés. De nombreux logiciels non compatibles BIM peuvent désormais générer des fichiers IFC. Ainsi, des modèles 3D natifs issus du logiciel auteur peuvent être combinés avec des modèles IFC pour effectuer des détections de conflits ou vérifier des règles de modélisation. En particulier dans les salles blanches et laboratoires, où la densité technique est très élevée, il est possible de signaler directement et sans perte de temps, via la CDE, des collisions ou modifications, par exemple à l’aide du format de collaboration BIM (BCF), pour que chaque intervenant puisse en prendre connaissance et comprendre facilement.

Les rôles BIM

Le BIM implique de nouvelles responsabilités et tâches pour tous les acteurs du projet, qui se reflètent également dans leur dénomination. On parle notamment de coordinateurs BIM, gestionnaires BIM et concepteurs BIM.

Les rôles BIM les plus courants sont mentionnés dans la VDI 2552-7 et la norme DIN EN 19650-1 sous les termes de gestionnaire de l’information (Information Manager) et coordinateur de l’information (Information Coordinator). Souvent – mais pas toujours – ils reprennent les méthodes habituelles de gestion de projet, simplement intégrées à la méthodologie BIM. La séparation stricte des tâches selon les rôles BIM est difficile à appliquer dans de petits projets, où une personne peut occuper plusieurs rôles BIM. Le diagramme et le tableau ci-dessous illustrent la répartition simplifiée des rôles et leurs responsabilités dans un projet BIM pour salle blanche.

Tableau 1 : Tâches des rôles BIM

La gestion contractuelle

De plus, la méthodologie BIM doit désormais être prise en compte dans la gestion contractuelle conventionnelle. En effet, comme indiqué précédemment, les rôles BIM entraînent souvent de nouvelles responsabilités qui doivent être intégrées dans les documents contractuels, ce qui peut aussi entraîner de nouvelles modalités de rémunération. Il n’y a pas de défis insurmontables pour intégrer le BIM dans le cadre juridique actuel, puisque les ajustements nécessaires peuvent être intégrés dans les contrats. Par ailleurs, chaque projet BIM dispose d’un BAP qui reflète les objectifs du maître d’ouvrage, permettant de calculer la rémunération et la tarification. Toutefois, une adaptation des règles VOB/A, VOB/B et VOB/C selon la méthodologie BIM est fortement recommandée pour garantir la sécurité juridique dans des situations complexes.
Lors de l’application de la HOAI, comme pour la VOB, des documents supplémentaires, appelés Conditions Particulières du Contrat d’Ingénierie (BIM-BVB), doivent être rédigés et considérés comme des conditions-cadres BIM, étant donné que la HOAI, comme la VOB, est rédigée de manière neutre en termes de méthode.

Il faut également aborder les conséquences juridiques des erreurs de conception ou d’exécution avec BIM, ainsi que la propriété intellectuelle des composants BIM et des modèles entiers, en se demandant dans quelle mesure les bases juridiques existantes s’appliquent. Des clauses additionnelles peuvent être nécessaires dans les contrats ou dans les BIM-BVB. En particulier, en ce qui concerne la responsabilité des prestations BIM basées sur un modèle complexe, il est pertinent de se demander dans quelle mesure les responsabilités des rôles BIM sont engagées. Par exemple, la qualification des prestations dans le cadre d’un contrat de service ou d’un contrat de travaux a des implications importantes en matière de responsabilité des acteurs du projet. Indépendamment de la faute, le maître d’ouvrage ne sera responsable que pour des prestations à caractère de travaux ou de services.

Cas d’utilisation

Un exemple pratique basé sur la théorie d’un projet actuel de Kelvin Reinraumsysteme GmbH :

La Rijksuniversiteit Groningen (RUG) construit en l’honneur du prix Nobel Prof. Dr. Ben Feringa un nouveau bâtiment de recherche de plus de 62 000 m², d’une longueur totale de 260 mètres et d’une largeur de 63 mètres, destiné à la formation technique et à la recherche dans le domaine des sciences du Bêta. Cela permet à l’université de continuer à contribuer aux grands domaines de recherche internationaux tels que le génie chimique, la nanotechnologie, la recherche sur les matériaux et l’astronomie.

Dans les salles blanches et laboratoires qu’il abrite, il sera possible d’étudier des sujets liés à l’aérospatiale, la nanotechnologie, la technologie des semi-conducteurs et la lithographie. Kelvin Reinraumsysteme GmbH intervient en tant qu’entrepreneur général pour ces salles blanches et laboratoires, ainsi que pour leur réalisation technique.

Outre de nombreux locaux de recherche, le nouveau bâtiment comprendra notamment des salles blanches pour les groupes Zernike & Stratingh et SRON. Par exemple, la salle blanche Zernike & Stratingh, d’une superficie de plus de 1000 m², sera principalement construite en éléments en verre, permettant de voir de l’extérieur le travail en salle blanche ainsi que la technique dans la zone de plénum.

Le bâtiment entier, en particulier les salles blanches et laboratoires, est conçu dès le départ selon la méthode BIM. Au début, Kelvin Reinraumsysteme GmbH a défini les conditions-cadres à l’aide de l’AIA (Demande d’Informations du Maître d’Ouvrage), du BAP (Plan de gestion du projet BIM) et du IDM (Manual de livraison d’informations). Ensuite, la planification a commencé, avec une collaboration centrale avec d’autres membres du projet.
Kelvin Reinraumsysteme GmbH utilise ses propres processus, tels que MVD (Model View Definition) et IDM, ainsi que ses contenus BIM intelligents. Grâce à des solutions logicielles spécifiques, il est possible de réaliser des simulations de processus de construction et de vérifier les collisions entre métiers. La CDE soutient tous les intervenants pour travailler ensemble en un seul endroit centralisé.

Pour la vérification technique, Kelvin Reinraumsysteme GmbH utilise la norme IFC combinée avec BCF (Format de Collaboration BIM). Ce qui était autrefois des listes Excel encombrantes peut désormais être décrit avec plus de précision et de détails grâce à BCF. Dans le domaine des salles blanches et laboratoires, où la densité d’installation est souvent très élevée, il est crucial de faire référence au modèle et à la réalité elle-même.

Pour toutes les composants planifiés dans les salles blanches et laboratoires, des fiches techniques (lien vers un cloud interne conforme au RGPD) sont stockées dans le modèle BIM, accessibles au personnel de salle blanche, aux techniciens de maintenance, à la gestion des installations, aux utilisateurs ou au maître d’ouvrage via tout appareil connecté à Internet, comme une tablette, un smartphone ou un ordinateur portable.

Mot de conclusion :

Kelvin Reinraumsysteme GmbH a déjà réalisé plusieurs projets avec BIM. Sans l’équipe exceptionnelle d’ingénieurs et de planificateurs, une telle mise en œuvre fluide n’aurait pas été possible.