Comment décrire une maquette numérique BIM ?

Notions de LoD, LOIN et TND

les maquettes numériques sont toujours à l’échelle 1

La méthode traditionnelle pour décrire le niveau de détails d’un dessin de construction est l’attribution d’une échelle : 1/10 ; 1/50 ; 1/100 ; etc. Cette méthode fait consensus dans le monde entier. Ainsi, l’ensemble des professionnels du bâtiment s’accordent sur ce que l’on attend d’un dessin en termes de niveau d’information, pour une échelle précise. Pour ce qui est du BIM, les choses ne sont pas aussi faciles. En effet, avec la modélisation BIM ou Building Information Modeling : nous passons d’une notion de dessin à une notion d’objet paramétrique. Par conséquent, la représentation géométrique se fait toujours à l’échelle 1. Autrement dit : lorsque nous mesurons la distance entre deux points dans une maquette numérique, c’est la distance réelle que l’on obtient.

Une mesure dans une vue en plan issue d'une maquette BIM :

Remarque sur le terme de "maquette numérique BIM" :

Dans les pays francophones, les acteurs du BTP utilisent régulièrement les termes : modèle BIM, maquette numérique ou maquette BIM. Toutes ces expressions se réfèrent à une seule notion, qui est le Building Information Model.

Les LoD que nous ATTRIBUONS à chaque type d'objets paramétriques permettent de décrire la maquette BIM.

La notion d’échelle n’est donc pas adéquate pour la modélisation BIM. En conséquence, l’American Institute of Architect (AIA) a élaboré la notion de Level of Development (LoD). Ainsi, l’AIA a décrit cinq LoD. Par la suite, un niveau intermédiaire a été ajouté : le LoD 350. Un niveau de développement décrit la granularité de l’information propre à un objet paramétrique constitutif de la Maquette. Cette information peut être géométrique, ou rattachée à l’objet sous forme d’une donnée alphanumérique.

Les débuts du LoD

C’est la société Vico Software, incluse dans Trimble maintenant, qui a pour la première fois (à notre connaissance) en 2004, voulu décrire la granularité d’une modélisation BIM. Ainsi, cette société a développé le concept de « Model Progression Specification » (MPS). Par la suite, l’AIA a décrit, en 2008, la notion de LoD dans le document E 202 : « Building Information Modeling Protocol Exhibit ». Tout comme le MPS, le concept de LoD se concentrait au début, sur le niveau de détails géométriques des objets BIM.

La conception actuelle du LoD pour un objet BIM :

Au fur et à mesure que les informations non géométriques prenaient de l’importance, la notion de LoD est devenue plus fine. Par exemple, elle s’est adaptée au fait qu’un objet peut avoir un faible niveau de détails dans sa représentation spatiale, mais contenir beaucoup de données alphanumériques, ou inversement… Ces données alphanumériques sont par exemple : un prix au mètre linéaire fourni par un économiste de la construction, un débit, une puissance ou encore une classe de résistance au feu…

Ainsi, un LoD est principalement l'addition de deux mesures :

La notion de LoD améliore les processus de travail collaboratif des équipes de BIM modeleurs, en permettant de décrire avec précision, le niveau d’information attendu pour chaque type d’objet BIM de la maquette. De plus, insérer un Tableau de Niveaux de Développement (TND) dans un cahier des charges BIM, est un excellent moyen pour un maître d’ouvrage et son AMO-BIM, de formuler précisément des exigences d’informations.

En complément du LoI, nous pouvons rajouter le niveau de documentation (LoDo).

D’autre part, il existe également un niveau de précision ou LoA, pour « Level of Accuracy ». L’US Institute of Building Documentation (USIBD) publie un guide d’utilisation des LoA.

Maquette BIM et niveau du besoin d’information (LOIN) selon la norme ISO 19650 :

LOIN est l’acronyme de Level Of Information Need.

La norme ISO 19650 décrit le niveau du besoin d’information de la façon suivante : « cadre qui définit l’étendue et la granularité de l’information ». Ainsi donc, un LOIN contribue à définir un ensemble de données, nécessaire et suffisant, pour chaque exigence d’échange d’information (EIR) et pour un objectif donné. En conséquence, la notion de LOIN souligne une idée très présente dans la norme ISO 19650 : la gestion et la production d’informations se font à travers des « parties désignantes » qui expriment des besoins précis en informations ; et des « parties désignées » qui répondent à ses besoins.

C'est pourquoi, nous pouvons considérer que le LOIN est avant tout un LoD tel que décrit dans cette page ; mais qui s’inscrit dans un contexte d'exigences d'échange d’informations précis, lié à un ou plusieurs processus BIM.

LOIN = LoG + (LoI + LoDo)

Selon la norme ISO 19650, la méthode utilisée pour définir le LOIN, rentre dans le cadre de la « norme d’information du projet« . Enfin, toujours selon cette norme, nous devons décrire le LOIN (autant que faire se peut) de manière à ce que celui-ci puisse être vérifié : à la fois par des personnes et par un logiciel BIM de « model-checking ». En effet, la norme encourage l’automatisation des processus de vérification de la conformité de l’information. Le but est de réduire la probabilité d’erreur humaine. Par exemple, une méthode de travail judicieuse peut être de définir les aspects du LOIN autour d’un schéma de données et utiliser des règles automatisées pour vérifier que ces données répondent bien à nos exigences.

Le niveau de détails géOmétriques selon chaque objet BIM :

Actuellement, le collectif US BIM Forum publie et actualise un guide sur le LoD et son utilisation. Vous pouvez le télécharger sur bimforum.org/LOD/. Néanmoins, les méthodes constructives sont naturellement différentes entre les USA et la France. Par conséquent, lors de la rédaction d’un cahier des charges ou une convention BIM, nous utilisons ce guide uniquement pour établir des référentiels de niveaux de détails géométriques (LoG).

Voici une présentation du niveau de détails géométriques, que l’on associe généralement à chaque LoD selon BIM Forum :

LoD 100

Nous représentons l’objet à l’aide d’un symbole (ou éventuellement un volume conceptuel). Le but est de montrer la présence d’un élément au sein du modèle BIM, sans pour autant définir sa forme ou une taille précise. Ainsi, nous utilisons régulièrement ce niveau pour les phases Esquisse ou APS.

Modélisation BIM d’un ascenseur selon la spécification de BIM Forum.

LoD 200

L’objet BIM se présente sous la forme d’un modèle générique qui précise l’encombrement de l’objet. Selon la spécification BIM Forum, nous devons considérer comme approximative, toute information issue d’un élément en LoD 200. Nous utilisons majoritairement ce niveau pour les phases APS-APD ou même PRO.

LoD 300

Nous remplaçons le modèle générique par un modèle avec des spécificités techniques précises. Nous reconnaissons très bien la fonction de l’objet, grâce à sa représentation. En outre, les dimensions de l’objet peuvent être mesurées directement sur le modèle. Nous utilisons communément le LoD 300 en phase PRO ou EXE.

LoD 350

Ce niveau est relativement similaire au LoD 300 ; avec cependant un ajout de détails techniques, nécessaires dans certains cas pour une mission de synthèse technique et architecturale.

LoD 400

Ce niveau s’associe généralement avec le plus haut niveau de détails géométriques. Des dessins de détails 2D accompagnent souvent le modèle BIM. Le LoD 400 s’utilise pour la fabrication des pièces. En outre, les entreprises de construction emploient ce LoD afin de préciser les modalités de mise en œuvre d’un élément sur le chantier.

⚠️ Nous avons fait référence à des phases de projet pour expliciter notre propos. Cependant, il faut grandement se méfier du raccourci, consistant à attribuer un LoD ou même un LoG par phase de projet afin de décrire une granularité d’information pour l’ensemble des composants d’une maquette. En effet, les différents objets paramétriques, composant une maquette, s’enrichissent en données géométriques et alphanumériques à des rythmes différents et selon nos usages BIM. Cette remarque nous ramène à la notion de « niveau du besoin d’information » dont parle la norme ISO 19650.

Précisions sur le cas particulier du "LoD 500", selon la spécification de BIM FORUM :

Ce niveau est singulier, car contrairement aux LoD 100 à 400, celui-ci n’exprime pas une progression vers une plus grande « finesse » dans la représentation géométrique de l’objet ou son information alphanumérique associée.

En effet, le LoD 500 reflète :

Premièrement : l'adéquation entre l'objet BIM et la réalité du chantier ("tel que construit"). Autrement dit, le LoD 500 renseigne sur la fiabilité de l'information utile à la gestion du bâtiment livré (devenu un actif). En conséquence, avant l'attribution d'un LoD 500, une vérification "sur le terrain" s'impose.
Deuxièmement : un niveau d'information nécessaire et suffisant à des objectifs BIM-GEM.

Ainsi donc, on utilise ce LoD à la fin du chantier de construction, pour la livraison d’un DOE numérique ou d’une première maquette BIM-GEM. Il convient de retenir qu’un objet présent dans une maquette BIM-GEM n’a pas forcément besoin d’un niveau de détail géométrique aussi élevé qu’au moment de sa fabrication. Il en va de même pour le contenu informationnel. En conséquence, un objet BIM en LoD 500 peut parfaitement avoir des LoG et LoI moindres qu’avec un LoD 400.

Comment gérer les niveaux de détails géométriques requis, dans un cahier des charges, ou une convention BIM ?

Il est nécessaire de définir un référentiel. Celui-ci décrira pour chaque LoG, ce que nous attendons en termes de niveau de détails géométriques lors de la modélisation BIM. Par la suite, afin de décrire la maquette BIM du bâtiment, nous attribuerons dans un tableau, un LoG pour chaque type d’objet. Enfin, nous pouvons souligner qu’il n’est pas possible d’effectuer une vérification automatique du niveau de détails géométriques des objets modélisés. Dans les projets, il existe un partage des tâches pour la vérification des modèles constitutifs d’une maquette numérique : généralement ce sont les coordinateurs BIM qui ont la charge de la vérification des LoG. Ainsi, la personne responsable du BIM Management vérifiera d’autres points.

Les informations alphanumériques associées à un objet BIM

Le nombre d'informations alphanumériques que nous associons à un objet BIM, détermine son "LoI".

Nous pouvons distinguer 3 types d’informations alphanumériques :

Automatique : elle se crée avec la modélisation BIM, il n'y a donc pas besoin de rentrer une donnée à la main. Pour exemples, nous pouvons citer les mesures (L,l,H) ou encore la localisation selon le schéma de l' Industry Foundation Classes.
Semi-automatique : nous sélectionnons une donnée dans un menu prévu à cet effet dans le logiciel de modélisation BIM (les matériaux dans Revit, par exemple).
Manuelle : nous devons rentrer une donnée à la main.

En OPEN-BIM : il nous faut déterminer si une propriété sera standard ou non (selon le schéma IFC). D’autre part, si la propriété est effectivement standard, rien n’empêche que celle-ci se place dans un jeu de propriété (Pset) non standard.

L'information documentaire associée à un objet BIM :

Celle-ci est véhiculée par des liens (chemin d’accès). Par conséquent, elle constitue une catégorie particulière d’information alphanumérique.

Nous décrivons une maquette BIM à l'aide d'un Tableau de Niveaux de Développement.

D'un point de vue informatique, nous pouvons comprendre un TND : comme une "mise à plat" de la base de données BIM.

Un TND doit déterminer le LoG pour chaque type d'objets composant la maquette.
Également pour chaque type d’objets constitutifs d'un bâtiment, nous recommandons qu'un TND spécifie toutes les propriétés requises et leur emplacement dans la base de données. Autrement dit : "dans quel jeu de propriété (Pset ou menu) voulons-nous trouver cette donnée ?" En conséquence, nous obtenons une ligne de tableau, pour chaque propriété requise.

Exemple de propriétés exigées pour tout local dans une maquette BIM (avec leur emplacement) :

Afin d’optimiser la gestion, l’exploitation et la maintenance de vos bâtiments : BIMSY vous aide à définir et obtenir les informations dont vous avez besoin. De plus, avec notre mission de BIM Management, nous accompagnons les maîtrises d’œuvre et entreprises de construction dans leurs processus de conception des modèles BIM.