Le double «co-operate»
Environ 3 800 mètres cubes de béton pour les fondations et les dalles de plancher sous le bâtiment, plus de 2 450 mètres carrés de fenêtres et près de 13 000 mètres de câbles électriques : des informations sur l'état actuel de la planification du futur campus de recherche de l'Empa, livrées en quelques clics de souris - à l'aide d'une maquette numérique. Le noyau, à son tour, pour un «jumeau» entièrement virtuel qui rend plus efficace la planification détaillée, l'exécution et plus tard aussi l'exploitation.
Cette façon de travailler est basée sur la méthode BIM, qui a pris de plus en plus d'importance ces dernières années (voir infobox). Des règlements techniques tels que le code de pratique 2051 de la Société suisse des ingénieurs et des architectes (sia) décrivent désormais exactement comment procéder - par exemple, quand quels planificateurs et quelles entreprises travaillent avec quelles données. Après tout, la tâche est complexe : le bâtiment numérique «grandit» avec l'utilisateur - grâce à un large éventail d'informations sur les matériaux de construction, les tuyaux et les pièces intégrées, qui sont à leur tour liés à des dizaines d'«attributs» : des données sur les prix et les dates de livraison aux instructions pour le fonctionnement ultérieur.
Nouvelle procédure, nouvelles perspectives
Les avantages du processus : le jumeau numérique rend les travaux plus transparents pour toutes les personnes concernées - par exemple, en termes d'avancement des travaux et de coûts d'exploitation. Ou encore dans le cas de changements, qui sont presque inévitables dans les grands projets : grâce à ce modèle, les contradictions ou les divergences peuvent être trouvées rapidement. Comme le rapporte Stephan Mülhaupt du département Real Estate Management de l'Empa, les efforts à fournir sont certes plus importants au début que pour les projets conventionnels, mais au fur et à mesure de l'avancement du projet, ils deviennent moins importants qu'avec la méthode de travail traditionnelle.
Une expérience passionnante qui comporte néanmoins des embuches. «Par exemple, si les éléments de construction sont enregistrés de manière trop détaillée, à un moment donné, il y a déjà un risque que les volumes de données deviennent trop importants», explique Stephan Mülhaupt, «c'est aussi un processus d'apprentissage pour nous.» Les expertes et experts de l'Empa sont soutenus par des spécialistes de Cadmec AG, qui ont acquis de l'expérience dans de nombreux projets.
Quelle est la particularité du projet Campus co-operate ? «Une quantité vraiment extraordinaire d'informations circule des modèles numériques des planificateurs spécialisés vers le modèle global», explique André Wegener, responsable du projet. «Les planificateurs estiment qu'ils peuvent beaucoup mieux capter et impliquer les propriétaires de bâtiments grâce à des outils de communication numérique basés sur le modèle. Cela conduit à des décisions plus rapides et plus transparentes.»
Actuellement, les images du bâtiment de laboratoire et du bâtiment multifonctionnel avec le parking à étages contiennent déjà des données pour l'électrotechnique, les systèmes de ventilation, la technique de chauffage et d'autres systèmes, ainsi que le modèle pour les sondes géothermiques. En tant que coordinateur des TIC, André Wegener veille au bon déroulement du transfert complexe de données entre un grand nombre de participants, de la conception au modèle fini - l'un des nouveaux rôles professionnels créés par la construction numérique.
Le projet s'achèvera par la fusion des données en un «modèle identique au bâtiment construit» : une représentation numérique exacte des véritables bâtiments co-operate, depuis le béton de fondation et son armature jusqu'aux plafonniers et leur câblage électrique. Il n'est pas seulement destiné à servir de source d'information, mais aussi à la gestion des installations. Un exemple simple : les surfaces des fenêtres et des étages des bâtiments peuvent être générées à partir du modèle en quelques clics de souris afin de planifier efficacement les cycles de nettoyage.
Data as a beacon of hope
À l'avenir, la numérisation pourrait offrir beaucoup plus de possibilités, par exemple pour la construction durable. Les données BIM pourraient être utilisées pour positionner de manière optimale des bâtiments ou des zones entières pour l'ensoleillement ou la ventilation et ainsi économiser de l'énergie. Ou encore d'optimiser les cycles des matériaux pour l'eau et l'énergie pendant l'exploitation. Et même après la fin de la vie utile des bâtiments, les connaissances exactes sur les matériaux et les composants seraient utiles pour les réintégrer dans le cycle des matériaux après leur démolition.
Ces perspectives convainquent des spécialistes comme Stephan Mülhaupt que l'effort de numérisation en vaut la peine. «Aujourd'hui, ce sont surtout des projets de construction très complexes qui sont réalisés avec des jumeaux numériques, dit-il, mais plus le secteur acquiert de l'expérience, plus cette façon de travailler peut s'imposer rapidement.» Et à un moment donné, espère-t-il, ces avantages s'appliqueront également à des projets plus petits, tels que des immeubles d'habitation.
Projets pionniers en matière de BIM
Jusqu'à présent, la méthode BIM a surtout été utilisée dans des projets de construction complexes. En Allemagne, le nouveau bâtiment de la clinique Höchst de Francfort a été conçu numériquement afin de pouvoir également optimiser les parcours complexes des personnes et des transports dans ce grand bâtiment. En outre, la BIM devrait permettre de répondre à la norme de la maison passive. La compagnie ferroviaire allemande souhaite également faire un usage intensif de ce procédé à l'avenir et l'a testé lors de la planification du tunnel de Rastatt. En Suisse, l'hôpital Felix Platter de Bâle a été construit de cette manière : Les architectes et les planificateurs spécialisés, par exemple dans le domaine de la construction ou de la technologie médicale, ainsi que l'entrepreneur total ont coopéré avec les modèles numériques. Les données obtenues ont finalement été fusionnées en un modèle à utiliser pour la gestion des installations. Ce projet innovant a été récompensé par le buildingSMART International Award 2016.
Une application pour se projeter dans l'avenir
Quiconque tente d'imaginer le futur campus de l'Empa-Eawag à la vue du grand chantier trouvera une aide virtuelle dans les magasins d'applications : l'application de réalité augmentée spécialement programmée co-operate AR permet de comparer l'avancement réel de la construction et le bâtiment prévu - sur la base des données de la planification numérique.
