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Utilisation de la méthode BIM dans le cadre de l’optimisation des bâ-timents

Gruner Roschi AG
Manuel Frey Manuel[punkt]Frey [ät] gruner[punkt]ch

Il y a peu, lors d’un atelier avec quelques collègues, j’ai été confronté à la question de savoir si le Design Thinking pouvait s’accorder avec l’ingénierie classique. Cette question m’a tout d’abord intrigué. C’est pourquoi je voudrais dans cet article exposer mon point de vue sur l’ingénierie et montrer dans le cadre de ma spécialité, la simulation des bâtiments, que le Design Thinking constitue un composante essentiel et une compétence clé du métier d’ingénieur – pas seulement depuis que le terme de Design Thinking est sur toutes les lèvres.

 

Que fait un ingénieur ?

«Dès qu’on lui pose une énigme, l’ingénieur accourt et réfléchit» est une expression bien connue qui ex-plique bien ce qui se passe dans le quotidien d’un ingénieur. L’origine du mot ingénieur, du latin ingenium, qui veut dire «invention judicieuse» ou «sagacité» et décrit l’ingénieur comme un être créatif et doté d’un esprit d’innovation, confirme l’expression précédente.

Cela se reflète également dans mon travail quoti-dien, où il s’agit de trouver des solutions à de nouveaux problèmes ou questions avec des outils qui, pour certains, n’existent pas encore. Je dois ici emprunter sans cesse de nouvelles voies pour atteindre l’objectif fixé. Ma tâche essentielle consiste à élaborer des solutions efficientes et efficaces présentant un bon rapport coût-bénéfice. Peut-on ici déjà parler de Design Thinking?

Qu’est-ce que le Design Thinking?

Le Design Thinking, c’est bien plus que trouver une bonne solution à un problème donné. Il s’agit d’une démarche qui doit conduire à résoudre des problèmes et à élaborer de nouvelles idées et que l’on déve-loppe et étudie à l’Université de Stanford et dans l’Institut Hasso Plattner.

Le Design Thinking part de l’hypothèse que les problèmes peuvent se résoudre plus facilement ou mieux lorsque des personnes de différentes disciplines coopèrent selon une méthode bien définie. Cette méthode nécessite un environne-ment créatif dans lequel l’on développe conjointement des problèmes concernant les êtres humains. À partir de là, l’on élabore ensuite des concepts dont on contrôle sans cesse (de manière itérative) la pertinence et que l’on optimise.

Mise en œuvre du Design Thinking

La mise en œuvre de cette méthode de Design Thinking s’effectue en plusieurs phases. Il s’agit tout d’abord de définir clairement le problème ou l’objectif et de comprendre et analyser la mission en résultant. Sur cette base, l’on développe ensuite des idées de solution et l’on évalue des pistes de solution possibles, par exemple à l’aide de modèles de simulation numériques, et l’on visualise les résultats.

Les résultats de simulations visualisés sont évalués au sein de l’équipe de projet et le cas échéant optimisés par une ou plusieurs itérations. L’on doit ici effectuer une comparaison état prévu/état réel et régler les conflits d’objectifs éventuels résultant des besoins respectifs des différentes parties au sein de l’équipe de projet. La proposition de solution élaborée est finalement intégrée dans le projet global.

 

Le Design Thinking dans le travail quotidien de Gruner

Les étapes déjà décrites de la méthode du Design Thinking me ramène de nouveau à mon travail quotidien. Lorsque je travaille conjointement avec différents acteurs afin de planifier un immeuble utile et durable devant répondre parfaitement aux exigences des utilisateurs tout en restant dans la fourchette des délais et des coûts prévus. Comme chaque immeuble est unique et que seules quelques caractéristiques essentielles peuvent se transférer d’un bâtiment à l’autre, il s’agit à chaque fois de réaliser une construction unique et de développer un prototype correspondant.

Je voudrais ci-après vous présenter mon approche du Design Thinking. Dans le cadre du développement de prototype, l’on réalise un modèle d’ouvrage numérique commun servant de base à la simulation du bâtiment et des installations. À l’aide de ce modèle numérique, je décrirai plus précisément l’utilisation de la méthode BIM dans la numérisation de processus de travail durables au sein du Groupe Gruner ainsi qu’avec des partenaires de projet externes au sein de l’équipe de planification.

Que signifie la numérisation pour Gruner?

Numérisation durable signifie pour moi dans ce cas définir des structures et des qualités de données et organiser l’échange de données via tous les processus internes et externes de sorte à améliorer le traitement du projet ainsi que le management de la qualité et du temps et obtenir une plus-value économique. Le Groupe Gruner utilise pour cela la méthode du Building Information Modeling, BIM en abrégé. Le BIM est une méthode qui ajoute entre autres aux modèles architecturaux géométriques des informations supplémentaires concernant l’exploitation du bâtiment et la qualité des éléments de construction et des installations techniques du bâtiment.

Ces informations sont accessibles par toutes les parties au projet dans le cadre d’un échange de données commun. Elles permettent de travailler conjointement sur le modèle d’ouvrage numérique. L’utilisation d’un modèle de bâtiment numérique aide dans toutes les phases de planification à réduire les risques de façon anticipée et contribue ainsi à une planification ciblée et durable, d’une sécurité et d’une qualité de haut niveau. Mais le BIM est plus qu’un simple travail en commun sur un modèle d’ouvrage numérique. Pour moi, le BIM permet d’optimiser globalement le processus de planification avec l’objectif de générer une plus-value pour les utilisateurs du bâtiment pendant toute sa durée de vie. Je voudrais ici décrire un aspect de ce processus de planification du point de vue d’un ingénieur en simulation au sein de l’équipe du département Génie climatique du bâtiment du Groupe Gruner.

Du point de vue d’un ingénieur en simulation

En tant qu’approche systémique, le génie climatique du bâtiment utilise les simulations dynamiques avec pour objectif prioritaire de tester précocement la faisabilité et l’efficacité des concepts, de développer des innovations et de mettre une base décisionnelle transparente à la disposition de l’équipe de projet.

Les exigences au niveau de la qualité et de la quantité des résultats sont ici de plus en plus élevées alors que les délais sont de plus en plus courts. Concrètement, l’on exige, dès les premières phases du projet, de la part des parties au projet un degré de détails et une qualité de résultat qu’il ne fallait fournir que dans la dernière phase d’élaboration du projet par le passé.

Plus de résultats de meilleure qualité grâce aux simulations dynamiques

L’utilisation de simulations dynamiques en intégrant des modèles de bâtiment numériques paramétrés nous permet de faire face très tôt aux exigences au niveau de la qualité et de la quantité des résultats. L’on réalise pour cela un jumeau numérique du bâtiment réel afin de pouvoir «expérimenter» sur l’ordinateur avec ce jumeau. La réalisation ou la modélisation s’effectuent en se basant sur un modèle de bâtiment numérique commun. Cela permet de gagner du temps et de réduire les coûts tout en augmentant fortement la qualité et la quantité des résultats car les informations peuvent être directement harmonisées avec le modèle architectural. Il en résulte ainsi un processus de travail globalement plus constant et plus transparent permettant de réduire les risques d’erreurs de manière significative.

 

Optimisation globale

Cette «expérimentation» que nous venons de décrire est en fait l’illustration assistée par ordinateur des différentes approches de solutions qui seront développées conjointement au sein de l’équipe de projet. Les membres de l’équipe issus de différentes disciplines tels que architectes, ingénieurs en génie civil, planificateurs de façades, physiciens du bâtiment, planificateurs de la technique du bâtiment, manageurs de projets et planificateurs des coûts discutent en coopération avec le maître d’ouvrage, par exemple, de la question de l’isolation thermique d’été du bâtiment et élaborent des variantes pour obtenir le meilleur résultat possible en la matière. La mission de l’ingénieur en simulation consiste à résumer les différentes idées et les différents besoins des différentes parties et de réinjecter les résultats au sein de l’équipe de projet. L’on tient compte pour cela des différents aspects de la conception de l’architecte ainsi que de la matérialisation de la conception de construction par le physicien du bâtiment et/ou des installations de chauffage, ventilation et climatisation existantes du planificateur de la technique du bâtiment. Il s’agit ici de trouver une solution globale optimale en intégrant tous les problèmes et pas seulement d’optimiser les différents aspects individuels séparément les uns des autres. L’on constate malheureusement encore trop souvent une optimisation séparée des aspects individuels, notamment lorsque l’équipe de projet ne poursuit pas un objectif défini conjointement et/ou utilise des stratégies de communication. Atteindre l’objectif d’une optimisation globale nécessite d’élaborer en commun des stratégies de solution et déterminer les besoins individuels, parfois diamétralement opposés, des différentes parties en tenant compte des pistes de solutions créatives et innovantes.

En tant que défenseur des stratégies de solution élaborées en équipe en intégrant des outils numériques, je voudrais vous encourager à utiliser également ces outils. Dans mon prochain article, j’aborderai l’utilisation de la méthode BIM chez Gruner dans le cadre de l’optimisation thermique et énergétique des bâtiments à l’aide d’un exemple pratique détaillé.

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Gruner Roschi AG
Manuel Frey Manuel[punkt]Frey [ät] gruner[punkt]ch