Dans des temps pas si éloignés, la planification des tâches d’un projet de conception architecturale se réalisait à l’aide du diagramme de Gantt ou du diagramme de Pert. Désormais, tout professionnel sachant comment utiliser le BIM (Building Information Modeling ou Building Information Management) a plus volontiers recours au planning 4D.
Cette technique se développe de plus en plus dans le secteur de la construction pour ses intérêts commerciaux, techniques et sécuritaires. Le planning 4D permet de réaliser une séquence d’images animées sous format vidéo afin de planifier les dates clés de la construction. Pour cela, il se base sur un modèle 3D auquel le facteur temps est ajouté pour aboutir à un modèle 4 dimensions.
Pour simplifier, il s’agit de construire virtuellement un bâtiment avant sa construction réelle sur un chantier, et d’en visualiser chaque étape à un instant donné. Découvrons comment réaliser un planning 4D.
Le principe de fonctionnement d’un planning 4D
Il convient de préciser en tout premier lieu que la conception d’un planning 4D ne peut intervenir que dans le cadre d’un projet BIM. Pourquoi ? Parce que seule une maquette numérique 3D BIM est exploitable dans un tel cas.
Rappelons que le BIM est une méthode de travail permettant la collaboration totale des différentes parties prenantes d’un projet de construction : architecte, ingénieur, paysagiste, gros œuvre (terrassement, travaux de maçonnerie ou de fondation, etc.), électricien, plombier, etc.
Dans un projet de construction classique (sans le BIM), la maquette 3D sert de base de travail à chaque métier du bâtiment. À partir des informations collectées, chaque professionnel élabore sa propre maquette de travaux, en prenant en compte ses différentes contraintes (techniques, réglementaires, etc.). L’ensemble des maquettes subit la conversion de son format numérique, afin d’être ajouté à la maquette 3D. Néanmoins, ce traitement particulier est source d’erreurs, de problèmes d’intégration des données et de pertes de temps.
Dorénavant, grâce au BIM, l’ensemble des maquettes est réalisé à partir d’un langage commun : le format IFC (Industry Foundation Classes). Ainsi, mieux que leur intégration, les maquettes sont fusionnées au modèle numérique 3D. Cela permet d’en conserver l’intégralité des données, comme le nombre de fenêtres et de portes, leurs dimensions, les matériaux utilisés, etc. Ces données y sont regroupées selon plusieurs paramètres (type d’ouvrage, nombre d’étages, caractéristiques techniques, etc.).
La maquette numérique 3D BIM permet donc de disposer de toutes les informations indispensables à la bonne mise en œuvre du projet sur un seul et même support. La conception de la planification 4D consiste à récupérer toutes les données, auxquelles est ajoutée une dimension temporelle de réalisation. Chaque phase de construction se voit alors classée selon les besoins et priorités du chantier et au regard des différents délais (temps de séchage par exemple).
Enfin, toutes ces informations temporelles sont compilées grâce à un logiciel de planification 4D et liées au planning de travaux. La visualisation de la modélisation permet une présentation vidéo de toutes les étapes de construction dans leur ordre d’ordonnancement.
La mise en œuvre concrète de la planification 4D
Comme nous le disions donc, toute la planification part de la maquette numérique 3D BIM. Bien évidemment, il ne suffit pas de rajouter le facteur temps pour en réaliser un planning 4D. La démarche est un peu plus complexe que cela, pour la simple et bonne raison que tous les intervenants ne sont pas au fait de la logique constructive. Par exemple, la toiture est "posée d’un bloc" sur les murs de façade, alors que sa construction réelle se fera par étape.
Le filtrage des objets d’intervention sur la maquette 3D
La maquette 3D BIM regroupe tous les travaux à réaliser pour l’ensemble des corps de métier intervenant dans le projet. C’est pourquoi les objets doivent être impérativement filtrés par type de prestation. En effet, l’idée est de faire ressortir uniquement les objets liés à une étape précise, comme :
- le creusement des fondations ;
- le coulage de la dalle de béton ;
- la réalisation de la charpente ;
- la pose de l’isolation ;
- l’installation des menuiseries ;
- etc.
Pour cela, chaque phase est enregistrée dans une nomenclature permettant de créer une arborescence du projet. Une fois l’étape de construction isolée du reste des ouvrages, il est souvent nécessaire de modifier une partie des objets numériques.
La modification des objets d’intervention de la maquette 3D
Comme nous l’évoquions, il est fréquent que chaque intervenant intègre les objets le concernant (toit, façade, isolation, etc.) en un seul bloc 3D. Or, dans la vraie vie, monter un mur ou poser une toiture se fait en plusieurs étapes.
C’est pourquoi il est impératif de découper chaque lot en plusieurs étapes, afin de pouvoir leur attribuer une temporalité différente dans le respect de la logique constructive. Bien évidemment, cette fastidieuse phase n’est possible qu’avec une maquette BIM, mais aussi grâce aux outils et compétences en construction adéquates.
Le dressage du planning additionnel
Un planning 4D doit nécessairement respecter la planification traditionnelle (diagramme de Gantt ou Pert) et faire l’objet d’une optimisation du chantier. La phase du dressage du planning vise donc à lisser les cadences, organiser les ressources (matériaux, main-d’œuvre, engins, etc.) et optimiser les différents temps à respecter (temps de prise, de séchage, etc.). Cette étape est indispensable pour la bonne marche des travaux. Tout oubli ou erreur pourrait être source de retard sur le chantier.
La compilation du planning et de la maquette 3D
Cette étape requiert l’utilisation d’un logiciel de planification 4D. En effet, à ce jour, ces outils ne sont pas directement intégrés dans les logiciels BIM de modélisation de maquette numérique, excepté le logiciel BIM Edificus X. Il faut donc un logiciel dédié. Il en existe plusieurs sur le marché, dont les plus connus sont :
- Synchro Pro ;
- Suite 4D ;
- Navisworks.
Ce type de logiciel permet d’importer la maquette 3D grâce au format IFC, bien qu’il puisse exister également une compatibilité directe entre les logiciels s’ils utilisent le même format.
La liaison des ouvrages aux tâches du planning
Le fait d’avoir découpé la maquette 3D selon les différentes phases du planning des travaux permet de lier chaque ouvrage à réaliser aux tâches planifiées. Cette ultime étape permet donc d’agrémenter la maquette numérique 3D du facteur temps pour un rendu 4D.
À l’issue de toutes ces étapes, le logiciel de planification est alors en mesure de lancer la vidéo sur l’intégralité des phases de construction, ou sur une séquence d’extraits. Les avantages sont pluriels en matière de gestion des phases de construction. Il est notamment possible de :
- connaître le volume de béton coulé à une date précise ;
- d’identifier la surface de charpente réalisée au jour le jour ;
- de calculer la longueur de murs poser chaque semaine ;
- etc.
Le planning 4D représente aujourd’hui une solution performante pour la gestion d’un chantier. Grâce à ce type d’outils, les différents conducteurs de travaux disposent de toutes les informations relatives à l’avancement des travaux. Ils peuvent alors mieux gérer les commandes de matériaux (disponibilité, quantité, etc.) et les équipes présentes sur le chantier.
En outre, une entreprise de construction peut ainsi suivre l’intégralité de ses projets en 4D, afin de mieux visualiser l’évolution des ressources et passer des commandes mutualisées aux fournisseurs à des prix plus avantageux.
Il est désormais possible, aujourd’hui, d’intégrer encore plus de facteurs permettant une planification 5D, 6D, 7D, etc. Ces nouvelles dimensions, directement intégrables dans la maquette 3D, peuvent concerner la consommation d’énergie, le bilan carbone, le coût d’entretien, etc.
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