Genèse de la construction assistée par ordinateur jusqu'au BIM

Avant l'émergence de l'informatique, les constructions étaient matérialisées par les dessins de l'architecte, d'un géomètre ou d'une entreprise qualifiée, dans le meilleur des cas avec des cotes et/ou une échelle.

Du fait de la contrainte pratique que représentaient la production mais aussi la lecture de tels plans, le niveau de détail et de précision sur chaque plan était limité, et chaque plan devait poursuivre un objectif informationnel propre à défaut de pouvoir zoomer. Les plans étaient donc redessinés plusieurs fois pour montrer différents niveaux de détail. Par ailleurs, il était malaisé d'apporter des corrections à la marge ou des mises à jour de plan, une nouvelle version devant remplacer la précédente.

Il n'est effectivement pas rare, encore aujourd'hui, de retrouver d'anciens plans de permis de construire comprenant des ratures, annotations ou encore dessins calqués sur l'original du plan.

Ce mode de production itératif et chronophage n'a toutefois pas empêché l'homme de produire des ouvrages complexes et parfaitement exécutés.

– L'arrivée de l'informatique dans la conception. – Dès l'arrivée de l'informatique dans les années 1950-1960, des architectes et ingénieurs se sont interrogés sur la capacité d'assister le dessin par ordinateur Le dessin assisté par ordinateur (DAO) est une discipline permettant de produire des dessins techniques avec un logiciel informatique. On le distingue de la synthèse d'image dans la mesure où il ne s'agit pas du calcul de rendu d'un modèle numérique, mais de l'exécution de commandes graphiques (traits, formes diverses…). De ce fait, en DAO, la souris et le clavier remplacent le crayon et les autres instruments du dessinateur (Source : Wikipédia). en même temps que sur la possibilité de renseigner des qualités et paramètres d'objets dans la machine La conception assistée par ordinateur (CAO) comprend l'ensemble des logiciels et des techniques de modélisation géométrique permettant de concevoir, de tester virtuellement – à l'aide d'un ordinateur et des techniques de simulation numérique – et de réaliser des produits manufacturés et les outils pour les fabriquer (Source : Wikipédia). . L'idée était de modéliser le processus d'élaboration du projet et de s'appuyer sur l'ordinateur pour la conception.

C'est l'arrivée des premiers ordinateurs domestiques dans les années 1980 avec le fameux Macintosh qui a lancé la digitalisation du processus de conception de l'immeuble, avec le développement des premiers logiciels de DAO/CAO, et notamment le plus connu, AutoCAD, qui se voulait un logiciel ouvert et totalement paramétrable par l'utilisateur (polices de caractère, types de lignes, hachures, menus déroulants, menus tablettes, programmes externes, aides, macro-commandes, programmes complémentaires, etc.).

Lorsque les logiciels de DAO/CAO ont été introduits dans le domaine de l'architecture, le processus de dessin a été grandement facilité et, en pratique, ces logiciels sont rapidement devenus une exigence dans la plupart des entreprises tant leur apport en termes de productivité et de délai de réalisation était important. Les logiciels de dessin/conception ont permis aux techniciens d'apporter des changements rapides et efficaces à n'importe quel aspect d'une conception sans avoir à recommencer l'ensemble du projet.

– Les bases de données au service de la conception. – L'informatique a également permis de stocker des informations sur les objets de la construction, parfois génériques, et les premières bases de données orientées objet apparues dans les années 1990 ont permis de rendre les plans « intelligents ».

Cette évolution a été majeure tant pour les architectes que pour les techniciens et ingénieurs en conception, pour des applications structurelles telles que les bâtiments, les ponts et autres ouvrages. De nombreux ouvrages complexes n'auraient jamais pu être réalisés sans ces avancées technologiques couplant des fonctions géométriques et des informations sur les objets. La complexité de ces logiciels implique une grande puissance de calcul et des ordinateurs performants et plus coûteux.

Au fil du temps, les logiciels de DAO/CAO se sont étoffés de nouvelles fonctionnalités, telles que la capacité de présenter un bâtiment sous n'importe quel angle, de générer une animation du projet, de procurer des visites virtuelles de l'intérieur et de l'extérieur d'un bâtiment, de renseigner des caractéristiques techniques d'ouvrage, des modules de calcul ou encore la simulation de comportement de l'objet conçu. Ces logiciels couplent la représentation graphique et le stockage d'informations sur les objets permettant d'avoir une vue interactive de l'ouvrage.

Vidéo de présentation d'Architrion, issue de travaux d'étudiants de l'École des Mines de Douai, qui est probablement l'un des tout premiers logiciels avec une approche base de données, objet et représentation 3D s'approchant d'une maquette BIM, fonctionnant sur un MAC 2 (Apple Power & Motion, 20 sept. 1989) :

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– Du dessin à l'objet. – Cette capacité à coupler représentation graphique et données a fait glisser progressivement la méthode de conception vers une approche dite « objet » et non « dessin ». Cette approche a donc inversé la procédure originelle qui partait du dessin pour arriver à la description des objets. Aujourd'hui les logiciels de DAO/CAO permettre de programmer un ensemble d'objets virtuels dont il sera tiré les livrables et documents 2D (ou 3D).

– Les limites des logiciels. – Les logiciels de DAO demeurent des outils de représentation de l'ouvrage, et la démarche de CAO reste un outil de modélisation et de calcul des contraintes d'objets et d'ouvrages ; mais aucun des deux n'a vocation à organiser et régir l'acte de construire même si des données de plus en plus nombreuses y sont stockées. Les différents acteurs de la construction travaillent toujours sur des outils différents et de manière plus ou moins ordonnée, avec une réconciliation à faire au fil du temps entre les plans et référentiels de chacun en tenant compte des ouvrages effectivement réalisés. Les données produites par les différents acteurs sont stockées de manière désordonnée, et il est donc toujours possible de faire des erreurs, avec les conséquences financières et environnementales que cela peut avoir non seulement sur l'acte de construire, mais également sur la poursuite de l'exploitation de l'immeuble.

En résumé, la conception augmentée grâce au numérique est arrivée à son paroxysme pour les architectes et ingénieurs, mais la construction reste malgré tout assez faiblement industrialisée. Cela s'explique principalement par le séquençage et l'éclatement des tâches entre les différents intervenants, entreprises, et bureaux d'études de la construction qui ne sont pas administrés en optimisant le potentiel du numérique, tant dans la conception que dans la constitution de bases de données fiables et interopérables.

Inspirée des méthodes de gestion du cycle de vie des produits industriels (GCVP ; en anglais Product Lifecycle Management [PLM]), qui permet de créer et d'entretenir les produits tout au long de leur cycle de vie, un nouveau modèle axé sur la collaboration et la production d'une maquette intelligente unique en trois dimensions, avec un langage technique uniforme, est toutefois en train d'émerger ces dernières années : il s'agit du BIM.