Inter opérabilité et Génie civil

Active3D et le « Facility Management »

Le « Facility Management », ou gestion technique de patrimoine immobilier, est une approche intégrée pour faire fonctionner, mettre à jour, améliorer et adapter les bâtiments et l’infrastructure physique d’un organisme. Dans la pratique, le Facility Management peut couvrir un éventail de services comprenant la gestion immobilière, la gestion financière du bâtiment, la gestion des ressources humaines liées au bâtiment, la gestion de l’état de santé du bâtiment et des risques associés, la gestion de l’entretien du bâtiment (services domestiques tels que nettoyage, garanti…) et la gestion des consommables (Barrett et al., 2003). Aujourd’hui, et notamment grâce à la norme IFC, le BIM (Building Information Model) est devenu de plus en plus présent dans les diverses applications du bâtiment (Schevers et al., 2007) (Shen et al., 2010). Il reste néanmoins des efforts à faire pour les industriels au niveau de l’implémentation de la norme afin d’obtenir une interopérabilité parfaite entre les différents outils existants (Jeong et al., 2009). Depuis 10 ans, l’équipe de recherche CHECKSEM dirigée par Christophe Nicolle travaille sur le projet Active3D4 . Porté initialement par le Groupe Archimen (Bureau d’étude Bourguignon), puis par la société Active3D-Lab (éditeur de logiciels), ce projet a pour objectif de développer une plateforme de gestion technique de patrimoine. La plateforme Active3D propose une architecture où chaque objet du bâtiment est identifié, associé à une modélisation 3D et manipulé selon des vues contextuelles tout au long de son cycle de vie (Vanlande, 2007). Néanmoins cette modélisation objet s’appuie uniquement sur la norme IFC et s’arrête au périmètre du bâtiment, sans prendre en compte son environnement ni même des ensembles structurés de patrimoines bâtis. Les travaux de recherche que nous menons visent à combler ce manque en ouvrant l’architecture de modélisation sémantique du bâtiment à une nouvelle dimension. Celle-ci permet la représentation et la visualisation de la connaissance acquise sur les objets urbains et extra-urbains. Les objets urbains sont des éléments extérieurs au bâtiment que l’on trouve dans les villes tels que les réseaux physiques (route, réseau gaz, téléphone…) et leurs composants (valve, tuyaux, coude…). Les éléments extra-urbains étant définis de la même façon, mais en dehors des villes, nous parlerons dans la suite, et par abus de langage, uniquement de la représentation d’objets urbains. Ainsi, notre objectif est de construire un modèle d’information urbain pour permettre la gestion technique de patrimoine de ces objets. La première phase de travail concernant le BIM a été menée au sein d’Active3D de 2001 à 2004 dans le cadre des travaux de thèse de Christophe Cruz (Cruz, 2004a). La proposition réalisée à l’issue de ces travaux offrait  une gestion coordonnée du cycle de vie du bâtiment associée à une modélisation 3D des bâtiments basée sur la norme IFC. Une seconde phase de travail menée entre 2004 et 2007 par Renaud Vanlande (Vanlande 2007) a permis la définition d’une architecture appelée C-DMF (Contextual Data Model Framework). Cette formalisation permet la modélisation des bâtiments dans le respect de la norme IFC et le modèle de coopération Active3D, d’intégrer les données hétérogènes dans une ontologie générique et de modéliser des vues contextuelles (qui peuvent présenter l’information différemment selon l’utilisateur). Ces deux phases de travail ont permis de développer un outil performant de gestion du patrimoine qui est utilisé par des milliers d’utilisateurs5 . Outre de nombreuses fonctionnalités offertes à tous les intervenants, professionnels ou usagers d’un bâtiment, cette plateforme permet d’interconnecter la grande majorité des logiciels développés dans le domaine du bâtiment. De plus, elle permet de visualiser et de « manipuler » le bâtiment selon le niveau de droit de l’utilisateur au travers d’une interface associant modélisation 3D et description sémantique. Dans cet environnement, une modification réalisée sur un des objets du bâtiment est automatiquement répercutée et rendue visible dans les autres vues.

Le projet SIGA3D

Le projet Active3D est considéré comme une réussite, à la fois du point de vue de l’innovation, mais aussi d’un point de vue industriel. Néanmoins, il reste limité au périmètre du bâtiment, sans prendre en compte le patrimoine immobilier dans son ensemble. Pour répondre à ce problème, la société Active3D a souhaité entamer une troisième collaboration de recherche avec le laboratoire Le2i pour étendre la description sémantique des IFC à des objets qui se situent hors du bâtiment. Ce nouveau projet constitue le projet SIGA3D, porté à la fois par la société Active3D mais également par un projet européen Eureka. Cette extension doit se faire dans le respect des normes que nous utilisons telles les IFC pour le bâtiment. Pour la modélisation extérieure du bâtiment, d’autres standards issus de l’OGC (Open Geospatial Consortium6 ) ou normes de l’ISO TC 211 sont à prendre en compte. En effet, les traitements effectués dans les Systèmes d’Information Géographique (SIG) impliquent aussi l’utilisation d’objets géométriques dans l’espace (objets 3D). Nous pouvons citer par exemple la norme internationale ISO 19107 (Geographic information — Spatial schema) qui décrit les objets complexes à prendre en compte et les traitements qu’il est possible de leur appliquer. La naissance récente du standard CityGML7 est aussi à prendre en compte afin de faire évoluer le produit dans le sens d’un rapprochement du monde des SIG et du bâtiment. L’objectif de cette thèse est de venir compléter et adapter le modèle qui existe dans la plateforme Active3D pour traiter des éléments externes aux bâtiments. Le but est de pouvoir centraliser les outils de gestion de patrimoine immobilier et urbain au sein d’une même structure sémantiquement cohérente et interopérable par le respect des normes existantes (comme IFC pour le bâtiment et CityGML pour les objets géographiques) : nous voulons, à terme, pouvoir représenter l’information d’un patrimoine urbain complet, avec une connaissance précise sur chacun des objets le composant, mais également sur l’ensemble du patrimoine stocké (liens entre les objets, droits d’accès…). L’affichage doit être simple et compréhensible par des utilisateurs non experts de la construction du bâtiment (gestionnaire de biens immobiliers par exemple), mais également complet et fournir les informations intéressantes à des experts. Cela passe notamment par la représentation en trois dimensions des informations avec un affichage propres aux besoins des utilisateurs et des objets représentés. De plus, ce système doit pouvoir être alimenté aussi bien avec des données issues de la gestion de patrimoine immobilier que des Systèmes d’Information Géographique et des modèles urbains.La maturité acquise, à la fois sur les aspects recherches et sur les aspects industriels, nous a permis de réaliser une critique constructive et empirique des solutions que nous avions déjà développées. De plus, avec le développement des technologies dans le domaine de la modélisation (connaissances, 3D…), il est concevable aujourd’hui, et dans une certaine continuité, de passer de l’échelle du bâtiment à celle du territoire et réciproquement. Nous avons donc défini plusieurs objectifs afin de répondre à la problématique qui nous est posée. Nous voulons en effet représenter graphiquement en trois dimensions un ensemble d’objets du bâtiment et de la ville (objectif : optimiser le rendu des scènes pour afficher un grand nombre d’objets sur de vastes étendues, positionner les objets sur des cartes et traiter les nombreuses sources de données possibles de façon homogène), avec une gestion de la connaissance de ces objets (objectif : stocker et manipuler la connaissance sur chacun des objets) en proposant un rendu dynamique (objectif : définir une architecture permettant le rendu dynamique de scènes depuis une base de données distante) et personnalisé (objectif : définir la notion de contexte et proposer un mécanisme de représentations personnalisées des objets).