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BIM et Jumeau numérique (digital twin) : Tour d'horizon avec Alfredo CARDENAS

BIM et Jumeau numérique (digital twin) : tour d'horizon avec Alfredo CARDENAS
Bienvenue dans le 2ème volet de notre cycle d'interviews « BIM Influencers » avec Alfredo CARDENAS, Co-fondateur, Directeur technique et BIM Manager chez PRISMABIM.

Alfredo a choisi d'aborder avec nous le thème du Jumeau numérique (digital twin). Nous verrons en quoi le concept de jumeau numérique est un élément clé dans le prolongement du BIM et en quoi il sert la performance du bâtiment, ainsi que sa pérennité. Cette interview est aussi l'occasion de demander à Alfredo CARDENAS quelles sont les étapes clés permettant de générer un jumeau numérique pertinent et surtout exploitable.

Alfredo, parlez-nous de votre parcours !

Alfredo CARDENAS

J'ai fini mes études en génie civil en 2004 à l'Université Technologique et d'Etudes Supérieures (ITESO), au Mexique. Ensuite, de 2005 à 2009, j'ai travaillé en tant que Directeur de travaux. C'est à cette époque que j'ai commencé à avoir un vrai contact avec des logiciels de conception et des interactions entre tous les acteurs. En 2009, l'entreprise RISE m'a fait confiance pour le montage d'opérations immobilières plus ambitieuses. A cette occasion, pendant la phase de construction d'un projet de 42 appartements, nous avons prévu de mettre en place une méthodologie de travail collaboratif, entre tous les acteurs, pour réduire le temps de construction. Après la construction de ce bâtiment et les résultats obtenus, j'ai commencé à comprendre l'importance du BIM et le rôle du BIM Manager. Nous avons alors décidé de mettre en place une méthodologie BIM définitive pour tous les projets.

Pour les prochains projets, mon rôle de BIM Manager apparu évident et j'étais le responsable du respect de la Charte BIM et de la coordination numérique de tous les acteurs.

En 2015, j'ai fait un Mastère Spécialisé BÂTIMENTS VERTS, à l'ENTPE Lyon, où j'ai eu des échanges très intéressants avec des spécialistes BIM du CSTB.

Juste après mon Mastère Spécialisé, j'ai fait une première mission BIM & ENERGY chez Schneider Electric pour le Bâtiment 38TEC et INTENCITY dans le cadre du projet GreenOValley. En 2017, j'ai travaillé pour BOUYGUES Construction Sud-Est (pôle BIM) pour ensuite devenir responsable du service BIM chez OTEIS.

Actuellement, je fait parti du bureau d'étude PRISMABIM. 


Vous souhaitez aborder la thématique du jumeau numérique (digital twin), pourquoi est-ce important ?

Pourquoi est-ce important : Parce que le jumeau numérique peut, dans plusieurs cas, donner une vraie continuité à la démarche BIM où nous pourrons capitaliser tous les efforts BIM faits pendant la phase Conception-Exécution-DOE.

Actuellement, nous avons souvent le cas ou le MOA (Maître d'Ouvrage) demande un DOE BIM ou une maquette pour faire l'exploitation-maintenance, mais dans les 2 cas (je ne veux pas généraliser), à la livraison du bâtiment nous avons des maquettes qui ne sont pas adaptées.

Pourquoi elles ne sont pas adaptées ? Parce que nous n'avons pas eu en amont l'intervention de l'exploitant et l'éditeur de la solution pour pouvoir aborder les besoins réels d'exploitation et maintenance, confort, performance énergétique etc. ainsi que les besoins techniques d'intégration.

Je pense que pour profiter vraiment du BIM pendant tout le cycle de vie du projet, nous devons inclure à la stratégie numérique la notion de jumeau numérique. 


Est-ce que le concept de digital twin est bien compris en général ? 

Le concept « Digital Twin » dans le monde du BIM souvent est mal compris et il se limite à une maquette « As-Built » de la réalité.

Nous pouvons trouver plusieurs définitions, pour moi le principe de Jumeau Numérique correspond aux échanges d'informations entre le monde physique et le monde virtuel en temps réel et vice-versa.

Si nous arrivons à bien comprendre le concept « Digital Twin », nous pourrons avoir accès à une liste énorme de cas d'usages que nous pouvons traiter avec le « Digital Twin ».

Par exemple :

  • Amélioration de la performance énergétique
  • Amélioration de la maintenance prédictive
  • Amélioration de la maintenance préventive
  • Amélioration du confort
  • Amélioration du traitement des informations
  • Centralisation des informations
  • Analyse de l'information pour la prise des décisions,
  • Etc.

Avec une vision plus claire des avantages de la mise en place d'un « Jumeau Numérique », nous pouvons diriger notre stratégie numérique vers des objectifs plus clairs.

Il ne faut pas oublier qu'être accompagné des bonnes personnes est capital pour bien emmener l'intégration technique de la maquette dans un contexte « Digital Twin » 

Caractéristiques fonctionnelle du « Digital Twin »
Image du concept du Digital Twin par SmartBRIDGE Hamburg

Le jumeau numérique est-il dissociable du BIM ?

Si on parle du « Jumeau numérique » dans le contexte du bâtiment, le BIM joue un rôle très important.

Une démarche BIM va nous permettre de construire un socle numérique pérenne, lequel contiendra la géométrie et les informations nécessaires qui vont satisfaire nos besoins. A partir de ce socle, nous pourrons démarrer l'intégration de la maquette BIM dans un « Contexte Digital Twin »

Alors pour répondre à la question si le jumeau numérique est-il dissociable du BIM, pour moi la réponse est non, le jumeau numérique d'un bâtiment ou ouvrage est une évolution dans la démarche BIM en phases Exploitation et Maintenance. 


Faut-il penser le jumeau numérique dans un environnement plus global ? A quelles problématiques doit-on d'emblée répondre ? 

Le jumeau numérique est un vrai outil de l'échange et du traitement de l'information. Grâce au jumeau numérique, nous sommes capable de voir le comportement de notre bâtiment sur plusieurs scenarios. Un bâtiment est un système complexe composé de différents sous-systèmes : Système électrique, système de chauffage, système structurel, système de plomberie, etc. Le jumeau numérique est un outil capable d'analyser le bâtiment comme un ensemble et c'est ça la vraie valeur ajoutée. Nous pouvons mieux comprendre le comportement de notre bâtiment pour en améliorer la performance.

Les problématiques analysées face auxquelles il faut agir, grâce au jumeau numérique sont variées, mais les plus importantes sont :

  • Problématiques des consommations énergétiques : Amélioration de la performance énergétique
  • Empreinte carbone, gaz à effet de serre : Aspects environnementaux
  • Exploitation et maintenance : réduction des coûts et prolonger la vie du bâtiment
  • Confort et sécurité

A mon avis, ce sont des problèmes sur lesquels nous devons agir le plus vite possible d'une façon efficace. 

Enjeux du « Digital Twin » pour l’exploitation et maintenance

Selon vous, quelles sont les étapes nécessaires, pour arriver à l'existence d'un jumeau numérique exploitable et pertinent ?

Je pense que nous avons différents chemins pour arriver à l'existence d'un jumeau numérique exploitable et pertinent, mais, si je devais choisir, mon chemin pour un projet neuf « BIM » devrait contenir les étapes suivantes :

1- Définir les besoins et cas d'usage du DIGITAL TWIN (Par exemple définir si le Digital Twin sera utilisé pour faire le suivi de la performance énergétique, pour le confort des usages, pour le suivi des aspects environnementaux, suivi du comportement structurel, etc.)
Phase d'intervention : EXE

2- Choix des KPI ou Incitateurs clés de performance.
Phase d'intervention : EXE

3- Créer un cahier des charges, lequel contiendra le niveau d'information requis par le client en cohérence avec les besoins et tous les aspects techniques, ainsi que la structuration de l'information en cohérence avec la solution Digital Twin proposée. Ici, nous traitons de comment la « Data » produite sera traitée et analysée.
Phase d'intervention : EXE

4- Audits des maquettes en conformité avec les cahiers des charges du point 3
Phase d'intervention : DOE

5- Intégration de la maquette et des données pour la finalisation du Digital Twin : ici on traite de l'ensemble des applications numériques qui composent l'exploitation et maintenance du bâtiment et les échanges d'information.
Phase d'intervention : Exploitation et maintenance

6- Structuration technique pour récolter, structurer, analyser, et modifier l'information. (Nous traitons : Serveur, poste client, systèmes d'exploitation, réseaux, etc.) .
Phase d'intervention : Exploitation et maintenance

7- Avoir un Protocole « Digital Twin » dédié au(x) cas d'usage(s) et désigner un responsable Digital Twin pour pouvoir pérenniser la démarche.
Phase d'intervention : Exploitation et maintenance


Pour le cas de l'existant le point à ajouter sera celui de la création d'une maquette 3D adaptée aux besoins du point 1 

Schéma fonctionnel du « Digital Twin » dans une démarche BIM

Digital twin : quelles sont les possibilités actuelles et futures ? 

Aujourd'hui le Digital Twin est une réalité, il nous permet de donner continuité à la démarche BIM et de profiter de la maquette 3D et de ses informations pendant tout le cycle de vie.

Les possibilités sont nombreuses :

  • Prolonger la durée de vie de la structure
  • Suivi pour le Facility Management
  • Améliorer la sécurité du site
  • Améliorer la maintenance
  • Réduire l'empreinte carbone
  • Améliorer la performance énergétique
  • Améliorer l'occupation du bâtiment et le confort
  • Favoriser la collaboration
  • Création des services d'information etc.

Je pense que dans le futur proche avec l'intégration de l'intelligence artificielle, nous aurons des bâtiments plus intelligents et plus performants du point de vue énergétique, nous pourrons améliorer la conception des bâtiments du point de vue environnemental.

Des jumeaux numériques à l'échelle de la ville seront aussi créés pour avoir des villes mieux planifiées, pour améliorer la mobilité, et réduire les émissions des gaz à effets de serre par exemple. 

Urban Digital Twin (Digital Twin à l’échelle de la Ville)

Un mot pour conclure ? 

Nous vivons actuellement à l'ère numérique et le monde de la construction ne fait pas exception. Je crois que le BIM est une opportunité fantastique pour entrer dans ce monde numérique de manière ordonnée. La méthodologie BIM va nous aider à repenser la technologie à utiliser, les processus collaboratifs à mettre en place et les personnels à former. Nous pourrons construire et produire de manière plus efficace et ordonnée. Une fois le projet terminé, grâce à cette efficacité, nous pourrons mettre en œuvre des technologies telles que le Digital Twin pour prolonger la durée de vie utile d'un bâtiment de manière durable et pérenne. Merci beaucoup à Mohamed Khettab de m'avoir consacré ce temps, afin que je puisse parler d'un sujet qui n'est actuellement pas très connu. J'espère que cette interview a pu clarifier comment, à travers le Digital Twin, on peut donner une continuité à la maquette numérique 3D réalisée sous les standards et les processus collaboratifs BIM.  

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