Le Lean Construction et la modélisation des informations du bâtiment (BIM) sont d'importants moteurs de changement et de transformation dans l'industrie de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction (AEC). Le Lean Construction est une approche de la gestion de la construction axée sur les processus/opérations visant à accroître l'efficacité de l'industrie AEC et la qualité de ses produits finaux en développant de nouveaux principes et méthodes similaires à ceux du système de production Lean. BIM, d'autre part, représente un verbe ou une expression adjectif pour décrire les outils, les processus et les technologies qui sont facilités par une documentation numérique, visible et basée sur des objets concernant un projet de construction (c'est-à-dire des bâtiments, des autoroutes, des centrales électriques, etc.), sa performance, sa planification, sa construction et plus tard son exploitation. La livrable porte non seulement sur la forme du projet (visuels 3D) mais aussi sur ses fonctions ; son exécution, sa planification, sa construction et plus tard son exploitation.

Des recherches récentes sur la Lean Construction et le BIM montrent qu'il existe une synergie considérable entre les deux qui attend d'être exploitée par l'industrie (voir Figure 1)¹. L'avènement du BIM multidimensionnel ou multifonctionnel (nD) permet d'étendre cette synergie de la phase de conception aux phases de construction et de gestion des opérations. En ouvrant la voie à de nombreuses opportunités innovantes de gestion de la construction, la nature lisible par ordinateur ou autre outil de visualisation 3D et basée sur les objets des modèles BIM permet également des intégrations efficaces avec les technologies émergentes de capture, de visualisation et de manipulation des données. Certaines de ces technologies incluent le nuage de points, la réalité virtuelle (VR), les capteurs de données, les détection de clash et les bases de données Cloud. Dans cet article, un aperçu de l'élargissement du support BIM à divers principes liés à la construction Lean dans la phase de construction du cycle de vie du projet sera brièvement présenté.

Dans la Figure 1, alors que les cellules vertes indiquent une interaction positive, les cellules rouges indiquent une interaction négative entre une fonctionnalité BIM et le principe Lean. Chaque nombre dans les cellules correspond à une explication d'interaction spécifique qui peut être vue dans Sacks et al. (2010)¹ en détail. Par conséquent, il y a 52 interactions positives sur les 56 interactions entre Lean Construction et BIM (les nombres dans les cellules). La littérature montre que le nombre d'interactions et de possibilités a augmenté à mesure que l'utilisation du BIM se développe rapidement tout au long du cycle de vie du projet.

Certaines des interactions positives significatives (synergies) sur les 56 interactions totales de la figure 1 (cellules vertes) incluent que : le BIM réduit les variations de conception et de construction, le BIM réduit les temps de cycle de conception et de construction, le BIM permet la visualisation du produit et du processus et le BIM prend en charge un certain nombre de principes Lean et du Lean Construction. Le BIM est efficace pour identifier et, dans certains cas, corriger les erreurs de conception et de construction, les conflits et générer des relevés de quantité corrects¹, ce qui conduit à réduire les variations dans les processus de conception et de construction. Il permet aussi de générer rapidement des dessins de conception, des alternatives de conception, des relevés de quantité, des calendriers de construction et des tâches, ainsi qu'un support de préfabrication étendu, ce qui réduit les temps de cycle. La capture de valeur peut être facilitée en visualisant rapidement différentes alternatives de conception avec leurs impacts possibles sur le coût et le délai. Les fonctionnalités de visualisation compétentes des modèles BIM s'intègrent bien dans la gestion grâce à la visualisation du principe du Lean Construction.

Certaines des interactions négatives de la figure 1 (cellules rouges) incluent : l'immaturité de la technologie BIM, la complexité accrue de la gestion, l'augmentation de l'inventaire des conceptions alternatives et des dessins de conception. En effet, la technologie n'est pas exempte de ses défis ; il existe des problèmes d'interopérabilité entre les différents fournisseurs de logiciels BIM, les objets BIM et les protocoles de données doivent être davantage normalisés. De plus, différents pays ont différents niveaux de maturité BIM, ce qui peut sembler en contradiction avec la philosophie du lean consistant à utiliser une technologie éprouvée et à valeur ajoutée. De plus, l'intégration de la construction allégée avec le BIM peut introduire d'autres complexités et surcharges pour les professionnels de l'AEC (Industrie de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction) dans la pratique. La génération rapide d'alternatives de conception, de relevés de quantités, de délai de construction et de tâches peut également créer rapidement un large inventaire de documents (plans, calendriers, métrés, etc.).

BIM et Lean en phase de construction

Actuellement, le BIM fournit une plate-forme de visualisation efficace pour les réunions de planification collaborative/dernier planificateur, les dossiers de conception et les engagements des parties prenantes. La visualisation de l'intention de la construction dans ces efforts augmente la transparence, déclenche des discussions entre les métiers, aide à identifier de manière collaborative les éventuels conflits de travail et les goulots d'étranglement/contraintes de processus à court terme².

L'utilisation combinée de modèles BIM, de serveurs BIM et des technologies émergentes de capture de données sur site , telles que le nuage de points, le marquage par code-barres ou QR-Codes et RFID (Tags ou pouces à ondes radio), et la photogrammétrie avancée, permet l'automatisation d'activités sans valeur ajoutée telles que l'avancement réel du site et le suivi de la production, calculs des paiements progressifs des sous-traitants, contrôle de la qualité de la production et vérifications des tolérances, vérification de la production par rapport aux règles de l’art et exigences de construction, bornage et numérisation des conditions existantes du site/système, surveillance des stocks et suivi des matériaux, des usines et des équipements³. Les contrôles de sécurité de la construction peuvent également être automatisés à l'aide de la technologie BIM⁴.

The 4D (3D model plus time schedule) and 5D (4D plus cost) capabilities of BIM provide constructors with a better understanding of different construction methods and material alternatives with their cost and schedule impacts. It was also shown that BIM enabled 4D as well as 5D simulations and discussions over critical resources, time/schedule, safety, construction space and constructability analyses resulted in reduced on-site cycle times, Request for Information (RFIs), process wastes and increased safety by avoiding work clashes with better constructability in some critical work tasks (e.g. reinforced concrete works)⁵.

Des efforts sont également déployés pour créer des systèmes basés sur le BIM afin de visualiser de manière globale les flux d'informations de construction et de faciliter les contrôles visuels sur site (par exemple, KanBIM et VisiLean). Dans ces modèles augmentant la transparence des processus, les responsables de la construction et les ouvriers peuvent facilement voir et communiquer l'horaire de travail basé sur la localisation et la situation d'une tâche (en cours, arrêtée, face à un problème) avec ses contraintes réelles sur un modèle BIM interactif⁶. Les systèmes de contrôle visuel sont largement intégrés au système Last Planner et affichés sur de grands écrans tactiles sur site.

Grâce à la haute compatibilité des modèles BIM avec aux commandes numériques par ordinateur (CNC) dans la fabrication, la préfabrication de composants de construction complexes (par exemple, conduits, MEP / Ventilation, Électricité et Plomberie, façades préfabriquées, revêtements, structures des cloisons sèches), ce qui réduit considérablement les temps de cycle de construction et augmente qualité de construction, est possible⁷. De plus, les prélèvements de quantité de matériaux de construction générés rapidement grâce aux modèles BIM peuvent être intégrés au logiciel de planification des recours d'entreprise (ERP) des fournisseurs pour faciliter le juste-à-temps (JIT)⁸ en évitant les retards de communication et les erreurs de suivi / prélèvement des matériaux. .

Grâce à l'intégration de la réalité augmentée, des modèles/simulations compatibles BIM ont récemment été utilisés pour former la main-d'œuvre de la construction sur certains problèmes critiques de processus, de qualité et de sécurité^{9, 10} dans des environnements virtuels et interactifs.

REFERENCES

1. Sacks, R., Koskela, L., Dave, B. and Owen, R. L. (2010), The interaction of Lean and BIM: a conceptual analysis. Journal of Construction Engineering and Management, 136 (9) 968-980.

2. Dave, B., Koskela, L., Kiviniemi, A., Tzortzopoulos, P. and Owen, R.L. (2013), Implementing lean in construction : lean construction and BIM. CIRIA.

3. Tang, P., Huber, D., Akinci, B., Lipman, R. and Lytle, A. (2010). Automatic reconstruction of as-built building information models from laser-scanned point clouds: A review of related techniques. Automation in construction, 19(7), 829-843.

4. Zhang, S., Teizer, J., Lee, J. K., Eastman, C. M., & Venugopal, M. (2013). Building information modeling (BIM) and safety: Automatic safety checking of construction models and schedules. Automation in Construction, 29, 183-195.

5. Gerber, J., Becerik-Gerber, B., & Kunz, A. (2010). Building Information Modeling And Lean Construction: Technology, Methodology And Advances From Practice. In 318th Annual Conference, International Group for Lean Construction, Haifa, Israel, July14-16.

6. Sacks, R., Barak, R., Belaciano, B., Gurevich, U. and Pikas, E. (2012), KanBIM Workflow Management System: Prototype implementation and field testing, Lean Construction Journal, 19-35.

7. Hamdi, O. and Leite, F. (2012). BIM and lean interactions from the BIM capability maturity model perspective: A case study. In Proceedings for the 20th Annual Conference of the International Group for Lean Construction.

8. Said, H. and El-Rayes, K. (2014). Automated multi-objective construction logistics optimization system. Automation in Construction, 43, 110-122.

9. Ku, K. and Mahabaleshwarkar, P. S. (2011). Building interactive modeling for construction education in virtual worlds. Journal of Information Technology in Construction, 16, 189-208.

10. Clevenger, C., Glick, S. and del Puerto, C. L. (2012). Interoperable learning leveraging building information modeling (BIM) in construction education.International Journal of Construction Education and Research, 8(2), 101-118.