Amélioration de l’interopérabilité BIM via un cadre de co-modélisation par requêtes et enrichissements itératifs de données

par Lea Sattler

Thèse de doctorat en Génie industriel (AM)

Sous la direction de Samir Lamouri.

Soutenue le 07-07-2021

à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur , en partenariat avec Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-....) (laboratoire) , École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....) (établissement de préparation de la thèse) et de Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201 (laboratoire) .

Le président du jury était Zohra Cherfi-Boulanger.

Le jury était composé de Samir Lamouri, Hind El Haouzi, Olivia Penas, Christian Girard, Robert Pellerin, Dominique Deneux.

Les rapporteurs étaient Hind El Haouzi, Olivia Penas.

mots clés

• Bim
• Interopérabilité
• Collaboration
• Co-Modélisation
• Requêtes
• Modélisation des données du bâtiment -- Thèses et écrits académiques
• Modélisation des données (informatique) -- Thèses et écrits académiques
• Génie industriel -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le manque d’interopérabilité dans le BIM (Building Information Modeling) est reconnu par la communauté scientifique et par les acteurs de l’AEC (Architecture, Engineering and Construction), et impacte la collaboration digitale : sur le terrain, les échanges de données liées au BIM ne sont ni normés ni automatisés et conduisent à des ressaisies et pertes de données lors des itérations, entravant les flux de données et de travail. La présente thèse vise à investiguer cette double question, impliquant des considérations techniques (interopérabilité technologique : compatibilité entre modèles de données, formats) et organisationnelles (interopérabilité métier : modèles d’affaires, coopération humaine) au sein d’une industrie fragmentée et peu numérisée. Un triple état de l’art – à travers des allers-retours entre une période récente (2013-2018), vintage (1990-2000), et brûlante (2019-2021) – révèle que ces deux pendants ne sont que trop rarement traités conjointement dans la littérature scientifique. Un levier à la fois technique et organisationnel est donc proposé afin d’améliorer l’interopérabilité BIM : un cadre collaboratif basé sur des cycles itératifs de requêtes et d’enrichissements collectifs de données. Ce cadre, qui vise à instaurer des processus de co-modélisation BIM multi-métier, est appuyé par un prototype logiciel, Treegram, permettant de fédérer et de transcrire des données BIM hétérogènes dans une base de données neutre, que les utilisateurs peuvent interroger et enrichir. Les requêtes constituant l’atome des échanges de données, la collaboration BIM s’organise autour de cycles de requêtes/vérifications/enrichissements de données. L’utilisation de Treegram sur un projet réel montre que le cadre proposé, s’il fonctionne d’un point de vue technique et améliore les flux de données, interroge les limites des modes traditionnels de production de projet dans l’AEC et soulève la question des modèles d’affaires susceptibles d’accueillir les logiques intégratives de l’ingénierie concourante et des technologies de l’industrie 4.0.

mots clés

• Bim
• Interoperability
• Collaboration
• Co-Modeling
• Queries

Titre traduit

Improved BIM interoperability via a co-modeling framework using iterative data queries and enrichment

Résumé

The lack of interoperability in building information modeling (BIM) is acknowledged by the scientific community and by architecture, engineering and construction (AEC) actors and impacts digital collaboration. In the field, BIM data exchanges are neither standardized nor automated and lead to data re-entry and loss during iterations, hindering data flows and workflows. This thesis aims at investigating this double issue, involving technical (technological interoperability: compatibility between data models, formats) and organizational (business interoperability: business models, human cooperation) considerations in the context of a fragmented and low-digitalized industry. A three-pronged state of the art – through comparisons between recent (2013-2018), vintage (1990-2000), and proximate (2019-2021) periods – reveals that these two realms are but seldom considered together in the scientific literature. A technical as well as organizational device is therefore proposed to improve BIM interoperability: a collaborative framework, based on iterative cycles of collective data queries and enrichment. This framework aims at establishing interprofessional BIM co-modeling processes and is supported by a software prototype, Treegram, allowing to federate and transcribe heterogeneous BIM data into a neutral database, which users can query and enrich. As queries are the core of data exchange, BIM collaboration is organized around data query/verifications/enrichment cycles. The use of Treegram on an actual project shows that while the proposed framework works from a technical point of view and improves data flows, it nevertheless questions the limits of the traditional modes of project production in AEC and raises the question of the business models likely to accommodate the integrative rationales of concurrent engineering and industry 4.0 technologies.