Digital modell

En digital modell er en geometrisk fremstilling av et objekt eller et sett med objekter (kjøretøy, bygning, etc.), vanligvis i 3D, produsert på en datamaskin for å analysere det, kontrollere det og simulere visse atferd.
Den brukes til å designe og / eller representere (i stillsyntetisk bilde eller i dynamisk simulering ) et prosjekt eller et objekt. Denne kan bygges eller allerede bygges. Modellen kan gjøre det mulig å administrere objektet ( hjemmeautomatisering , fengsel, sykehus, fabrikk ...) eller ha et potensielt kall (presentere en arkitektur som kan eksistere).

Uttrykket betegner også det digitale verktøyet som genererer og bruker denne digitale avataren, så vel som den tilknyttede databasen og den mer eller mindre samarbeidende prosessen med konstruksjon og oppdatering av modellen, mens "andre fremdeles mener at det er en analysemetode eller til og med en styringsmetode ... ” .

Det engelske uttrykket er digital mock-up eller kort sagt DMU , men innen arkitektur og byplanlegging er akronymet BIM (for det engelske uttrykket " building information modelling ", noen ganger oversatt i Frankrike av "Bâtiment and Modeled Information" ) brukes oftere.

Tekniske og økonomiske interesser til den digitale modellen

Den digitale modellen gjør det først og fremst mulig å forstå et produkt før det eksisterer fysisk, inkludert gjennom virtuell prototyping  ; å se produktet er å begynne å forstå det.

Oppstrøms og under konstruksjon kan teknikere og ingeniører som definerer produktet lettere utveksle løsninger og de forskjellige mulige tekniske alternativene, for å beholde den beste med hensyn til kriteriene eller prosjektets.

Visse kontroller og simuleringer kan utføres på produktet før det fysisk eksisterer, slik at visse problemer eller feil kan oppdages veldig tidlig. Disse foreløpige rettelsene er mindre kostbare for brukeren. Således innen konstruksjonen er den digitale modellen også en støtte for selvkontroll av fagpersoner etter hvert som stedet utvikler seg, og deretter i løpet av konstruksjonens levetid (for eksempel angående kravene i RT2012 eller anti-seismiske forskrifter). Det vil også lette optimaliserte reparasjoner, for eksempel å finne lekkasjer.

Lønnsomhetskontroll

For eksempel, for å validere banen til en rakett ved start, kan ikke-kollisjonskontrollen utføres mellom raketten og lanseringsbordet.

Kinematisk simulering

Kinematisk simulering gjør det mulig å animere et objekt eller en serie objekter mens de respekterer deres kinematiske lenker, og deretter analysere systemet i drift og dermed

Den kan brukes i et virtuelt miljø , for trening eller funksjonell rehabilitering (etter en cerebrovaskulær sykdom (slag) for eksempel; grensesnitt tilpasningsdyktig til handicap for hver pasient (100 000 til 145 000 personer / år i Frankrike, en st  kilde) tap av autonomi i Frankrike).

Tilgjengelighetskontroll

Her settes en mannekeng inn i den digitale modellen, som gjør det mulig å verifisere at den ikke blir hindret av et element i miljøet, og at den har tilgang til alle komponentene som forventet.

Denne funksjonen brukes mye til å simulere vedlikeholds- eller MCO-oppgaver (vedlikehold i driftsforhold).

Design og estetisk kontroll

Den digitale utseendemodellen gjør det mulig å validere designvalg når det gjelder farger og materialer. For eksempel, fra den digitale modellen til interiøret i en bil, gjør den digitale utseendemodellen det mulig å studere og validere harmoniene i farger og materialer.

Digitale modeller i arkitektur

De inneholder to hovedelementer som hver kan leveres i et åpent "åpent" og interoperabelt format (f.eks. IFC-format ) eller i et "proprietært" format (som innebærer at hele kjeden av aktører som må bruke denne digitale modellen har den samme programvaren ):

1 ° En database som inneholder egenskapene til hver tekniske komponent i bygningen (struktur, men også dører, undertak, kanaler, rør, varmeinstallasjoner osv. Hvert "objekt" i databasen kan legges inn for volum og form og farge, tekstur, soliditet, brannmotstand, akustikk, etc. men også for merkevaren, funksjonene, energiforbruket, karbonavtrykket eller forventet levealder, miljø- og helsepåvirkning ... og til slutt dets grafiske fremstilling;

2 ° En grafisk fremstilling av bygningen (2D eller 3D, animert eller ikke, generert på forespørsel og gjenspeiler fremdriften av prosjektet, realiseringen eller driften av den. Merk: hvis den er laget på tidspunktet for en renovering i stedet for under bygging , det kan inneholde hull (relatert til elementer som ikke berøres av renoveringen, etc.).

Nyttighet: For å utvikle bevarings- og restaureringsprosjekter, eller for å studere innføring av en ny bygning eller gjenstand i omgivelsene eller landskapet, kan den digitale modellen berike og fullføre arkitektoniske tegninger, med syntetiske bilder, med simulering av lys, interiørbelysning og skygger. støpt på forskjellige tidspunkter av dagen avhengig av sesong. Et rom, en leilighet, et hus, en bygning, et nabolag kan således studeres og observeres praktisk talt fra flere synsvinkler (eksteriør eller interiør), via et virtuelt kamera og på en beriket måte takket være en semantisk dimensjon (tilhørende attributter og egenskaper til hvert element i modellen). En 3D-skriver kan også bruke den til å produsere fysiske modellelementer. Det kan gjøre det lettere å beregne kostnadene.

Når det gjelder miljøet og landskapets integrasjon av prosjektet, kan det også produseres en akselerert simulering av veksten av trær og deres støpte skygge . Den virtuelle omvisningen av modellen kan hjelpe med salg eller utleie av rammen som er digitalisert, eller med visse tekniske samsvarskontroller.

Fra 2D- eller 3D-data levert av arkitekten jobber designkontoret både på den fysiske 3D-modellen og på den analytiske modellen beregnet på analysebehov. Flere re-poster og frem og tilbake på data under prosjektet kaster bort dyrebar tid og kan generere feil med noen ganger katastrofale konsekvenser. Forleggere har derfor utviklet ny, mer automatisk programvare, med mer visuelle og enklere grensesnitt, som er rettet mot både ingeniører og arkitekter. Fordi, utover etableringen av automatiserte og pålitelige gateways mellom programvare, er utfordringen å samle de ulike interessentene i et prosjekt rundt vanlige data - den digitale modellen - med effektive oppdateringsmetoder. I tillegg kan automatisk utvinning av data fra databasen bidra til å produsere nyttig statistikk om energiforbruk, vedlikeholdsbehov osv. Utover det kan det være en "lagring (obligatorisk eller frivillig) i god orden i"  skyen  "av alle digitale modeller, og dermed utgjøre en generell database med sitt regime for lese- og tilgangsrettigheter. Skriving, muliggjort av dagens IT-ressurser , fortjener å bli studert fra starten av BIM-distribusjon ” .

Og takket være et passende grensesnitt for menneske-maskin , kan verktøyet integreres i et kommunikasjonssystem med interessenter direkte (f.eks. Fremtidige innbyggere eller brukere) eller indirekte eller innflytelsesrike (beboere, finansierere, landskapsarkitekter osv., Som kan navigere i et prosjekt med et enkelt styrespak, eller til og med med et virtuelt nedsenkningsgrensesnitt). Det kan også være et virtuelt miljøverktøy for menneskelig læring eller for trening på virtuelle objekter. Noen verktøy tillater også samarbeid på samme modell, av mennesker langt borte i verdensrommet.

Normer og standarder: God interoperabilitet er nødvendig, noe som innebærer internasjonale standarder for dataformater som en internasjonal ideell forening ( BuildingSMART ) opprettet i 1995 er med på å utvikle. I 2010-årene, i regi av ISO, eksisterte IFC ( Industry Foundation Classes ) , som skulle tillate aktører i byggesektoren å jobbe uten å måtte legge inn data fra annen programvare (versjon 4 av IFC-merket standard ISO ( 16.739)september 2012 og internasjonalt anerkjente standarder siden Mars 2013.

I Frankrike ble en EVE-programvareplattform ( beriket virtuelt miljø ) utviklet av CSTB på grunnlag av åpne standarder (IFC og “OpenBim file”, GML, Open Source-standarder for styring og representasjon av virtuelle scener osv.), Kompatibel med CAD- verktøy og geografisk informasjonssystem (GIS). IFCs ( Industry Foundation Classes ) er standarden for utveksling og arkivering av tekniske data fra den digitale konstruksjonsmodellen, individualisering av gjenstander som sted, bygning, gulv, vegg, bjelke osv. Det gjør det mulig å integrere, om ønskelig, egenskaper som materialets natur, termiske, akustiske, lys etterklangskoeffisienter, etc. som er nødvendige for å lage avanserte simuleringer.

Fra 2000 til 2014 jobbet noen franske industriister og byggeklynger ( Eskal Eureuka, SE2E, Pôle Alsace Énergie Vie, Rhône-Alpes Eco-energies, etc. ) med å bruke 3D Scan og / eller digitale modeller. Med særlig BIM - 2015 , Mediaconstruct-prosjekt finansiert av innkallingen til prosjekter “TIC & PME 2015” av DGCIS, som tar sikte på å fjerne visse barrierer for den generelle utviklingen av BIM-IFC i små og mellomstore bedrifter om to år, via en ”  Tilbud og BIM  ” (led av FFB og en “ Software Certification ” -akse   (med CSTB), for å sikre utveksling i IFC gjennom en internasjonal vurdering, dette gjøres i forbindelse med AFNOR “PPBIM” -initiativet (Product Properties for BIM).

Opplæringsbehov er identifisert for byggenæringen. Den École des Ponts Paristech er å støtte en ny masterprosjekt som spesialiserer seg på digital modellering som et prosjektstyringsverktøy, med Special School of Public Works, Bygg og Industri (ESTP), Arts et Métiers Paristech , den " National School of Geographic Sciences , den Vitenskapelig og teknisk senter for bygging (CSTB), arkitekturskolene i Marseille, Toulouse og Paris Val-de-Seine og Ecotec . Reformen av STI2D Baccalaureat påla BIM i undervisningen. BIM er også introdusert i visse kurs innen BTS, arkitekturskolen, ingeniører og profesjonell lisens.

Digitale modeller innen byplanlegging og byplanlegging

Det kan være av interesse for hele prosjektets livssyklus og hjelpe mange interessenter til å ta sine valg (investorer, leietakere, eiere, utviklere, designere, byggherrer, operatører, ledere og andre brukere).

Disse verktøyene (f.eks. LandSim3D , 3D Turbo osv.) Begynner å bli brukt, spesielt for store prosjekter (f.eks: 3D-modellering av La Défense-distriktet av og for Epad og CCS Company ved hjelp av en 3D-modelleringsprogramvare som er i stand til å samle og registrere heterogene 3D-informasjonskilder (matrikkel, IGN, lokalsamfunn, motorveiselskaper, offentlige byggefirmaer, luftfotogrammetri, landmålere, DDE osv.) i en sammenhengende strukturert 3D-modell i kvartaler, med en nøyaktighet på 1 cm.

Digital modell og offentlig orden

I Europa: For å legge til rette for og fremskynde koordineringen av arkitekter, ingeniører, prosjekteiere, byggefirmaer deres beste samarbeid, og for å forbedre rettssikkerheten ved offentlige anskaffelser , anbefaler et europeisk direktiv ("  pakken for offentlige anskaffelser " modeller og digitale prosesser ( Building information modellors eller BIM) under anbudskonkurranser og arkitektoniske eller byplanleggingskonkurranser for offentlige prosjekter. Hvert medlemsland i EU vil kunne oppmuntre, spesifisere eller gjøre obligatorisk bruk av BIM for byggeprosjekter finansiert av offentlige midler. I fremtiden kan disse berikede og delte databasene også mate 3D-skrivere for konstruksjon av visse elementer, eller til og med en hel bygning av Printed Architecture . Denne modelleringen kan også brukes til å bedre vurdere holdbarheten til konstruksjonen, dens driftskostnader og la (som artikkel 67 og 68 i direktivet oppfordrer til) ikke velge det billigste tilbudet, men det som er det mest økonomiske og fordelaktige av integrering av grundigere kriterier for livssyklusanalyse (fra design til demontering og gjenvinning av materialer) og vedlikeholds- og driftskostnader (inkludert energiforbruk). Direktivets artikkel 22-4 tillater den medlemsstat som ønsker det, med hensyn til kommunikasjonsmidlene, bruk av et metodisk verktøy av typen "digital mockup", arbeid som også innebærer interoperabilitet. brukt av bransjene (en åpen ISO-standard tar sikte på å lette bruken av samarbeidsverktøy på dette området). Flere medlemsstater oppfordrer allerede til bruk av digitale mock-ups (ofte påkrevd for store komplekse prosjekter), inkludert Finland, USA, Australia, Qatar, Sør-Korea, Kina, India, Norge, Singapore og Storbritannia). Direktivets artikkel 31 oppmuntrer også til "  innovasjonspartnerskap  " , et prinsipp som fra september 2014 ble omskrevet i fransk lov , for å tillate oppdragsgiveren å etablere et partnerskap for utvikling og påfølgende anskaffelse av et produkt., Ny og innovativ tjeneste eller arbeide uten behov for en egen anskaffelse for anskaffelsen. I følge BIM-rapporten fra 2014 oppstår etiske og juridiske spørsmål som ikke er nye, men som kan forverres av enkel kopiering av digitale objekter: ”Bruken av opphavsrettsfrie systemer for å bruke BIM skal ikke være unntatt aktørene fra å dybdehensyn med hensyn til tilgangsrettigheter og bruk av data (...) Den digitale modellen inneholder alle data om bygningen og er veldig lett reproduserbar, noe som letter plagiering eller forfalskning ”  ; Er det behov for spesifikt godtgjørelse for overføring av rettigheter til modellen når bygningen er offentlig? Hvordan sikre disse dataene på lang sikt? Disse spørsmålene krever nærmere undersøkelse.

I Frankrike: Innenfor rammen av PUCA ( Plan Urbanisme Construction Architecture ) og spesielt etter miljøkonferansen i september 2012 og for å svare på utfordringene med energi og økologisk overgang, ble det laget en rapport og forslag om temaet "  BIM og  Asset ledelse  "som en del av"  Bærekraftig byggeplan ", som involverer kapitalforvaltere (forsikringsselskaper, anleggs- og eiendomsforvaltere, kapitalforvaltere osv.)

Numeriske simuleringer

Den numeriske modellsimuleringen (endelig element eller annet) er datamaskinkoder som kan simulere hele eller deler av oppførselen til virkelige objekter.

Uttrykket “digital modell” brukes ofte til å betegne helheten som utgjør 1 / den faktiske beregningskoden, 2 / visualiseringsmiljøet, generelt i 3D, som gir en animert grafisk fremstilling av resultatet av simuleringen, 3 / den digitale beskrivelsen av det modellerte objektet og dets relevante egenskaper, og 4 / settet med parametere som gjør det mulig for den digitale modellen å simulere oppførselen til dette nøyaktige objektet i samsvar med målinger som tidligere er utført for å kalibrere modellen.

Man kan nevne som et eksempel de digitale modellene av industrielle gjenstander som konstrueres (bildekk, hvis deformasjon og oppvarming er simulert som en funksjon av fortauets mekaniske egenskaper osv.). Et annet eksempel er den digitale modeller av naturlige objekter (den vanlig av Alsace , som simulerer slik det absorberer i sin jord, og i sin grunnvannet dem fra landbruket forurensende stoffer , for eksempel).

Beslektede felt

Grensene for den digitale modellen

Representasjonen av produktet alltid mer eller mindre forenklet og ofte idealisert. Den inneholder verken beskrivelsen av den interne molekylære strukturen til materialene eller de mulige dispersjonene på overflaten. Du kan ikke simulere alt med en digital modell! Den digitale modellen er ikke virkelighet!

Et annet spørsmål, viktig i den digitale verdenen der standardene og virkemidlene for datalagring utvikler seg raskt, er arkivering av modellen på lang sikt.

Kostnader

Det varierer avhengig av bygningstype og programvare som brukes, og i henhold til modellens presisjon, men ifølge 2014-rapporten avskrives raskt den økonomiske investeringen knyttet til den digitale modellen, sett i form av totalkostnad. " (Side)

Programvare

Ikke uttømmende liste over programvare som brukes til å bygge digitale modeller:


Merknader og referanser

  1. Sustainable Building Plan (reporters: Franck Hovorka and Pierre Mit), 2014 BIM and Asset Management work group report; En digital avatar av strukturen og arven til tjeneste for bærekraftig bygging: "Building and Modeled Information" (BIM), PDF, TOME 1, rapport og forslag 64 sider
  2. GRID Frankrike, gjenopprette et normalt liv etter hjerneslag , (“REAKTIVT” prosjekt fra HOPALE Foundation (sluttbruker) i samarbeid med University Lille 1, CEA, Inria og selskapet Idées-3com, støttet av ANR via AAP TecSan 2007
  3. Eks: FDES: Miljø- og helsedeklarasjonsark , eller EPD for miljøproduktdeklarasjon
  4. CSTB, Digital modell , januar 2009.
  5. Se også: ISO 15686‐5 standard
  6. BIM til den internasjonale standarden som integrerer IFC-datamodellen spesifisert på EXPRESS-språket, i samsvar med ISO 10303-11-standarden; hvis den ble opprettet av sertifisert CAD / DAO-programvare, kan den leses av all annen sertifisert CAD / DAO-programvare (en liste over sertifisert programvare er tilgjengelig på BUILDINGSmart-nettstedet
  7. prosjekt lansert i slutten av 2012 av AIMCC hos AFNOR, med Mediaconstruct - samler produsenter og alle aktører i byggesektoren
  8. ENPC, spesialisert master i BIM, integrert design og livssyklus for bygninger og infrastrukturer (BIM) konsultert 2014-04-02
  9. Le Moniteur (2014) Stem i EU-parlamentet om innrømmelsesdirektivene
  10. Kheddouci, F. (2010). Langvarig arkivering av den merkede 3D-digitale modellen (PDF, 38 Mb), doktoravhandling, École de technologie supérieure ( sammendrag )

Vedlegg

Bibliografi

Dokument brukt til å skrive artikkelen : dokument brukt som kilde til denne artikkelen.

Relaterte artikler