Niveaux de détail ND1 à ND4 : modéliser juste ce qu'il faut à chaque phase

Le sur-détail, ennemi de la rentabilité : Optimiser la modélisation BIM avec les Niveaux de Détail

Modéliser trop tôt des détails qui changeront fait perdre un temps considérable. À l'inverse, une maquette trop pauvre en phase PRO ne permet ni quantitatifs fiables ni coordination. La clé d'une modélisation BIM efficace et rentable réside dans la maîtrise des niveaux de détail. Ces derniers fixent le juste niveau de précision géométrique et d'information pour chaque phase du projet, garantissant ainsi que l'effort de modélisation est proportionné aux besoins réels.

En tant que consultant BIM/DAO chez PALLADION, je constate régulièrement que l'un des principaux écueils rencontrés par les équipes projet est la tentation du sur-détail ou, à l'inverse, une modélisation trop sommaire. C'est pourquoi une compréhension claire et une application rigoureuse des niveaux de détail sont fondamentales pour optimiser les processus, maîtriser les coûts et assurer la qualité des livrables BIM.

Les quatre niveaux

Pour encadrer cette progression du détail, un cadre standardisé a été développé, souvent adapté des LOD (Level of Development) nord-américains ou du LOIN (Level of Information Need) de la norme ISO 19650. Chez PALLADION, nous privilégions une approche pragmatique, structurée autour de quatre niveaux principaux, applicables à la fois à la géométrie (LOG - Level of Geometry) et à l'information (LOI - Level of Information).

Ces niveaux combinent la géométrie (LOG) et l'information (LOI) : un objet peut être géométriquement simple mais riche en propriétés, ou inversement. Par exemple, un poteau en phase APS (ND2) sera un volume simple mais pourrait déjà contenir l'information de sa résistance au feu. En phase PRO (ND3), sa géométrie sera plus précise (profilé IPE, HEA, etc.) et des propriétés de matériaux spécifiques seront ajoutées.

Cette figure illustre bien l'évolution progressive de la maquette, depuis la conception initiale jusqu'à la phase d'exploitation, soulignant l'importance d'adapter le niveau de détail à chaque étape.

La règle d'or : partir de l'usage

Avant de modéliser, la question fondamentale à se poser est : à quoi servira cet objet dans cette phase ? C'est ce que la norme ISO 19650 désigne comme le "Level of Information Need" (LOIN). L'information à produire doit être déterminée par les cas d'usage définis pour la maquette.

• Pour un quantitatif de béton en phase PRO, une poutre au bon gabarit suffit, sans armatures modélisées individuellement. L'information sur les armatures (nature, quantité, mise en œuvre) sera plutôt attachée à la poutre comme une propriété ou via des documents liés.
• Pour une synthèse réseaux en phase APD/PRO, les diamètres nominaux, les calorifuges éventuels et l'encombrement sont cruciaux. La marque et le modèle exact du produit ne sont pas encore nécessaires.
• Pour la maintenance en phase DOE, la référence du produit exact (avec lien vers sa fiche technique fabricant), son numéro de série, la date d'installation et les préconisations d'entretien importent bien plus que sa géométrie fine. Un équipement peut être représenté par un volume simple mais avec toutes ses informations vitales.

Cette approche axée sur l'usage est essentielle pour éviter le gaspillage de ressources.

Mettre en place les niveaux

L'implémentation des niveaux de détail ne s'improvise pas. Elle nécessite une planification et une standardisation rigoureuses.

1. Les définir par lot et par phase dans la convention BIM. Il est crucial d'adapter les exigences. Par exemple, un architecte pourra avoir des attentes différentes pour le ND3 d'une façade qu'un bureau d'études structure pour le même élément. La convention BIM est le document de référence qui harmonise ces exigences.
2. Créer des familles adaptées à chaque niveau. Dans des logiciels comme Autodesk Revit, cela implique de développer des familles paramétriques incluant des options de visibilité pour masquer ou afficher certains détails en fonction du niveau de détail de la vue, ou de créer des familles spécifiques à un niveau donné. L'utilisation de gabarits et de bibliothèques d'objets BIM pré-qualifiés et standardisés (avec des classifications comme OmniClass ou Uniformat) est fortement recommandée.
3. Contrôler la maquette par rapport au niveau attendu, ni plus ni moins. Des outils de vérification de maquette (comme Solibri ou Navisworks) permettent d'automatiser une partie de ce contrôle, en s'assurant que les objets contiennent les propriétés requises et que leur géométrie est conforme aux exigences de chaque phase.

Cas concret en bureau d'études

Imaginons un bureau d'études structure sur un projet de bâtiment de bureaux.

En phase APS (ND2), l'équipe modélise les porteurs (poteaux, poutres, dalles) sous forme de volumes simples, avec leurs dimensions principales (par exemple, des poteaux carrés de 30x30 cm, des poutres de 30x50 cm), et intègre des informations sur le type de matériaux (Béton Armé) et les résistances au feu préliminaires. L'objectif est de vérifier la faisabilité spatiale, d'estimer les masses principales pour un dimensionnement initial, et de coordonner l'encombrement général avec l'architecte et les fluides. Le calcul structurel se base sur ces sections globales, sans modélisation des aciers.

En phase PRO (ND3), l'ingénieur précise la géométrie des éléments structurels. Les poteaux peuvent devenir des profils spécifiques (ex: 30x60 cm pour certaines descentes de charge), les dalles peuvent intégrer des réservations plus précises. Surtout, les propriétés non-géométriques s'enrichissent : nature des aciers, propriétés mécaniques du béton, valeurs des réactions aux appuis pour les lots secondaires, informations nécessaires aux quantitatifs détaillés de béton et d'aciers (sans modéliser chaque barre). La maquette est utilisée pour générer les plans d'exécution des coffrages et les nomenclatures pour les quantitatifs. Les armatures sont généralement définies par des annotations et des tableaux extraits du modèle, plutôt que par une modélisation individuelle de chaque barre, qui serait du ND4 pour la structure.

En phase EXE (ND3-ND4), si le bureau d'études est en charge du suivi d'exécution, la maquette pourra être enrichie pour la coordination des armatures, ou pour l'intégration de données d'exécution réelles (par exemple, après un relevé). Pour la structure, le ND4 correspondrait à la modélisation explicite de chaque barre d'armature, ce qui est rarement fait dans un cadre BIM globalisé et est plutôt l'apanage des logiciels de ferraillage spécifiques.

Ce cheminement progressif évite de passer un temps colossal à modéliser des armatures en phase APS, pour découvrir ensuite que les sections globales ont changé, rendant ce travail caduc.

Bonnes pratiques / Erreurs courantes

Méthode pas à pas pour la gestion des niveaux de détail

Pour une mise en œuvre efficace, suivez ces étapes structurées :

1. Identifier les cas d'usage et les livrables du projet : Avant de modéliser quoi que ce soit, déterminez à quoi servira la maquette à chaque phase (estimations, analyses énergétiques, synthèse, plans d'exécution, DOE...). C'est la base de votre "Level of Information Need" (LOIN).
2. Définir les niveaux de détail (ND/LOD) par discipline et par phase : Pour chaque cas d'usage identifié, spécifiez le niveau de détail géométrique (LOG) et le niveau d'information (LOI) requis pour les éléments clés de chaque discipline. Consignez ces exigences dans la Convention BIM du projet, idéalement sous forme de tableau ou de matrice pour plus de clarté.
3. Préparer les bibliothèques d'objets et gabarits : Développez ou adaptez des familles d'objets BIM (par exemple, dans Revit) qui peuvent évoluer en détail ou qui sont spécifiques à un ND. Mettez en place des gabarits de projet avec des filtres de vue, des niveaux de détail graphiques et des propriétés personnalisées pour faciliter le travail des modeleurs.
4. Modéliser en respectant les ND définis : Les équipes de modélisation doivent scrupuleusement suivre les exigences des ND pour chaque élément. Cela implique d'utiliser les objets appropriés et de ne pas ajouter de détails ou d'informations qui ne sont pas requis pour la phase en cours.
5. Contrôler et valider la conformité de la maquette : À intervalles réguliers et à chaque jalon de phase, effectuez des contrôles qualité. Utilisez des logiciels de revue de maquette (comme Navisworks, Solibri) pour vérifier le respect des ND (présence des informations, conformité géométrique). Les formats d'échange ouverts comme l'IFC permettent l'interopérabilité pour ces vérifications.
6. Capitaliser et ajuster : Documentez les leçons apprises et ajustez les processus pour les projets futurs. Les retours d'expérience sont précieux pour affiner la définition des ND et l'efficacité de leur application.

Points de vigilance

• Communication : La définition et l'application des ND doivent être le fruit d'une collaboration et d'une communication constante entre toutes les parties prenantes du projet (maître d'ouvrage, architectes, bureaux d'études, entreprises). Des outils comme le BCF (BIM Collaboration Format) sont excellents pour échanger sur les manquements ou les sur-détails identifiés.
• Flexibilité : Bien que les ND soient essentiels pour la structuration, il faut conserver une certaine souplesse. Des modifications de projet peuvent nécessiter une adaptation des ND pour certains éléments.
• Poids des modèles : Un sur-détail inutile peut rendre les maquettes lourdes et difficiles à manipuler, ralentissant les logiciels et les échanges. Une bonne gestion des ND est un gage de performance.
• Responsabilité : La Convention BIM doit clairement attribuer la responsabilité de la production de chaque ND à la discipline concernée.

À retenir

• ND1 concepts, ND2 systèmes, ND3 produits, ND4 ouvrage exécuté.
• Géométrie et information évoluent séparément, mais de concert, en fonction des usages de la maquette.
• On modélise pour un usage spécifique, pas pour la beauté du modèle ou par habitude.
• L'ISO 19650 et le concept de LOIN (Level of Information Need) sont des références incontournables pour structurer cette démarche.
• La convention BIM est le document clé pour définir et encadrer les niveaux de détail sur un projet.

En maîtrisant les niveaux de détail, vous transformez le BIM d'une simple technologie en un puissant levier d'optimisation de la rentabilité et de la qualité pour tous vos projets. C'est une démarche stratégique pour tout professionnel du bâtiment engagé dans l'ère numérique.

Article issu de la thèse professionnelle « Transition et déploiement optimisé du BIM, application en bureau d'études ».

Mickael Quinart, PALLADION