Construction virtuelle

La réalité virtuelle, la réalité augmentée et la réalité mixte sont devenues des notions familières et sont utilisées dans les secteurs les plus variés. Toutes trois sont ce que l’on appelle des technologies immersives, et sont susceptibles (ou déjà en train) de révolutionner l’interaction entre l’homme et les organisations ainsi que leurs produits et services. Alors que la réalité virtuelle est connue de longue date et largement répandue, la réalité mixte constitue la technologie la plus récente et la plus aboutie: elle associe des éléments de réalité virtuelle et de réalité augmentée à un environnement réel.

Déjà utilisées dans différents domaines de la construction, les technologies immersives recèlent encore un potentiel important tout au long de la chaîne de création de valeur. Grâce à l’interaction entre des données et des objets virtuels d’un côté et des éléments du monde réel de l’autre, des données 3D recueillies dans le cadre du BIM peuvent par exemple être représentées sous forme de bâtiments virtuels sur le chantier. Cela ouvre des perspectives en termes d’identification anticipée des erreurs, de simplification de la collaboration entre les différentes équipes de projet et de hausse de l’efficacité des processus du fait d’un échange d’informations amélioré. Il existe déjà plusieurs exemples d’application des technologies immersives dans le secteur de la construction. Ainsi, la succursale Migros de Schlieren a été «construite» et visitée virtuellement au préalable par le biais de la réalité virtuelle.

Le paragraphe «Applications tout au long de la chaîne de création de valeur dans le secteur de la construction» présente et explique les possibilités d’utilisation potentielles et effectives de la réalité virtuelle, augmentée et mixte. Les entrepreneurs suisses qui souhaitent par exemple simplifier et moderniser leurs processus de formation pourront réfléchir sur cette base à l’éventuelle valeur ajoutée de l’une de ces technologies pour leur entreprise. Concernant le secteur principal de la construction, nous insisterons plus particulièrement sur la réalité augmentée.

Base théorique

Qu’est-ce qu’une technologie immersive?

Une technologie est immersive lorsqu’elle permet à l’utilisateur de s’immerger dans un univers virtuel. Alors qu’auparavant, il suffisait pour ce faire d’un téléviseur, le système est aujourd’hui bien plus sophistiqué – la réalité virtuelle n’est plus seulement visible en 3D, il est désormais possible d’y accéder, de la modifier et parfois aussi de la sentir. Dans l’industrie du divertissement, les technologies immersives sont utilisées pour donner au joueur la sensation d’une immersion complète dans le monde virtuel grâce à un casque spécial. Mais d’autres secteurs aussi profitent de plus en plus de ces technologies. La formation, par exemple: les besoins toujours plus grands en nouvelles connaissances techniques nécessitent un apprentissage rapide de nouvelles compétences. La réalité virtuelle, augmentée ou même mixte permet de simuler des situations spécifiques pour s’y familiariser sans risque et sans avoir à se déplacer.

Réalité virtuelle, augmentée et mixte

Nous vous expliquons ci-dessous les points communs et les différences entre la réalité mixte, la réalité augmentée et la réalité virtuelle. Remarque: la définition de la réalité mixte est fluctuante. Il s’agit parfois d’un terme générique employé pour désigner toutes les formes mixtes entre les mondes réel et virtuel, définition selon laquelle la réalité virtuelle et la réalité augmentée feraient partie de la RM. C’est pourquoi nous utilisons ici la définition la plus courante de la réalité mixte en tant que concept propre et abouti.

Virtual Reality

La réalité virtuelle (RV) est le type de technologie immersive le plus connu. L’utilisateur évolue ici dans une réalité entièrement générée par ordinateur, et donc virtuelle. Un casque de réalité virtuelle permet de se déplacer au milieu d’objets virtuels sur un écran. La plupart du temps, le casque est relié à un ordinateur ou à une console qui crée l’expérience virtuelle. Mais il existe déjà des casques de réalité virtuelle autonomes tels que l’Oculus Go.

La réalité virtuelle est aujourd’hui largement utilisée pour la formation dans l’aéronautique, la médecine et l’armée. Les cockpits recréés virtuellement permettent d’effectuer une simulation réaliste sans les dangers d’un avion réel. Les chirurgiens s’exercent avec des outils et des patients virtuels pour acquérir des compétences qui leur serviront en salle d’opération. Policiers et militaires s’entraînent en donnant l’assaut dans des bâtiments virtuels, réduisant ainsi le risque de blessure.

Augmented Reality

La réalité augmentée (RA) intègre des informations numériques dans le monde réel. Au lieu de proposer une expérience immersive entièrement virtuelle, la RA ajoute au monde réel des photos, textes et autres informations virtuelles. Des objets virtuels peuvent ainsi être observés dans un environnement réel à l’aide de smartphones, tablettes, lentilles de contact intelligentes et casques de réalité augmentée. L’un des exemples de réalité augmentée les plus célèbres a fait fureur en 2016: le jeu sur smartphone Pokémon GO envoie l’utilisateur à la chasse aux personnages Pokémon virtuels dans son environnement quotidien. Au-delà du secteur du divertissement, la réalité augmentée est utilisée par exemple par IKEA pour développer une application servant à visualiser des articles dans son propre intérieur avant de les acheter. L’application superpose pour cela des versions virtuelles de meubles à des photographies réelles du logement. La réalité augmentée est aussi présente dans le tourisme, notamment à travers une application capable d’identifier et de nommer les montagnes environnantes via la caméra du smartphone.

Mixed Reality

La réalité mixte (RM) va encore plus loin que la réalité augmentée. Les utilisateurs peuvent interagir en temps réel avec des objets virtuels intégrés au monde réel, et les modifier. Ces objets virtuels réagissent aux interactions avec l’utilisateur comme s’ils étaient eux-mêmes réels. Il faut pour vivre l’expérience un casque de réalité mixte qui offre une représentation holographique à travers des lunettes translucides (qui laissent passer la lumière). Les lunettes couvrent intégralement le champ visuel de l’utilisateur, tout en enregistrant celui-ci et en le mêlant aux objets virtuels. La réalité mixte utilisant différentes technologies de détection des mouvements, des regards et des voix, elle nécessite une puissance de calcul bien plus importante que la réalité virtuelle ou augmentée.

Elle représente le tout dernier développement parmi les technologies immersives, de sorte que son utilisation reste encore limitée. Toutefois, quelques entreprises utilisent déjà ce procédé via l’application de RM Microsoft HoloLens pour optimiser certains processus. La possibilité de voir ce qui doit être fait laisse entrevoir un fort potentiel d’utilisation dans le contexte commercial. Renault améliore par exemple ses processus de contrôle de la qualité dans le domaine du montage des moteurs: à l’aide de l’HoloLens, les contrôleurs qualité intègrent l’ensemble des pièces du moteur et obtiennent des aides à la décision pour les étapes complexes. Chez le fabricant allemand d’ascenseurs et d’escaliers mécaniques ThyssenKrupp, les techniciens sur le terrain sont munis d’une HoloLens pour, au sens propre, garder à l’œil toutes les informations utiles. Les machines peuvent ainsi être réparées de la façon la plus rentable et efficace possible. BAE Systems, une multinationale active dans les secteurs de la défense, de la sécurité et de l’aéronautique, utilise l’HoloLens pour la construction de systèmes d’entraînement électroniques, ce qui lui a permis de réduire de 50% la durée de fabrication.

Différences entre réalité virtuelle, augmentée et mixte

Applications tout au long de la chaîne de création de valeur dans le secteur de la construction

Planification

Détection des conflits

L’un des problèmes les plus évidents en matière de planification se présente lorsque deux éléments de conception se chevauchent, par exemple les éléments de chauffage/ventilation et les systèmes électroniques dans un même mur. Tout aussi grave, mais plus difficile à identifier: une lacune dans la conception. Comment détecter de tels conflits? Il y a d’abord la manière classique: en étudiant les plans, en évaluant la conception et en demandant conseil à des collègues expérimentés. Ensuite, il existe des logiciels de détection automatique des conflits tels que Navisworks. Cela peut fonctionner pour certains conflits, dès lors que les données BIM sont exactes et ont été correctement modélisées. Mais ces logiciels ne permettent pas encore de résoudre les conflits.

La réalité virtuelle offre une immersion au cœur de la conception – il est possible de s’y déplacer librement et toutes les personnes impliquées découvrent ensemble le modèle virtuel. Différents outils permettent l’examen de modèles 3D en réalité virtuelle, par exemple Revit Life, Enscape, InsiteVR, IrisVR et Revizto. Grâce à des lunettes de RV montées sur le casque, le modèle peut être parcouru comme un bâtiment existant réellement. Les conflits évidents tels qu’une hauteur de pièce insuffisante sont immédiatement détectés tandis que les conflits moins visibles sont identifiés au moyen du logiciel. Les modifications sont donc nettement plus faciles à réaliser et engendrent moins de coûts. Cela permet d’accélérer le processus global, de diminuer le nombre d’améliorations à apporter ultérieurement et de réduire la facture.

Visite virtuelle de bâtiments à la vente/location

Jusqu’à récemment, les donneurs d’ordre étaient fréquemment confrontés au manque de transparence du processus de construction. L’étude de plans en 3D, voire en 2D, ainsi que des visites occasionnelles sur le chantier suffisent rarement à se faire une idée précise du futur bâtiment. D’une part, cela est laborieux en termes de contrôle et d’autre part, cela limite les options de visualisation pour des clients finaux potentiels. La réalité virtuelle offre une représentation complète du produit final bien avant sa réalisation concrète. Le donneur d’ordre peut donc organiser, pour des personnes intéressées, des visites guidées virtuelles à travers le bâtiment – incluant la vue, l’éclairage et l’ameublement. Il est ainsi en mesure d’intégrer les aspects commerciaux à un stade plus précoce du processus de construction et d’améliorer la planification financière.

Visite virtuelle de bâtiment à l’aide de la réalité virtuelle (source: Connect&Construct)

Exemple d’application

Avant sa construction effective, une nouvelle succursale Migros à Schlieren a été intégralement reproduite dans la halle de réalité virtuelle «Fusion Arena» à Zurich-Altstetten. Le gros œuvre virtuel était entièrement accessible, ce qui a permis aux gestionnaires de discuter d’aspects comme la hauteur sous plafond, l’aménagement intérieur et la taille des pièces. Des modifications ont été apportées lorsque cela était nécessaire pour éliminer d’emblée de potentiels défauts de construction.

La «Fusion Arena» à Zurich-Altstetten (source: pandally.com)

Exécution

Hausse de l’efficacité et de la précision du travail

Les technologies immersives, en particulier dans notre cas la réalité augmentée, peuvent faciliter la construction grâce à l’harmonisation précise de données holographiques sur le chantier, par exemple au moyen de casques de chantier spéciaux équipés de Trimble Connect pour HoloLens. L’utilisateur a ainsi accès aux données BIM critiques intégrées au projet. Les équipes peuvent donc notamment, pendant la construction, visiter virtuellement le projet final et découvrir de façon anticipée des erreurs et «pain points» potentiels. Le système prend également en charge des workflows supplémentaires tels que les installations sur site et le contrôle de la progression à l’aide de modèles 4D et de la gestion d’actifs. Au lieu des marquages manuels qui indiquent ce qui doit être installé et où, l’ouvrier obtient des instructions au millimètre près grâce à son casque de réalité augmentée.

Formation moderne

La réalité augmentée recèle par ailleurs un énorme potentiel d’amélioration en ce qui concerne la formation des ouvriers de la construction. Les apprentis peuvent se former virtuellement avec l’HoloLens puis mettre directement à profit les connaissances acquises sur le chantier. Un contrôleur virtuel peut par exemple surveiller la construction d’un mur. Grâce aux données 3D, le mur est déjà visualisé dans l’HoloLens. Si l’apprenti s’écarte du plan, le contrôleur virtuel peut immédiatement envoyer un feed-back – mais aussi un retour positif en cas d’exécution conforme.

Amélioration de la collaboration entre bureau et chantier

Équipés de la réalité augmentée, les ouvriers de la construction savent en permanence quels travaux ils doivent effectuer, et comment. Un feed-back peut être donné en temps réel afin de détecter immédiatement les erreurs potentielles ou les écarts par rapport au modèle. Le fait de pouvoir observer virtuellement le modèle superposé au chantier réel permet une collaboration plus précise, un meilleur contrôle et une meilleure coordination des projets. Par ailleurs, les déplacements peuvent être nettement réduits, car il est possible de visiter le chantier virtuellement.

Exemples d’application

En France, GA Smart Buildings a créé un immeuble de bureaux de 3300 m2 à l’aide de la réalité augmentée et de Trimble Connect pour HoloLens. Certains éléments de construction ont été préfabriqués en usine, puis directement installés sur le chantier. L’un des principaux enjeux était le maintien de la meilleure qualité possible. Les défauts qui ne sont identifiés qu’a posteriori occasionnent des retards et des coûts supplémentaires, entraînant l’insatisfaction du client. Au lieu de contrôler la qualité sur le chantier à l’aide des habituels documents en deux dimensions, l’entreprise a fait appel à la solution Trimble Connect pour HoloLens. Les données 3D du BIM ont été utilisées pour le contrôle, ce qui a permis de réduire drastiquement le risque d’erreur humaine tout en augmentant sensiblement l’efficacité du contrôle de la qualité. La reproduction 1:1 du modèle 3D a facilité la prise de décision et amélioré la communication entre les parties prenantes et les équipes de projet.

La société Trimble elle-même a fait construire par JE Dunn un bâtiment commercial de 11 000 m2 dans la région de Denver au Colorado. Plusieurs solutions de réalité augmentée comme Microsoft HoloLens et Trimble Connect for HoloLens ont été testées et utilisées pour la visualisation du concept et la détection visuelle de conflits potentiels. Grâce à ces technologies, Trimble, JE Dunn et tous les partenaires impliqués ont pu observer les futures constructions dans le contexte de la situation actuelle et apporter des modifications au besoin. Ainsi, un conflit a été constaté dans le système de canalisations entre le modèle d’hologramme et l’acier disponible. Une réunion virtuelle a alors été organisée avec le fournisseur d’acier et la situation a été visualisée virtuellement, ce qui a permis de trouver une solution sans quitter le bureau.

Casques de chantier équipés de l’HoloLens

Administration

Une maintenance efficace et des travaux de transformation simplifiés

Dans la mesure où le modèle BIM est maintenu à jour pendant la construction, il peut être remis au propriétaire du bâtiment à la fin des travaux. Si des transformations ou des réparations sont nécessaires par la suite, le propriétaire pourra par exemple ausculter murs et plafonds avec un casque de réalité augmentée pour voir où se trouvent les éléments structurels ou encore, où passent les conduites. De plus, des appareils électroniques connectés à Internet dans le bâtiment, tels que les chaudières et le chauffage central, peuvent être reliés à la réalité augmentée. Le gestionnaire peut alors déterminer l’état actuel des appareils connectés à l’aide d’un casque de RA et, le cas échéant, engager des réparations ou des travaux de mise à jour.

Sécurité améliorée

Du fait de la simplification des contrôles d’entretien, ceux-ci peuvent être réalisés plus souvent et plus efficacement. L’augmentation du nombre de contrôles permet de détecter plus tôt d’éventuelles sources de danger comme les risques d’incendie ou d’effondrement.

Des changements de locataires simplifiés

En cas de changement de locataire, il est aisé de constater avec le casque de réalité augmentée si l’appartement présente des défauts. De plus, les futurs locataires potentiels peuvent visiter l’appartement virtuellement à un stade précoce du processus, ce qui permet de mieux prévenir les vacances.

Exemple d’application

L’entreprise écossaise de construction de logements Kingdom Housing Association utilise depuis peu l’outil de réalité augmentée XMReality Remote Guidance pour aider les locataires à distance. Grâce à cette technologie, un représentant de la société est virtuellement présent au domicile du locataire. Les problèmes et dommages peuvent être immédiatement évalués et le représentant vient virtuellement en aide au locataire. Les petits problèmes tels que la réparation d’une porte ou le raccordement d’une machine à laver peuvent ainsi être résolus – sans qu’aucun représentant de l’entreprise ne pénètre dans l’appartement. Une fonction particulièrement utile en période de distanciation sociale.

Bilan

Les technologies immersives comme la réalité virtuelle, augmentée et mixte simplifient les processus, offrent des possibilités d’utilisation multiples et servent à résoudre les problèmes en temps réel. En cela, elles améliorent aussi l’utilité du BIM. Alors que la réalité virtuelle et la réalité augmentée sont les solutions les plus utilisées dans le secteur de la construction, la réalité mixte n’y est pas encore largement répandue. Mais il existe encore des limites à l’utilisation de la réalité virtuelle et augmentée – ainsi, la visualisation d’un bâtiment virtuel à des fins de marketing ou de vente reste relativement chère. Il n’est donc pas toujours pertinent de miser sur les technologies immersives. À l’avenir, celles-ci seront toutefois plus accessibles et financièrement plus abordables, ce qui augmentera leur attractivité et leur utilité pour les domaines évoqués.

Globalement, on constate que la réalité virtuelle se prête plutôt à la phase de planification alors que la réalité augmentée est surtout utilisée dans le cadre de l’exécution et de l’administration – mais là encore, il y a des recoupements. Pour les entreprises suisses de construction, investir aujourd’hui dans des solutions de réalité augmentée peut s’avérer tout à fait judicieux. Les arguments qui incitent à s’intéresser à cette technologie sont notamment les possibilités simplifiées de formation, l’efficacité accrue du déroulement des processus et la plus grande précision des instructions de travail. Un appareil de réalité augmentée coûte quelques milliers de francs pour les modèles les plus récents comme le Microsoft HoloLens 2 et le Trimble XR10 HoloLens 2. Un prix auquel s’ajoute un abonnement mensuel pour les différentes solutions logicielles.

 

 

Moritz Lüscher dirige des projets de transformation numérique à la Société Suisse des Entrepreneurs et analyse aussi dans le cadre de ses fonctions les tendances actuelles et leur influence sur le secteur de la construction. Il a plusieurs années d’expérience dans le conseil aux entreprises et dans différents secteurs.

 

 


Sources

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B. Marr. "The Important Difference Between Virtual Reality, Augmented Reality and Mixed Reality" Forbes Online (2019)

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J. Lawver. "Transforming the construction industry with mixed reality" BDTechTalks (2019)

S. Mair. "Diesen Migros-Shop gibt es nur in der virtuellen Realität" Philipp Wieting Werknetz Architektur (2018)

D. Burczyk. "Mixed Reality Boosts BIM in Construction" Point of Beginning (2019)

Forbes.com. "The Difference Between Virtual Reality, Augmented Reality And Mixed Reality" (2018)

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J. Bardi. "What is Virtual Reality?" Marxent 3D Commerce (2019)

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J. Jacobson, J. Dray. "Reducing design coordination errors with VR, AR" ConstructionDive (2018)

A. Vincent Vasquez. "Mixed Reality for Construction: Applicability and Reality" ConstructionExecutive (2019)

Kingdom Housing Association (2020)

Microsoft Docs. "What is mixed reality?" (2018)

A propos de l'auteur

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Moritz Lüscher

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Moritz Lüscher leitet seit 2020 branchenweite Projekte zur digitalen Transformation beim Schweizerischen Baumeisterverband. In dieser Rolle analysiert er auch aktuelle Trends und deren Einfluss auf die Baubranche. Er verfügt über mehrjährige Erfahrung in der Unternehmensberatung im Bereich Business Process Excellence und Digital Transformation und war schon in verschiedenen Industrien tätig.

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