Kreod et Catia : nouvel architecte modèle

On nous dit souvent que l'histoire se répète. En tant qu'espèce, nous semblons condamnés à continuer à réinventer la roue. Pour les non-initiés, une découverte récente peut ressembler à la prochaine nouveauté. Pour nous, les personnes âgées, ceux d'entre nous qui ont été trop souvent autour du soleil, la distinction entre ce qui est « nouveau » et ce qui est « ancien » a tendance à s'estomper. Et c'est, je suppose, pourquoi quelqu'un a inventé le marketing !

La conception architecturale était autrefois un exercice principalement 2D, accompagné de quelques modèles physiques. Lorsque la CAO 2D est apparue, nous avons simplement reproduit le processus sur un ordinateur personnel. Ensuite, nous avons eu le BIM, qui met la modélisation 3D en premier, pour produire des dessins, puis des PDF. En fin de compte, le livrable n'a pas changé - juste notre façon d'y arriver.

Mais les systèmes BIM d'aujourd'hui collectent rarement suffisamment de détails pour passer à l'étape suivante du flux de travail : la fabrication et la fabrication.

En d'autres termes, un gouffre persiste entre les données BIM et les données de fabrication. Dans d'autres formes de fabrication - pensez aux voitures, aux avions, aux biens de consommation, etc. - le modèle 3D d'un designer est précis et modélisé à l'échelle 1:1. Et il est connecté à un processus numérique, dans lequel un certain nombre d'autres systèmes sont impliqués, afin de générer des assemblages (jusqu'aux écrous et boulons, une nomenclature (BoM) et une grande variété d'informations sur la fabrication des produits. Des systèmes commerciaux tels que les logiciels de planification des ressources d'entreprise (ERP) sont également intégrés, pour produire des coûts et évaluer la disponibilité des pièces.

Il peut encore y avoir des dessins 2D dans l'usine, mais la production de ceux-ci est souvent entièrement automatisée par des systèmes de CAO de base. Et de nos jours, il n'est pas rare de voir des modèles accessibles également au point de fabrication.

Cela soulève la question suivante : comment l'industrie de l'AEC pourrait-elle établir un « fil numérique » qui s'étende plus loin dans le processus de bout en bout, offre des avantages de productivité en cours de route et aide les entreprises à gérer les risques inhérents à la conception et à la construction ?

À ce jour, un petit nombre d'entreprises d'architecture et de construction ont augmenté ou abandonné leurs outils BIM et adopté un logiciel de modélisation qui est plus couramment utilisé dans la fabrication afin de modéliser à l'échelle 1:1, avec un niveau de détail élevé des composants. De cette manière, ces entreprises sont en mesure d'utiliser les informations de conception au-delà de la phase de conception, de les lier à la fabrication et de les rendre plus accessibles aux processus en aval. Ce faisant, ils deviennent en quelque sorte des « maîtres architectes ».

L'une de ces entreprises est Kreod, une pratique architecturale et transdisciplinaire basée à Londres, créée en 2012 par Chun Qing Li. L'entreprise s'est bâtie une réputation pour la qualité de ses conceptions résidentielles et commerciales, et au sein de la communauté CAO, elle est particulièrement reconnue pour son approche de l'exploitation de l'ingénierie et de la fabrication numériques.

Li a, presque à lui seul, promu les avantages de l'utilisation de logiciels de fabrication haut de gamme dans l'AEC, en remplaçant le BIM par 3DExperience Catia de Dassault Systèmes (DS).

En utilisant le logiciel de base et en développant des applications internes telles que le workflow d'automatisation intelligente Kreod Integrated DfMA (généralement abrégé en KIDIA), l'entreprise est fière de la précision de ses modèles, de ses nomenclatures et, en fin de compte, du succès financier de ses projets durables. En modélisant tout à un niveau de détail de fabrication, Kreod a fait de grands progrès dans la minimisation des risques.

Kreod modélise chaque composant en détail, jusqu'au niveau de la fabrication, afin de vraiment comprendre non seulement l'intention de conception, mais aussi la constructibilité, le coût et tous les détails de connexion

Il s'attaque également à la question des achats, à un moment où l'inflation rapide des prix des matières premières contribue à l'escalade des coûts de construction et, dans certains cas, contraint les projets à être suspendus. L'une des innovations développées par l'équipe Kreod est un service Web pour l'intégration des clients. Cela détaille les matériaux requis pour leur projet, ainsi que les coûts associés en direct. De cette façon, les clients restent informés des problèmes budgétaires et peuvent même décider quand acheter certains matériaux pour un travail. Pour la première fois, les clients peuvent réellement puiser eux-mêmes dans la chaîne d'approvisionnement, au lieu de devoir compter sur des contrats traditionnels et d'espérer que tout fonctionnera.

Dans le même temps, en évitant les outils BIM établis, Li a apparemment choisi de réaliser l'équivalent de l'ascension de la face nord de l'Eiger. Ce n'est qu'après avoir parlé avec lui que vous avez une idée réelle de ce qui l'a poussé à contourner les murs, portes et fenêtres prédéfinis de 'Lego CAD', et à faire de la géométrie et de la fabrication ses principaux moteurs dans la sélection d'un système de conception.

Kreod modélise chaque composant en détail, jusqu'au niveau de la fabrication, afin de vraiment comprendre non seulement l'intention de conception, mais également la constructibilité, le coût et tous les détails de connexion.

À chaque projet, si l'entreprise fait appel à un nouveau fournisseur ou à un nouveau procédé, les chefs de projet visiteront le fabricant et consacreront du temps à comprendre le processus de fabrication et les limites qu'ils doivent prendre en compte lors des étapes de conception. Le niveau de communication que l'entreprise établit avec ses fournisseurs de confiance signifie que la communication de conception est fiable et peut être basée sur des modèles.

Lors de nos visites chez d'autres architectes de premier plan, nous voyons certainement une bonne quantité d'expérimentations avec la fabrication de systèmes de CAO. Alors qu'il était directeur de l'innovation chez Aecom, Dale Sinclair utilisait de plus en plus l'outil MCAD Inventor au lieu de l'outil BIM Revit, pour modéliser des projets modulaires destinés à être fabriqués hors site. Sinclair semble avoir porté cette vision avec lui chez WSP, où il dirige également l'innovation. Revit était l'arme de choix d'Aecom, mais le niveau de détail auquel l'entreprise devait modéliser pour la fabrication aurait conduit à des modèles énormes, impactant les performances de Revit et rendant potentiellement le système inutilisable à cette fin. En revanche, les outils MCAD sont optimisés pour fonctionner avec des modèles comprenant des dizaines de milliers de pièces. Les systèmes très haut de gamme peuvent gérer encore plus.

Kreod a peut-être évité le confort du "Lego BIM", optant plutôt pour la certitude des détails extrêmes - mais dans le processus, il s'est attiré beaucoup de travail de modélisation supplémentaire

Cette approche n'est peut-être pas pour les timides, mais elle l'est pour les ingénieurs. Il convient également aux professionnels de l'AEC qui souhaitent utiliser des outils numériques pour être impliqués dans l'ensemble du processus de bout en bout, de la conception à la construction. L'avantage pour les clients, quant à lui, est que les entreprises qui modélisent en détail et connaissent très bien les coûts de fabrication à l'avance sont mieux placées pour offrir une approche à service complet et à point de contact unique, gérant tout, de la conception à la livraison.

L'industrie prend très lentement conscience du lien entre le choix de l'outil de conception et les résultats du projet. À l'heure actuelle, cette prise de conscience a tendance à être limitée car c'est là que l'industrie doit se concentrer. Et, comme indiqué, les considérations de fabrication doivent avoir lieu tôt dans les processus de conception.

Cet état d'esprit avant-gardiste ne dépend pas de la taille d'une entreprise. On le voit aussi bien chez Aecom (50 000 salariés) que chez Kreod (moins de 10 salariés). Tal Friedman, contributeur d'AEC Magazine et PDG de Foldstruct, l'appelle "Fabrication Information Modeling" ou "FIM", où les conceptions sont créées avec une connaissance intégrée de la méthodologie de production éventuelle. Li préfère le label éprouvé DfMA (conception pour la fabrication), mais finalement, nous parlons de la même chose.

Le gros problème est qu'il n'y a pas de système clé en main commercial pour fournir cela. Chaque fabricant a des capacités différentes. En 2017, Bouygues a payé Dassault Systèmes pour construire sur mesure un système permettant d'automatiser le décapage des modèles de Revit dans leurs composants afin de créer un modèle optimisé et manufacturable, avec des dessins, des coûts complets et une gestion de projet allégée à l'aide de l'environnement 3DExperience de Dassault Systèmes. Bouygues cherche à étendre ce système pour y inclure également des analyses et des optimisations de durabilité.

C'est peut-être la voie que prendra l'industrie, avec des flux de travail traditionnels et fédérés pour certains secteurs, utilisant des outils BIM prêts à l'emploi, tandis que d'autres adoptent des systèmes sur mesure pour automatiser entièrement les modèles d'assemblage et piloter la fabrication.

En regardant ce que nous avons aujourd'hui, ainsi que ce que nous devons faire demain, si AEC doit adopter un processus de bout en bout entièrement numérique, il semble peu probable que les outils BIM actuels axés sur la 2D puissent évoluer pour suivre le rythme.

Kreod a peut-être évité le confort du "Lego BIM", optant plutôt pour la certitude des détails extrêmes - mais dans le processus, il s'est imposé de nombreux travaux de modélisation supplémentaires. Cela dit, plus Kreod travaille ici, plus sa propre bibliothèque de pièces est grande, donc il y aura des gains.

Il sera fascinant de voir quels logiciels et services Kreod décide de mettre sur le marché afin d'aider l'industrie. D'après notre conversation avec Li (voir l'encadré ci-dessous), il est clair qu'il aime avoir beaucoup à faire. En retour, il donne à l'industrie beaucoup de matière à réflexion.

3DExperience Catia est un long nom pour un grand système de CAO. Catia est l'écosystème de modélisation phare du développeur français Dassault Systèmes. En ce qui concerne les systèmes de CAO, la version actuelle, V6, est la Ferrari du monde de la CAO de fabrication. En effet, il est utilisé par Ferrari et son équipe de F1, ainsi que par Porsche, BMW et Toyota. Dans l'aérospatiale, Boeing et Airbus sont des clients. Catia couvre les modèles de pièces individuelles, les assemblages (de pièces), la modélisation de surface très haut de gamme, l'analyse par éléments finis, l'analyse structurelle, la conception générative, le pliage de tôle, le rendu, etc. L'outil de conception est connecté à d'autres marques DS, Enovia (collaboration), Delmia (planification de la chaîne d'approvisionnement) et Simulia (simulation), entre autres.

La partie 3DExperience du nom se rapporte spécifiquement à sa capacité à fonctionner au-delà du bureau et à travailler dans le cloud, en se connectant à d'autres parties des organisations avec des modèles Web et des outils de gestion des processus métier. Ceci est communément appelé PLM (Product Lifecycle Management) dans les cercles de fabrication.

Catia n'est pas couramment utilisé dans les entreprises AEC. Il est considéré comme un choix exotique. Cependant, certaines pratiques exceptionnelles sont notoirement associées à son utilisation. Il s'agit notamment de Frank Gehry, ZHA (Zaha Hadid Architecture) et plus récemment, Lendlease. Nous avons également entendu des rumeurs selon lesquelles Laing O'Rourke pourrait l'expérimenter dans le cadre des recherches en cours de l'entreprise sur les méthodes de construction modernes.

Avant Catia, Gehry avait du mal à faire construire ses bâtiments, car les entrepreneurs ajoutaient un gros pourcentage aux estimations, arguant que les dessins 2D laissaient trop de place à l'imagination. Lorsqu'il est passé à l'envoi de modèles Catia, toutes les offres sont arrivées à moins de 1 % les unes des autres.

Kreod suit ainsi les traces célèbres. Ce faisant, il a choisi de créer ses propres couches de fonctionnalités pour permettre la modélisation détaillée rapide des éléments architecturaux et de construction, jusqu'à chaque écrou et boulon.

Chun Qing Li cherche à apporter toutes les connaissances que son équipe a accumulées dans la modélisation de la conception à la fabrication pour offrir au marché un service en ligne à la demande. Surveillez cet endroit.

Le pavillon olympique Kreod (Londres 2012) a été conçu pour présenter un design moderne et des techniques de construction innovantes. La forme unique de la structure a été rendue possible grâce à l'utilisation d'une technologie CAO de pointe, permettant de la fabriquer sous forme modulaire avec un minimum de déchets. Les sections préfabriquées ont été assemblées rapidement et avec précision, garantissant que la construction pouvait être achevée dans un délai serré avant le début des jeux.

Des processus de fabrication innovants tels que la découpe au laser, la coulée sous vide et l'usinage CNC ont permis la création des détails complexes qui caractérisent la structure finie. Pendant le processus de construction, des outils CNC de précision découpent des composants individuels à partir d'une gamme de matériaux, notamment l'aluminium, l'acier inoxydable et les composites. Ceux-ci ont ensuite été soudés à la main pour créer des cadres pour une coque légère recouverte de panneaux de bois. La grande précision de la modélisation et des pièces découpées CNC signifie que chaque pièce s'adapte parfaitement, malgré une large gamme de variations.

Chun Qing Li décrit son approche de la création du pavillon Kreod comme suit : "Notre vision était de fournir une vitrine passionnante à certains des concepteurs les plus dynamiques de Londres travaillant dans des structures imprimées en 3D ; en utilisant pleinement les technologies contemporaines, tout en respectant toutes les réglementations de sécurité pertinentes."

Le pavillon olympique de Kreod démontre le potentiel de combiner les technologies modernes de conception et de fabrication avec les processus de construction numériques, offrant un exemple pratique de la façon dont des structures personnalisées peuvent être créées plus rapidement.

AEC Magazine a rencontré Chun Qing Li, fondateur et CVO de Kreod, pour en savoir plus sur son approche non conformiste des flux de travail BIM et discuter de son point de vue sur comment et pourquoi l'industrie doit changer.

Revue AEC : Bien qu'il existe un certain nombre d'applications BIM matures, vous avez choisi d'opter pour un système de CAO plus populaire dans la fabrication haut de gamme. Cela signifiait développer vos propres couches de fonctionnalités - alors qu'est-ce qui vous a poussé à faire cela?

Chun Qing Li (CQL): J'ai l'impression qu'en tant qu'architectes et designers, nous avons été en quelque sorte détournés par les éditeurs de logiciels. Parce que nous sommes des gens créatifs, nous avons des mentalités différentes de celles des ingénieurs, et les éditeurs de logiciels développent des outils créés par des ingénieurs en logiciel qui ne comprennent pas nécessairement comment nous travaillons. Nous devons toujours nous plier et apprendre leur logique. D'après mon expérience, c'est contre-productif. Les outils que nous avons en tant que solutions prêtes à l'emploi pour l'AEC n'ont tout simplement aucun sens pour moi. Par exemple, avec le BIM, nous passons beaucoup de temps à modéliser une belle conception 3D basée sur les données, mais nous finissons par livrer des PDF 2D. Cela va à l'encontre de tout le but.

Revue AEC :Mais dans quelle mesure cela est-il dû à l'incapacité de la technologie à s'adapter aux contraintes contractuelles et aux livrables stupides ?

LCQ : Tout est piloté par les maîtres d'œuvre. Bien que les architectes utilisent Graphisoft [Archicad], Revit et d'autres progiciels intéressants, dans la construction, ils sont toujours redevables aux dessins 2D. C'est le problème, et les entrepreneurs utilisent principalement des packages et des spécifications 2D. Je sens qu'il est urgent de changer cela, mais évidemment mon entreprise est très petite et je n'ai pas de budget marketing pour éduquer l'industrie ! Lorsque j'ai commencé à développer le logiciel, j'ai essayé de convaincre les développeurs et les entrepreneurs qu'il y avait une meilleure façon de faire les choses, mais ils ont dit qu'ils ne voulaient pas être des cobayes. J'ai donc créé ma propre entreprise de construction. Maintenant, nous construisons des choses et nous sommes nos propres cobayes !

Nous avons commencé avec notre propre cabinet d'architecture, et à partir de notre travail de développement en interne, nous avons lancé une start-up multitechnologique pour partager nos solutions, dont la première était un outil d'automatisation intelligent. Cela nous permettra à terme de mettre sur le marché une plateforme complète qui intégrera la conception aux chaînes d'approvisionnement et d'approvisionnement. Ce système sera en mesure d'obtenir des prix immédiatement, au lieu de s'appuyer sur une estimation de référence QS (Quantity Surveyor). Lorsque nous lancerons notre plateforme, les clients pourront accéder à notre système et sélectionner, choisir et acheter des produits du catalogue.

En ce qui concerne les contrats, sur la base de tous nos développements de processus internes, nous avons introduit ce que nous appelons des « contrats à livre ouvert », de sorte que lorsque nous parlons à un client, nous sommes incroyablement ouverts avec les coûts des matériaux, jusqu'à la brique, ainsi que tous les coûts préliminaires et même notre marge bénéficiaire.

Revue AEC :Vous semblez très frustré en regardant les flux de travail AEC qui ont été adoptés et codifiés ?

LCQ : Les méthodes de travail séquentielles RIBA ont un format linéaire qui nécessite une focalisation séquentielle sur les phases, une à la fois. Chaque étape doit être achevée avant que la suivante ne soit lancée, ce qui entraîne un processus de développement prolongé avec des modifications de conception intensives, retardant les projets et ayant des implications financières pour toutes les personnes impliquées. Les flux de travail linéaires, de par leur nature même, créent des risques, et non les éliminent. D'un point de vue commercial, je comprends que la méthode facilite la décomposition des phases de paiement, mais je pense que vous pouvez simplifier l'ensemble du flux de travail.

Dans la fabrication, ils ont affiné le processus. Ils produisent des modèles 3D prêts pour la fabrication. Ils font le séquençage de l'assemblage, comme dans la façon dont vous assemblez les choses, alors que nous, en tant qu'industrie, nous produisons des centaines ou des milliers de dessins, les regroupons et les jetons par-dessus la clôture !

Notre flux de travail spécifique, que nous appelons KIDIA (Kreod Integrated DfMA Intelligent Automation) est spécialement conçu pour éliminer le besoin de travail répétitif. Il permet un calcul précoce et précis des coûts en créant automatiquement le code de fabrication/fabrication et la nomenclature (BOM) nécessaires. KIDIA accélère non seulement les étapes RIBA 2, 3 et 4, mais peut également potentiellement économiser jusqu'à 90% du temps passé à le faire, tout en éliminant ou en réduisant les risques, comme le montrent nos devis d'entrepreneur.

Revue AEC :Certains diront peut-être que c'est extrême, opter pour un système MCAD plutôt qu'une plateforme BIM faite sur mesure pour les architectes ?

LCQ : Je pense que l'ensemble du processus doit être intégré sur une seule plateforme. Sinon, vous finissez par utiliser toutes sortes d'applications : Rhino, Grasshopper, SketchUp, AutoCAD, des feuilles de calcul Excel et Revit. Et le mieux que l'industrie pouvait faire pour les rejoindre était IFC, qui est un format de plus petit dénominateur commun.

Je suppose que comme la plupart d'entre nous, en ce qui concerne les outils, j'ai fait un voyage. J'ai commencé par utiliser MicroStation et Generative Components (GC), puis je suis passé à Rhino et Grasshopper. Ensuite, j'ai commencé à me lancer dans la rationalisation de la géométrie et j'ai fait équipe avec un professeur de mathématiques de l'ETH Zurich qui a tout fait en C++, aucun système de CAO requis !

L'expérience est essentielle. Sur le projet du Pavillon olympique, j'étais le concepteur principal, le client, l'entrepreneur et le gestionnaire de projet ! J'ai dû tout faire, à part l'ingénierie structurelle. Après avoir rationalisé la géométrie, j'ai construit ce que j'appelais à l'époque un "modèle de fabrication de bâtiments", bien que j'ai découvert plus tard qu'il s'appelait DfMA. J'ai trouvé un bras robotique d'occasion et j'ai commencé à expérimenter la découpe et l'assemblage de cadres en bois pour le pavillon. Pour la charpente métallique, j'ai collaboré avec un fabricant d'acier et adopté une approche hautement collaborative, ce qui était formidable. J'ai tellement appris.

Revue AEC :Comment diable avez-vous financé le Pavillon en tant que projet personnel ?

LCQ : J'ai pitché tout le monde ! J'avais un emploi à temps plein. Je pense que j'ai dépensé 2 000 £ en timbres, en écrivant à beaucoup de gens et d'entreprises. Je viens de vendre l'idée et je l'ai rendue possible !

Revue AEC :Comment avez-vous rejoint Dassault Systèmes et la plateforme 3DExperience Catia ?

LCQ : Frank Gehry a été le pionnier. Il a développé Gehry Technologies, avec ses propres outils Catia pour les conceptions architecturales. Pour nous, c'est une décision financière, une décision commerciale, d'aller chercher la meilleure plateforme qui puisse aller jusqu'à la fabrication puis se développer par dessus. La plate-forme 3DExperience est très puissante et peut gérer de nombreuses informations complexes. C'est pourquoi il est si populaire dans l'aérospatiale et l'automobile.

Au départ, quand j'ai contacté DS pour la première fois vers 2010, ils m'ont dit qu'ils ne travaillaient pas vraiment avec des one-man bands ou des étudiants. Ils ont travaillé avec des sociétés d'ingénierie et d'aérospatiale de plusieurs milliards de dollars et c'était la fin de la conversation ! Plus tard, les choses ont rebondi, d'autant plus qu'ils ont créé un programme d'intégration pour les start-ups et ont commencé à voir le potentiel de leurs applications dans l'AEC.

Revue AEC : Alors, comment pensez-vous que cela va se dérouler? L'IA commence à apparaître sur les bords et certains systèmes prendront des polylignes et fourniront des modèles 3D entièrement détaillés, avec des dessins pour la fabrication. Allons-nous voir plus d'entreprises de conception/construction ? Aurons-nous besoin de moins d'architectes ?

LCQ :J'utilise le terme 'Digital Master Builder' au sens traditionnel, remontant au milieu du XVIe siècle, où les concepteurs architectes étaient étroitement impliqués dans l'ensemble du processus de construction.

Nous avons limité le rôle des architectes à la simple réalisation de l'intention de conception. À l'époque, les architectes dirigeaient le processus, mais maintenant nous manquons de compétences étendues dans l'industrie et il y a un manque général d'intérêt pour comprendre le côté construction de l'entreprise. Il y a un changement dans notre façon de travailler, où le maître d'œuvre joue désormais un rôle majeur dans l'ensemble du processus.

A travers nos plans de développement, je veux donner plus de pouvoir aux architectes. Ce seront les concepteurs qui comprendront les coûts. C'est ainsi que nous vendons nos programmes. Nous devons élargir notre spectre, pas seulement être les producteurs de dessins de couture avec de belles épaisseurs de trait. Buckminster-Fuller a demandé à Sir Norman Foster combien pesait son immeuble ? Nous devons ressembler davantage à BuckminsterFuller, qui était obsédé par la relation entre le poids, l'énergie et la performance - de "faire le plus avec le moins". Et, bien sûr, les clients veulent connaître le coût. Nous avons besoin de meilleurs outils pour ce faire.

Revue AEC : Vous avez créé de nombreuses entreprises différentes avec des objectifs différents. Que pouvez-vous nous dire à leur sujet ?

LCQ : Il y a une raison pour laquelle nous avons créé ces entreprises, pour l'architecture, le développement de logiciels et surtout la construction, car dans chacune, j'ai besoin de construire, de démontrer et de livrer. Grâce à notre expérience, nous pouvons convaincre davantage de clients d'utiliser notre technologie ou notre conseil. C'est l'idée. En fin de compte, nous devons faire quelque chose pour mieux servir les architectes et les développeurs et la clé est d'intégrer l'ensemble du processus. Pour fournir plus de transparence, avec des coûts de conception compris, ce qui signifie qu'il y aura moins besoin de contrôle des dommages aux points critiques de toute construction.