Un flux de travail BIM transforme un plan rejeté pour une usine de recyclage en projet multi-breveté

Nous discutons avec M. Guo Yanbing, directeur général d'Energy Liaoning, filiale de China State Construction Engineering Corporation (CSCEC), et Mme Guo Rong, présidente de LeCheng Energy, du parc de recyclage industriel des déchets urbains GFA Shenyang de 510 000 m2. En travaillant ensemble, le duo père-fille a transformé un plan de parc industriel rejeté en un projet multi-breveté qui a permis de remporter un financement de 244 millions de dollars pour leur client.

Tous les médias sont reproduits avec l'aimable autorisation de LeCheng Energy, sauf indication contraire.

Projet d'usine de recyclage BIM primé lors du « Deuxième concours d’application de la technologie BIM de la province du Liaoning », à Shenyang, en Chine.

Rong, votre père vous a inspirée à prendre position pour la protection de l’environnement. Pouvez-vous nous en dire plus ? 

Rong : Mon père est spécialisé dans la théorie de la gestion de l'environnement et du processus de conception. Depuis que je suis jeune, il me fait part des processus d'ingénierie de la protection de l'environnement. Au fil de nos conversations, je me suis découvert une passion pour la protection de l'environnement. J'ai étudié l’urbanisme il y a douze ans, pensant qu'il s'agissait de la protection de l'environnement alors que ce n'est pas le cas (rires). C’était un mal pour un bien, car c’est ce qui m’a amenée à utiliser SketchUp. Lorsque je travaillais sur mon projet final, mon père s'est rendu compte que SketchUp constituerait également un excellent outil pour ses projets de protection environnementale (le logiciel de CAO 2D est encore aujourd’hui dominant dans son industrie). 

Mes compétences sur SketchUp et ma passion pour la conception esthétique en ingénierie complètent les talents de mon père. Ensemble, nous travaillons vers un objectif commun : réaliser des projets significatifs qui offrent une valeur économique et qui protègent l'environnement. Je prends beaucoup de plaisir dans mon travail.

Pouvez-vous nous partager quelques informations sur le projet d'usine de recyclage ? 

Yanbing : Ce parc industriel recycle les déchets de la ville de Shenyang en traitant 1 200 tonnes de boues d’épuration excédentaires provenant de toutes les autres stations d'épuration de Shenyang : 500 tonnes de vase et 4 000 tonnes de déchets de construction chaque jour. Ce parc traite la plus grande quantité de boues d’épuration en Chine. Son but est de recycler les déchets en matériaux de construction utilisables, au lieu de les envoyer dans des décharges ou de les incinérer. Ces deux options sont nocives pour l'environnement et demandent encore un budget. 

Ce parc a un taux de production massif de 1 200 000 briques rouges par jour à partir de déchets. Contrairement à la majorité des usines de recyclage qui ne sont pas rentables, ce projet de 244 millions de dollars devrait atteindre le seuil de rentabilité dans quatre à cinq ans. 

Quel était l'objectif de conception de ce projet ? 

Rong : Nous nous sommes surtout concentrés sur le traitement des déchets inoffensifs. Si nous prenons en exemple l'un de nos brevets, « Technique de déshydratation », tous les déchets organiques sont soumis à une température et une pression élevées et sont ensuite traités pour briser complètement les parois cellulaires. Par conséquent, les déchets passent par un processus de sédimentation afin que l'eau et les boues d’épuration soient séparées. L'eau peut être recyclée et les boues sont transformées en poudre, à partir de laquelle les briques sont fabriquées.

La ligne de production de boues déshydratées avec six tours de désodorisation à l'extérieur de l'usine pour purifier l'air évacué.

Combien de temps a-t-il fallu pour compléter le projet ?

Yanbing : Le projet a débuté en juillet 2019 avec cinq entreprises spécialisées dans divers secteurs : l'architecture, la thermodynamique, les matériaux de construction, les infrastructures de production et l'urbanisme. Elles utilisaient toutes des logiciels différents pour leurs services.  

L'utilisation de différents logiciels au sein d’un même projet a entraîné une grande disparité entre la conception et la construction. Les processus 3D étaient également trop complexes pour les logiciels de CAO 2D traditionnels.

Ajoutons à cela les faibles mesures de protection de l'environnement. La conception initiale de l'usine de recyclage n'avait pas seulement un faible taux de production, mais aurait causé une grave pollution. Pour tenter de sauver le projet, notre client, Zhongcheng Group, a temporairement suspendu tous les travaux et lancé un appel à un consultant BIM en mars 2020. 

Rong : Nous avons repris ce projet en avril 2020 et combiné les plans existants en adoptant un flux de travail BIM au sein de SketchUp.

Un projet similaire nécessiterait généralement six à douze mois, mais nous avons terminé en un mois et avons doublé la capacité de production de l'usine grâce à l’utilisation d’un seul logiciel, SketchUp, tout au long de notre processus et de notre collaboration en temps réel.

Avec la modélisation 3D, obtenir des approbations a été un jeu d’enfant, car les idées de conception, les méthodes et les procédures de construction pouvaient être facilement communiquées.

Grâce au modèle 3D, toutes les parties prenantes (client, architecte, ingénieur, entrepreneur, gestionnaire d'installation et fabricant d’infrastructures de production) ont pu facilement expliquer et partager leurs idées et préoccupations concernant le projet. 

Pouvez-vous nous expliquer en quoi l'utilisation de SketchUp est différente d'un flux de travail de CAO 2D traditionnel ? 

Yanbing : Je commence généralement par dessiner sur papier, puis j'utilise une version numérisée du dessin pour modéliser dans SketchUp. En règle générale, chaque conception nécessite un calcul, mais je n'ai pas besoin d'une calculatrice avec SketchUp ! Éditer la conception se fait facilement, car les calculs sont entièrement automatisés. 

L’un des avantages de la modélisation 3D, c’est de pouvoir visualiser le projet en 3D, ce qui nous permet d’effectuer une gestion de projet précise. En cas de problème, il peut être minimisé en gérant le temps : nous pouvons simplement réviser le modèle de manière efficace et rapide. Par exemple, si nous précisons qu’un tuyau doit avoir un débit d'eau inférieur dans le modèle, le plug-in alertera les travailleurs car une modification aura été apportée par rapport aux préréglages. Il enverra également une autre alerte si le calendrier du projet n’est pas respecté. 

Un plug-in personnalisé conçu pour LeCheng, BIM5D, affichant diverses informations en temps réel sur le plan de traitement. Une alerte avertira le personnel de surveillance lorsque le débit d'eau est inférieur à la normale. 

Le modèle, la construction et la conception technique peuvent être gérés séparément tout en restant reconstitués. Travailler à partir de la 2D est très manuel et toutes les parties sont indépendantes les unes des autres. SketchUp permet de supprimer tous les obstacles. Il est désormais plus facile de collaborer dans la construction et la conception sur une seule plateforme. Les exécutions peuvent également être contrôlées à distance, car un employé peut simplement prendre une photo sur place pour le back-office, sachant exactement ce que nous demandons. 

SketchUp permet de supprimer tous les obstacles. Il est désormais plus facile de collaborer dans la construction et la conception sur une seule plateforme… Adopter un flux de travail BIM est davantage possible avec SketchUp.

Le calendrier du projet change automatiquement lorsque le modèle est modifié, via le plug-in personnalisé de LeCheng, « BIM5D ».

Vous avez déposé dix demandes de brevets au cours de ce projet ! Comment la modélisation 3D a-t-elle joué un rôle dans le processus ?

Rong : Tous les processus nécessitent des visualisations et des paramètres en place. Nous n’aurions pas voir les avantages de la modélisation 3D ni pu développer de nouvelles techniques sans visualisations 3D, car nous n'aurions pas pu voir les limites de conception. Nous ajoutons des paramètres tels que le débit, la température, la pression et le taux de puissance dans les composants dynamiques pour comprendre les contraintes et concevoir dedans.

Avec le modèle, les données théoriques et la situation réelle sont comparées et corrigées de manière répétitive pour vérifier la conception de l'ensemble du système. De cette façon, nous pouvons obtenir un résultat de la capacité de production. Le système peut ensuite être encore optimisé pour rendre le taux de production encore plus efficace. 

Les composants dynamiques sont entrés avec des attributs de matériau (moyen), de hauteur d'eau, de NPSH (hauteur d'aspiration positive nette), de débit, de puissance, de circonférence de tuyau, de vitesse de rotation et de fréquence pour aider à visualiser et à créer l'innovation brevetée. 

Yanbing : Lors de la demande de brevets d'invention, les méthodes innovantes doivent être démontrées avec clarté afin que le jury puisse comprendre et juger de manière appropriée. Avec SketchUp, nous avons pu démontrer les processus avec clarté, comme avec une photo ou une vidéo. Les dessins LayOut ont été complétés dans le cadre des exigences. 

Si nous avions utilisé des dessins CAO 2D traditionnels, nous aurions dû attendre la fin de la construction pour obtenir des photos de démonstration afin de déposer des demandes de brevet. Le temps est crucial. Lorsque nous achetons des matériaux pour la construction, des informations se perdent. Avec SketchUp, nous n'avons pas eu à faire d'itérations lors des demandes de brevets.

De nombreuses demandes de brevet n'ont pas été acceptées, car les dessins CAO 2D sont difficiles à comprendre pour le jury. 

La fonction de la tour de désodorisation est expliquée au fabricant à l'aide du modèle. Des suggestions de paramètres techniques, de matériaux, de fonctions, d'espace, de technologies de préfabrication, de méthodes d'installation et de délais de construction sont insérées dans le modèle, après une visite sur site.

Deux types de dessins générés via LayOut. Les dessins en couleur sont utiles pour guider l'équipe de construction, tandis que la version monochrome est soumise pour évaluation. 

Comment votre méthode de travail a-t-elle permis d’attirer des investisseurs ?

Yanbing : Comme nous avons conçu le parc en 3D, les investisseurs ont facilement compris la conception et ont eu confiance en ce que nous essayions de réaliser. Nous pouvions immédiatement discuter de n’importe quel aspect et le coût réel était calculé automatiquement, contrairement aux calculs manuels des dessins CAO conventionnels. 

Dans un si grand parc dont même les détails d'une vis comptent, nous n'avions que 200 pages de plans, y compris les spécifications des matériaux, les contrats et la gestion des installations. Grâce à une nomenclature détaillée, nous avons fourni à notre client une transparence totale et un contrôle du budget. Nous avons réaffecté 30 millions de dollars du budget pour investir dans nos dix procédés brevetés afin de réduire les coûts d'exploitation. Il s'agit de notre plus économie la plus importante, car ce sont des coûts récurrents annuels. En doublant la cadence de production, nous avons encore réduit les coûts de 40 %. L'efficacité du projet a également aidé le client à obtenir un financement de 244 millions de dollars provenant d'investissements. 

Comme nous avons conçu le parc en 3D, les investisseurs ont facilement compris la conception et ont eu confiance en ce que nous essayions de réaliser… Nous sommes parvenus à montrer les avantages modélisation 3D et à économiser plus de 30 millions de dollars sur les investissements, soit 40 % du coût du projet. 

Photographie de l’usine (à gauche) et du modèle SketchUp (à droite).

Avez-vous dû développer des extensions pour ce projet ?

Rong : Les outils natifs de SketchUp étaient adaptés à ce projet. Nous utilisons Profilebuilder 3 pour les appareils et les composants tels que les courroies et les colonnes. Nous avons également développé deux plug-ins pour calculer la nomenclature et pour la gestion de projet/installation. 

Pouvez-vous nous partager quelques exemples de la façon dont la réalité virtuelle/augmentée a aidé votre projet ? 

Yanbing : Nous nous sommes familiarisés avec la technologie de réalité virtuelle au cours des trois à quatre dernières années. Nous utilisons généralement la réalité virtuelle lors de la phase de planification du projet avec nos clients et lorsqu'il n'y a rien sur le chantier. Le client et l'équipe de gestion de projet l'utilisent chaque semaine sur le site pour vérifier le travail. 

Pendant la phase de construction, nous utilisons la réalité augmentée lorsque des coordinations fixes sont en place pour vérifier les travaux de construction. Pour les grands espaces tels que ce projet, la vérification sur le site avec la réalité augmentée est beaucoup plus rapide et facile. Elle évite de se référer à l'espace avec des dessins de construction 2D complexes. 

Dès qu’un employé n'est pas sûr de quelque chose, il sort simplement son téléphone pour vérifier et se remet au travail. Il s'agit d'une exécution dématérialisée pour l'équipe de gestion de projet, car il n'y a pas besoin de dessins 2D ou sur papier. S’il y a besoin, l'équipe peut simplement envoyer les dessins sur WeChat (application de messagerie). Il n'y a pas de décalage. Et les ouvriers renvoient une photo du travail réel sur place. 

Les employés tirent parti de la fonction de réalité augmentée de l'application SketchUp Mobile Viewer sur le chantier. 

Dès qu’un employé n'est pas sûr de quelque chose, il sort simplement son téléphone pour vérifier et se remet au travail. Il s'agit d'une exécution dématérialisée pour l'équipe de gestion du temps et de l’espace, car il n'y a pas besoin de dessins 2D ou sur papier.

Nous sommes vraiment impatients d'utiliser Construction Layout Robotics Total Station et Trimble XR10 Mixed Reality pour bénéficier d’une solution d’une grande efficacité et sans erreur. 

Le responsable de la réussite client de SketchUp, Leo Zhang, lance une démonstration de réalité mixte (RM) avec LeCheng sur le chantier de construction. 

Cette vidéo est enregistrée avec Trimble XR10 Hololens et montre comment le modèle réel apparaîtra sur site.

Existe-t-il une méthodologie pour assurer la maintenance des projets que vous avez terminés ?

Yanbing : Notre proposition de valeur aux clients est de fournir une assistance à la maintenance des signaux d'alerte précoces, plutôt que de réparer en cas de panne. Les problèmes de sécurité dans les usines sont généralement dus à un mauvais entretien. Si nous choisissons de réparer uniquement les problèmes qui surviennent, la production sera alors retardée. Cependant, si nous pouvons prévoir la période de maintenance, nous pouvons estimer quand le débit d'eau pourrait développer un problème. Nous pouvons préparer les pièces et planifier les travaux de maintenance à l'avance sans affecter le calendrier de production. 

Des employés surveillant l'usine sur place.

La plupart des entreprises ne sont pas en mesure de fournir des réparations ou une assistance de maintenance de qualité. Elles ne peuvent pas localiser l'emplacement correct des pièces, en particulier l'isolation de la canalisation installée qui ne peut pas être vue de l'extérieur. 

Un écran montrant l'emplacement des unités dissimulées pour fournir une base pour un entretien précis.

SketchUp possède un avantage, car le logiciel est capable d'intégrer des coordonnées en utilisant un emplacement IP automatique. L'équipe de maintenance n'a qu'à scanner un code QR pour trouver les spécifications du matériau et le manuel de réparation, ainsi que pour savoir où obtenir des pièces de rechange. Il est également facile d'effectuer des réparations hors site, car quiconque ne l'a pas vu saura quelle porte ouvrir, comment réparer l'unité endommagée, etc. 

Sans SketchUp et les avantages de la modélisation 3D, nous serions incapables de localiser l'endroit spécifique à moins de trouver la personne à l’origine de la construction. Ce serait extrêmement chronophage, manuel et coûteux. 

Un code QR est généré lorsqu'une alerte retentit. Le code QR donne accès au manuel de maintenance, aux informations sur la source du défaut, à l’emplacement des pièces en double, à la navigation vers l'unité, etc., pour permettre des réparations rapides et réduire les coûts d'exploitation. 

Comment SketchUp a-t-il transformé votre façon de travailler ?

Yanbing : Bien que la plupart des personnes utilisent SketchUp uniquement pour le design, je l'utilise pour contrôler en détail les coûts et la gestion de projet. Après l'avoir utilisé pendant une décennie, je dirais que c'est, pour moi, son principal avantage. En général, toutes les installations doivent pouvoir être utilisées pendant des décennies. C'est le défi le plus important, car ce sont des investissements coûteux et les propriétaires ne peuvent pas se permettre d'avoir des problèmes. L’installation peut évidemment être reconstruite, mais c'est encore un énorme investissement. Les informations doivent être récupérées dès le départ pour reconstruire le modèle. 

Nous utilisons le flux de travail BIM avec SketchUp de sorte que les informations soient intégrées à partir de zéro afin de ne pas engager de coûts supplémentaires. 

Nous sommes en mesure d'offrir une garantie à vie sur les installations que nous réalisons, avec la sécurité comme principal facteur et proposition de valeur.

Composants dynamiques avec des informations intégrées dans le modèle.

L'industrie de la construction est très compétitive et beaucoup de décisions sont prises en fonction du prix. Cependant, je préfère fournir un service d'entretien, pendant environ 30 ans, avec une redevance annuelle pour les pièces détachées gratuites. Ce revenu annuel récurrent nous permet de gérer facilement la capacité commerciale et la main-d'œuvre, de rester compétitifs et d’offrir une sécurité optimale à nos clients. 

À propos de LeCheng Energy

LeCheng Energy est l'un des principaux fournisseurs de services et de solutions énergétiques dans le secteur du chauffage et de la climatisation en Chine. Experte en matière d'ingénierie de l'énergie, de l'environnement, de la chimie et de la métallurgie pour la protection et la conservation de l'environnement, l'entreprise se targue d'utiliser une énergie propre et renouvelable en utilisant le flux de travail BIM avec SketchUp et d'autres technologies Trimble pour contrôler la qualité avec précision.