Thèse LINEACT CESI : Couplage RV/RA pour la maintenance de bâtiments (BIM)

Titre de la thèse

Maturité des systèmes de réalité virtuelle et augmentée couplés au BIM en phase exploitation et maintenance du bâtiment.

Domaines scientifiques

Industrie du futur, Bâtiment du futur, Ingénierie et outils numériques

Mots-clefs

Réalité Augmentée, Réalité Virtuelle, Building Information Modelling (BIM), Evaluation, Maturité

Encadrement

Directeur de thèse

Mourad ZGHAL, enseignant chercheur, HDR, LINEACT, CESI Strasbourg

Co-directeur ou co-encadrant (s)

Ahlem ASSILA, enseignante-chercheure, LINEACT, CESI Reims,

Djaoued BELADJINE, enseignant chercheur, LINEACT, CESI La Rochelle.

Sujet de thèse résumé

Ce travail de thèse porte sur la proposition et la mise en place d’une solution permettant l’évaluation de la maturité des systèmes de Réalité Augmentée (RA) et Virtuelle (RV) RA/RV couplés au BIM. La solution vise à permettre aux entreprises de se positionner par rapport à ces technologies et identifier leur niveau de maturité, le niveau qui leur correspond et les leviers et actions pour l’atteindre. Aujourd’hui, les systèmes RA/RV couplés au BIM ont commencé à émerger [Liu and Bai,2021 ; Sidani et al., 2021; Kamari et al., 2021]. Ces applications visent à virtualiser ou augmenter en temps réel le contenu de la maquette numérique (BIM) pour soutenir l'amélioration continue. Afin de faciliter l’adoption de ces systèmes dans le milieu industriel, l’étude de leurs maturités, l’évaluation et la mesure de leurs niveaux s’avèrent essentielles. Le résultat escompté sera un outil d’aide à la décision permettant de favoriser à la fois une auto-évaluation des systèmes RA/RV adaptés aux BIM et générer des recommandations aux décideurs pour améliorer leurs niveaux de maturité. Ce sujet reste aujourd’hui à ses prémices et mérite une attention particulière.

Projet de thèse

Contexte scientifique

Dans un monde où la technologie émerge dans tous les secteurs de l'industrie, la modélisation des informations du bâtiment (Building Information Modelling, BIM) constitue une avancée technologique majeure dans le secteur de l'Architecture, de l'Ingénierie et de la Construction (AIC).

Le BIM présente un ensemble de stratégies, de processus et de technologies en interaction qui permettent la création de modèles d'infrastructures pendant et tout au long de leur cycle de vie [Assila et al., 2020]. Ce processus aide les équipes à prendre les meilleures décisions dans les projets de construction en les aidant à concevoir, visualiser, exécuter des simulations et collaborer facilement [Carneiro et al., 2018 ; Schweigkofler et al., 2018]. Le BIM regroupe toutes les données sur l’ensemble du cycle de vie d’un bâtiment (conception, réalisation, exploitation, maintenance, démolition, et recyclage). Néanmoins, l’utilisation de cette maquette numérique toute seule n’est pas suffisante pour optimiser la gestion du bâtiment et avoir une meilleure interaction avec l’ensemble des acteurs d’un projet [Liu and Bai, 2021]. Ce qui a exigé un couplage avec des technologies innovantes telles que la réalité augmentée (RA) et la réalité virtuelle (RV).

Sujet de thèse

Le défi d'améliorer l'efficacité des différentes phases de la vie d'un bâtiment ou d'une infrastructure exige des considérations de technologies innovantes. Dans le domaine de la construction, les technologies de réalité augmentée (RA) et virtuelle (RV) se révèlent être des outils efficaces, immersifs et/ou temps réel permettant de visualiser des situations complexes en milieu de travail, pour renforcer les connaissances en matière de prévention des risques [Li et al., 2018]. Aujourd'hui, les systèmes de RA/RV pour la construction ont commencé à émerger. Ces derniers visent à virtualiser ou augmenter en temps réel le contenu de la maquette numérique de bâtiment BIM. Ils visent principalement à assurer une visualisation avancée du BIM et favoriser une meilleure connexion à ses données en temps réel. Afin de faciliter l’adoption de ces systèmes innovants dans le milieu industriel, l’étude de leurs maturités, l’évaluation et la mesure de leurs niveaux s’avèrent essentielles.

Aujourd’hui, les technologies BIM sont souvent intégrées de manière moins structurée dans les entreprises [Oraee et al., 2017 ; Chan et al., 2018]. Diverses solutions d’étude de la maturité BIM sont proposées. Elles visent à identifier et prescrire les bonnes pratiques afin de gérer les changements technologiques, procéduraux et organisationnels [Succar, 2009 ; Dakhil et al., 2015 ; Yilmaz et al.,2017]. Toutefois, ces solutions restent génériques et doivent être adaptés aux technologies de la RA et la RV dans le contexte BIM. A notre connaissance et sur la base d’une récente revue de littérature [Assila et al., 2020], aucune méthodologie d’évaluation et de mesure de la maturité des systèmes RA/RV adapté au BIM n’a encore été publiée.

Les questions de recherche de cette thèse portent sur la proposition et la mise en place d’une solution permettant l’évaluation de la maturité des systèmes de RA/RV couplés au BIM. La solution vise à permettre aux entreprises de se positionner par rapport à ces technologies et identifier leur niveau de maturité et le niveau qui leurs correspond et les leviers et les actions pour l’atteindre. Le résultat escompté sera un outil d’aide à la décision permettant de favoriser à la fois une auto-évaluation des systèmes RA/RV adaptés aux BIM et générer des recommandations aux décideurs pour améliorer leurs niveaux de maturité. Une preuve de concept sera développée et utilisée afin d'évaluer et d’étudier les usages de la solution proposée en phase exploitation et maintenance du bâtiment. Le modèle outillé sera testé et évalué auprès des industriels et des experts du domaine.

Programme de travail

Les étapes de ce travail de recherche sont :

1. Réalisation d’un état de l’art sur les systèmes de RA/RV adaptés au BIM ; les méthodes, approches et outils d’évaluation de ces systèmes.
2. Etude des technologies, Framework et logiciels existants pour l’évaluation de la maturité du BIM, la réalité augmentée et virtuelle.
3. Proposition d’une méthodologie de mesure et de l’évaluation de la maturité des systèmes RA/RV couplés au BIM sur la base des standards et normes ISO.
4. Développement du système d’aide à la décision et de recommandation.
5. Évaluation de la solution sur des cas d’usages industriels et validation par la mise en application pour en étudier les usages, performances, et limites.
6. Rédaction du manuscrit et soutenance de la thèse.
7. Valorisation des travaux à travers :
   1. Rédaction de communications et articles scientifiques internationaux.
   2. Participation à des journées et conférence thématiques telles que PLM; EduBIM et les journées de l'AFXR (Association Française de XR - Réalité Virtuelle, augmentée, mixte et d'interaction 3D) …

Production scientifique/technique attendue

Différentes productions scientifiques sont attendues :

• Publication portant sur la revue de la littérature

• Publication portant sur la proposition d’une nouvelle approche/ méthodologie/ modèle d’évaluation et mesure de la maturité

• Publication portant sur le système d’aide à la décision développé

• Publication portant sur l’évaluation et la validation de la solution finale proposée

• Expérimentation de la solution dans des entreprises BTP en France et/ou à l’étranger

Organisation de la thèse

• Lieu de travail : CESI Reims

• Date de démarrage : Octobre 2021

• Ecole doctorale de rattachement : Sciences des Métiers de l'Ingénieur (SMI) ED432, HESAM Université

• Durée : 36 mois

Modalités de Recrutement

Sur dossier et entretien

Merci d’adresser votre candidature à Ahlem ASSILA, Djaoued BELADJINE et Mourad ZGHAL aassila@cesi.fr, dbeladjine@cesi.fr, mzghal@cesi.fr avec pour objet de mail :

Candidature _ NOM _ Maturité des systèmes de RA/RV couplés au BIM

Votre candidature devra comporter :

• Un Curriculum-Vitae détaillé du candidat. En cas de rupture dans le cursus universitaire, merci de donner une explication ;

• Une lettre de motivation explicitant ses motivations à réaliser une thèse de doctorat ;

• Les résultats des MASTER 1 et MASTER 2 et les bulletins de notes correspondant (au minimum les résultats du premier semestre pour le MASTER 2).

• Lettre d’accompagnement du directeur de thèse pressenti,

• Lettres de recommandation extérieures au laboratoire d’accueil (2 maximum).

Merci de transmettre l’ensemble des documents au sein d’un fichier zip intitulé NOM prénom.zip.

Vos compétences :

Compétences scientifiques et techniques :

• Master 2 ou ingénieur en BTP ou en informatique orienté RA/RV et/ou Interactions Homme Machine
• Compétences en développement informatique et en Building Information Modelling (BIM).
• Des connaissances en modèles de maturité seraient un plus
• Avoir des bonnes capacités rédactionnelles

Compétences relationnelles :

• Être autonome, avoir un esprit d’initiative et de curiosité,
• Savoir travailler en équipe et avoir un bon relationnel,
• Être rigoureux,
• Maitriser l’anglais scientifique à l’écrit et à l’oral.