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Pourquoi et comment
apporter du sens
aux données du
BIM ?
Dr. Ana ROXIN
Maître de Conférences, Habilité à diriger des recherches
Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC)
ana-maria.roxin@ubfc.fr
Besoin de sensBesoin de sens
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▶ BIM = utiliser une « représentation numérique partagée d’un objet construit pour faciliter les processus de
conception, de construction et d’exploitation et former une base fiable permettant les prises de décision »
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format »)
Comment spécifier …
… des connaissances ?
… un raisonnement ?
Comment expliquer …
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Comment aider …
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… à la prise de décision ?
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capteurs, actionneurs, etc.
Informations
•Données placées dans un
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•Données analysées
Expériences
•Actions ou faits déduits à
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•Faits, informations, vérités,
principes acquis grâce à
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Spécifier des connaissances
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La description numérique doit être une conceptualisation du monde suffisamment
détaillée pour supporter la prise de décision.
Les règles permettent de suivre comment le système expert « raisonne » .
Elles assurent la mise au point finale du processus de raisonnement, puis la
maintenance du système. Il faut pouvoir gérer les règles efficacement.
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Le système global doit être suffisamment rapide et intuitif afin d'être perçu
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Moteur d'inférence
•Traite les règles pour
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reconnaissance de l’objet,
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surface et volume
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environnemental
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LoD 300-400: affichage
utilisation, simulation de
connections sur l’équipement
via des ports nommés
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méthodes (e.g. surface et
longueur effective, durée de
vie de référence)
•+ Propriétés simulation e.g.
performance
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instanciées avec des valeurs
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“Library objects for architecture, engineering and construction”
14
Objets “Catalogue produits” = produits
spécifiques avec des propriétés définies,
disponibles à partir de catalogues pour être:
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— associés à des identifiants produit
uniques.
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une série d’objets Génériques ou Produit
avec des propriétés variables pouvant être:
— téléchargés et configurés pour répondre
aux besoins ingénierie et conception
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Objets “Produits conçus à la commande” =
Produit spécifique, en réponse à une exigence
ou un problème, afin d’être :
— téléchargé et configuré pour documenter
les exigences conception et ingénierie
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15
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MasterFormatMasterFormat
UniformatUniformat
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Chercheurs
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Merci pour votre
attention
Contact: ana-maria.roxin@ubfc.fr

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  • 1. Pourquoi et comment apporter du sens aux données du BIM ? Dr. Ana ROXIN Maître de Conférences, Habilité à diriger des recherches Univ. Bourgogne Franche-Comté (UBFC) ana-maria.roxin@ubfc.fr
  • 2. Besoin de sensBesoin de sens Spécifier des connaissances Spécifier des connaissances Raisonner et expliquer un raisonnement Raisonner et expliquer un raisonnement Intérêt pour le BIM Intérêt pour le BIM ConclusionConclusion Plan de la présentation 2
  • 3. Besoin d’apporter du sens… 3 ▶ BIM = utiliser une « représentation numérique partagée d’un objet construit pour faciliter les processus de conception, de construction et d’exploitation et former une base fiable permettant les prises de décision » (ISO 29481-1 2016 « Building information models — Information delivery manual — Part 1: Methodology and format ») Comment spécifier … … des connaissances ? … un raisonnement ? Comment expliquer … … des déductions ? Comment aider … … l’humain ? … à la prise de décision ?
  • 4. Données •Eléments obtenus à partir de mesures de variables, capteurs, actionneurs, etc. Informations •Données placées dans un contexte •Données analysées Expériences •Actions ou faits déduits à partir d'informations Connaissances •Faits, informations, vérités, principes acquis grâce à l'expérience ou à l'instruction Spécifier des connaissances 4 Explicites Implicites Besoin: spécifier une connaissance et une expérience humaine, de manière qu'une machine puisse les manipuler
  • 5. Apprentissage non supervisé Partitionnement: k moyennes, CAH Réduction de dimension: ACP, réseaux de neurones artificiels Apprentissage par renforcement Algorithmes génétiques TD Learning, Q Learning Apprentissage supervisé Prédiction qualitative: classification Prédiction qualitative : régression Apprentissage programméApprentissage programmé Systèmes expertsSystèmes experts Raisonner et expliquer les déductions 5 Systèmes basés sur l’apprentissage automatique Machine learning Systèmes basés sur le raisonnement Trouver des structures sous-jacentes pour des données non-étiquetées Apprendre les actions à prendre en réponse à chaque point de données. La qualité de la prise de décision est évaluée par un signal de récompense Apprendre une fonction de prédiction en fonction d'exemples annotés Décrire le comportement d'un expert humain face à un problème particulier, et sa manière de le résoudre
  • 6. Les systèmes à base de connaissances 6 La description numérique doit être une conceptualisation du monde suffisamment détaillée pour supporter la prise de décision. Les règles permettent de suivre comment le système expert « raisonne » . Elles assurent la mise au point finale du processus de raisonnement, puis la maintenance du système. Il faut pouvoir gérer les règles efficacement. Dans les prises de décision complexes, l’IA doit être au service de l’humain. Le système global doit être suffisamment rapide et intuitif afin d'être perçu comme un avantage par l'humain. Les déductions sont logiques et justifiables. Moteur d'inférence •Traite les règles pour déduire des connaissances implicites Ensemble de règles • Savoir-faire de l’expert • Processus de raisonnement expert Base de connaissances •Contient l'expérience, la connaissance de l'expert (explicite et formelle) Les murs de façade ont une épaisseur de 18cm et sont faits en béton renforcé. Les murs de façade représentent l’extérieur d’un bâtiment (sa façade) Mur_Façade_2 n’est pas conforme (Raison: épaisseur de 16cm)
  • 7. De capteurs vers connaissances De capteurs vers connaissances Contrôle de règles d’urbanisme Contrôle de règles d’urbanisme Ajouts de concepts « métier » Ajouts de concepts « métier » Extraction de vues Extraction de vues Qualification de maquettes Qualification de maquettes Dictionnaires de données Dictionnaires de données Catalogues produits Catalogues produits ClassificationsClassifications Intérêt pour le BIM 7
  • 8. Capteurs placés dans le béton Remontée de connaissances De capteurs vers connaissances 8 Cette photo par Auteur inconnu est soumise à la licence CC BY-SA-NC Optimisation coûts Emissions CO2 Réseaux urbains Comment extraire des informations concernant les éléments béton d’une construction ? Gestion de chantier Logistique Traçabilité Applications pour: • Production béton • Surveillance sites construction • Monitoring structures "Communicating Matter for BIM" Projet ANR en cours (2017-2020) N° ANR-17-CE10-0014-03 Confort Productivité Satisfaction
  • 9. Contrôle de règles d’urbanisme (PLU) 9 Thèse CIFRE avec le CSTB Doctorant Elio HBEICH (en cours) - Appliquer les règles PLU à différents niveaux de vue / abstractions Bénéfices: Elio Hbeich, Ana Roxin, Nicolas Bus. Aligning BIM and GIS – CityGML and PLU to achieve compliance checking model. 18th Int. Conference on INFORMATICS in ECONOMY, May 2019. pp.165-170. ⟨10.1016/j.autcon.2018.03.035⟩
  • 10. Ajout de concepts « métier » 10 Dernier étage Cette photo par Auteur inconnu est soumise à la licence CC BY-NC Cette photo par Auteur inconnu est soumise à la licence CC BY-NC Enveloppe du bâtiment - Spécification de connaissances expert - Manipulation et vérification aisées des maquettes numériques Bénéfices: Présentation @buildingSmart International Standards Summit, Technical Room, Rotterdam, 12 avril 2016 [Disponible en ligne]
  • 11. Extraction de vues 11 - manipulation aisée des maquettes numériques - possibilité d'extraire des vues métier Bénéfices: Enveloppe bâtiment ? Tarcisio Mendes De Farias, Ana Roxin, Christophe Nicolle. A rule-based methodology to extract building model views. Automation in Construction, Elsevier, 2018, 92, pp.214 - 229. ⟨10.1016/j.autcon.2018.03.035⟩
  • 12. Qualification de maquettes numériques 12 - spécification des requêtes en langage naturel - justification des déductions Bénéfices: Nicolas Bus, Muhammad Fahad, Bruno Fies, Ana Roxin. Semantic topological querying for compliance checking. eWork and eBusiness in Architecture, Engineering and Construction: ECPPM 2018, 2018 ⟨10.1016/j.autcon.2018.03.035⟩ Pieter Pauwles, Ana Roxin. Reasoning with Rules. Presentation @buildingSMART International Standards Summit, Jeju, le 27 septembre 2016. [Disponible en ligne]
  • 13. Dictionnaire Window^^@EN Fenêtre^^@FR Porte Mur … Applications Dictionnaires de données 13 Ontologies Modèle 1 Modèle 2 Modèle 3 - manipulation de concepts en langage naturel, sans avoir à connaître leurs équivalents dans les différents modèles/standards. Bénéfices: Requêtent, manipulent Exposent Ana Roxin. A Linked Data Perspective for BIM. Présentation @buildingSMART International Standards Summit, Building, Product and Technical Rooms joint session, Jeju, 2016. [Disponible en ligne]
  • 14. Objets Modèle •Sert de guide pour les objets Générique & Produit •Identifiant unique 128-bit selon IFC •Au moins une classification •Faible niveau de détail e.g. AIA LoD 200: •dimensions ( nominales + masse & volume) + unités préférées, connections •Propriétés telles que définies dans les spécifications (valeurs non obligatoires, suggérées) Objets Génériques •Généralisation d’un produit •Niveau de détail moyen e.g. AIA LoD 300: •Forme détaillée pour la reconnaissance de l’objet, l’allocation d’espace, la coordination et la détection de clash •+ Mesures des dimensions, surface et volume •+ Propriétés d’évaluation e.g. impact économique & environnemental •+Unités nommées selon ISO 80000-1 Objets Produit •Représentation d’un produit •Haut niveau de détail e.g. AIA LoD 300-400: affichage utilisation, simulation de connections sur l’équipement via des ports nommés •+Mesures en lien avec les méthodes (e.g. surface et longueur effective, durée de vie de référence) •+ Propriétés simulation e.g. performance •+ Propriétés spécifiées et instanciées avec des valeurs Catalogues produits ISO/DIS 22014:2019 “Library objects for architecture, engineering and construction” 14 Objets “Catalogue produits” = produits spécifiques avec des propriétés définies, disponibles à partir de catalogues pour être: — téléchargés et utilises directement — associés à des identifiants produit uniques. Objets “Produits série paramétrables” = une série d’objets Génériques ou Produit avec des propriétés variables pouvant être: — téléchargés et configurés pour répondre aux besoins ingénierie et conception — associés à des identifiants série uniques. Objets “Produits conçus à la commande” = Produit spécifique, en réponse à une exigence ou un problème, afin d’être : — téléchargé et configuré pour documenter les exigences conception et ingénierie — utilisé comme base pour les demandes de solutions techniques des fournisseurs et des fabricants — mis à niveau vers des solutions techniques fournies par un fournisseur / fabricant. ISO/DIS 22014:2019
  • 16. Industriels • Définir des cas d'utilisation • Spécifier des règles expert en langage naturel • Utiliser des vocabulaires standard • Implémenter des approches à bases de connaissances Chercheurs • Être à l’écoute des besoins industriels • Concevoir des systèmes de gestion de connaissances efficaces • Définir des liens entre les vocabulaires • Développer des Proof-Of-Concept En guise de conclusion… 16
  • 17. Merci pour votre attention Contact: ana-maria.roxin@ubfc.fr