Numérique et données

Pour une digitalisation responsable de la filière

Dans un contexte où le secteur numérique connaît une croissance significative portée par différentes technologies (IA, Cloud, Big Data, IoT, etc.), il est essentiel d’analyser comment ces technologies peuvent être mises à profit dans le secteur de la construction, en particulier pour accompagner la transformation digitale responsable de ses usages.

Au-delà des usages du numérique spécifiques à chaque Domaine d’Action Stratégique de la recherche du CSTB, il est nécessaire d’étudier les enjeux de la digitalisation de la filière de façon transversale, afin de développer un écosystème numérique facilitant l’approche systémique et intégrée nécessaire aux bâtiments et villes, face au défi que constitue leur adaptation au changement climatique.


Enjeux

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          Image générée par DALL-E (depuis COPILOT / EDGE)

  • apporter de la connaissance aux acteurs de la filière pour éclairer leurs décisions de planification, de construction, de mise en œuvre, d'exploitation, de rénovation et de réemploi des bâtiments et villes de demain dans le contexte du changement climatique ;
  • étudier et accompagner la transformation digitale responsable de la filière dans une logique d’efficience globale, en tenant compte d’un réalisme économique, social et environnemental ;
  • éclairer le potentiel des technologies numériques pour la filière ;
  • expérimenter les démarches numériques innovantes sur le terrain avec nos partenaires afin de les tester et les consolider.

Problématiques scientifiques et techniques

  • bilan global d’une approche numérique (coût/levier environnemental, efficience, appropriation, mise en œuvre…) ;
  • convergence et interopérabilité des modèles de données (ontologies, standards…) pour faciliter l’approche systémique ;
  • déclinaison sectorielle des technologies IA pour la filière ;
  • problématiques liées aux flux d’information du cadre bâti : gouvernance, souveraineté, sécurité, fiabilité, interopérabilité, traçabilité, continuité spatiale et temporelle, standards, réglementations…

Originalité et apport scientifique

Le projet « Numérique et Données » vise à développer une expertise permettant d’accompagner les acteurs de la filière sur une stratégie de digitalisation responsable et adaptée à leurs besoins et à leurs usages :

  • analyser les pratiques, la maturité, les usages numériques et les besoins d’un acteur ;
  • en déduire la numérisation adaptée (données, approches techniques…) en termes de réalisme économique, social et environnemental ;
  • accompagner la conception, la mise en œuvre, l’appropriation, la conduite du changement et l’évaluation.

Le projet ambitionne de traduire les travaux de recherche en méthodes et actifs numériques réellement utilisables, transférables aux acteurs.

Quelques exemples de résultats attendus des travaux R&D :

  • référentiels méthodologiques, retours d’expérience issus d’expérimentations sur le terrain ;
  • méthodologies de modélisation et d’analyse de données (notamment autour de l’IA et de l’interopérabilité sémantique) pour différents cas d’usages identifiés (performance énergétique, objectivation de politiques publiques comme le ZAN, qualité des parcs de bâtiment…) ;
  • contributions aux standards européens et internationaux ;
  • services web et interfaces de développement intégrant les résultats R&D pour faciliter leur utilisation par la filière.


Démarches

Dans ce projet transverse, le CSTB s’appuie à la fois sur des experts issus de différents domaines et des experts du numérique pour une compréhension mutuelle et croisée des enjeux.

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Par ailleurs, le CSTB n’ayant pas vocation à intervenir sur l’ensemble de la chaîne numérique, les approches et actions R&D sont orientées selon la pertinence de la réponse au besoin de la filière, et à travers l’intégration de contributions variées dans une logique partenariale :

  • exploration des potentiels applicatifs des émergences numériques pour la filière avec des partenaires institutionnels et académiques, des startups, des organismes européens ;
  • expérimentation et consolidation de démarches innovantes sur le terrain avec des partenaires opérationnels (exploitants, gestionnaires de parcs, aménageurs, collectivités…).

Trois actions de recherche

Observatoire des usages et des émergences numériques

Observer, analyser, capitaliser et partager la maturité et la dynamique du numérique pour la filière construction :

  • observatoire des pratiques et usages numériques ;
  • analyse des émergences numériques ;
  • analyse socio-économique de la transition numérique.

Socle de digitalisation responsable

Produire et consolider des socles numériques (référentiels, outils, services, bases de données…) de référence fiables pour alimenter la digitalisation responsable de la construction, aux différentes échelles :

  • référentiels de digitalisation ;
  • méthodes d’analyse de données pour la construction ;
  • modélisation de la connaissance (ontologies, interopérabilité sémantique du matériau au territoire) ?

Expérimentation et valorisation des méthodes et actifs numériques

Démontrer sur le terrain les apports pour la filière des approches numériques expérimentées et, selon le potentiel, étudier leur valorisation et le transfert vers le marché :

  • expérimentation des approches numériques sur le terrain (usages des jumeaux numériques, approches centrées utilisateur, ROI…) ;
  • Laboratoire de Services Numériques pour la Construction.

Exemples de travaux

  • note de synthèse clarifiant le contexte, les tendances, les usages et potentiels des technologies numériques pour la filière construction ;
  • guide méthodologique Linked Data pour la filière construction ;
  • référentiel d’analyse des usages numériques de la filière ;
  • préfiguration et mise en œuvre d’une démarche de Jumeau Numérique Bâtiment sur le site du CSTB Sophia Antipolis pour expérimenter différents usages innovants ;
  • démonstrateur web de vue métier BIM.

Exemples de travaux issus de recherches partenariales

  • thèse sur la reconstruction et la correction de modèles urbains à l'aide de structures de données cinétiques (avec l’INRIA) ;
  • ontologie traitant des données bâtiments à l’échelle européenne (projet européen BIGG) ;
  • ontologie expérimentale sur le ZAN (avec Rennes Métropole) ;
  • spécifications d’un outil d’optimisation fonctionnelle des gares (avec SNCF Gares et Connexions) ;
  • modèle prédictif (IA) de reconnaissance des dégradations urbaines (avec la Métropole Européenne de Lille) ;
  • étude du potentiel du Traitement Automatique du Langage Naturel (TALN) pour l’analyse des données de maintenance du parc immobilier (avec la RIVP).
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Mon rôle consiste à conduire une démarche de recherche autour de la transformation digitale responsable de la filière et à partager avec l'ensemble des responsables de projets R&D du CSTB les enjeux et opportunités du numérique, tout en écoutant leurs attentes, questionnements et propositions au sein de leurs différents cas d'usages. Ces échanges réguliers sont sources d'inspiration et de compréhension mutuelle, et permettent d'initier de nouveaux sujets de recherche. Outre la composante multi-domaines très enrichissante, ma motivation tient d’un numérique utilisé de façon consciente, responsable et efficiente pour alimenter les politiques et technologies visant à atteindre un cadre bâti sûr, confortable, réutilisable et compatible avec la planète.

Julien SOULA
Chargé de mission Numérique & données

Moyens et méthodes engagés

Le CSTB

  • sciences de la donnée (acquisition, modélisation, analyse, traitement, visualisation…) ;
  • sciences humaines (conduite du changement, innovation, UX Design…) ;
  • expertises métiers associées aux cas d’usage expérimentés (sciences du bâtiment, urbanisme, performance énergétique et environnementale…).

Nos partenaires

Paris la défense
SNCF
Euroméditerranée
Bordeaux Euratlantique
Hauts de seine
Rennes Métropole
Métropole européenne de Lille
RIVP
Epaurif

Fiche d'identité du projet

État d’avancement

  • mise en œuvre d’une démarche de Jumeau Numérique Bâtiment sur le site du CSTB Sophia Antipolis pour expérimenter différents usages innovants (2022 – 2023) ;
  • thèse d'Insaf Nahri, en partenariat avec l’ENSAM : intégration des exigences textuelles non-structurées dans le BIM ;
  • projet City Orchestra (avec Rennes Métropole) ;
  • projet européen DEMO-Blog sur le Digital Building Logbook ;
  • projet SNCF sur un démonstrateur numérique de « gare idéale ». 

Budget

1.2 M€/an

Programmation

2023
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Observatoire « Numérique et construction »
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2023
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DEMO-Blog
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2023
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Convention R&D avec Rennes Métropole
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2023
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BIGG
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2024
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Intégration des exigences textuelles non-structurées dans le BIM
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2024
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Risques, potentiels et opportunités des technologies émergentes pour la filière
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2024
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Digitalisation responsable de la filière
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2024
icon
« Numérique et Construction »
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2024
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Jumeau Numérique de Bâtiment
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2025
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Ontologies et Linked Data
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2025
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IA et construction
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2025
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Exploration d’opportunités
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Premiers résultats

Démarrage du projet européen sur un référentiel commun de données numériques sur la durée de vie d’un bâtiment (Digital Building Logbook)

Fin de la convention aboutissant à une première ontologie dédiée au suivi du ZAN

Fin du projet européen avec la proposition d’une ontologie traitant des données bâtiments à l’échelle européenne 

Résultats de la thèse d'Insaf Nahr

Lancement d'un Think Tank en commençant par l’IA générative, multimodale, la réalité mixte, la robotisation, les drones…

Première version d’un référentiel et d’un guide d’analyse d’une démarche numérique associé

Mise en œuvre annuelle de l’Observatoire

Premières exploitations de données innovantes du Jumeau Numérique de Bâtiment mis en place sur le site CSTB Sophia Antipolis

Généralisation de l’utilisation dans les cas d’usage de la filière pour favoriser l’interopérabilité, l’analyse et l’optimisation systémique

Expérimentations élargies sur l’IA (générative, multimodale) sur les cas d’usage de la construction 

Technologies type réalité mixte, robotisation, drones
  • 2023
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  • 2023
  • 2023
  • 2024
  • 2024
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  • 2025
  • 2025
  • 2025
2023
2025

Nos travaux doivent permettre d’optimiser de façon responsable les usages en apportant des leviers d’aide à la décision, à l’optimisation, à l’accompagnement et à l’exploitation de données et outils numériques.

Ils s’adressent tout autant aux collectivités, exploitants, gestionnaires de patrimoine, aménageurs, bureaux d’études qu’aux éditeurs logiciels.

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