HKIA : un casse-tête résolu grâce aux jumeaux numériques

• L’aéroport international de Hong Kong (HKIA) s’agrandit pour répondre à la demande future et maintenir son statut de plateforme aérienne internationale.
• L’entreprise internationale de construction Leighton Asia est responsable des travaux de fondation et de sous-structure du terminal 2 de l’aéroport.
• Leighton Asia utilise l’automatisation pour gagner du temps, et la simulation pour valider les méthodologies de construction et réduire les risques de sécurité.
• L’entreprise a également créé un jumeau numérique pour rationaliser les opérations, intégrer les flux de travail et réduire les reprises.

En 2019, l’aéroport international de Hong Kong (HKIA) a accueilli 71,5 millions de passagers et a déplacé 4,8 millions de tonnes de courrier aérien et de fret, ce qui fait de lui l’un des aéroports les plus fréquentés au monde. En tant que centre de transit et de transport de passagers, l’HKAI est vital pour l’économie de la région  : il s’agit également de la passerelle de fret la plus utilisée au monde. Pour répondre à la demande future et renforcer son positionnement en tant que plateforme mondiale de l’aviation, l’aéroport fait actuellement l’objet d’une expansion importante.

Leighton Asia, dont le siège est à Hong Kong, réalise depuis plus de 45 ans des projets d’infrastructure et de construction de prestige dans toute l’Asie. C’est l’un des rares entrepreneurs en Asie à avoir obtenu le British Standards Institute Kitemark pour l’excellence de la gestion des informations sur les bâtiments et les normes internationales ISO 19650. L’entrepreneur international a été chargé des travaux de fondation et de sous-structure pour l’extension du terminal 2 de l’aéroport de Hong Kong.

Leighton Asia adopte une approche collaborative avec l’ensemble des acteurs prenant part au projet, s’appuyant sur l’ingénierie numérique et les nouvelles technologies. « En tant qu’entreprise, nous sommes constamment à la recherche de moyens pour rationaliser et améliorer les processus et obtenir une activité durable à tous les niveaux », déclare Colman Wong, directeur général – Hong Kong chez Leighton Asia. « Nous améliorons activement nos modèles de livraison afin de garantir les meilleures performances en matière de sécurité et de qualité. Grâce au développement et à la mise en œuvre de solutions innovantes, nous nous efforçons de nous positionner comme leader en faveur d’un changement positif dans le secteur de la construction. »

Libérer la puissance de l’automatisation

« Dès le début, nous avons décidé d’investir dans l’innovation et les nouvelles technologies », explique Francesco Tizzani, responsable du BIM (Building Information Modeling) chez Leighton Asia. « Le projet est devenu un terrain d’essai pour voir comment nous pouvons mettre en œuvre de nouveaux outils numériques à grande échelle, de sorte que si cela fonctionne ici, nous pourrons également l’utiliser sur d’autres projets. »

Le premier domaine choisi pour la numérisation concernait l’étude du sol, un processus visant à comprendre ses caractéristiques avant l’excavation du site. Pendant l’étude du sol, les travailleurs sur place effectuent des pré-trous (petits trous dans le sol), prélèvent des échantillons de ce qui se trouve en dessous, puis identifient et enregistrent ces échantillons sur papier. Pour numériser le processus, l’équipe de projet a intégré les documents dans une base de données consacrée à l’étude du sol (IG). « Tout ce que nos ingénieurs doivent faire, c’est  consulter cette base de données, la comparer à la conception géotechnique qu’ils ont créée, puis vérifier de nouveau si la conception est conforme à l’état réel du sol », explique M. Tizzani.

Comme la comparaison de la conception avec la base de données prenait encore du temps, l’équipe a développé un script pour automatiser ce processus. « Nous avons construit des modèles BIM de nos pré-perçages à partir de la base de données IG afin de disposer d’une carte claire du terrain. Ensuite, le script a généré des dessins de surface à partir des modèles. », explique M. Tizzani. L’équipe a mis du temps à élaborer le script, mais ses efforts ont porté leurs fruits.

« C’est là une grande réussite en termes d’automatisation du processus : nous y gagnons énormément de temps », dit Tizzani. « C’est également plus précis, plus standardisé et plus facile à examiner. Le fait d’avoir un modèle que tout le monde peut voir et visualiser simplifie, d’une certaine manière, les informations, de façon à ce que davantage de collaborateurs au projet puissent également les comprendre. »

Un jumeau numérique pour rationaliser les opérations

Encouragée par le succès de l’automatisation du processus de conception géotechnique, Leighton Asia a ensuite développé un modèle BIM d’extension de l’aéroport, avec l’intention de le transformer en un jumeau numérique – incluant des données de performance en temps réel – une fois le projet construit. L’un des principaux objectifs du jumeau numérique  : rationaliser les opérations sur site. L’équipe BIM a donc créé des propriétés de jumeau numérique correspondant aux informations recueillies par l’équipe sur le chantier. Désormais, au lieu d’entrer des valeurs dans différentes feuilles de calcul, l’équipe sur place saisit les données dans le jumeau numérique. Ces données sont également utilisées pour générer automatiquement des rapports, ce qui réduit le temps de documentation pour le personnel du projet.

« À la fin, nous disposons de ce grand modèle avec de nombreuses données clés du projet accessibles à tous », poursuit  Tizzani. « Il est possible de voir quand nous avons foré un pieu pour la dernière fois, coulé du béton, frappé le coffrage ou effectué un contrôle de qualité. Nous avons investi beaucoup de ressources dans la construction du jumeau numérique, afin de mieux comprendre le travail et d’utiliser les données recueillies sur place de manière plus significative. »

Ce jumeau numérique a aidé Leighton Asia à optimiser ses processus opérationnels. Grâce à Autodesk Assemble, tous les départements de l’équipe de projet ont intégré leurs flux de travail dans le jumeau numérique afin de pouvoir utiliser les données et le modèle en fonction de leurs besoins spécifiques. « Par exemple, l’équipe d’exploitation peut simplement ouvrir le modèle et catégoriser, regrouper et quantifier les éléments du point de vue de l’approvisionnement, tandis que l’équipe BIM peut se concentrer sur le maintien de la qualité du modèle », explique Tizzani.

Tizzani estime que les reprises sur site ont été considérablement réduites grâce à l’utilisation du jumeau numérique pour la gestion des modifications. Plutôt que de marquer les dessins en 2D et de comparer d’innombrables versions, le personnel sur site utilise le jumeau numérique et Autodesk PlanGrid pour suivre les modifications et normaliser les annotations.

Réduire les risques de sécurité

Le jumeau numérique a généré d’autres idées au sein de l’équipe projet sur place, notamment celle de déterminer si le modèle pouvait être utilisé pour vérifier la faisabilité de la construction et identifier les lacunes avant de commencer les travaux. Cela a conduit à la production de ce que Leighton Asia appelle des simulations de méthodes de construction (CMS) – des images animées montrant une séquence de méthodes de construction.

Ainsi, pour créer le CMS de déconstruction d’une passerelle, l’équipe a utilisé le jumeau numérique comme modèle de base pour générer des animations permettant d’ériger l’échafaudage, de casser les extrémités de la passerelle et d’enlever les débris. « Ces animations valident nos méthodologies, ce qui nous permet de vérifier si nos séquences sont réellement constructibles ou s’il y a quelque chose auquel nous n’avons pas pensé ou qui pourrait ne pas fonctionner », explique Tizzani.

Les simulations ont également renforcé la collaboration entre les équipes d’ingénierie et d’exploitation, contribuant ainsi à atténuer les risques de sécurité sur le site. « Étant donné que les deux équipes peuvent voir le site en 3D, elles peuvent visualiser et identifier les dangers potentiels », détaille M. Tizzani. « Ainsi, lorsque nos ingénieurs signalent des zones où plus de barrières ou plus de distance sont nécessaires, notre équipe d’exploitation peut rapidement les mettre en œuvre pour garantir un environnement de travail sûr. »

La collaboration est le moteur du succès

Ces innovations ont entraîné un changement de mentalité au sein de l’équipe de projet. Désormais, les membres de l’équipe considèrent les informations qu’ils recueillent sur le chantier et les conceptions qu’ils créent hors site comme des données qui peuvent être analysées. « La collecte et l’analyse systématiques des données clés du projet permettent de déterminer les tendances et sont plus précises que les contrôles ponctuels réguliers fondés sur des prévisions », explique M. Tizzani. « Nous disposons d’une gamme complète de données qui peuvent être analysées et utilisées pour prévoir la faisabilité de nos travaux. »

Tizzani attribue la réussite du projet jusqu’à présent à un effort de collaboration entre la direction et le personnel. « J’ai peut-être fait des suggestions, mais les idées et les actions viennent de l’équipe sur place, et nous avons la chance d’avoir des gens ouverts à l’idée de faire les choses différemment », dit-il.

Pour avoir un impact durable, M. Tizzani remarque que la numérisation ne repose pas uniquement sur l’équipe BIM, mais sur toutes les équipes impliquées, afin de trouver des avantages qui profiteront à tout le monde. L’idée est que les gens soient encouragés par des résultats simples. « Il ne s’agit pas seulement d’améliorer l’efficacité, mais aussi d’inciter le personnel à réfléchir à la manière dont nous pouvons travailler plus intelligemment ensemble », conclut-il. « Plus qu’une vision sur la façon de numériser l’entreprise, il s’agit d’un processus collaboratif qui repose sur la contribution de chacun pour y parvenir. »