Former les ingénieurs de demain

L’Université de Lorraine mise sur la plate-forme 3DEXPERIENCE

Pour accompagner la formation des futurs ingénieurs dans une industrie de la construction en pleine transformation, l’Université de Lorraine a choisi d’explorer le potentiel de la plate-forme 3DEXPERIENCE for Education. Hind BRIL EL HAOUZI, professeure et chercheuse à l’ENSTIB, explique comment le jumeau virtuel et la simulation s’imposent aujourd’hui comme des outils incontournables pour préparer les étudiants aux métiers de la construction de demain.

L’industrie de la construction fait face à des défis majeurs qui nécessitent une transformation profonde de ses méthodes. La productivité du secteur a connu un recul de 14,5 % par rapport à son niveau d’avant crise Covid selon la Banque de France, tandis que l’activité globale a chuté de 6,6 % en volume en 2024 selon les données du secteur. « Les enjeux sont bien identifiés depuis longtemps : sobriété énergétique, productivité, durabilité des matériaux, pénurie de main-d’œuvre, coordination entre les multiples acteurs », énumère Hind BRIL EL HAOUZI, professeure à l’ENSTIB et chercheuse au CRAN (Centre de Recherche en Automatique de Nancy).Mais pour cette spécialiste du génie industriel appliqué à la construction, un défi émerge comme particulièrement crucial : l’agilité. « Les réponses que cette industrie doit apporter, notamment à la massification de la rénovation énergétique, ne peuvent pas reposer sur de grosses infrastructures rigides. Nous avons besoin de solutions agiles et légères, adaptables à chaque contexte particulier », explique-t-elle.

Cette agilité nécessite de pouvoir tester et prédire les scénarios avant toute mise en œuvre physique. « Avec les multiples transitions que la société doit mener, nous ne pouvons plus nous appuyer uniquement sur les modèles traditionnels. L’humanité apprend par essais et erreurs, mais ces expérimentations ne doivent plus engendrer de coûts prohibitifs ni d’impacts environnementaux et sociétaux négatifs. L’idéal est qu’elles se déroulent dans un environnement virtuel », souligne la chercheuse. Dès lors, le jumeau virtuel et les maquettes numériques s’imposent ainsi comme des outils incontournables pour cette visualisation, cette simulation et cette capacité de projection.

Un projet de recherche au service de l’industrie

C’est dans ce contexte que l’Université de Lorraine a sollicité Dassault Systèmes pour explorer les possibilités offertes par la plate-forme 3DEXPERIENCE for Education. Le point de départ ? Un projet de recherche ambitieux sur la massification de la rénovation énergétique, centré sur le concept d’usine éphémère. « Nous cherchions à déterminer s’il était économiquement plus viable d’installer une usine temporaire à mi-distance entre plusieurs chantiers de rénovation dans le Grand Est, ou de recourir à des sous-traitants. Nous devions également évaluer la taille optimale de cette usine et son niveau d’automatisation en fonction des enjeux spécifiques de chaque chantier », détaille la professeure.

Cette problématique complexe nécessitait de mobiliser plusieurs disciplines : génie civil, informatique, robotique, industrialisation. « Nous avions besoin d’une plateforme véritablement intégrative, capable de réconcilier ces différentes expertises et de structurer tout un continuum d’outils numériques pour faciliter la prise de décision. C’est précisément ce qui nous a conduits à examiner les capacités de la plate-forme 3DEXPERIENCE », précise-t-elle.

Le virtual commissioning, une approche progressive de la simulation

Parmi les fonctionnalités qui ont particulièrement retenu l’attention de Hind BRIL EL HAOUZI figure le virtual commissioning. « Ce qui me semble particulièrement pertinent, c’est la possibilité de concevoir et de simuler au sein d’un même environnement, tout en partageant ces données de manière fluide », explique-t-elle. L’atout majeur de cette approche réside dans son caractère itératif. « Au démarrage d’un projet, il n’est pas nécessaire d’atteindre immédiatement un niveau de finesse maximal dans les algorithmes d’automatisation. On peut commencer par un software-in-the-loop, en implémentant simplement quelques règles métiers. Ensuite, on progresse jusqu’au hardware-in-the-loop, une fois que l’on a sélectionné les robots ou les automates que l’on souhaite déployer. Cette mise en service virtuelle permet de tester la solution juste avant sa mise en œuvre physique. La plateforme offre une puissance remarquable pour ce type d’approche », analyse la chercheuse.

Le virtual commissioning, qu’est-ce que c’est ?

Le virtual commissioning (ou mise en service virtuelle) est une méthode qui permet de tester et valider le fonctionnement d’un système automatisé dans un environnement numérique avant son installation physique. Dans le contexte de la construction industrialisée, cette approche permet de simuler l’ensemble d’une ligne de production, robots, convoyeurs, automates et de détecter les dysfonctionnements potentiels avant l’investissement matériel. Cette technique réduit considérablement les délais de mise en service et les coûts de correction des erreurs.

Former par la pratique : la clé de l’employabilité ?

Au-delà de la recherche, Hind BRIL EL HAOUZI voit dans 3DEXPERIENCE for Education un levier essentiel pour l’enseignement. L’objectif est de favoriser l’acculturation des étudiants à ces solutions qui façonneront leur avenir professionnel, mais surtout de privilégier l’apprentissage par la pratique, insiste-t-elle. « Avant de se confronter à un véritable problème industriel ou de chantier, il est précieux de pouvoir visualiser l’ensemble des interactions, de comprendre la complexité globale d’un projet. La plateforme permet cet apprentissage expérientiel des différents concepts sous-jacents », poursuit-elle.

Cette dimension pédagogique s’inscrit dans une vision plus large de la mission universitaire. « Dans l’enseignement supérieur, les enseignants sont également chercheurs précisément pour pouvoir transférer leurs travaux de recherche vers l’enseignement. Cette passerelle entre monde académique et industrie n’est pas toujours évidente à concrétiser, mais notre projet de recherche, avec ses enjeux forts et l’implication de grands acteurs de la construction, facilite les ponts entre monde académique et univers industriel », observe-t-elle.

Une étude déjà ancienne révèle que 62 % des dirigeants du BTP citent le manque de collaboration comme cause principale des retards de projets. Former les futurs ingénieurs à des outils collaboratifs devient donc un enjeu majeur d’employabilité.« L’un des aspects les plus remarquables de la plateforme réside dans cette dimension collaborative native. Dans un secteur où la coordination entre multiples acteurs – architectes, ingénieurs structure, bureaux d’études, entreprises de construction – constitue souvent le maillon faible, former les étudiants à travailler sur une plateforme collaborative commune représente un atout considérable pour leur entrée sur le marché du travail », souligne Hind BRIL EL HAOUZI.

La professeure insiste également sur l’importance de préparer les étudiants aux méthodes de travail qui font désormais référence dans l’industrie. « Nos diplômés doivent être immédiatement opérationnels sur des environnements numériques intégrés. Les entreprises recherchent des profils capables de naviguer entre conception, simulation et gestion de projet au sein d’un même écosystème numérique. La maîtrise de ces plateformes devient un critère différenciant sur le marché de l’emploi. »

Un parcours de formation progressif

L’Université de Lorraine prévoit ainsi de déployer progressivement la plateforme. « Cette année, nous travaillons déjà sur quelques modules. Pour l’année prochaine, nous envisageons de l’intégrer dans les formations de spécialisation à l’ENSTIB », précise Hind BRIL EL HAOUZI. Au-delà du virtual commissioning, la gestion globale de projets de construction constitue un autre axe majeur. La plateforme permet de travailler sur la planification 4D, intégrant la dimension temporelle à la maquette numérique, « ce qui est essentiel pour comprendre l’enchaînement des phases de chantier et anticiper les interfaces critiques entre corps d’état. » Des projets plus ambitieux se dessinent également à plus long terme, notamment la création de masters internationaux dédiés à la digitalisation et l’industrialisation de la construction, dans le cadre de programmes de type Erasmus Mundus.

EN COULISSES

L’accompagnement de Prodtex

Pour le déploiement de la plateforme 3DEXPERIENCE au sein de l’Université de Lorraine, l’établissement s’appuie sur l’expertise de Prodtex, partenaire agréé de Dassault Systèmes. Cette société européenne, spécialisée dans les solutions de fabrication digitale, dispose d’une expertise reconnue en DELMIA, et notamment dans le virtual commissioning, la robotique industrielle et la planification de processus de production.

Forte de 15 ans d’expérience avec la plateforme DELMIA et d’une solide expertise dans les secteurs automobile et aérospatial, Prodtex assure auprès de l’Université de Lorraine la formation des équipes pédagogiques, l’implémentation des solutions et le développement de méthodologies adaptées aux enjeux spécifiques de la construction industrialisée.

Une approche complémentaire de l’écosystème existant

En France, 35 % des promoteurs et 50 % des entreprises de construction les plus importantes utilisent le BIM, majoritairement à un niveau 2, bien que ce taux reste inférieur à celui du Royaume-Uni (73 %) et de l’Allemagne (70 %). « Dans la construction, l’utilisation du BIM s’est considérablement développée, notamment avec des solutions comme Revit d’Autodesk. Ce besoin de maîtriser la donnée tout au long du cycle de vie du bâtiment, et particulièrement durant sa phase de maintenance et d’usage, représente une source majeure de création de valeur », note Hind BRIL EL HAOUZI. « C’est paradoxal : le secteur de la construction accuse un retard en termes de pénétration technologique par rapport à d’autres industries, alors que des solutions comme CATIA sont utilisées depuis longtemps dans l’aéronautique. Mais aujourd’hui, l’accélération est manifeste », observe-t-elle. D’où l’importance de l’interopérabilité et de la complémentarité entre les plateformes. « Pour le BIM et la planification 4D, Autodesk conserve une présence très forte dans la construction. En revanche, pour le virtual commissioning, la plate-forme 3DEXPERIENCE possède une longueur d’avance significative. L’existence de plugins permettant ces passerelles entre solutions est donc essentielle. Il ne s’agit pas de remplacer les outils existants mais de les compléter pour couvrir l’ensemble du spectre, de la conception architecturale à la mise en service de systèmes automatisés », précise Hind El Aouzi.

Une transformation portée par l’intelligence collective

Malgré l’enthousiasme qu’elle manifeste pour ces innovations technologiques, Hind BRIL EL HAOUZI refuse toute vision techno-centrée. « L’outil reste un outil. L’intelligence demeure fondamentalement humaine, et plus encore : collective. C’est essentiel pour que les technologies soient utilisées à leur juste valeur et pour les bonnes finalités », insiste-t-elle. Cette vision collaborative et humaine de la transformation s’appuie sur une conviction : « Les crises que nous traversons à toutes les échelles nous poussent à nous réinventer et à accélérer l’innovation. »

À propos de Hind BRIL EL HAOUZI

Hind BRIL EL HAOUZI est professeure à l’ENSTIB de l’université de Lorraine, où elle enseigne et mène des recherches dans les domaines du génie industriel et du génie informatique. Depuis 2018, elle codirige le département MPSI ( Modélisation, Pilotage et sureté de fonctionnement des systèmes industriels) au sein du laboratoire CRAN. Elle possède une riche expérience industrielle, ayant travaillé pendant de nombreuses années comme responsable d’un projet stratégique autour de l’usine numérique. Elle coordonne actuellement plusieurs projets collaboratifs avec le secteur manufacturier et de la construction dans le domaine de la transition numérique des industries (ANR, PEPR, CIFRE, ADEME…).