Le département ingénierie gère les systèmes d’infrastructures et la coordination technique pour la conception, l’installation, l’exploitation, la maintenance et le démentiellement des accélérateurs du CERN ainsi que des installations expérimentales. Un pôle « Cooling and ventilation » gère le refroidissement des accélérateurs.

Le projet de grand collisionneur de hadrons à haute luminosité est en cours, il vise à pousser les performances du LHC à leur maximum et à augmenter le potentiel de découverte. Dans le cadre de ce projet, de nouvelles infrastructures ont été construites, une tour de refroidissement et des bâtiments en surface connectés à l’accélérateur en sous-sol.

L’ensemble du LHC a été modélisé en 3D : les 27 km de circonférence, les cercles plus restreints qui servent à accélérer, ainsi que toutes les installations techniques et les machines. À la sortie des cercles, les particules entrent dans le tunnel NH pour entrer en collision au CMS ou sur Atlas et mesurer la déviation des particules. La modélisation est faite en multiCAD, les logiciels utilisés sont Inventor, SolidWorks, Catia, Revit et de nombreuses autres solutions logicielles. Les dimensions considérables du site et des installations ont conduit à la division du projet en ouvrages pour les parties en surface et enterrées jusqu’à 100 mètres de profondeur.

LE CERN GIS PORTAL

Le CERN GIS PORTAL est un outil extrêmement puissant stocké dans le Cloud qui permet de compiler tous les fichiers du site du CERN : l’ensemble des bâtiments et des installations techniques, les infrastructures, les voiries etc. Tous les formats de fichiers peuvent y être chargés comme des nuages de points, des images 360°, des IFC ainsi que toutes les informations associées.

LE PDM (PRODUCT DATA MANAGEMENT)

Le PDM est la gestion des données techniques d’un produit, la solution PDM du CERN englobe les spécifications techniques, les modèles 2D et 3D, les schémas de conception, les nomenclatures et tous les documents associés. Tous les éléments sont répertoriés pour assurer un versioning, une traçabilité et permettre d’être réutilisées dans des processus métier. Le PDM du CERN était basé sur un noyau éditeur, il est en train d’être transféré sur un noyau interopérable ce qui permettra de communiquer directement avec les différents outils utilisés.

LES LOGICIELS CAD

Quasiment tous les logiciels de conception 3D sont utilisés au CERN mais les deux solutions principales sont Catia et Revit. Les éléments construits sont systématiquement scannés et comparés aux modèles 3D afin de valider leur caractère «as-built» avant leur intégration dans le CERN GIS PORTAL.

L’EAM (ENTERPRISE ASSET MANAGEMENT)

Le CERN valorise les données créées et stockées dans les différents outils pour l’EAM et la GMAO. Ces outils assurent une traçabilité parfaite sur l’ensemble des installations techniques. L’EAM permet notamment de piloter les installations depuis des salles de contrôle, d’accéder aux données du PDM, de suivre les équipements radioactifs, de communiquer avec le GIS portal, l’ERP, la GED, de faire du reporting et de documenter les interventions de maintenance.

LE BIM APPLIQUÉ AU COOLING VENTILATION, LES SCHÉMAS P&ID

Les accélérateurs doivent être refroidis ce qui regroupe de nombreux corps d’état : la cryogénie, le cooling ventilation, l’eau glacée, la filtration etc.

La conception de Cooling Ventilation nécessite la création de schémas de principe appelés schémas P&ID (Piping & Instrumentation diagram). Les schémas des mandataires sont souvent conçus avec Autocad et ne contiennent ni intelligence, ni datas. Ces schémas de principe étaient complexes à intégrer dans l’univers data, PDM, 3D, GMAO du CERN. Comme les maquettes numériques, ces schémas évoluent grandement de la phase conception à la phase exécution et sont difficiles à maintenir à jour. Aucun lien bidirectionnel entre les maquettes et les schémas n’était présent ce qui provoquait des écarts et des mises à jour fastidieuses et chronophages en phase d’exploitation.

Le CERN, en partenariat avec Amstein & Walther, a décidé de développer une solution qui répondait à ces besoins en basculant les process de production des P&ID 2D dans un environnement 2D BIM data. En effet, ils ont développé une palette d’outils ergonomiques pour la production des schémas sous Revit et synchronisé le P&ID avec le modèle BIM métier durant tout le cycle du projet. Cette nouvelle méthode a permis d’obtenir un processus de contrôle et de mises à jour des modèles en fonction des évolutions du P&ID BIM. Le P&ID BIM peut être interfacé avec l’ensemble des process existants : PDM, la GMAO et la supervision ce qui n’était pas le cas.

L’INTERFACE ET LES FONCTIONNALITÉS

Rodrigo Morales dévoile ensuite l’interface de l’outil créé dans Revit avec le projet d’un Skid de refroidissement. On y découvre le schéma P&ID, la palette d’outils personnalisée qui contient la bibliothèque des symboles 2D couplés aux objets 3D, la base de données P&ID générée automatiquement par le schéma et sa comparaison avec le modèle BIM. L’objectif étant d’avoir exactement le même nombre d’objets et la même codification dans les schémas P&ID et dans le modèle 3D. Les datas comme le noms des systèmes, les codes GMAO, les arbres fonctionnels etc. sont intégrées dans le schéma puis synchronisés dans les objets de la maquette. L’objectif est de s’assurer que cette data reste cohérente de bout en bout du projet et jusqu’à l’exploitation maintenance. Les données de DQE et les I/O List sont extraites directement du schéma P&ID BIM et couplées à la solution de GMAO du CERN. Si l’on sélectionne une vanne de régulation, on a accès à l’ensemble de l’arbre fonctionnel de l’installation, aux fiches d’intervention. Cette méthodologie peut également s’appliquer pour d’autres lots comme l’électricité ou la régulation.

Ce processus d’échange permet de créer un working package pour les phases de soumission et d’exploitation maintenance. Le P&ID est couplé à la GMAO, à l’automatisme du bâtiment, aux modèles 3D et tous les éléments peuvent être transférés directement dans le PDM.

LES DIFFICULTÉS RENCONTRÉES

Le CERN représente un lieu d’ampleur considérable et de grande complexité. En raison de la diversité et de la quantité des parties prenantes, parvenir à les aligner tous dans une direction commune s’avère difficile.

Le produit doit être fonctionnel étant donné qu’il est utilisé lors de la production. Les erreurs survenant pendant la phase de développement du produit peuvent engendrer des résultats graves.

La formation BIM et l’accompagnement au changement sont impératifs pour assister la transition méthodologique et l’adoption de l’outil au sein des équipes.

LES PISTES D’AMÉLIORATION

Dans l’avenir le CERN voudrait aller vers un PDM BIM plus couplé avec les différents outils existants et gérer plus largement les calculs dans les maquettes BIM. Pour cela, il est nécessaire de renforcer la pédagogie au sein des équipes et de favoriser les échanges et les partages d’expériences avec des confrères externes au CERN.