Sujet de these Tempo-Arts-EDF-GC

Proposition de sujet de thèse (septembre 2014 - septembre 2017)
« Modélisation des caractéristiques de génie civil dans la maquette numérique de centrales nucléaires »
Laboratoire d’accueil : TEMPO (Thermique, Fluides, Ecoulements, Mécanique, Matériaux, Mise en
forme et Production) EA N° 4542 – Equipe PSI (Production, Service, Information) – Université de
Valenciennes et du Hainaut Cambrésis. Ecole doctorale 72 : Université Lille Nord de France,
Département Sciences pour l’Ingénieur.
Projet : Prestation ARTS "INTEROPERABILITE, TRANSFORMATION DE MODELES ET ARCHITECTURES
SYSTEMES" pour le projet PLM d'EDF, Division de l'Ingénierie nucléaire.
Directeurs : Pr Dominique DENEUX (TEMPO-PSI) et Pr Christian TAHON (TEMPO-PSI)
Financement : contrat ARTS sur projet global financé par EDF.
Durée : 3 ans - de septembre 2014 – septembre 2017
Mots clés : maquette numérique, génie civil, bâtiment, centrale nucléaire, gestion de connaissances,
PLM (Product Lifecycle Management), BIM (Building Information Modeling).
Contact : Dominique Deneux ([email protected])
Profil recherché : Ingénieur diplômé en génie civil motivé par le maquettage numérique et le BIM ou
Ingénieur diplômé en mécanique / simulation numérique, motivé par le secteur de la construction.
Acte de candidature : Envoyer dossier complet (CV + lettre de motivation + relevés de notes + nom
des encadrants de stage / projet de fin d’études + lettres de recommandation) par email à
[email protected]
Objectifs du projet :
Ce projet doit permettre à l’exploitant EDF de disposer des modèles géométrique et technologique
exacts de ses centrales nucléaires, intégrant notamment les caractéristiques de Génie Civil (GC), pour
supporter la conception et le dimensionnement des ouvrages, planifier et suivre un chantier, intégrer
les écarts constatés in-situ, confirmer les hypothèses initiales au regard des conditions réelles
d’exécution puis d’exploitation, étudier ses comportements par simulation et démontrer la
performance de l’ouvrage tel que bâti (notamment : résistance à la charge et aux séismes, thermique
du bâtiment), faciliter la maintenance des installations, analyser différents scénarios d’évolution, en
somme : maîtriser l’ouvrage pendant tout son cycle de vie sur la base d’un modèle de référence. Ce
projet s’intègre dans un projet plus large de refonte du système d'information pour l'ingénierie et le
suivi des prochaines générations de centrales nucléaires. Il y contribue en termes de création de
modèles d’éléments de génie civil d’une part et d’illustration de scénarios 3D d’exploitation de ces
modèles d’autre part.
Sujet de thèse Tempo-Arts-EDF-GC
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Périmètre du projet :
Dans le cadre de la thèse, les principaux éléments à modéliser concernent les parties industrielles du
bâtiment, ses locaux et volumes, leurs voiles, planchers, ferraillages, coffrages, charpentes
métalliques et bardages, espaces techniques réservés, l’éclairage, les espaces de circulation internes
et leurs occlusions, ainsi que les voieries (VRD) et les données de terrain (GIS). Les espaces de
bureaux ne seront considérés que de manière macroscopique. Les éléments de chauffage,
ventilation, climatisation (HVAC) et de tuyauterie ne relèvent pas du GC mais les contraintes qu’elles
suscitent doivent être prises en compte (les voiles en sont les structures porteuses). La
caractérisation des matériaux utilisés dans le GC, en particulier la qualité du béton, sont
primordiales. La notion de catalogue d’éléments s’impose (escaliers, portes, trémies etc.).
Enjeux scientifiques et techniques :
La maquette numérique d’une centrale nucléaire a vocation à être mise à jour fréquemment pendant
une durée très longue, ce qui suggère le concept de maquette active tout au long de son cycle de vie.
En phase de conception, la maquette numérique est l'objet de différentes simulations qui la font
évoluer jusqu’à représenter un résultat attendu, idéal, mais qui ne sera pas atteint avec exactitude. Il
faudra prévoir l’intégration des processus successifs (de conception mais aussi de réalisation, d’usage
et d’entretien, d’usure etc.). L’adaptation du modèle devra correspondre à un scénario d’évolution
physiquement réalisable, en fonction du catalogue de technologies disponibles à un moment donné.
En phase de réalisation, la maquette « active » est une référence pour la spécification des travaux et
l’analyse des non-conformités. Son recalage par des mécanismes à définir est nécessaire en cas
d’écarts constatés. En phase d’usage, la maquette active peut-être dotée de mécanismes
d’augmentation à définir, lui conférant l’aptitude à faciliter son propre entretien et à identifier des
scénarios de modification.
Plan de travail :
1) Développement de modèles de GC – contribution à la plateforme de démonstration d’EDF
• Etat de l’art sur la représentation des éléments de GC, maturité des standards existants
éventuels (dont IFC) et degré d’utilisation réel de ces standards.
• Analyse des formats de données standards ou propriétaires dans le cadre du GC, en dehors
de la plateforme de démonstration d’EDF,
• Analyse par activités du cycle de vie d’une centrale et identification des éléments essentiels.
• Constitution d’un catalogue d’éléments GC et formalisation des connaissances associées.
• Spécification des modèles d’éléments GC en vue de leur intégration dans la plateforme de
démonstration.
• Prototypage
o Intégration de données internes prioritaires GC
o Intégration de données externes GC (catalogues fournisseurs)
2) Développement de scénarios 3D propres aux éléments de GC dans la plateforme d’EDF
• Caractérisation de scénarios 3D représentatifs de la création et de l’exploitation de modèles
d’éléments de GC au cours du cycle de vie d’une centrale (Ex. : conception en contexte,
simulation de comportement, suivi d’exécution, recalage de modèle, exploitation par les
activités postérieures, entretien, transformation, traçabilité)
Sujet de thèse Tempo-Arts-EDF-GC
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• Développement de démonstrateur(s)
3) Généralisation de l’approche dans le cadre de la thèse
a. Modélisation des caractéristiques du GC
b. Gestion du cycle de vie des éléments de GC
c. Caractérisation du concept de « maquette active » dans le contexte du GC
Références bibliographiques:
Aram S., Eastman C., Sacks R. (2013) “Requirements for BIM platforms in the concrete reinforcement
supply chain”. Automation in Construction, 35 (2013) 1 17. Elsevier
Ding L., Zhou Y., Akinci B. (2014) “Building Information Modeling (BIM) application framework: The
process of expanding from 3D to computable nD”. Automation in Construction xxx (2014) xxx-xxx,
Elsevier (online).
Eastman C., Jeong Y., Sacks R., Kaner I. (2010). ”Exchange Model and Exchange Object Concepts for
Implementation of National BIM Standards.” J. Comput. Civ. Eng., 24(1), 25–34.
Irizarry J., Karan E., Jalaei F. (2013). “Integrating BIM and GIS to improve the visual monitoring of
construction supply chain management”. Automation in Construction, 31 (2013) 241–254, Elsevier.
Venugopal M., Eastman C., Sacks R., Teizer J. (2012). “Semantics of model views for information
exchanges using the industry foundation class schema”. Advanced Engineering Informatics, 26 (2012)
411–428, Elsevier.
Zhang J., et al., (2010) “Improving the usability of standard schemas”, Informat. Systems (2010),
doi:10.1016/j.is.2010.08.005.
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