LE VARIE DECLINAZIONI DEL BIM

Della metodologia digitale tantissimo si va scrivendo da anni, ovunque, in articoli su siti dedicati, su lavori accademici, su documenti programmatici ed operativi di accompagnamento a forniture di servizi di progettazione, ma chi ne fa uso, in quale ambito è realmente richiesta, e che cambiamenti reali comporta?

Intanto essa è stata fagocitata dalla crescita delle tecnologie informatiche , dei linguaggi di programmazione che hanno invaso il campo della rappresentazione  rendendola bi -tridimensionale ed ‘’intelligente”.  Associare però le informazioni  al design è interesse di chi deve assumersi i costi di realizzazione  dell ‘idea è cioè la stazione appaltante , che utilizza denaro pubblico .

Con  l’evolversi dell’ IT information  il termine BIM, diventerà obsoleto,  in quanto le caratteristiche che lo contraddistinguono dalla metodologia tradizionale, diventeranno prassi, annullando le differenze che oggi ancora sussistono. I punti di forza sono ormai  declamati da lungi tempo, automazione del processo che riduce pertanto riduce tempi e margine di errore, tracciabilità e condivisione dei  dati associati al modello  , controllo costante  dello stesso  in tutte le fasi ,  riutilizzo del dato per la sua vita futura e costante manutenzione  in efficienza.

Sono però gli ambiti di intervento che possono essere differenti , in quanto il settore delle costruzioni è differentemente declinabile per i risultati attesi, e pertanto a parità di istanze metodologiche sono le competenze dei soggetti coinvolti che cambiano in rapporto al campo di utilizzo

PAROLE CHIAVE: CONDIVISIONE E CONTROLLO

La necessità rigorosa di controllare il prodotto in fase di design e  prototipazione e poi di successiva produzione ha incluso il concetto della modellazione parametrica o geometricamente vincolata derivata dalla progettazione meccanica.  Ma che significato hanno queste definizioni?  L’aggiunta di vincoli di tipo geometrico alle dimensioni dei modelli, crea la stabilità geometrica del modello, cioè preserva il modello da modifiche di tipo accidentale indotte dalla revisione di alt

re parti che lo compongono. Ad esempio, un modello di un prodotto soggetto a lavorazione industriale,  quale che siano le dimensioni e il campo di impiego, si può  trattare di componenti per l’edilizia,  arredi, serramenti, strutture  composte da  carpenterie metalliche  per costruire edifici industriali, o manufa

tti come  parti assemblate di un motore,  di un veicolo  o di un robot o macchina destinata alla produzione di qualunque genere, che pertanto sono prodotti direttamente o ottenuti per assemblaggio di parti ottenute dalla rilettura automatica del prototipo in 3d e tradotto in forma da apparecchiature robotiche, secondo vari criteri di produzione e lavorazione: stampaggio, la fresatura, o l’imbutitura a caldo  tramite pressa  etc….

La variabilità delle geometrie del modello virtuale realizzato con  un modellatore intelligente è controllata da quote parametriche abbinate appunto a vincoli geometrici tra entità grafiche, in modo che le dimensioni siano frutto di una rielaborazione dimensionale da trasmettere alle suddette apparecchiature che pertanto devono  scongiurare errori di rappresentazione e o dimensionamento. Questa caratteristica di modellazione offre altresì il controllo e l’elaborazione dei dati dimensionali favorendo il conteggio dei pezzi e delle quantità di materiale necessarie per produrli .

L’impostazione operativa descritta, dal disegno parametrico 3d dei componenti meccanici è riproposta appunto anche nella modellazione edilizia in cui un BIM authoring inserisce parametri geometrici nel dimensionamento degli elementi di un edificio, sia strutturali che di finitura, cioè porte finestre, stratigrafie verticali ed orizzontali, ma anche dimensioni degli ambienti di uno spazio costruito e nell’assemblaggio delle parti /o degli oggetti in modelli complessi.

Il vantaggio è che il modello edilizio  viene prodotto in maniera condivisa, cioè con più operatori che concorrono alla modellazione dell’edificio, condividendo il processo su opportune piattaforme di visualizzazione, e con criteri di controllo attraverso procedure informatiche , proprio come nel settore manifatturiero , sia della coerenza geometrica del modello che del dato associato in ogni fase richiesta del processo.

IL BIM DEGLI EDIFICI :   PROGETTAZIONE  DEL NUOVO  RIQUALIFICAZIONE DELL’ ESISTENTE

Un modello BIM è la virtualizzazione di un edificio o di un complesso di edifici, nella fattispecie una struttura ospedaliera di un unico manufatto multilivello, può essere la federazione(aggregazione di più modelli a struttura singola, caratterizzata da più modelli disciplinari, (es: palazzina uffici e relativo modello disciplinare architettonico, strutturale, impiantistico e sistemazioni planimetriche esterne) oppure  federazione a struttura multipla es. complesso ospedaliero costituito da N edifici a loro volta ognuno in struttura federata.

Ogni modello virtuale possiede specifiche relazioni con lo spazio fisico e tra gli oggetti stessi di tipo AECO (architectural, engineering, costruction,  operation ) che lo compongono (solai, pilastri, muri, finestre, porte, pareti vetrate, etc.).Il modello, di un edificio  ex novo vede una prima fase detta di concept in cui definito lo schema operativo attraverso le analisi di forma, collocazione , prestazione dell’ involucro, (studi che stesso il BIM authoring ed app esterne consentono di operare ) lo sviluppo del progetto  procede secondo il piano operativo dettato. Dal piano di gestione informativa, che scandisce i vari livelli di sviluppo previsti dalle fasi indicate in esso.

Dal punto di vista geometrico il modello sarà pluridisciplinare, architettonico strutturale di impianti e contesto esterno e e sarà definito da livelli  corrispondenti ai piani degli edifici, compresi quelli fuori terra o di dislivello, e griglie/fili fissi.I componenti del sistema edilizio hanno dei rapporti di hosting  tra essi , relativamente ad aperture: porte, finestre, estrusioni di muri, relazionati ed ospitate nei  relativi muri,  oppure arredi, apparecchi idraulici ed elementi terminali impiantistici,  relazionati ai rspettivi  pavimenti a loro volta relazionati ai livelli , attrezzature speciali, componenti meccanici, corpi illuminanti relazionati ai controsoffitti.

Per gli edifici esistenti il modello BIM riporta normalmente i componenti impiantistici a vista, escludendo quindi gli elementi nascosti o non accessibili (condotte, tubazioni, ecc.).  I modelli strutturati sono  prodotti con SW di  BIM authoring attraverso un processo potenziato dalla modellazione in modalità condivisa su  server dedicati  o opportune piattaforme collaborative CDE.Per  la restituzione dei modelli digitali si adopera  due metodologie di base.

La prima è rappresentata dal  tracciamento del modello utilizzando elaborati cad bidimensionali di piante e sezioni  inerenti agli ingombri geometrici, gli schemi di impianto, la rappresentazione in alzato, e gli spazi esterni   previo aggiornamento dati, verifica delle misure, censimento in loco degli asset.

La seconda metodologia prevede la preventiva produzione di nuvole di punti,  di adeguata definizione, che riproducono gli spazi esterni ai fabbricati, tramite scansioni laser effettuate con drone, e rilievo ambienti interni  tramite laser scan costituite da punti in coordinate spaziali X, Y, Z con coefficienti di riflettanza e corredate dal valore RGB per ciascun punto.

Una volta restituita la consistenza  geometrica in modo continuo di tutte le superfici che costituiscono il fabbricato si procede a  generare piani dedicati per la ricostruzione di prospetti e sezioni da un modello 3D univoco perfettamente geo referenziato e qualora fosse necessario, avere la possibilità di “immergersi” all’interno della nuvola di punti ed eseguire qualsiasi tipo di misurazione con estrema precisione. Le informazioni minime oggetto del rilievo, necessarie per la restituzione tramite metodologia BIM saranno: Caratteristiche fisiche delle diverse componenti edilizie, altezza degli ambienti al netto di controsoffitti e pavimenti flottanti, presenza di attrezzature specifiche, coperture, serramenti (interni ed esterni), localizzazione spaziale degli impianti, caratteristiche fisiche delle diverse componenti impiantistiche, eventuali reti di distribuzione “a vista”.

Alla fase di progettazione succede la fase di cantierizzazione, anch’essa controllata rigorosamente con i criteri che abbiamo prima enunciate ossia sviluppo del modello di cantiere analisi costante dei flussi di quantità ed informazioni inerenti gli aspetti legati al processo costruttivo approvvigionamenti sicurezza analisi dei percorsi che flusso documentale legato tutto gestito come già detto in un ambiente CDE.

Importante sottolineare che a questa fase, corrisponde un’ulteriore declinazione del bim ossia l’uso di simulazione quattro di Clash detection, Ossia errori di esecuzione, interferenze o non corretto rapporto tra gli elementi costruttivi dei modelli disciplinari, analizzati nelle varie fasi di esecuzione, con un software di XN modeling , Rapportando alle fasi della simulazione quattro d e se la tecnologia lo richiede,  con strumenti fotografici, ancora nuvole di punti, comparati al modello virtuale dell’edificio.

Terminata la fase costruttiva il modello che ne deriva è il cosiddetto as built , ossia il modello geometrico con tutta quella gamma di informazioni previste concepite per la fase progettuale e da trasformarsi per quella che sarà la fase manutentiva come trattata più avanti.

IL BIM DELLE GRANDI INFRASTRUTTURE

In questo ambito l’uso del bim è ancor più giustificato in quanto e lo strumento preferito dalle stazioni appaltanti per il controllo dei costi dato l’entità delle opere da eseguire. In termini legislativi si fa riferimento alla dicitura dell’articolo 43 del DL 36/ 2023 relativamente alla definizione di opere per cui è obbligatorio utilizzare la metodologia BIM parla  di lavori complessi, ovvero:

«Lavori caratterizzati da elevato contenuto tecnologico o da una significativa interconnessione degli aspetti architettonici, strutturali e tecnologici, ovvero da rilevanti difficoltà realizzative dal punto di vista impiantistico-tecnologico ed in ogni caso tutti quei lavori per i quali si richieda un elevato livello di conoscenza finalizzata principalmente a mitigare il rischio di allungamento dei tempi contrattuali»

Nell’ambito delle opere pubbliche Il tipo di progettazione e gli ambiti disciplinari coinvolti molto spesso i

ntegrano al settore delle costruzioni un ambito molto più tecnico legato alla progettazione industriale di tipo impiantistico: elettrico, elettromeccanico, idraulico supportato ‘’letteralmente’’ da quello ingegneristico strutturale.

Si parla di integrazione di ambiti relativi ad una progettazione prevalentemente ed altamente specializzata. Gli oggetti BIM in questo tipo di modellazione sono i componenti di sistemi e subsistemi impiantistici intelligenti, basati su assiemi e numero di componenti configurati, conteggiabili con caratteristiche tecnologiche integrate che restituiscono la  prestazione  dell’impianto.

Un’opera da progettare, realizzare e manutenere progettata e costruita con metodologia digitali può essere pertanto anche una centrale per la produzione di biogas o per l’approvvigionamento di metano, o  stazioni di stoccaggio od erogazione carburante di grandi dimensioni perché al servizio di scali aeroportuali, dighe e bacini idrici, impianti di depurazione con vasche di decantazione in calcestruzzo. Un  modello federato oggetto di  verifica delle interferenze può pertanto essere caratterizzato da una rete impiantistica di reti urbane in cui in fase di progetto devono essere rilevate e corrette le interferenze al pari dei modelli disciplinari di una costruzione

La verifica si fa con programmi di Xn modeling e metodi utilizzati per i modelli federati di costruzioni, impostando  regole di soft ed hard e 4d  Clash  che seguono i livelli di verifica, LV01 LV02 LV03  come da UNI11337 part 5  relativamente al flusso di controllo e validazione  del modello .

IL BIM PER L’ OPERATION MAINTENANCE

Per Operation Maintenance si intendono tutti quei processi volti a mantenere l edificio che ospita attività lavorative, o abitative , sì buona efficienza attraverso un piano manutentivo costituito da attività programmate o da un sistema che gestisca prontamente le manutenzioni al guasto. Pertanto in questa fase si parla di edifici esistenti o modelli Bim “As Built” 3D, o eventualmente restituiti per lo scopo in oggetto con tecnologie come sopra riferiti. Il modello B sarà un modello federato strutturale, architettonico, impiantistico o masterplan di modelli federati aggregati, ed in coincidenza di coordinate spaziali (punto di origine e punto di rilievo) è impostato secondo la rappresentazione LOD (level of Development)  solitamente LOD B (involucro) LOD C (impianti) conformemente alla UNI 11337 part. 4 utili per la fase manutentiva, in modo da garantire la massima interoperabilità dei dati.

Le informazioni associate agli oggetti AEC sia edilizi che impiantistici, e alle attrezzature speciali tecnologiche, saranno reperibili a due livelli: quelle specifiche del modello BIM e quelle del Digital twin in formato aperto cioè interoperabile  presente nel sistema informativo di gestione.

 

In ambito architettonico in particolare le metodologie di gestione informativa mediante il Building Information Modelling (BIM) hanno consentito di dare supporto all’utilizzo di grandi moli di dati digitali prodotti ed elaborati nelle varie fasi del ciclo di vita degli edifici, rendendo possibile anche la sperimentazione di  tecniche  di  Intelligenza  Artificiale  (AI)  per  l’ottimizzazione  dei  vari  processi  di  analisi, simulazione, valutazione predittiva e decisionali, che riguardano la qualità dell’ambiente costruito e l’interazione dell’uomo con i propri spazi di vita.

La fase di esercizio di un asset immobiliare impegna circa l’80% dei costi complessivi di investimento e gestione nell’intero ciclo di vita dell’edifico e le attività di management e monitoraggio di spazi, componenti edilizi e impianti rivestono un ruolo decisivo nel garantire il benessere degli utenti e la salute e sicurezza nei luoghi di lavoro. Per tali motivi nel Facility Management (FM) la disponibilità di basi di dati affidabili e aggiornate in real-time sulle condizioni di operatività ed efficienza dell’asset fisico diventa questione centrale per poter programmare efficaci azioni di controllo, manutenzione e gestione di emergenze.

A tal fine il flusso di dati provenienti da tecnologie digitali di Internet of Things (IoT) dislocati all’interno degli edifici per il monitoraggio real-time della qualità ambientale degli spazi e dei livelli prestazionali di componenti edilizie ed impiantistiche, può essere opportunamente integrato con l’informazione  strutturata  implementata  all’interno  di  modelli  BIM  di  asset,  andando  così  a precostituire basi di dati coerenti per lo sviluppo di processi decisionali e analisi predittive riferite allo specifico contesto edilizio.

 

In una costruzione  l’integrazione di dati tra BIM e IoT declina pertanto la creazione del cosiddetto Digital Twin (DT), o gemello virtuale potendo combinare l’informazione digitale relativa alle caratteristiche geometriche degli spazi e le proprietà tecnico-costruttive dei componenti dei vari sub-sistemi edilizi e impiantistici con i dati provenienti in continuo dai sensori, dislocati nei vari ambienti di cui è costituito l’intero sistema edificio, e rendere disponibile agli operatori in tempo reale l’attività di monitoraggio attraverso opportune forme di visualizzazione.