TEC - Lezione 10

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO

Interoperabilità


INTEROPERABILITÀ

L’interoperabilità è la capacità di scambiare dati tra le applicazioni, facilitandone i flussi di lavoro e la loro automazione.

- L’interoperabilità deve almeno eliminare il bisogno di copiare manualmente dei dati generati in un’altra applicazione (evitando errori e perdite di tempo).

- Il più comune e importante scambio di dati è tra una piattaforma BIM e un set di strumenti da essa supportati (analisi strutturale o termica, computo metrico, cronoprogramma e documenti di appalto).

- Tradizionalmente, l’interoperabilità dipendeva da formati di file legati alla geometria, quali DXF (Drawing eXchange Format) e IGES (Initial Graphic Exchange Specification).


Interoperabilità

- Successivamente, si è passati ai collegamenti diretti basati sulle API (Application Programming Interfaces).- A partire dagli anni ‘80 sono stati sviluppati i data model che supportano l’interscambio tra prodotti e object model tra differenti aziende.- Due dei principali product data model per gli edifici sono Industry Foundation Classes (IFC), legato alla pianificazione della costruzione, alla progettazione, alla costruzione e al management, e CIMsteel Integration Standard Version 2 (CIS/2), legato all’ingegneria e alla fabbricazione dell’acciaio strutturale.- Mentre i sistemi basati su file e XML facilitano lo scambio di dati tra coppie di applicazioni, sta diventando necessario coordinare i dati in più applicazioni tramite un building model repository (permettono di gestire i progetti a livello dell’oggetto dell’edificio piuttosto che a livello di file).


Interoperabilità

- La conversione è ottenuta definendo i dati del modello (model data) necessari sulla piattaforma (chiamata model view), inserendo i dati nel formato richiesto dallo strumento e immettendo altre informazioni non modellate. Di solito tale procedura viene eseguita dalla piattaforma allo strumento (a senso unico): lo strumento ricevente, infatti, non dispone dei dati o delle regole di progettazione necessari per aggiornare correttamente il modello di edificio nativo della piattaforma.

- Lo scambio di dati dalla piattaforma allo strumento può essere complesso.Ad esempio, estrarre il modello a fil di ferro per l’analisi strutturale e determinare i carichi rilevanti non è ancora una procedura completamente automatizzata, in quanto richiede l’intervento di un operatore esperto.


Interoperabilità

- Gli scambi da strumento a strumento sono più lineari ma risultano limitati, a causa dell’esiguo numero di dati disponibili nello strumento di esportazione.Un esempio è costituito dalla conversione di un computo metrico (quantity takeoff) in un'applicazione per la stima dei costi. Vengono estratti i dati BIM per la stima dei costi, per l'acquisto e per il tracciamento dei materiali.


Interoperabilità

- La vera sfida dell'interoperabilità è però lo scambio da una piattaforma all'altra (ArchiCAD, Revit, Tekla, ecc.).Per far derivare un modello strutturale da un modello fisico sono richieste molte considerazioni specifiche, derivanti dalle normative sui calcoli strutturali, le luci in gioco, la profondità delle travi, le connessioni e le condizioni di carico.È, appunto, richiesta un'esperienza nell'ambito dell'ingegneria strutturale.

- Per quale motivo architetti, ingegneri, appaltatori e costruttori dovrebbero essere interessati all'interoperabilità e ai modelli dei prodotti?Perché non semplicemente gli informatici e le società di software?Perché solo architetti, ingegneri, appaltatori e costruttori sanno esattamente cosa deve essere scambiato tra le varie piattaforme.


BIM per committenti eFacility Manager


INTRODUZIONE

I committenti possono usare la modellazione BIM per:

- Incrementare le prestazioni dell'edificio attraverso analisi energetiche e illuminotecniche, ad esempio.

- Ridurre il rischio finanziario associato al progetto: un modello BIM può aiutare a fornire una stima preventiva dei costi oltre a migliorare la collaborazione tra i componenti del gruppo di progettazione.

- Ridurre la tabella di marcia del progetto dall'approvazione al completamento, grazie ai modelli dell'edificio e alla capacità di velocizzare i tempi delle lavorazioni in cantiere (prefabbricazione, ecc.).


INTRODUZIONE

- Ottenere stime dei costi accurate e affidabili attraverso l'estrazione automatica dei computi metrici dal modello digitale, fornendo riscontri tempestivi già nelle fasi iniziali del progetto.

- Assicurare la conformità del progetto attraverso le analisi del modello dell'edificio nei confronti delle esigenze del committente e delle norme in vigore.

- Ottimizzare la gestione e la manutenzione della struttura, esportando dati rilevanti su quanto costruito, in modo da mettere in funzione gli impianti e gestirli lungo il ciclo di vita del complesso.


Per quale motivo i committenti dovrebbero interessarsi al BIM

- I processi snelli (lean processes) e la modellazione digitale hanno rivoluzionato le industrie aerospaziali e manifatturiere. I primi ad avere adottato tali processi e strumenti di produzione, quali Toyota e Boeing, hanno ottenuto grandi efficienze dal punto di vista della produzione, con ricadute anche sotto gli aspetti commerciali.

- Tali strumenti favoriscono un approccio collaborativo anziché frammentario nei confronti degli appalti.La collaborazione aiuta a costruire un rapporto di fiducia e di obiettivi comuni, tutti a vantaggio del committente, senza dover sprecare energie dietro a rapporti di concorrenza tra i membri del gruppo di progettazione.


Per quale motivo i committenti dovrebbero preoccuparsi del BIM

- In caso di approccio tradizionale basato sui disegni, invece, le analisi devono essere eseguite indipendentemente dal modello digitale, costringendo i progettisti a inserire i dati due volte, col rischio di commettere errori e la certezza di non poter ottimizzare i tempi.

- Con la metodologia BIM, il committente può avere un importante ritorno sul proprio investimento, in quanto le informazioni che ogni fase del progetto porta al proprio interno migliorano l'efficienza del team di progettazione.Ne guadagnano anche la qualità globale dell'edificio e la migliore organizzazione per le operazioni di gestione e manutenzione della struttura.

Fonte: C. Eastman et al., BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors


Aree di applicazione del BIM per i committenti

- Tradizionalmente, i committenti non sono stati fautori di cambiamenti all'interno del mondo delle costruzioni.Spesso rassegnati ai tipici problemi che accompagnano un progetto: sforamento dei costi, ritardi, problemi di qualità.

- Le società che forniscono servizi ai committenti, ritengono questi ultimi poco lungimiranti. I continui cambiamenti richiesti dai proprietari hanno pure un impatto negativo sulla qualità, sui costi e tempi di costruzione.

- A causa dell'enorme potenziale che può avere il BIM su questi problemi, è importante che i committenti prendano consapevolezza dei benefici da esso derivanti, in modo da avvantaggiarsene.

- Un committente illuminato e istruito può usare al meglio le potenzialità dei nuovi strumenti nelle mani dei professionisti coinvolti.


Analisi del progetto

- I committenti devono essere in grado di valutare gli obiettivi della proposta progettuale in rapporto alle proprie esigenze in ogni fase della progettazione.

- Attualmente è un processo prevalentemente manuale: ci si affida ai disegni, ai rendering, alle animazioni dei progettisti.

- Le esigenze possono però mutare spesso, ed è difficile per un committente verificare che queste siano sempre soddisfatte.

- In caso di più stakeholder (portatori di interesse) per un progetto, è importante che tutti possano comprendere e interpretare gli elaborati progettuali e le tabelle di marcia.



I committenti possono lavorare con il loro gruppo di progettisti per usare una metodologia BIM che sia in grado di:

- Integrare lo sviluppo dei requisiti programmatici. È possibile, ad esempio, concettualizzare un progetto, sollecitare apporti da più fonti e analizzare in tempo reale varie proposte progettuali, con costi, tempi e prospettive di sostenibilità.




- Migliorare la conformità del programma attraverso analisi spaziali.Ad esempio, è possibile avere un feedback visivo che evidenzi se determinati ambienti non rispettano i requisiti minimi previsti sin dai primi schemi progettuali. Si possono così eseguire le necessarie correzioni per rientrare nei parametri.

- Ricevere input più efficaci dai portatori di interesse attraverso simulazioni visive.Per facilitare il rapporto tra i proprietari e i portatori di interesse, una simulazione in realtà virtuale o una previsione 4D (in funzione del tempo) può facilitare la comprensione del progetto: comunicare, ad esempio, la sequenza di costruzione per ogni reparto di un ospedale, valutandone gli impatti sulle attività quotidiane.



- Riconfigurare ed esplorare rapidamente gli scenari del progetto.Una configurazione in tempo reale è possibile sia nello strumento di generazione del modello, sia in uno strumento di configurazione specializzato.Può, ad esempio, essere valutata la fattibilità di progetti alternativi (ad es. mediante il sistema Dprofiler della Beck Technology).

- Simulare le operazioni all'interno del complesso edilizio.I proprietari possono avere bisogno di analisi aggiuntive, quali ad esempio quelle relative al comportamento della folla in caso di emergenza o scenari di evacuazione.


La complessità delle infrastrutture e dell'ambiente di costruzione

Gli strumenti BIM possono supportare i committenti nel coordinare la complessità delle infrastrutture di un edificio mediante:

- Utilizzo di modelli integrati 3D dei sistemi architettonico, strutturale e impiantistico. Si possono così coordinare le infrastrutture di un edificio attraverso più discipline.

- Revisione interattiva di modelli coordinati. Si può virtualmente simulare l'accessibilità e la manutenibilità delle infrastrutture previste.

- Creazione di modelli collaborativi e riduzione del rischio di liti tra le parti.Intervenendo nelle fasi iniziali in maniera collaborativa, si evita che i progettisti lamentino dei cambiamenti da parte dei committenti (con relativi costi) o che i committenti rimproverino ai progettisti di non aver soddisfatto le loro esigenze.


Sostenibilità

La recente attenzione verso la sostenibilità ambientale degli edifici sta spingendo molti committenti a mettere in primo piano le questioni sull'efficienza energetica e sull'impatto ambientale dei loro progetti.Dal punto di vista del committente, la metodologia BIM può aiutare a:

- Ridurre i consumi attraverso l'analisi energetica.Con opportuni investimenti sui sistemi di risparmio energetico di un edificio, già dopo pochi anni (anche meno di dieci) si recuperano i costi di analisi e tecnologie impiegate.Gli strumenti di analisi non richiedono un modello BIM per l'introduzione dei dati, ma un modello digitale ne facilita considerevolmente la procedura.- Migliorare la produttività operativa mediante strumenti di simulazione.Una progettazione sostenibile può migliorare di molto la produttività sul luogo di lavoro grazie, ad esempio, alla presenza di luce naturale. Le simulazioni possono aiutare a trovare le condizioni ottimali di luce, evitando abbagliamento e surriscaldamento dovuti alla radiazione solare.


Attendibilità e gestione dei costi

Fino a due terzi dei committenti lamentano un superamento dei costi di progetto, che li obbligano o a tagliare le spese, o ad andare oltre il budget previsto o, addirittura, a cancellare l'intero progetto.

Per ridurre i rischi legati al superamento dei costi e a stime inesatte, i committenti e i fornitori di servizi aggiungono gli “imprevisti” alle stime, in modo da accantonare delle somme che coprano le incertezze durante la costruzione.

L'attendibilità delle stime è legata a molteplici fattori: mutevoli condizioni di mercato, tempo trascorso tra la stima e l'esecuzione, modifiche al progetto e problemi di qualità.



Il BIM aiuta a fornire rapidi riscontri sui costi in base alle modifiche progettuali.La capacità di influenzare i costi è maggiore nelle fasi iniziali.




Il committente può gestire i costi con applicazioni BIM in modo da fornire:

- Stime più attendibili sin dalle fasi iniziali del processo di progettazione.

- Stime più dettagliate, rapide e accurate mediante computi metrici tramite strumenti BIM.Le stime basate sul BIM aiutano i professionisti esperti, ma non li possono sostituire.


Time to market: gestione della tabella di marcia

Il BIM fornisce ai committenti e ai progettisti degli strumenti che automatizzano parzialmente la progettazione, effettuano simulazioni e si occupano anche dei processi di prefabbricazione.Il BIM può rispondere a queste esigenze:

- Ridurre il time to market (tempo di vendita, ovvero il tempo che intercorre dall'ideazione alla realizzazione) attraverso l'uso di modelli parametrici, che ne consentono modifiche progettuali più rapide e automatiche.

- Ridurre i tempi con il coordinamento 3D e la prefabbricazione.

- Ridurre i rischi legati alla programmazione con pianificazione tramite BIM.Possono essere impiegati modelli 4D per rappresentare la futura programmazione lavori di un intervento, in modo da consentire la coordinazione con attività esistenti (interventi su ospedali, ad esempio).


Time to market: gestione della tabella di marcia

- Rispondere rapidamente a imprevisti di cantiere mediante modelli BIM 4D.



Gestione della struttura e delle relative informazioni

Le informazioni di tutto ciò che compone un edificio sono oggi importantissime.Spesso vengono prodotte o reinserite durante il passaggio da una fase all'altra del progetto.Purtroppo, frequentemente tali dati non vengono aggiornati per riflettere quanto realmente costruito, o si trovano in una forma difficilmente accessibile o utilizzabile.

Un modello digitale dell'edificio può essere utilizzato per:

- “Popolare” rapidamente un database di gestione dell'edificio, riducendo il tempo necessario per l'inserimento delle relative informazioni spaziali.


Gestione della struttura e delle relative informazioni

- Gestire i sistemi impiantistici di un edificio con strumenti BIM.

- Valutare rapidamente l'impatto di interventi di manutenzione o ammodernamento nella struttura.



BIM per architetti eingegneri


INTRODUZIONE

Il BIM ha impatto sulla progettazione per i seguenti aspetti:

- Il design concettuale, che riguarda l'organizzazione spaziale e concettuale del progetto. Viene semplificata e velocizzata la creazione di complesse geometrie sin dalle fasi preliminari di progettazione.

- L'integrazione di diversi servizi di ingegneria, attraverso l'uso di strumenti di simulazione e analisi da parte di vari consulenti.

- Modellazione della fase costruttiva, comprendente dettagli, specifiche e stime dei costi.


INTRODUZIONE

La metodologia BIM è capace di trasformare la rappresentazione architettonica, passando dai disegni tradizionali ai modelli digitali dell'edificio in 3D.

La progettazione è la fase nella quale la maggior parte delle informazioni sul progetto è inizialmente definita.

Il BIM, automatizzando le forme standard di rappresentazione, riduce significativamente la quantità di tempo richiesto per la produzione di documenti costruttivi.


INTRODUZIONE

Attualmente, l'impegno è spostato verso la progettazione esecutiva, mentre il BIM consentirebbe di spostarlo nelle fasi iniziali.



Forme collaborative di consegna del progetto

Le forme tradizionali di contratto si basano sulla progettazione, sull'appalto e sulla costruzione dell'opera.Da un punto di vista progettuale, tale sequenza si basa erroneamente sul fatto che:- Gli edifici sono realizzati usando pratiche costruttive consolidate, ben conosciute da progettisti e appaltatori.- Le costruzioni fanno affidamento principalmente su pratiche di gestione che non sono affette da dettagli progettuali.- La sequenza progettazione-appalto-costruzione e l'offerta più bassa forniscono il più basso costo di progetto.

In questo momento, agli elaborati architettonici seguono una serie di elaborati grafici che si occupano di risolvere gli aspetti dei dettagli costruttivi e di realizzazione degli elementi di progetto.Tutto ciò porta a ridondanza e inefficienza di tempi e costi.


Il concetto di sviluppo dell'informazione

Il progetto di un edificio inizia a differenti livelli di sviluppo dell'informazione, incluso la definizione delle funzioni dell'edificio, lo stile e il sistema costruttivo.

La maggiore sfida nell'adozione della tecnologia BIM è quella di far utilizzare nuove metodologie di lavoro (inclusa la documentazione e la comunicazione di quanto fatto) a tutti i componenti di un gruppo di progettazione.


L'uso del BIM nei processi di progettazione

La progettazione parametrica e l'interoperabilità, insieme agli strumenti BIM legati a specifiche funzioni, offrono diversi benefici durante le fasi di progettazione.

- Il conceptual design (progettazione di massima) diventa un elemento fondamentale per la progettazione, definendo le masse, la struttura, la concezione spaziale, gli aspetti di sostenibilità, ecc.

- Uso del BIM per progettazione e analisi di tutti i sistemi dell'edificio (strutturale, energetico, ecc.).

- Sviluppo di informazioni a livello di fabbricazione, in modo da velocizzare le operazioni di generazione di documenti standard di costruzione.


Benefici per l’adozione del BIM nelle società di ingegneria

Il passaggio dal “cartaceo” al modello digitale di un edificio presenta dei potenziali benefici:

- Coerenza automatica dei disegni.

- Facile identificazione e rimozione dei conflitti nello spazio 3D.

- Preparazione automatica e potenzialmente accurata dei computi metrici estimativi.

- Miglior supporto per applicazioni che svolgano analisi (energetiche, strutturali), stime, pianificazioni.


Nuovi servizi offerti dai progettisti

1) Sviluppo del progetto di massima, con elaborazioni basate sulle prestazioni dell’edificio, attraverso analisi e simulazioni finalizzate a:- Sostenibilità ed efficienza energetica.- Stima dei costi durante la progettazione.- Analisi programmatica mediante la simulazione delle operazioni svolte durante i lavori

2) Progettazione integrata con la costruzione- Miglior collaborazione tra i membri del gruppo di progettazione (strutturisti, impiantisti, prefabbricatori, ecc.).- Costruzione più rapida, facilitando prefabbricazioni e assemblaggi e riducendo le lavorazioni in cantiere.- Automazione negli approvvigionamenti, nella costruzione e nell’assemblaggio, ottimizzando i tempi di consegna dei vari componenti.


BIBLIOGRAFIA

G.M. Di Giuda e V. Villa (a cura di), Il BIM. Guida completa al Building Information Modeling, Editore: Hoepli, Milano

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