Concetti di base e sviluppi applicativi futuri
Michele COGHE
Ingegnere Stradale
DEFINIZIONE DI BIMIl termine BIM è l’acronimo di
BUILDING INFORMATION MODELING
Building information modeling (BIM) is a process involvingthe generation and management of digital representations ofphysical and functional characteristics of places.
IL BIM È UN SISTEMA COMPLESSODI PROCEDURE E TECNOLOGIE
PER LA GESTIONE DEI PROCESSI EDILIZI
NON E’ UN OGGETTO, NE’ UN SOFTWARE
DEFINIZIONE DI BIMBuilding information models (BIMs) are files (often
but not always in proprietary formats and containing
proprietary data) which can be exchanged or networked to
support decision-making about a place.
IL BIM CONSENTE DI RAPPRESENTARE IN
FORMATO DIGITALE LE OPERE NEL SETTORE AEC
(Architecture, Engineering, Construction)
MEDIANTE MODELLAZIONE OBJECT-ORIENTED
DAL CAD AL BIM
DAL CAD AL BIM
DEFINIZIONE DI BIM
DEFINIZIONE DI BIMLa tecnologia BIM permette una costruzione digitale
accurata del modello virtuale di una costruzione edilizia a
supporto di tutte le fasi del PROCESSO EDILIZIO,
permettendo un’analisi ed un controllo più efficienti rispetto
ai processi tradizionali.
Nel BIM i disegni vengono trasformati in oggetti
“intelligenti” che contengono informazioni dettagliate che
consentono di accelerare l’intero processo di realizzazione
del prodotto edilizio.
DEFINIZIONE DI BIM
DEFINIZIONE DI BIMLe curve evidenziano come lo sforzo progettualeconcentrato nelle fasi iniziali della progettazione (tipico diun approccio integrato) incida in maniera positiva in terminidi costi (riduzione), a fronte di quello che abitualmenteconstatiamo nella realtà, dove il tradizionale processo vedel’ultimazione e il perfezionamento del progetto in fasi piùavanzate con costi decisamente maggiori.
Non si tratta di ridurre gli “sforzi” progettuali, in quantol’impegno non può che essere commisurato alla qualità diciò che si intende realizzare (i punti di massimo delle duecurve rappresentative dei processi BIM-oriented etradizionale sono infatti pressoché identici), ma dianticipare nel tempo tali sforzi.
DEFINIZIONE DI BIMPrende vita, dunque, un nuovo modo di affrontare laprogettazione, frutto della sua “percorribilità tecnica”resa possibile dalla disponibilità del modello virtualedell’edificio, ma soprattutto della convenienzaeconomica conseguente alla sua messa in campo.
La convenienza è evidente analizzando l’andamentodella curva relativa ai costi delle modifiche progettuali,via via più bassi all’anticiparsi delle correzioni eintegrazioni.
Perché il BIM è considerato un’esigenza?
Adeguare il settore delle costruzioni alle attualinecessità di standardizzazione, di digitalizzazione deiprocessi, di performance ed economicità
Come?
Mediante un ambiente di lavoro visuale, condiviso edaccessibile
Perché il BIM è considerato un’esigenza?NUOVA NORMATIVA SUI LL.PP.
«La progettazione in materia di lavori pubblici si articola, secondo trelivelli di successivi approfondimenti tecnici, in progetto di fattibilitàtecnica ed economica, progetto definitivo e progetto esecutivo ed èintesa ad assicurare […] la razionalizzazione delle attività diprogettazione e delle connesse verifiche attraverso il progressivo uso dimetodi e strumenti elettronici specifici quali quelli di modellazione perl’edilizia e le infrastrutture» D.Lgs 50/2016, art. 23, c. 1 l. h)«Le stazioni appaltanti possono richiedere per le nuove opere nonchéper interventi di recupero, riqualificazione o varianti, prioritariamenteper i lavori complessi, l’uso dei metodi e strumenti elettronici specifici[…]. Tali strumenti utilizzano piattaforme interoperabili a mezzo diformati aperti non proprietari, al fine di non limitare la concorrenza tra ifornitori di tecnologie e il coinvolgimento di specifiche progettualità tra iprogettisti. »D.Lgs 50/2016, art. 23, c. 13
BENEFICI DEL BIM
DEFINIZIONE DI BIMUn modello BIM può contenere qualsiasi informazione
riguardante la costruzione edilizia o le sue parti.
Le informazioni più comunemente raccolte in un BIM
riguardano:
la localizzazione geografica,
la geometria,
le proprietà dei materiali e degli elementi tecnici,
le fasi di realizzazione,
le operazioni di manutenzione,
le operazioni di dismissione o demolizione
DEFINIZIONE DI BIM
DEFINIZIONE DI BIMTali modelli virtuali, una volta completati, consentono
di gestire le fasi progettuali, di scelta del contraente, di
realizzazione (gestione operativa del cantiere) e,
successivamente, di gestione della vita utile della
costruzione (esercizio e manutenzione)
QUINDI
Con il BIM possiamo avere a disposizione tutti i dati e
le informazioni necessarie per gestire il CICLO DI VITA
(Life Cycle Cost) di una costruzione edilizia
IL BIM NEL LCC DI UN’OPERA
DEFINIZIONE DI BIM
DEFINIZIONE DI BIM Dunque, grazie alla metodologia BIM l’edificio viene
“costruito” prima della sua realizzazione fisica,mediante un modello virtuale, attraverso lacollaborazione ed i contributi di tutti gli attoricoinvolti nel progetto (architetti, ingegneri,progettisti consulenti, analisti energetici, ecc).
Caratteristica principale di tale filosofia è unapproccio altamente strategico, che offre lapossibilità di analizzare l’oggetto architettonico evalutare le sue prestazioni già in fase progettuale.
DEFINIZIONE DI BIM
La tecnologia BIM modifica le relazioni tra gli attori del
processo edilizio favorendo l’integrazione tra le fasi
progettuali e realizzative, a scapito degli attuali schemi
di tipo conflittuale, ottenendo una migliore qualità del
costruito con riduzione di tempi e costi.
DEFINIZIONE DI BIMDiversamente dal disegno CAD (o dalla modellazionegenerica 3D), il BIM rivoluziona il modo di gestire leinformazioni legate al progetto:
Propone un modello unico e centrale da cui si estraggono tutti i documenti necessari (viste, quantità, analisi, fasi, animazioni, render, simulazioni, etc.)
Permette di integrare i processi facendo convergere in quel modello tutti i contributi dei differenti professionisti coinvolti, senza perdita di informazioni
Impone una gestione coerente, esplicita i ruoli professionali, allinea le informazioni ed esplicita le responsabilità
DEFINIZIONE DI BIM
DEFINIZIONE DI BIMStrumento BIM: applicazione con un compito specifico,
che produce un risultato specifico
Piattaforma BIM: applicazione generalmente destinata
alla progettazione, che genera dati per usi molteplici
Ambiente BIM: sistema di gestione dei dati di una o più
sequenze di informazioni che integrano le applicazioni
(strumenti e piattaforme) all’interno di un’organizzazione
DEFINIZIONE DI BIMBIM is used by individuals, businesses and government
agencies who plan, design, construct, operate and
maintain diverse physical infrastructures, such
as water, wastewater, electricity, gas, refuse and
communication utilities, roads, bridges and ports,
houses, apartments, schools and shops, offices,
factories, warehouses and prisons.
I-BIM
L’acronimo I-BIM (Infrastructure – Building
Information Modeling) è utilizzato nel settore AEC
per indicare le applicazioni BIM-based nel
campo della progettazione, costruzione e gestione
delle infrastrutture, tra cui quelle stradali.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
La trasformazione delle infrastrutture stradali inmodelli digitali coinvolge, per sua stessa natura,molteplici aspetti che spaziano dall’analisi dell’area diinfluenza, alla valutazione delle interferenze che lestrade hanno con le altre infrastrutture, fino allainterazione con opere strutturali, architettoniche eimpiantistiche.
Questa multidisciplinarietà richiede il trattamento didati in formati differenti.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Unitamente ai tracciati plano-altimetrici è necessario
gestire da un lato le informazioni legate al territorio
mediante piattaforme GIS (banche dati alfanumeriche
relazionate con cartografie digitali), che trattano
tipicamente superfici o rappresentazioni puntuali e,
dall’altro, i dati che riguardano le opere strutturali e
architettoniche, tipicamente modellate come solidi.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Il grado di maturità del processo di modellazione digitale edi interazione tra gli attori del processo, si distingue su 3livelli di classificazione:
primo livello, costituito dai modelli CAD 2D
secondo livello, costituito dai modelli in formato 3D
terzo livello, stadio in cui a ciascun oggetto del modellosono associate tutte le informazioni utili per ladistribuzione nel cloud del prodotto, gestibileinterattivamente in multipiattaforma
Il BIM è lo strumento che meglio si adatta a tali esigenze operative, dalla concezione alla dismissione dell’opera.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Le piattaforme BIM infrastrutturali consentono di gestire
dati disomogenei per definizione formale e informazioni
associate ai contenuti geometrici. Il supporto del BIM è
essenziale per la configurazione di un contenitore di
gestione dati di natura topografica, delle nuvole di punti
(Point Clouds, PC), dei rilievi laser scanner per
l’acquisizione intensiva di dati di raffittimento, delle mesh,
ecc.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Tutte le informazioni, elaborate in formati nonnecessariamente interconnessi, devono essereomogeneizzate nei contenuti e nell’architettura informatica.
I dati possono essere rielaborati per la generazione delmodello digitale del terreno (DTM), costituito da unasuccessione di superfici (modelli di elevazione generati pertassellazione e triangolazione).
A partire da questi (e da altri) dati di base, è possibilepervenire alla ricostruzione digitale dell’assetridimensionale della strada.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
In base agli allineamenti e mediante la definizione dellesezioni trasversali, la piattaforma BIM permette di generareil modello 3D dell’infrastruttura, comprensivo diulteriori elementi caratteristici quali:
stratigrafia delle sovrastrutture e dei sottofondi
fossi e cunette
reti di drenaggio delle acque di piattaforma
impianti speciali
opere complementari
sotto-servizi, ecc.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
In pratica, operando per fasi su elementi bidimensionali sigiunge alla creazione di un modello tridimensionale checonsente di visualizzare l’infrastruttura, mentre lapiattaforma BIM ne evidenzia le relazioni con l’ambientecircostante.
Il BIM consente pertanto di pervenire alla caratterizzazionedi ciascuno degli elementi del modello infrastrutturalemediante la definizione di classi di oggetti.
Una struttura di questo tipo presuppone la suddivisionedella strada in un numero definito di componenti e laconseguente associazione ad esse di un adeguatocontenuto informativo.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
La piattaforma BIM assicura, inoltre, la possibilità di
estrarre dal modello le planimetrie, i profili longitudinali e le
sezioni trasversali in qualunque momento. Gli elaborati
possono essere dinamicamente aggiornati a seguito di
eventuali modifiche apportate al modello per interventi di
adeguamento e/o manutenzione straordinaria del corpo
stradale.
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Uno dei principali punti di forza della modellazioneparametrica delle infrastrutture è l’interoperabilità con lealtre piattaforme BIM, ovvero la possibilità di trasferirecontenuti informativi generati da applicativi software diversiutilizzando sistemi aperti (OpenBIM, buildingSMART bSI);tra questi ultimi il formato più diffuso è noto come IFC(Industry Foundation Classes, basato sullo standard ISO16739:2013).
All’interno della piattaforma BIM i modelli IFC per leinfrastrutture dialogano agevolmente con i modelli IFCarchitettonici/strutturali.
Interoperabilità BIM
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
La modellazione parametrica del solido stradale e le relazioni diquesta con strumenti di gestione di area vasta richiedonopertanto specifici standard.
Il primo passo verso l’estensione del formato IFC alleInfrastrutture e stato già compiuto e riguarda in particolare ilmodello geometrico del tracciato (bSI Final Standard, luglio2015); mentre lo standard completo per le infrastrutture eancora in lavorazione a cura di (bSI e OGC Open GeospatialConsortium).
Attualmente lo standard più diffuso per le infrastrutture è ilLandXML, perché favorisce il cosiddetto “modello collaborativo”(ossia l’interazione operativa tra tutte le figure professionalicoinvolte nel processo di digitalizzazione).
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
La trasformazione digitale 3D delle infrastrutture viarie puòessere inoltre estesa all’analisi dei tempi (BIM 4D), allagestione dei costi (BIM 5D) e infine alla gestione dellamanutenzione stradale (BIM 6D).
IL MODELLO DIGITALE DELLA INFRASTRUTTURA
Un esigenza specifica della trasformazione digitale delleopere viarie consiste nell’acquisizione delle caratteristichegeometriche delle strade esistenti.
Il processo è noto come reverse engineering, o Scan toBIM, e genera modelli ad oggetti implementabili e fruibiliin piattaforme BIM.
Gli oggetti a geometria solida sono generati mediante PointClouds, derivati da procedure di scanning. Tali tecniche digenerazione Scan to BIM sono ad oggi scarsamenteautomatizzate e devono essere utilizzate da operatoriesperti in grado di manipolare dati interoperabili inambiente multipiattaforma.
LA MODELLAZIONE PARAMETRICAIN BASE A OGGETTI
La modellazione parametrica basata sugli oggetti è statasviluppata in campo produttivo a partire dagli anni Ottanta.
Secondo tale metodologia gli oggetti non sono rappresentati congeometria e proprietà fisse, ma tramite parametri e regole chene determinano la geometria e le proprietà e caratteristiche nongeometriche.
I parametri e le regole possono essere costituiti da espressioniche si relazionano ad altri oggetti, in modo da consentire unaggiornamento automatico controllato dall’utente o realizzato afronte di variazioni del contesto.
Grazie agli oggetti parametrici personalizzati è oggi possibilemodellare geometrie complesse, come mai prima.
LA MODELLAZIONE PARAMETRICAIN BASE A OGGETTI
Spesso all’interno della piattaforma BIM sono definiti deglioggetti parametrici di base che gli utenti possono integrare,modificare o ampliare.
Ogni oggetto parametrico presenta un comportamento(behaviour) che consente il suo aggiornamento automatico inrelazione al contesto in cui esso viene inserito.
Il progettista definisce inizialmente una categoria o unafamiglia di elementi che costituiscono una sorta dicombinazione di geometrie fisse e parametriche, ovvero uninsieme di parametri e regole che ne consentono dicontrollare i parametri, grazie ai quali è poi possibile generaregli elementi delle istanze, ossia gli oggetti specifici di interesseparticolare.
LA MODELLAZIONE PARAMETRICAIN BASE A OGGETTI
Ad esempio nella piattaforma REVIT di Autodesk, ciascunoggetto parametrico viene classificato in manieragerarchica in: CATEGORIE, FAMIGLIE, TIPI E ISTANZE
Level of Development (LOD)Una pubblicazione dell’AIA (American Institute ofArchitects) del 2008, per la prima volta proponeval’espressione “Level of Development” (Livello diSviluppo) come significato dell’acronimo LOD.
Il LOD descrive i minimi dimensionali, spaziali, quantitativi,qualitativi, e altri dati inseriti in un Elemento del Modelloper sostenere gli Usi Autorizzati associati a tale LOD.
L’espressione “Livello di Sviluppo” è la più ampia possibile,e comprende sia gli aspetti grafici che non grafici, ed èvolta a indicare con chiarezza la “completezza a cui unElemento del Modello è sviluppato”.
Level of Development (LOD)La classificazione proposta dei LOD è costituita da 5livelli (da 100 a 500), a ciascuno dei quali puòsinteticamente associarsi il seguente significato:
LOD 100 – Concept
LOD 200 – Geometria approssimativa
LOD 300 – Geometria precisa
LOD 400 – Adeguato alla realizzazione
LOD 500 – “as built”, come realizzato
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
Ciascun Livello di Sviluppo individuato, è pensato per
essere adeguato all’uso che ne verrà fatto: il criterio di
costruzione della scala di classificazione dei LOD è,
quindi, quello funzionale alla suddivisione del progetto
in step, progressivamente più evoluti, dall’ideazione
alla ultimazione
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
Ogni LOD successivo si basa sul livello precedente e
include tutte le caratteristiche dei livelli precedenti
L’oggetto della valutazione del Livello di Sviluppo, non
è il Modello nella sua interezza, ma il singolo Elemento
del Modello, a sua volta liberamente individuabile nel
singolo oggetto, sistema o raggruppamento
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
Level of Development (LOD)
IL RISCHIO DEL BIMWASHING
Quello del BIM è un processo, i suoi obiettivi veri sono:
L’ottimizzazione del prodotto e quella del
processo, che assieme producono qualità e
completezza; spesso si confondono questi obiettivi
con ‘la semplificazione del lavoro’ - cosa non vera e
comunque marginale.
IL RISCHIO DEL BIMWASHING
L’art. 23 comma 13 del nuovo Codice Appalti (D.Lgs. 50/2016) introduce una
serie di novità in materia di BIM e strumentazioni elettroniche. In particolare,
stabilisce che un decreto del MIT dovrà definire le modalità e i tempi per
progressiva introduzione dell’obbligatorietà del BIM sia per le
amministrazioni sia le imprese.
Per mettere a punto tale decreto, il Ministro delle Infrastrutture ha
predisposto una commissione di esperti, guidata da Pietro Baratono, la
cosiddetta Commissione Baratono.
Tale commissione ha il compito definire le regole per l’introduzione del BIM
negli appalti pubblici. Il testo dovrebbe essere alle battute finali.
IL BIM: un’opportunità
Da alcune indiscrezioni sembrerebbe che è prevista un’entrata in vigoredell’obbligo di adozione del BIM per fasce, modulati nel seguente modo:
Step 1: anno 2019
Nel 2019 i tempi saranno maturi per l’obbligo per le grandissime operesopra la soglia di 100 milioni. Non saranno molte: secondo i datidel Cresme (Centro ricerche economiche e sociali del mercato dell’edilizia),nel 2016 sopra questo livello ci sono stati solo 26 bandi.
Step 2: periodo 2019-2021
Nel periodo che va dal 2019 al 2021 gli obblighi si allargheranno ad altrisoggetti, seguendo molto un criterio legato alla complessità delle opere enon al valore: l’obbligo del BIM sarà applicato alle costruzionistrategiche.
Step 3: anno 2022
Dal 2022 l’obbligo del BIM sarà esteso a tutte le opere, tranne quelle chenon richiedono particolari problematiche di sicurezza (come il residenziale).
IL BIM: un’opportunità
Progettare utilizzando processi BIM è la risposta più efficace per società e studi di progettazione che vogliono acquisire un vantaggio competitivo in risposta alle richieste del mercato.
Sono nate nuove figure professionali per rispondere alle molteplici esigenze del nuovo modo di progettare attraverso il BIM:
BIM Modeler, si occupa della creazione e dello sviluppo del modello 3D esuccessiva estrazione della documentazione 2D e dei dati di computo.
BIM Specialist , svolge attività di ottimizzazione dei modelli, li allinea aglistandard normativi, realizza pezzi particolari e componenti parametricheevolute, si occupa inoltre dell’analisi tecnica (Strutturale, Impiantistica,Sostenibilità ambientale).
BIM Coordinator, svolge il ruolo di coordinamento dei BIM modeler especialist coinvolti nel progetto per garantire l’applicazione degli standard edei processi. Sovrintende ed amministra l’allineamento ai protocolli dilavorazione dei contenuti del modello BIM (librerie e standard).
IL BIM: un’opportunità
BIM Manager, è colui che ha la responsabilità della gestione e
dell’aggiornamento del modello BIM per tutte le discipline,
coordinando le attività delle figure precedenti.
Deve garantire la collaborazione e il coordinamento del progetto
gestendo i ruoli e le fasi previste. Tra le attività del BIM Manager
riveste un ruolo fondamentale l’individuazione delle interferenze,
riassegnando all’interno del team di progetto la loro correzione,
verifica inoltre che la time-line di processo sia rispettata e definisce
le eventuali strategie di riallineamento delle fasi di lavorazione in
difficoltà.
IL BIM: un’opportunità
Grazie per l’attenzione