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Ci siamo detti che BIModellare vuole dire fare un modello virtuale di un ambiente costruito o da costruire con certe caratteristiche (3D, oggetti, informazioni, interoperabilità, ecc). BIModellare l’esistente vuole allora dire raccogliere e archiviare le informazioni riguardanti l’ambiente costruito reale (ripetiamo che può essere un infrastruttura, un fabbricato, un impianto industriale, una villetta, una città intera, ecc..).

Da come abbiamo descritto il BIModello, sappiamo che le attività di modellazione dovranno restituire una rappresentazione 3D composta da oggetti i quali raccolgono tutte le informazioni di cui abbiamo bisogno.

Come possiamo creare un BIModello di una situazione esistente?

I passaggi sono sostanzialmente quattro:

1. Acquisizione delle informazioni geometriche e spaziali
2. Costruzione del modello tramite oggetti
3. Inserimento dati non geometrici
4. Gestione e aggiornamento del modello

1.Raccolta dati geometrici e spaziali

La raccolta dati geometrici e spaziali, potrebbe essere un attività molto lunga e dispendiosa se non fosse per alcune nuove tecnologie. L’obiettivo di questa attività è quello di collezionare tutte le informazioni che ci permettano di rappresentare digitalmente e in 3D l’ambiente costruito, cioè le geometrie degli elementi e la loro disposizione negli spazi.

In realtà esistono molti metodi per svolgere questa operazione, per assurdo potremmo metterci con la fettuccia e la squadra e misurarci qualsiasi cosa vediamo, chiaramente questo richiederebbe molto, sicuramente troppo, tempo. Oppure se riuscissimo a recuperate tutte le piante e le sezioni dell’immobile potremmo estrapolare da li le informazioni che cerchiamo, ma difficilmente troveremmo piante aggiornate,  e comunque molte informazioni mancherebbero all’appello. Addirittura GoogleMap potrebbe fornirci informazioni utili ma comunque non complete. L’unione di queste diverse tecniche, in alcuni casi, potrebbe essere sufficiente per raggiungere l’obiettivo prefissato.

Tra le varie possibilità, esiste quella di utilizzare il laser scanner, il quale permette di effettuare rilievi di grande precisione e ad elevata velocità anche e soprattutto per gli ambienti di grandi dimensioni. Ma cos’è il laser scanner?

LASER, come pochi sanno, è un acronimo derivato da Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, cioè l’amplificazione di una luce derivata da emissioni stimolate da radiazioni. Cosa vuol dire? In parole povere, si smuovono degli elettroni che rilasciano fotoni (la luce), questi si spostano seguendo delle onde, vanno a sbattere addosso agli oggetti solidi e parte di questa luce si riflette e torna indietro esattamente da dove è partita. Ogni volta che questi fotoni tornano indietro rileviamo un punto. Per ogni punto rilevato vengono calcolate le coordinate x, y, z (che sono una funzione dell’ampiezza e del punto del fotone nell’onda che torna indietro e del punto in cui si trova il laser scanner); con i moderni sistemi a scansione vengono acquisiti milioni di punti in poco tempo (questione di minuti), gli strumenti più precisi possono acquisire un punto ogni 0,6 millimetri. Alcuni sistemi permettono di associare ai punti anche l’informazione del colore, registrata dal sensore stesso o da una fotocamera digitale esterna integrata.

Il risultato di un rilievo con un laser scanner è una nuvola di punti, cioè una serie quasi infinita di punti ognuno dei quali segnala una distanza nello spazio da un punto zero di tutte le parti solide raggiunte dalla luce del laser. Probabilmente saranno necessari più rilievi (per esempio uno interno, alcuni esterni, uno dall’alto usando un drone, ecc). Queste nuvole, una volta elaborate tramite software, restituisco tutte le informazioni riguardanti geometrie e distanze di tutti gli elementi visibili. Questo però sappiamo non essere un vero BIModello, il passo successivo sarà quindi quello di costruire il modello, cosa divenuta possibile grazie alla base di dati ottenuta con il rilievo tramite laser scanner.

2.Modellazione oggetti

Per alcuni bisogni la nuvola di punti potrebbe essere sufficiente, infatti questa offre una discreta visualizzazione e navigabilità 3D, distanze e misurazioni precise, e anche la possibilità di taggare dei punti al quale abbinare documenti come manuali di manutenzione, schede tecniche o altre informazioni, ma è limitante per altri aspetti.

Per esempio la nuvola di punti non è modificabile in caso avvengano dei cambiamenti all’ambiente costruito a seguito di lavori di manutenzione straordinaria oppure per l’inserimento di informazioni  geometriche di elementi non visibili come impianti sottotraccia, ecc..

Per questi e altri motivi, spesso risulta utile proseguire le attività di modellazione fino al BIModello vero e proprio. Utilizzando software specifici, un modellatore BIM (BIM specialist) utilizzando le informazioni della nuvola si ricostruisce ogni oggetto del modello. Questa attività può essere abbastanza veloce nel caso di edifici moderni costruiti con elementi ripetuti e di forma semplice, infatti una volta modellato un oggetto (per esempio un pilone piuttosto che una vetrata), basterà riutilizzare lo stesso oggetto ogni volta che è presente, senza doverlo rimodellare. Oppure, modellare gli oggetti potrebbe risultare piuttosto complesso in caso di opere storiche di particolare rilievo artistico, infatti ogni elemento è spesso unico e di forme complesse, forme che un normale software di authoring BIM spesso non riesce a modellare.

Bisogna sempre tenere presente che non è sempre necessario modellare fino all’ultimo dettaglio, infatti per alcune necessità basterà un livello di sviluppo degli oggetti (LOD) basso (approssimativo), in altri casi, vedi conservazione del patrimonio artistico, potrebbe essere richiesto un LOD massimo (così dettagliato da rispecchiare la realtà). In questo caso l’attività di modellazione diventa più lunga e dovrà fare uso di software di grafica 3D avanzati, tramite il quale è possibile ricostruire qualsiasi forma. Questa immagine 3D sarà poi importata (ancora una volta capiamo perché l’interoperabilità è così importante in un processo BIM) in un software di authoring BIM nel quale assembliamo tutti gli oggetti /elementi nel BIModello.

3.Inserimento dati non geometrici

Una volta creati tutti gli oggetti, direttamente nel software authoring BIM oppure passando prima da altri strumenti specifici di grafica 3D, otterremo un modello fatto ad oggetti, ma ancora non è possibile parlare propriamente di un BIModello vero e proprio.

L’ultimo passo sarà quello di abbinare le informazioni non geometriche ad ogni elemento. Come al solito, a seconda delle necessità, diversi tipi di informazioni possono essere inserite nel BIModello. In generale ogni elemento dovrà essere identificabile, cioè andrà abbinato ad un numero univoco, gli dovrà essere dato un nome, possibilmente in conformità ad un sistema di classificazione, ed una posizione (questa funzione del nome assegnato agli spazi e/o georeferenziato).

In questa fase diventa fondamentale conoscere un modello dati che consenta l’interoperabilità delle informazioni (ad oggi certamente IFC appare l’unica vera opzione), infatti ogni informazione dovrà essere archiviata correttamente all’interno del modello dati, cioè se l’oggetto in questione è per esempio un pavimento, questo dovrà essere catalogato come PAVIMENTAZIONE appunto (nel caso specifico di IFC risulterà IfcType = IfcFlooring) il quale farà parte di una famiglia di oggetti, in questo esempio la famiglia delle COPERTURE (IfcTypeObject = IfcCovering). Questo permetterà di leggere senza errori queste informazioni anche in un software diverso da quello che abbiamo usato per crearle, oggi come tra 30 anni. Ad oggi tutti i software più avanzati dell’industri permettono di esportare ed importare file IFC, ma occorre prestare attenzione durante le fasi di inserimento delle informazioni se non si vogliono avere problemi di interoperabilità.

Ma molte altre possono essere le informazioni utili, per esempio in caso si volessero fare degli studi sull’efficienza energetica del fabbricato, saranno utili le informazioni sui materiali dell’involucro edilizio, piuttosto che della portata degli impianti di riscaldamento e raffrescamento presenti, ecc.. Ognuna di queste informazioni avrà la sua voce specifica all’interno del modello dati IFC, se tutte vengono classificate correttamente, potranno essere scambiate con enorme facilità. Per esempio decidiamo che volgiamo fare un analisi dell’efficienza energetica, allora potremo mettere a disposizione tutti i dati utili a questo in pochi secondi (!!!). Infatti sono già definite le viste (cioè la parte di dati utili) per le analisi energetiche, quindi esporterò e consegnerò il mio pacchetto di informazioni (solo quelle necessarie) al consulente energetico che importerà il tutto all’interno del proprio software e, utilizzando le proprie conoscenze potrà svolgere il suo lavoro in maniera agevole e ottimale contando su informazioni attendibili e aggiornate.

4.Gestione e aggiornamento del modello

Questo BIModello potrà essere facilmente aggiornato ogni volta venga fatto un intervento edile o, per esempio, un rinnovamento dell’arredo (di interesse per l’asset management) o qualsiasi altra modifica all’ambiente reale. Inoltre il BIModello potrà essere importato (ancora interoperabilità!!!) in un software per la pianificazione e gestione delle attività di manutenzione ordinaria facilitando il personale a ben pianificare gli interventi e facilmente muoversi all’interno degli spazi piuttosto che in un software per la simulazione del comportamento delle folle (utile per i piani di risposta alle emergenze, disaster planning).

Chiudiamo con un esempio molto semplice ma che riesca ad esprimere perché è utile avere un BIModello completo ed attendibile: cambiare una lampadina.

Oggi cosa accadrebbe? Il personale viene avvisato, questo va li e scopre che la lampadina non è raggiungibile se non con un scala di 4 metri che in questo momento non ha, torna con la scala e svita la lampadina. La lampadina ha delle caratteristiche particolari e non è in magazzino, allora viene fatta una ricerca di mercato e quindi acquistata e ordinata. La lampadina arriva, la squadra torna sul posto, cambia la lampadina. Numero di interventi sul posto 3, tempi di lavorazione dell’attività: svariati giorni. Se le informazione inerenti la lampadina fossero già state presenti nel BIModello, il BIM facility manager, senza mai muoversi, direttamente dal proprio ufficio, avrebbe potuto ordinare la lampadina in pochi minuti. Una volta arrivata avrebbe mandato la squadra a fare l’intervento segnalando anticipatamente che si sarebbero dovuti portare una scala da 4 metri. L’esempio non è in realtà esaustivo, si pensi magari alle difficoltà di dover individuare il quadro elettrico e l’interruttore della linea per interrompere il flusso elettrico durante l’intervento (il BIModello lo segnalerebbe) , oppure se parliamo di ambienti molto grandi tipo stazioni ospedali o aeroporti, già solo trovare la lampadina sarebbe potuto essere di difficoltoso. Con il BIModello, il personale potrebbe muoversi con un tablet e raggiungere velocemente ogni luogo senza equivoci e perdite di tempo.

Chiaramente non possiamo immaginare di fare un BIModello di tutto un aeroporto andando a svitare ogni lampadina per ottenere informazioni, però continuando le attività di manutenzione come oggi vengono fatte, potrà essere stesso il personale a caricare sempre più informazioni a mano a mano che svolge il proprio lavoro. Questo approccio permetterebbe, nel giro di qualche anno, di poter contare su sempre più informazioni utili (informazioni tecniche, storico di manutenzione, data di installazione, ecc) ed ogni attività, con il tempo, verrebbe via via ottimizzata.

Nel prossimo post ci occuperemo della BIModellazione di nuovi progetti, cominciando dall’identificare quali i vincoli da considerare, cioè quali gli obiettivi di base che devono influenzare qualsiasi decisione presa nello sviluppare nuovi progetti, e come il BIM può contribuire a tutto questo.

IBIMI approda in Abruzzo con due seminari organizzati rispettivamente con gli Ordini degli Ingegneri di Teramo (19 Dicembre) e di Chieti (29 Dicembre) che hanno concluso un 2016 davvero molto impegnativo. Alte sono state sia la partecipazione, raccogliendo più di 120 professionisti, che l’interesse da parte degli intervenuti.

I seminari si sono aperti con l’introduzione della presidente di IBIMI Anna Moreno che ha presentato IBIMI facendo una breve introduzione al BIM. Ha inoltre spiegato qual è stato l’iter della legge europea sui lavori pubblici che porterà all’applicazione del BIM e dei futuri passi verso il nuovo sistema informativo nel mondo delle costruzioni. Una particolare attenzione è stata data alle figure professionali nel BIM ed al tavolo di lavoro della norma UNI 11337 che porterà nelle sue varie parti (otto per la precisione) l’Italia ad avere una delle norme più complete su questo tema.

A seguire c’è stato l’intervento di uno dei soci fondatori di IBIMI, ovvero Lorenzo Nissim. Il tema è stato incentrato sulla economicità del nuovo modo di lavorare aumentando proporzionalmente la qualità ed i ricavi a fronte di un minimo investimento. Si è parlato del significato reale del BIM che va oltre i vari software soffermandosi sulla lettera M come Model, Modelling e Management. I tempi nel BIM hanno introdotto concetti di LCC (Life Cycle Cost) e la capacità di Influenzare, minimizzandoli, i costi del ciclo di vita terminando infine con una interessante uso della curva di Mcleamy e di come l’impegno impatta sulle fasi del ciclo di vita di un’opera.

Nella seconda parte si sono successi tre interventi di tipo tecnico che hanno suscitato molto interesse ed a tratti stupore nei confronti degli intervenuti.

Il primo è stato l’intervento dell’ing. Laurenti progettista dello studio “Minnucci Associati” socio IBIMI che ha spiegato la necessità italiana di operare sul patrimonio esistente mostrando i dati sul patrimonio esistente del nostro paese che si afferma essere il più ampio e prestigioso al mondo con ben 51 siti UNESCO. L’utilizzo di strumenti innovativi per il rilievo dell’esistente risulta di fondamentale importanza per creare un modello BIM congruente e ottimizzare la gestione del patrimonio storico immobiliare. Durante l’intervento sono stati mostrati molti video con esempi concreti su varie opere italiane, dal museo ferroviario di Pietrarsa alla stazione centrale di Napoli, passando per il rilevo della Chiesa di Santa Maria del Fiore a Firenze.

A seguire è intervenuto Danilo Esposito, socio IBIMI e amministratore della SPED Ingegneria. Anche in questo caso molti gli esempi reali ed i case study proposti incentrati in particolare su grosse strutture in acciaio, Danilo Esposito infatti opera in BIM dal 2008 su importanti progetti internazionali di imi

pianti industriali. Il primo esempio è stato quello della progettazione di un Coker di una raffineria petrolifera. Esposito ci ha guidato in tutte le varie fasi del progetto partendo dai disegni 2D in PDF forniti dal cliente fino ad arrivare ad un disegno BIM LOD 500 con l’inserimento nel modello di macchinari forniti da terze parti. Particolare interessante è stato la consegna del BOD (Bill of Material) dell’80% della struttura, ovvero alla distinta dei materiali che veniva richiesta entro i primi 25 giorni. Infatti, se si considera che questa struttura ha una base di circa 34m x 34m per un’altezza di circa 7m, occupa una superficie in pianta di circa 1200mq, e include un camino di diametro 3,5m ed altezza 64m, per un peso totale di quasi 600 Ton, solo grazie alla potenzialità computazionali di un modello BIM, Danilo ha potuto rispondere puntualmente alle richieste del committente. Nel concludere, ha presentato il case study della scuola delle energia dell’ENEA (ripreso poi da Ortenzi per il 4D ed il 5D) soffermandosi su come sia stato possibile evidenziare le interferenze tra gli impianti HVAC e il progetto architettonico già in fase di progettazione e quindi correggerle prima di arrivare in cantiere.

Infine a concludere la serie di seminari è stato Antonio Ortenzi anche quest’ultimo socio IBIMI che dopo aver fatto una digressione sulle figure professionali coinvolte nel BIM si è soffermato su quelle interessate al 4D ed al 5D, ovvero ai costi ed ai tempi sia in fase di programmazione/progettazione sia nella fase di realizzazione. Anche in questo caso si sono viste delle animazioni, frutto della programmazione dei tempi di realizzazione di un’opera. Si è posto l’accento sull’accrescimento delle competenze da parte di chi vuole gestire i costi ed i tempi dei modelli BIM e di come vegano usate in maniera precisa tecniche di project management per la programmazione e gestione dei tempi e dei costi.