S
CUOLA DI
A
RCHITETTURA
U
RBANISTICA
I
NGEGNERIA
D
ELLE
C
OSTRUZIONI
C
ORSO DI
L
AUREA IN
I
NGEGNERIA DEI
S
ISTEMI
E
DILIZI
A
PPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI IN AMBIENTE
BIM
Interoperabilità ed integrazione con applicazione ad un caso studio
Relatore:
Prof. Angelo LUCCHINI
Co-relatore:
Prof. Enrico Sergio MAZZUCCHELLI
Co-relatore:
Ing. Arianna SURACE
Tesi di Laurea di:
Elisa BALDINI
Matr. 883959
Pagina 3 di 190
A Milano, la città che mi ha regalato mille emozioni
Pagina 5 di 190
RINGRAZIAMENTI
Abbandono le formalità e mi concedo una pagina di sinceri ringraziamenti verso tutte le persone che mi sono state vicino fino alla fine di questo ambizioso percorso universitario ormai giunto al termine. Voglio ringraziare il Prof. Angelo Lucchini, il Prof. Mazzucchelli, l’Ing. Arianna Surace e l’Ing. Giovanni Consonni per l’enorme disponibilità data, nello svolgere una Tesi Magistrale in un’Azienda così stimolante come Deerns S.p.a. Italia. Mi sento di voler ringraziare di cuore tutte le persone che all’interno del Team “BIM Excellence” e non sono, mi hanno trasmesso conoscenze e tanto altro. In modo particolare, l’Ing. Onofrio Sancilio, l’Ing. Giovanni Galmarini, l’Ing. Matteo Scaramellini, l’Ing. Marco Fontata, L’Ing. Giovanni Caglio e tutti quelli che mi hanno dato e mi stanno dando la possibilità di imparare in un ambito come quello impiantistico, che fin da subito mi ha colpito molto positivamente. Credo che la passione emerga senza nessun motivo e la voglia di capire ed imparare sia la sola ed unica arma per poter fare del lavoro un piacere.
Voglio ringraziare con tutto l’amore che ho la mia famiglia, che ha fatto enormi sacrifici per farmi realizzare questo bellissimo sogno. Mia mamma Edera, mio babbo Germano, mia sorella Laura, la mia adorata nipotina Margherita, Valerio e i nonni che da lassù sono sempre presenti.
Doveroso e sentito è un grande ringraziamento a tutti gli amici incontrati a Milano. Mai avrei pensato di sentirmi così a casa e voluta bene. Dall’inizio alla fine la mia compagna di avventure Nancy, Valentina, Silvia, Chiara, Alice, Eleonora, Niccolò, Kevin, Ce, Cicci, Bianca, Federico, Francesca, Yuri, Sergio, Ceci e tutti quelli che in un modo o nell’altro ci sono stati.
Prima nel mondo universitario, ora nel mondo lavorativo ci sentiamo trasformati e insieme spero di continuare a condividere con voi tutte le esperienze di vita che ci aspettano.
Un ringraziamento speciale va alle mie coinquiline. A volte penso che una complicità così non la si può cercare, ma quando capita e se capita bisogna solo ringraziare. Clarice, Giulia ed Elisabetta. Io vi ringrazio per sopportarmi e supportarmi sempre, per farmi sentire a casa ogni giorno e per avervi trovate.
Ultimo ma non di meno valore è il ringraziamento alle mie amiche di Russi, Francesca, Martina e Raffaella. Ci conosciamo fin da piccoline. La vita ci ha portato a percorrere strade diverse in alcuni periodi della nostra vita, ma sempre ci siamo state l’una per l’altra. Grazie di cuore per questi 300 km di amore infinito.
Vi voglio un mondo di bene a tutti voi.
Voglio inoltre spendere due parole per me, perché se sono arrivata a questo punto credo che molta della determinazione sia mia. Mai mi sono sentita di dovermi ringraziare, ma nonostante i miei mille
Pagina 6 di 190
dubbi, ansie e paure, posso dire grazie alla perseveranza e precisione che mi contraddistingue e che mi ha fatto diventare un ingegnere. Spero con tutto il cuore di crescere ancora e ancora, di superare tutte le sfide che mi aspettano e ricordarmi che l’atteggiamento giusto e la positività sono le poche cose fondamentali che fanno cambiare il proprio mondo.
Pagina 7 di 190
INDICE DEI CONTENUTI
ABSTRACT ... 18 ABSTRACT (ENG) ... 19 INTRODUZIONE ...20 PARTE PRIMA ...23 1 LA METODOLOGIA BIM ... 24 1.1 L’integrazione e l’interoperabilità ... 25
1.2 I contenuti di un processo BIM ... 27
2 L’ORGANIZZAZIONE DEL FLUSSO DI PROCESSO BIM NELLA PROGETTAZIONE ...29
2.1 La gestione delle risorse ... 29
2.1.1 I sistemi operativi ... 29
2.1.2 Le figure professionali ...31
2.2 Il flusso informativo e documentale di un processo BIM ... 33
3 L’IMPOSTAZIONE DELLA PROGETTAZIONE IN UN PROCESSO INFORMATIVO ...38
3.1 Il setting iniziale ... 38
3.2 La gestione dei modelli ... 39
3.2.1 La suddivisione dei modelli ... 40
3.2.2 La collaborazione dei modelli ... 42
3.2.3 Il coordinamento dei modelli ... 42
3.3 La definizione dei workset ... 43
3.4 La definizione della WBS... 45
4 DIMENSIONE 3D NELLA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI... 48
4.1 Generalità ... 48
4.1.1 L’oggetto 3D ... 48
4.1.2 Definizione e sviluppo degli oggetti dei modelli ... 49
Pagina 8 di 190
4.3 Integrazione di operazioni progettuali alla modellazione...54
5 GLI STRUMENTI DISPONIBILI PER LA PROGETTAZIONE BIM DEGLI IMPIANTI ... 56
5.1 L’utilizzo di applicativi integrati in ambiente BIM per la progettazione ... 56
5.1.1 MagiCAD per una progettazione MEP ... 57
5.2 L’utilizzo di una piattaforma di condivisione dati ... 59
PARTE SECONDA ... 66
6 INTRODUZIONE AL CASO STUDIO ... 67
6.1 Descrizione del progetto utilizzato come caso studio ... 67
6.2 Impostazione del lavoro ... 73
7 DESCRIZIONE DELL’APPROCCIO PROGETTUALE PERSEGUITO – CREAZIONE DEL DATASET DI PROGETTO ... 76
7.1 Inserimento e gestione delle famiglie nel Dataset ... 78
7.1.1 Adeguamento delle famiglie agli standard di progetto ... 82
7.1.2 Utilizzo di famiglie complete di dati tecnici di selezione... 86
7.1.3 Gestione delle famiglie all’interno del Dataset ... 88
7.2 Inserimento e gestione dei metodi di calcolo nel Dataset ... 91
7.2.1 Introduzione dei metodi di calcolo di dimensionamento delle reti impiantistiche ... 92
•
“Sizing Method” della massima caduta di pressione ... 95•
“Sizing Method” della massima velocità ... 96•
“Sizing method” della massima caduta di pressione/velocità ... 97•
Proprietà del dimensionamento di MagiCAD in Revit ... 987.2.2 Introduzione del metodo di calcolo relativo al bilanciamento e al calcolo della prevalenza delle reti impiantistiche ... 100
8 APPLICAZIONE DELL’APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE AD ARIA PRIMARIA – IMPIANTO AERAULICO ... 103
8.1 Integrazione dei dati di progetto al software di authoring ... 103
8.1.1 Inserimento con metodologia interoperabile dei dati di progetto ... 104
Pagina 9 di 190
8.2 Modellazione dell’impianto aeraulico ... 110
8.3 Dimensionamento dell’impianto aeraulico ... 120
8.3.1 Procedimento operativo per la predisposizione del dimensionamento della rete aeraulica in ambiente BIM ... 120
8.3.2 Esecuzione del dimensionamento della rete aeraulica in ambiente BIM ... 122
8.3.3 Criticità riscontrate ... 131
8.3.4 Analisi di confronto dei risultati di calcolo e dei relativi criteri ... 134
8.3.5 Considerazioni finali di dimensionamento aeraulico ... 145
8.4 Bilanciamento dell’impianto aeraulico e calcolo della prevalenza da assegnare ai ventilatori ... 145
8.4.1 Procedimento operativo per la predisposizione del bilanciamento e del calcolo della prevalenza in ambiente BIM ... 145
8.4.2 Esecuzione del bilanciamento e del calcolo della prevalenza in ambiente BIM ... 147
8.4.3 Criticità riscontrate ... 153
8.4.1 Analisi di confronto dei risultati di calcolo della prevalenza e dei relativi criteri ... 154
8.4.2 Considerazioni finali di bilanciamento e di calcolo della prevalenza ... 167
9 APPLICAZIONE DELL’APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE AD ARIA PRIMARIA – IMPIANTO IDRONICO ... 168
9.1 Dati di progetto e determinazione dei terminali idronici ... 168
9.2 Modellazione BIM dell’impianto idronico ... 171
9.3 Dimensionamento dell’impianto idronico ... 173
9.3.1 Procedimento operativo per la predisposizione del dimensionamento della rete idronica in ambiente BIM ... 173
9.3.2 Esecuzione del dimensionamento dell’impianto idronico in ambiente BIM ... 174
9.3.3 Criticità riscontrate ... 179
9.3.4 Analisi di confronto dei risultati di calcolo e dei relativi criteri ... 179
10 CONCLUSIONI ... 186
Pagina 10 di 190
10.2 Possibili sviluppi futuri... 187 BIBLIOGRAFIA ... 188
Pagina 11 di 190
INDICE DELLE FIGURE
Figura 1.1 - Schemi di scambio delle informazioni, prima e dopo l'introduzione del BIM – Fonte:
www.ibs-it ... 27
Figura 3.1 - Schema concettuale Modello Federato – Fonte: www.hobin.cn ... 41
Figura 3.2 – Esempio schema di suddivisione modelli in riferimento alla dislocazione dei fabbricati – Fonte: “Bim: Metodi e Strumenti. Progettare, costruire e gestire nell’era digitale” A. Pavan, C. Mirarchi, M. Giani ...42
Figura 3.3 - Schema concettuale della collaborazione dei modelli con esplicitazione dei workset – Fonte: www.autodesk.com ... 44
Figura 3.4 - Esempio di struttura modello federato con modelli disciplinari e workset – Fonte: www.nationalbimlibrary.com ...45
Figura 3.5 - Esempio di WBS con esplicitazione di Impianti Elettrici e Speciali – Fonte: esempio pGI ... 47
Figura 4.1 - Confronto del metodo tradizionale di progettazione con gli oggetti BIM - Fonte: Slide A. Pavan ...49
Figura 4.2 - LOD canalizzazione impianti aeraulico – Fonte: norma UNI 11337-4 ... 50
Figura 4.3 - Struttura dei LOD in relazione ai modelli, elaborati grafici, ambienti ACDat – Fonte: Slide A. Pavan ... 51
Figura 4.4 – LOD – Fonte: Slide A. Pavan ... 52
Figura 4.5 – LOIN - Fonte: Slide A. Pavan ... 53
Figura 5.1 - Struttura piattaforma Cloud BIM 360 ... 61
Figura 5.2 - Membri del Team con le possibili funzioni abilitate sulla piattaforma BIM 360 ... 62
Figura 5.3 - File di progetto caricati sulla piattaforma BIM 360 ... 62
Figura 5.4 - Vista 3D della piattaforma BIM 360 ... 63
Figura 5.5 - Esempio di markups ...64
Figura 5.6 - Esempio di ricezione di una issues ...64
Figura 5.7 - Esempio di risposta ad una issues ... 65
Figura 5.8 -Procedimento con successione di operazioni fra l'apertura e la chiusura di una issues ... 65
Figura 6.1 - Pianta piano 6... 69
Figura 6.2 - Pianta piano 5 ... 70
Figura 6.3 - Pianta piano 4 ... 70
Pagina 12 di 190
Figura 6.5 - Pianta piano 2 ... 71
Figura 6.6 - Pianta piano 1 ... 71
Figura 6.7 - Pianta piano terra... 72
Figura 6.8 - Pianta piano -1 ... 73
Figura 6.9 - Pianta piano -2 ... 73
Figura 7.1 - "Manage Dataset" per la gestione del file Dataset con formato .mrv ... 79
Figura 7.2 - Esempio di interfaccia "Install Product" nella categoria Ventilation ... 80
Figura 7.3 - Esempio di interfaccia "Install Product" nella categoria Piping ... 80
Figura 7.4 - Finestra di dialogo "Dataset Properties" di una famiglia del Dataset ... 81
Figura 7.5 - Elenco famiglie di produttori da MagiCAD Cloud ... 82
Figura 7.6 - Selezione del simbolo all'interno di una famiglia del Dataset ... 83
Figura 7.7 - Finestra di dialogo per la creazione del simbolo da assegnare ad una famiglia. Strumento “Create User Symbol” ... 84
Figura 7.8 - Finestra di dialogo per la gestione dei simboli. Strumento “Manage Symbols” ... 85
Figura 7.9 - Interfaccia "MagiCAD Create" per la codifica della famiglia ... 86
Figura 7.10- Proprietà e dimensioni per la scelta della famiglia e successivo caricamento nel file di progetto ... 87
Figura 7.11 - Finestra di dialogo opzione "Modify Dataset" ... 89
Figura 7.12 - Finestra di dialogo per l'impostazione delle famiglie di canali ... 90
Figura 7.13 - Finestra di dialogo per l'impostazione delle famiglie delle tubazioni ... 90
Figura 7.14 - Sizing Methods" nella finestra di dialogo di "Modify Dataset" ... 93
Figura 7.15 – “Sizing Method" ... 93
Figura 7.16 - Sizing Method” con una massima caduta di pressione ... 95
Figura 7.17 - Sizing Method” con massima velocità ... 96
Figura 7.18 - Sizing Method” con una massima caduta di pressione/velocità ... 97
Figura 7.19 - Selezione della disciplina e della proprietà in Change Property ... 98
Figura 7.20 - Pre-assegnazione del metodo di calcolo ... 99
Figura 7.21 - “Balancing Methods" nella finestra di dialogo di "Modify Dataset" ... 101
Figura 7.22 - "Balancing Method" di ventilazione 0/100% ... 101
Pagina 13 di 190 Figura 8.2 - Esempio distribuzione aria di mandata, piano 5 progetto Turati con identificazione "Space" e
"Connection node” ... 106
Figura 8.3 - Interfaccia opzione "Parameter Configurations” per associazione “Space” al “Connection node” ... 107
Figura 8.4 - Interfaccia opzione "Parameter Configurations” per associazione “Name” al “Connection node” ... 107
Figura 8.5 - Opzione "Merge Parameters" ... 108
Figura 8.6 - Interfaccia opzione "Spread sheet Export" ... 108
Figura 8.7 - Cavedio da piano 5 a piano terra ... 111
Figura 8.8 - Cavedio da piano terra a piano -1 ... 112
Figura 8.9 - Presenta di vincono: trave strutturale ... 112
Figura 8.10 - Particolare controsoffitto di h 35 cm ... 112
Figura 8.11 - Controsoffitti ad altezze diverse ... 113
Figura 8.12 - Modellazione montanti dal piano 5 al piano terra ...114
Figura 8.13 - Modellazione montanti dal piano terra al piano -1 ...114
Figura 8.14 - Modellazione approssimativa piano 5 ... 115
Figura 8.15 - Modellazione approssimativa piano 4 ... 115
Figura 8.16 - Modellazione approssimativa piano 3 ... 116
Figura 8.17 - Modellazione approssimativa piano 2 ... 116
Figura 8.18 - Modellazione approssimativa piano 1 ... 117
Figura 8.19 - Modellazione approssimativa piano terra ... 117
Figura 8.20 - Modellazione approssimativa piano -1 ... 118
Figura 8.21 - Modellazione approssimativa piano -2 ... 119
Figura 8.22 - "Sizing Method" per la distribuzione ai piani ... 120
Figura 8.23 - "Sizing Method" per la distribuzione nei cavedi ... 122
Figura 8.24 - Finestra di dialogo per l'esecuzione del dimensionamento ... 123
Figura 8.25 - Interfaccia del report di dimensionamento BIM ... 124
Figura 8.26 - "Duct size" ... 125
Figura 8.27 - Selezione della dimensione dei canali ... 126
Figura 8.28 - Report dopo la modifica forzata ... 126
Pagina 14 di 190
Figura 8.30 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano 4 ... 127
Figura 8.31 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano 3 ... 128
Figura 8.32 -. Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano 2 ... 128
Figura 8.33 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano 1 ... 129
Figura 8.34 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano terra ... 129
Figura 8.35 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano -1 ... 130
Figura 8.36 - Dimensionamento canali aria effettuato pianta piano -2 ... 131
Figura 8.37 - Interfaccia distaccamento terminali dalla rete di distribuzione ... 132
Figura 8.38 - Stralcio del Report distaccamento terminali dalla rete di distribuzione ... 132
Figura 8.39 - Esempio di distaccamento terminali dalla rete di distribuzione aeraulica ... 133
Figura 8.40 - Interfaccia errore Report di dimensionamento canali aria ... 134
Figura 8.41 - Stralcio Regolamento d'Igiene di Milano ... 135
Figura 8.42 - Grafico dimensionamento canali aria ... 137
Figura 8.44 - Grafico dimensionale canali aria - Fonte: CIBSE ... 140
Figura 8.45 - "Balancing Method" per l'esecuzione del bilanciamento dell'impianto aeraulico ... 147
Figura 8.46 – Finestra di dialogo "Balanging" per calcolo digitale ... 149
Figura 8.47 - Interfaccia "Ductwork Balancing Report" per la rete di distribuzione di mandata... 150
Figura 8.48 - Interfaccia "Ductwork Balancing Report" per la rete di distribuzione di ripresa ... 150
Figura 8.49 - Interfaccia "Ductwork Balancing Report" per la rete di distribuzione di estrazione ... 151
Figura 8.50 - Stralcio report "Ductwork Balancing Report" della rete di distribuzione aeraulica di mandata ... 152
Figura 8.51 - Interfaccia Report "Warnings"... 153
Figura 8.52 - Interfaccia Report "High dp" ... 154
Figura 8.53 - Interfaccia report con riferimento a "Data Table" CIBSE ... 165
Figura 8.54 - Stralcio CIBSE con codice relativo alla tabella corrispondente ... 166
Figura 8.55 - Analisi di confronto dei valori di prevalenza ottenuti con i diversi metodi di calcolo ... 167
Figura 9.1 - Interfaccia "Install product" delle famiglie idroniche dal Dataset ... 172
Figura 9.2 - "Sizing Method" per il calcolo di dimensionamento della distribuzione idronica ... 173
Figura 9.3 - Finestra di dialogo "Sizing Options" per dimensionamento tubazioni impianto idronico ... 174
Figura 9.4 - Immagini prima e dopo il dimensionamento delle tubazioni idroniche ... 175
Pagina 15 di 190
Figura 9.6 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano 4 ... 176
Figura 9.7 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano 3 ... 176
Figura 9.8 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano 2 ... 177
Figura 9.9 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano 1 ... 177
Figura 9.10 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano terra ... 178
Figura 9.11 - Dimensionamento tubazioni fluidi effettuato pianta piano -1 ... 178
Figura 9.12 - Esempi di sovrapposizioni emerse a dimensionamento tubazioni avvenuto ... 179
Figura 9.13 - Grafico dimensionamento tubazioni ... 180
Figura 9.14 - Analisi di confronto dimensioni delle tubazioni con acqua refrigerata ottenute con i diversi criteri di calcolo ... 185
Figura 9.15 - Analisi di confronto dimensioni delle tubazioni con acqua calda ottenute con i diversi metodi di calcolo ... 185
Pagina 16 di 190
INDICE DELLE TABELLE
Tabella 1 - Esempio di scomposizione WBS – Fonte: Esempio pGI ... 46
Tabella 2 - Criteri di dimensionamento dei canali ... 88
Tabella 3 - "Spread sheet Export" - Excel esportato ... 109
Tabella 4 - Spread sheet Export" - Excel importato ... 109
Tabella 5 - Criteri di dimensionamento dei canali ... 136
Tabella 6 - Dimensionamento canali aria di mandata con modulo di calcolo tecnico ... 138
Tabella 7 - Dimensionamento canali aria di estrazione dai bagni con modulo di calcolo tecnico ... 139
Tabella 8 - Dimensionamento canali aria di ripresa con modulo di calcolo tecnico ... 139
Tabella 9 - Confronto fra le sezioni dei canali di mandata ottenute con il modulo di calcolo tecnico e quelle ottenute con il calcolo digitale eseguito con MagiCAD ... 142
Tabella 10 - Confronto fra le sezioni dei canali di ripresa ottenuti con il modulo di calcolo tecnico e quelle ottenute con il calcolo digitale eseguito con MagiCAD ... 143
Tabella 11 - Confronto fra le sezioni dei canali di estrazione ottenuti con il modulo di calcolo tecnico e quelle ottenute con il calcolo digitale eseguito con MagiCAD ... 143
Tabella 12 - Determinazione prevalenza delle reti aerauliche di mandata, di ripresa e di estrazione E .. 155
Tabella 13 - Determinazione prevalenza delle reti aerauliche di estrazione F, G e H ... 156
Tabella 14 - Lunghezze equivalenti stacchi mandata canale principale - Fonte: ACCA ... 157
Tabella 15 - Lunghezze equivalenti Curve rettangolari senza alette direttrici - Fonte: ACCA ... 157
Tabella 16 - Lunghezze equivalenti Stacchi di ripresa da canale principale - Fonte: ACCA ... 158
Tabella 17 - Valori di riferimento consigliati delle apparecchiature in linea ... 158
Tabella 18 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di mandata .. 161
Tabella 19 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di ripresa ... 162
Tabella 20 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di estrazione E ... 162
Tabella 21 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di estrazione F ... 163
Tabella 22 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di estrazione G ... 163
Tabella 23 - Calcolo della prevalenza – Metodo delle Le fatt. correttivo, relativo alla rete di estrazione H ... 164
Pagina 17 di 190
Tabella 24 - Dati tecnici da scheda tecnica fan-coil selezionati ... 170
Tabella 25 - Determinazione modello e numero dei fan-coil da installare ... 171
Tabella 26 - Modelli grandezze fan-coil ... 171
Tabella 27 - Tabella per la determinazione dei valori di diametro delle tubazioni ... 181
Tabella 28 - Confronto dimensioni tubazioni acqua refrigerata ... 183
Pagina 18 di 190
ABSTRACT
La presente tesi ha come obiettivo quello di analizzare nel dettaglio un approccio progettuale impiantistico in ambiente BIM, mettendo in evidenza le potenzialità, i vantaggi e gli aspetti da implementare.
Si intende intraprendere un percorso mirato all’integrazione e all’interoperabilità fra i software BIM, in modo da poter garantire una progettazione degli impianti dinamica ed efficace, in vista dell’immediata necessità di introduzione dei processi BIM alla progettazione.
Il progetto di tesi è stato sviluppato presso la Società Deerns Italia S.p.A., la quale avviando un progetto trasversale denominato “BIM Excellence”, ha permesso di intraprendere l’argomentazione di tesi in modo da implementare l’introduzione al BIM nei procedimenti aziendali di progettazione. Nel corso dell’elaborato verrà proposta una prima parte, con lo scopo di inquadrare meglio il contesto all’interno del quale è stato svolto il progetto, definendo nel dettaglio il concetto di dimensione 3D, in modo da definire il modello una vera e propria progettazione.
Nella seconda parte verrà esposta la metodologia di approccio in relazione al caso studio di applicazione. L’intero lavoro è stato condotto facendo riferimento ad un edificio a destinazione uffici in Via Turati, 4 a Milano. Relativamente a ciò verrà effettuata una progettazione di un impianto di climatizzazione esaminando sia la parte aeraulica, che la parte idronica, compresa di calcoli dimensionali all’interno dei software di authoring BIM.
Successivamente, esaminando i criteri di calcolo, verranno messi a confronto i risultati ottenuti con la metodologia BIM, con quelli conseguiti con i fogli di calcolo validati dall’esperienza aziendale. Ne derivano analisi di confronto che verranno proposte, con conseguenti osservazioni e conclusioni finali.
Pagina 19 di 190
ABSTRACT (eng)
The thesis aims to analyze in detail a system design approach in the BIM field, highlighting the potentiality, the advantages and the aspects to be implemented.
It intends to undertake a path aimed at integration and interoperability with BIM software, to guarantee a dynamic and successful design of the systems, for the immediate need to introduction of BIM.
The project was developed at the Deerns Italia S.p.A. which started a transversal project called "BIM Excellence". The latter allowed to undertake the argumentation to implement the introduction of BIM in corporate design processes.
The first part of the paper defines the context within which the project was carried out. The 3D dimension concept will be defined in detail, in order to develop a real design.
In the second part the methodology used in relation to the case study will be exposed. The entire work was conducted with reference to an office building in Via Turati, 4 in Milan.
A design of an air conditioning system will be carried out examining both the ductwork and the pipework, including dimensional calculations within the BIM authoring software.
Subsequently, by examining the calculation criteria, the results obtained with the BIM methodology and those achieved with the calculation modules validated by the company experience will be compared.
Pagina 20 di 190
INTRODUZIONE
In questa tesi si vogliono approfondire le potenzialità che il Building Information Modeling, offre nell’ambito della progettazione degli impianti meccanici di costruzioni edili.
In particolare si intende approfondire un approccio che permetta di massimizzare i benefici che l’utilizzo completo e normato del BIM, processo informativo in quanto tale, può assicurare in un contesto progettuale impiantistico.
Per meglio contestualizzare l’approccio che si intende proporre, verrà utilizzata l’applicazione a un caso studio di progettazione BIM per un edificio a destinazione uffici, che di seguito verrà descritto. L’approccio adottato ha come obiettivo quello di rendere la progettazione impiantistica un processo integrato e interoperabile. L’integrazione e l’interoperabilità sono i requisiti essenziali affinchè il BIM venga effettivamente impiegato come metodologia e non solo come modello semplificato.
In particolare, la concezione integrata del BIM si traduce nella possibilità di gestione della progettazione in ogni sua parte, dall’inserimento dei dati di progetto, alla modellazione, fino al calcolo e al bilanciamento della rete impiantistica progettata. Tali operazioni possono essere integrate all’interno di un unico sistema operativo, oppure messe in relazione da più sistemi operativi in modo interoperabile.
Il concetto di interoperabilità è l’ulteriore principio alla base della metodologia BIM e la sua potenzialità è quella di consentire il trasferimento dei contenuti in maniera chiara e univoca, grazie all’utilizzo di informazioni che contengono dati strutturati, rielaborabili elettronicamente, relazionati elettronicamente, fissati su supporto digitale e scritti in formato aperto.
Tali proprietà, caratteristiche del BIM, permettono una massimizzazione della qualità del processo con un conseguente miglior controllo della gestione della progettazione in ogni sua parte.
Un ulteriore aspetto rilevante su cui si è indagato è l’analisi del livello di maturità che ad oggi la progettazione BIM degli impianti ha raggiunto. Si tratta del numero e del livello dei software e applicativi BIM che il mercato propone per la progettazione impianti e il livello di completezza delle librerie messe a disposizione dalle ditte produttrici di elementi e parti di impianto.
Per giungere a questa ottimizzazione del processo, particolare importanza va data alle famiglie, che devono avere contenuti informativi strutturati e parametrizzati, tali da caratterizzare l’elemento in senso prestazionale. Ad oggi invece le famiglie impiantistiche messe a disposizione dai produttori sono definite solo dal punto di vista geometrico e raramente contengono altri dati di tipo descrittivo prestazionale.
A tal proposito si è ritenuto essenziale avere chiara la definizione di BIM proprio perché è fondamentale comprendere tutti gli aspetti ad esso collegati, per poi definire come si intende
Pagina 21 di 190 sperimentare l’approccio progettuale oggetto di tesi. Dunque, si è svolto uno studio sulle normative di riferimento in ambito BIM, come base di partenza per una corretta impostazione del lavoro. Essendo quindi evidente che la collaborazione fra più modelli interdisciplinari, impiantistici, strutturali ed architettonici, rappresenti solo una piccola parte dei vantaggi che la progettazione BIM permette, nella tesi verranno esaminati e descritti ulteriori vantaggi possibili in ambiente BIM e in particolare i passaggi necessari per conseguirli.
La tesi si basa sull’esperienza di tirocinio maturata presso la Società Deerns. Italia S.p.A., che ha permesso di sperimentare un contesto lavorativo reale e quindi di conoscere le effettive esigenze progettuali e i meccanismi di processo che una commessa prevede durante la sua lavorazione. Lo studio oggetto di tesi si inserisce in un progetto trasversale denominato “BIM Excellence” che l’Azienda sta portando avanti allo scopo di massimizzare nei propri processi progettuali, l’introduzione dei benefici che il BIM permette nonostante il ritardo con il quale il mercato sta rispondendo per quanto riguarda il settore degli impianti.
L’approccio scelto ha un taglio molto concreto ed è orientato ai principi del Lean Engineering, ovvero al perseguimento del percorso più lineare che possa portare al raggiungimento dell’obiettivo. Seguendo il concetto di linearità dei processi, l’obiettivo generale sopra indicato è stato scomposto in due parti ben distinte.
La prima parte comprende un’argomentazione volta alla progettazione in senso generale, ovvero a tutte le attività preliminari necessarie all’organizzazione e all’impostazione del flusso di lavoro in un processo informativo, in riferimento alla progettazione impiantistica.
Successivamente, la seconda parte descrive l’approccio sperimentato per il raggiungimento degli obiettivi di integrazione ed interoperabilità nella progettazione BIM degli impianti.
Si riportano i diversi sotto-obiettivi:
- Strutturazione e organizzazione delle famiglie impiantistiche considerando le necessità informative richieste;
- Considerazione dell’inserimento dei dati di progetto all’interno di un sistema operativo BIM; - Esecuzione della modellazione;
- Organizzazione della procedura di dimensionamento digitale grazie alla precedente ricerca di famiglie strutturate e quindi perfettamente utilizzabili per l’esecuzione del calcolo;
- L’analisi di confronto fra il calcolo digitale e il dimensionamento effettuato con l’uso di fogli elettronici, come da progettazione tradizionale.
Pagina 22 di 190
Gli ultimi due punti vengono ripetuti rispettivamente per tutte le operazioni di calcolo effettuate in riferimento ad un impianto di distribuzione ad aria primaria. Ovvero vengono eseguiti:
- Il dimensionamento della rete aeraulica; - Il bilanciamento della rete aeraulica;
- Il calcolo della prevalenza della rete aeraulica; - Il dimensionamento della rete idronica.
Pagina 23 di 190
PARTE PRIMA
Pagina 24 di 190
1
LA METODOLOGIA BIM
Una importante realtà che si vuole evidenziare è che il Building Information Modelling non è nè un software, nè una tecnologia che modella solo tridimensionalmente il costruito, ma è un processo di integrazione multidisciplinare, in grado di gestire informazioni di qualsiasi settore e a qualsiasi livello attraverso uno scambio di modelli digitali.
Tale processo di digitalizzazione contraddistingue diversi aspetti fondamentali che si differenziano in maniera sostanziale con le tecnologie di progettazione utilizzate fino ad oggi, sia per quanto riguarda lo svolgimento operativo che i procedimenti utilizzati per conseguire tali operazioni.
Alcune delle differenziazioni rilevanti che si hanno con questa metodologia riguardano gli elementi tecnici di lavoro dei processi collaborativi digitali.
In particolare, da un veicolo di mera rappresentazione, con la metodologia BIM si ha un veicolo di virtualizzazione. Ossia, un sistema di modelli informativi. Il modello, nel processo delle costruzioni è un’astrazione virtuale che simula la realtà, esistente (costruito) e futura (progetto).
I dati, nel modello informativo sono strutturati, tecnicamente coerenti; rielaborati elettronicamente, relazionati elettronicamente, fissati su supporto digitale e scritti in formato aperto, quindi leggibili da più sistemi e soggetti. (UNI 11337-1, capitolo 4.1)
È possibile quindi un miglior controllo della gestione, conservazione e trasferimento di informazioni e di contenuti informativi.
Pertanto, con il termine dinamicità, si intende definire come l’approccio BIM sia in grado di adattarsi al cambiamento di processo del ciclo di vita e gestione di un’opera, mantenendo allo stesso tempo il controllo di tutto il processo stesso.
In particolar modo viene mantenuta l’integrità del processo in qualsiasi sua fase (progettazione, costruzione, manutenzione, ecc.) in vista di modifiche e varianti. Queste sono del tutto ordinarie e comuni all’interno del processo di progettazione e realizzazione di un’opera, ma tramite una metodologia come quella BIM è possibile affrontare e gestire qualsiasi possibile modifica in maniera lineare. Vengono effettuate azioni come analisi tecniche, analisi delle interferenze, code-checking, stima dei costi, e altri, che permettono al processo di far fronte ai possibili cambiamenti, regolando il progetto in ogni sua parte.
Per questo è necessario lavorare in BIM in modo ben strutturato e utilizzando tutti i benefici che questa metodologia permette, per rendere ben dinamico l’uso e l’implementazione del BIM.
Pagina 25 di 190
1.1
L’integrazione e l’interoperabilità
L’integrazione e l’interoperabilità, sono i requisiti essenziali affinchè il BIM venga effettivamente impiegato come metodologia e non solo come modello semplificato.
In relazione a ciò, è necessario definire come la metodologia BIM possa portare all’utilizzo di diversi sistemi operativi e/o applicativi, che vengono utilizzati per l’elaborazione e la gestione del progetto in ogni sua parte, dall’inserimento dei dati di input, alla modellazione, al calcolo, fino all’estrapolazione dei dati.
Tali operazioni possono essere:
- integrate all’interno di un unico sistema operativo con l’utilizzo di possibili eventuali applicativi installati al suo interno;
- interoperabili, cioè messe in relazione da più sistemi operativi differenti.
La concezione integrata del BIM si traduce nel raggruppamento di funzionalità che permettono una progettazione perfettamente inserita in un unico contesto operativo. Tale definizione è permessa da applicativi che interagiscono con il software di riferimento in modo del tutto lineare e semplice. Più complesso è il concetto di interoperabilità, che ha come potenzialità quella di consentire il trasferimento dei contenuti da un sistema operativo ad un altro, grazie all’utilizzo di dati strutturati e perfettamente leggibili in quanto scritti in formato aperto, come precedentemente descritto.
Si tratta di uno scambio continuo di dati fra software diversi, ognuno dei quali può avere una propria struttura di dati interna. Tale compatibilità si realizza mappando parti della struttura dati interna di ciascun software partecipante, verso un modello di dati universale.
Il vantaggio sta nella completa integrazione e collaborazione tra i diversi attori del processo, eliminando la necessità di copiare manualmente dati già generati in un altro software. La copia manuale di dati parziali del progetto, porta inevitabilmente ad errori e ad incongruenze.
Si vogliono esporre alcune considerazioni in merito a tali caratteristiche del Building Information Modeling. L’integrazione e l’interoperabilità fra più sistemi operativi e/o applicativi vengono espresse in quanto fra i tanti software presenti sul mercato, non ne esiste nemmeno uno in grado di assolvere a tutte le funzioni BIM. Nessun software è in grado di gestire interamente le informazioni associate ai settori dell’architettura, dell’ingegneria e del management. Perciò, nella maggior parte dei casi, ogni processo BIM, comporta l’utilizzo di più programmi.
Oltretutto, considerando la tradizionale modalità di svolgimento dei procedimenti di progettazione e gestione di una costruzione edilizia, l’obiettivo dell’interoperabilità viene introdotto, in quanto i file utilizzati fino ad oggi, per esempio i formati .pdf, .dwg, .dxf, non sono in grado di trasferire determinati
Pagina 26 di 190
livelli di intelligenza degli oggetti da un modello all’altro. Tali formati riescono solamente a trasmettere il semplice modello, non correlato dai dati. Questo perché, mentre con il CAD l’unica preoccupazione era quella di elaborare il disegno geometrico, con il BIM invece si rappresentano diversi tipi di geometrie, correlate a proprietà, attributi, parametri, relazioni, per ogni tipo di oggetto creato. In definitiva il modello BIM dispone di più informazioni rispetto al CAD da dover tener conto, prima del passaggio da un sistema ad un altro, perciò diviene essenziale disporre di procedimenti di integrazione e di interoperabilità adeguati.
Da qui, nasce l’esigenza di introdurre il formato aperto, in quanto per garantire una perfetta interoperabilità dei sistemi, come detto in precedenza, è necessario un formato perfettamente leggibile (UNI 11337-1, capitolo 4.1).
Ad oggi, in ambito BIM, sembra essersi affermato sul piano mondiale il formato di scambio dati denominato IFC, sviluppato da buildingSMART International.
L’IFC (Industry Foundation Classes), è il principale modello di dati basato su standard aperti e rappresenta il formato di scambio dati preferenziale all’interno del mondo della progettazione BIM. Si tratta di un modello strutturato di interscambio di informazioni, riferito non solo alle componenti fisiche dell’edificio, ma anche a concetti astratti quali qualità, costi, sequenze temporali delle lavorazioni, parametri impiantistici, ecc..
IFC è un formato di dati aperto, pubblico e indipendente da qualsiasi produttore software. Può essere definito come un modello di dati object-oriented dell’edificio, interoperabile tra tutti gli applicativi e sistemi operativi conformi ed è quindi possibile scambiare informazioni del progetto semplicemente scambiando file in formato .ifc tra i vari applicativi.
Le caratteristiche principali dell’IFC sono l’esigua dimensione dei file, il contenuto tridimensionale esattamente identico all’originale creato e soprattutto la capacità di trasmettere ad altri strumenti e piattaforme BIM le informazioni aggiuntive non grafiche degli oggetti inseriti senza la necessità di effettuare ulteriori trasformazioni.
Contrariamente a questi vantaggi appena descritti, gli utilizzatori di IFC hanno riscontrato alcune peculiarità non favorevoli. Si tratta dell’efficienza delle procedure di import ed export del file in formato IFC dal software utilizzato. A tal proposito, buildingSMART ha istituito un sistema di certificazione dei software rispetto alla loro capacità di impiegare lo standard IFC, dove ciascun software viene certificato separatamente per quanto concerne l’importazione e l’esportazione dei file IFC.
Pagina 27 di 190 Figura 1.1 - Schemi di scambio delle informazioni, prima e dopo l'introduzione del BIM – Fonte: www.ibs-it Come si può comprendere dalle caratteristiche descritte, intrinseche al Building Information Modeling, tale metodologia supporta e facilita le attività riferite a tutte le fasi di vita di una costruzione edile, ottimizzando il valore della stessa, durante tutto il suo ciclo di vita.
1.2
I contenuti di un processo BIM
In relazione allo sviluppo attuale del Building Information Modeling, nel presente capitolo si vogliono definire le dimensioni digitali del BIM. Si tratta della differenziazione di aspetti cardine che fanno parte della struttura del processo informativo, volti a specificare tutte le informazioni che è possibile inserire in una progettazione “BIM based”.
Il concetto di dimensione nel BIM non è soltanto un’identificazione puramente spaziale, ma assume un significato differente. La dimensione è tutto ciò che può essere inteso come un’informazione aggiuntiva, di tipo organizzativo, gestionale, contrattualistico, manutentivo, ecc. in riferimento al all’ottimizzazione del processo digitale.
Le norme UNI11337 individuano le seguenti dimensioni:
- 3D, relativa alla modellazione parametrica e progettuale; - 4D, in cui si aggiunge la gestione temporale;
- 5D, che fornisce informazioni circa la gestione dei costi; - 6D, per la valutazione della sostenibilità;
Pagina 28 di 190
Prima di addentrarsi nella modellazione, sono però necessarie alcune azioni volte all’organizzazione dei processi, che possono riferirsi a qualsiasi delle fasi di vita di un’opera (progettazione, costruzione, manutenzione).
In particolare, nei capitoli successivi si vogliono mettere in evidenza le attività di organizzazione e di impostazione del lavoro, in vista di una conseguente progettazione BIM. In particolare, si vuole definire come la gestione dell’ambiente progettuale debba essere affrontata a differenza della precedente organizzazione prevista prima della predisposizione alla metodologia BIM.
Ulteriormente, si vuole descrivere come nella progettazione, vengano gestite le procedure operative e i veri e propri vantaggi, caratteristici del BIM, che permettono di raggiungere un completo e prestazionale livello di progettazione all’interno di un Team di lavoro.
Successivamente, in relazione a queste considerazioni, si vuole specificare la dimensione 3D in quanto risulta l’elemento informativo direttamente correlato all’oggetto della presente tesi, la progettazione impiantistica BIM.
In particolare, la dimensione 3D si riferisce alla modellazione parametrica, che oltre ad individuare la posizione e le dimensioni geometriche nello spazio dell’oggetto tridimensionale, include ulteriori concetti legati alla progettazione vera e propria, come i calcoli di dimensionamento.
Tale approccio mette fine alla precedente visione di modellazione, ponendo le basi per una strategia BIM integrata, quindi in vista di una efficace progettazione.
Nei capitoli successivi vengono riportati e sviluppati gli argomenti appena descritti. Non vengono invece trattate, le dimensioni riferite al tempo, al costo, alla sostenibilità e alla manutenzione (4D, 5D, 6D, 7D).
Pagina 29 di 190
2
L’ORGANIZZAZIONE DEL FLUSSO DI PROCESSO BIM NELLA
PROGETTAZIONE
L’ampia adozione della metodologia BIM, pone il modello come base per le offerte e lo sviluppo di progetti, garantendo un miglioramento dei processi in ogni sua fase.
Contestualmente, un uso intelligente del BIM, determina anche cambiamenti significativi sia nelle relazioni dei partecipanti al progetto sia negli accordi contrattuali. Vengono disposti quindi nuovi metodi di collaborazione rispetto ai precedenti, quindi improntati in maniera dettagliata sulla metodologia BIM.
Nel presente capitolo, si vuole quindi definire come l’organizzazione dei processi informativi sia fondamentale per l’avvio e la riuscita della progettazione BIM vera e propria. In ambito prettamente informativo digitale, si vuole stabilire:
- La gestione delle risorse (umane e strumentali); - La contrattualistica vigente.
2.1
La gestione delle risorse
Per dare slancio alla potenzialità offerta dal BIM è necessario non trascurare la ricerca preventiva delle risorse da impiegare, sia che si tratti delle risorse umane che degli strumenti utilizzati per la produzione di un processo informativo in tutte le sue fasi.
Queste risorse sono espressamente definite all’interno dei documenti contrattuali, nei quali verranno stabiliti i ruoli e i tipi di software utilizzati.
È necessario quindi adottare strategie di digitalizzazione che consentano di rendere applicabile la metodologia BIM, progettando, indagando e controllando il progetto in ogni sua parte.
“È infatti la potenza e l’estensione della strumentazione informatica e delle sue applicazioni ai modelli digitali di progetto degli edifici e dei processi, che consente di definire i temi di sviluppo e innovazione della governance del settore economico delle costruzioni, ponendo i traguardi della ottimizzazione delle risorse, della qualità dei prodotti e dei servizi, della sostenibilità delle soluzioni progettuali, costruttive e di gestione del patrimonio edilizio, fino al Lifecycle Management”. (Fonte: Arlati, La strategia di digitalizzazione del governo britannico per l’intera filiera delle costruzioni).
2.1.1 I sistemi operativi
Per progettazione digitale s’intende un processo progettuale interamente condotto con mezzi digitali e nel quale si riscontra la compresenza di tre condizioni basilari:
Pagina 30 di 190
a) Progettazione basata su modelli tridimensionali realizzati non come semplice rappresentazione di oggetti, bensì come modelli informativi, ovvero contenenti dati strutturali e parametrizzati oltre alla geometria tridimensionale;
b) Impiego di ulteriori sistemi operativi specifici e/o applicativi al software di riferimento, per l’esecuzione di parti di progetto in diverse fasi di sviluppo del processo (§1.1 Integrazione e interoperabilità);
c) Introduzione di una piattaforma atta a supportare tecniche di visualizzazione 3D, controllo e analisi, supportando una vasta gamma di tipologie e formati di dati. Essa risulta specificamente normata e definisce un ambiente di condivisione dati (ACDat) nella quale è possibile eseguire controlli in tempo reale da tutti i soggetti coinvolti nel processo.
Pertanto, ad oggi si può dire che la digitalizzazione del settore delle costruzioni non sarebbe possibile senza una tecnologia in grado di abilitare questi processi. La potenza dei PC ha permesso di valicare i limiti esistenti, mentre gli strumenti consentono un’efficace progettazione in tutti i suoi aspetti. Infatti, se da un lato i software che mirano alla vera e propria modellazione risultano essere strumenti capaci di guidare i progettisti ad una progettazione dettagliata e precisa (a), dall’altro innovativi strumenti che interagiscono con tali software, riescono ad integrare la progettazione ponendola ad un livello più alto, innescando virtuose interazioni all’interno dei progetti in grado di ottimizzare i processi (b).
In particolare, in riferimento alla sola trattazione di interoperabilità precedentemente definita nel punto (b) e nel capitolo §1.1, il BuildingSmart International (BSI), nel panorama delle istituzioni internazionali che si occupano di BIM, divide gli strumenti in due tipi:
1) I software che sono in grado di esportare, quindi di creare un modello BIM in formato IFC sono definiti software di BIM authoring, (ad esempio Revit);
2) I software che sono invece in grado di importare, quindi di interrogare un modello BIM in formato IFC sono definiti software di BIM processing e di BIM reviewing (ad esempio Solibri, per le interferenze);
Gli strumenti software del primo tipo sono in grado di generare la vera e propria progettazione del modello e quindi di esportare un modello BIM in formato IFC. Tali software sono in grado di realizzare e modificare il modello BIM nelle principali discipline, architettonica, strutturale, impiantistica, ecc. I sistemi operativi del secondo tipo, cioè gli strumenti software che sono in grado di importare, ma non di esportare, un modello BIM in formato IFC vengono definiti software di BIM processing e di BIM reviewing.
Pagina 31 di 190 Gli strumenti di BIM processing sono quei software pensati per le attività di supporto ai processi BIM come, ad esempio, la pianificazione delle attività, l’analisi della contabilità, l’organizzazione delle WBS di progetto, il controllo di cantiere, la gestione e il controllo del cantiere, ecc..
Gli strumenti di BIM reviewing sono invece quei software pensati per le attività di revisione del modello BIM come, ad esempio, la revisione del progetto, la verifica delle interferenze (Clash detection) e la verifica di corrispondenza del modello ai codici, ai regolamenti e alle normative edilizie vigenti (Code checking).
I modelli, generati per mezzo di software di BIM authoring, gestiti ed interrogati, tramite software di BIM processing e di BIM reviewing, vengono poi combinati in un modello detto “federato” (Modello Master), che costituirà il deposito centralizzato di informazioni di tutto il processo.
Conseguentemente a ciò, nell’ambito del controllo e della revisione, come da punto (c), vengono stabiliti i modi di condivisione delle informazioni fra le parti interessate.
La predisposizione di tali strumenti e di tali piattaforme verrà contestualizzata al caso studio della presente tesi nei capitoli successivi.
2.1.2 Le figure professionali
In merito al corretto utilizzo degli strumenti operativi BIM appena descritti, vengono richieste nuove e sempre più aggiornate competenze delle figure professionali coinvolte, le quali devono interagire all’interno del Team di progetto in modo del tutto diverso rispetto alle configurazioni di progettazione tradizionale.
La progettazione è una parte del procedimento dove risulta fondamentale chiarire come viene gestita l’azione manageriale, per la riuscita della progettazione stessa. Quindi è necessario contrattualizzare chi dovrà eseguire determinati compiti, come dovranno essere portati avanti e quando dovranno essere completati.
In riferimento all’impostazione del flusso di processo, nella quale le figure professionali BIM rappresentano i soggetti principali di un’organizzazione ben strutturata, ad essi si vogliono associare due concetti:
- Integrated Project Delivery (IPD); - Lean Engineering.
Si tratta di principi base per una perfetta collaborazione fra i partecipanti del progetto. In un ambiente collaborativo vengono ottimizzati i risultati del progetto e viene massimizzata l’efficienza attraverso tutte le fasi di progettazione, costruzione e manutenzione.
Pagina 32 di 190
Inoltre con il termine “Lean Engineering” vengono perseguiti concetti di linearità, volti al perseguimento del percorso più adeguato e semplice, che possa portare al raggiungimento dell’obiettivo.
Ponendo questi principi alla base di una metodologia BIM, l’ottimizzazione si riversa su tutti gli ambiti facenti parte del processo, quindi anche in relazione alle figure professionali coinvolte, che beneficiano quindi di un efficacie coordinamento e collaborazione fra di essi.
La definizione dei ruoli chiave viene affrontata nella parte 7 della norma UNI 11337, dove vengono contraddistinte le figure come il BIM Specialist, BIM Coordinator, BIM Manager e CDE Management. La figura del BIM Specialist si occupa in particolare dell’utilizzo dei software adottati per la realizzazione del progetto in BIM e dello sviluppo del modello. Fra i suoi compiti rientrano l’elaborazione e l’eventuale modifica in corso d’opera dei modelli grafici e degli oggetti a essi correlati e le loro librerie, nonché l’estrazione dei dati di progetto. Ad esso sono richieste competenze disciplinari nell’ambito BIM, a differenza di altre figure dove invece può non essere richiesta.
Ulteriormente, si ha la funzione del BIM Coordinator, che si occupa del coordinamento delle informazioni, della verifica dei conflitti geometrici fra le varie discipline e in generale del corretto sviluppo del modello BIM. Pertanto, esso utilizza i software di reviewing necessari per il coordinamento delle attività di redazione, controllo e gestione del progetto BIM.
Tale figura può partecipare all’elaborazione del piano per la Gestione Informativa (pGI) in collaborazione con il BIM Manager e cura la formazione dei ruoli operativi, occupandosi anche delle problematiche di condivisione e aggregazione dei contenuti informativi. In maniera generale si può dire che lavora con il BIM Manager sullo sviluppo del progetto favorendo il processo informativo. Ulteriormente, fra i compiti del BIM Coordinator è inclusa l’implementazione della libreria BIM aziendale e il rispetto degli standard BIM sul progetto di riferimento.
Dopodichè, si ha il BIM Manager, il gestore dei processi digitalizzati. Esso è infatti la figura centrale all’interno del processo BIM e ha il compito di redigere e verificare l’applicazione del pGI, in quanto esso è la risposta progettuale delle richieste del committente precedentemente formulate nel Capitolato Informativo (CI). Esso, inoltre coordina le altre figure coinvolte, coordina i server per la condivisione dei file e sceglie e gestisce le licenze dei software e della libreria BIM aziendale.
La figura del BIM Manager è trasversale alle specializzazioni, come ad esempio edili piuttosto che infrastrutturali. Esso si occupa infatti della gestione e coordinamento dei gruppi di lavoro multidisciplinari in ambito di opere nei diversi campi dell’ingegneria e dell’architettura.
Come ultima figura professionale si ha il CDE Manager, che ha il compito di gestire l’ambiente comune di dati, ovvero l’ACDat.
Pagina 33 di 190 Alla luce di quanto esposto, si vuole però contestualizzare l’organizzazione di queste figure professionali all’interno di un contesto lavorativo di progettazione, in quanto non sempre sono presenti tutti gli attori distintamente.
Questa precisazione viene fatta in quanto la norma di riferimento espone quali siano gli attori che insorgono da un approccio BIM, ma tali figure professionali possono essere ricoperte da più persone o al contrario, una sola persona può ricoprire il ruolo di più figure.
Considerando la gerarchia dei professionisti all’interno di un Team di progettazione, un “Leader di Disciplina” (nell’ambito della progettazione impiantistica, ad esempio impianti meccanici, elettrici, antincendio, ecc.) può ricoprire la figura di BIM Specialist, o di BIM Coordinator, o di entrambe contemporaneamente. O addirittura di BIM Manager o di CDE Manager.
Il BIM Manager svolge tutte le funzioni precedentemente descritte e aziendalmente può coincidere con la stessa figura del BIM coordinator, eseguendo quindi entrambe le attività.
Al contrario di tutti, il BIM Manager può ricoprire il ruolo del Responsabile di più commesse e adotta un approccio manageriale alla gestione del processo. Questo fa si che esso possa non occuparsi mai direttamente della progettazione da un punto di vista dell’utilizzo di sistemi operativi BIM.
Questi sono solo esempi di pianificazione del lavoro. Pertanto possono variare ampiamente in relazione alla configurazione del Team di progettazione predisposto.
2.2
Il flusso informativo e documentale di un processo BIM
Per dare avvio ad un processo informativo digitale, è determinante l’impostazione di una contrattualistica che dia sviluppo al flusso di procedimento BIM. Si ha quindi la necessità di stabilire un equilibrio comunicativo contrattuale, nella quale vengono definiti i criteri per la gestione e organizzazione, prettamente nell’ambito BIM.
Tale approccio risulta fondamentale in quanto la gestione delle informazioni, ossia la loro integrazione, distribuzione e coordinamento, ricopre una funzione chiave nei moderni processi produttivi.
È possibile migliorare, complessivamente, il risultato finale del progetto attraverso lo sviluppo delle capacità di gestione delle informazioni interne ed esterne all’organizzazione. Di seguito, il miglioramento della gestione delle informazioni si rispecchia nel miglioramento della gestione dei processi interni ed esterni in termini di maggiore efficacia, efficienza, qualità e flessibilità.
Un’efficace gestione delle informazioni all’interno dei processi della committenza favorisce la loro ottimizzazione e quella delle prestazioni operative durante la fase di sviluppo, aumentando anche trasparenza e collaborazione.
Pagina 34 di 190
Risulta evidente che la trasparenza e la collaborazione permettono una efficace valutazione dei rischi, in modo da adottare le giuste misure preventive per fronteggiare tali rischi nella produzione informativa.
In questo modo, si passa all’introduzione di un documento guida, il Capitolato Informativo (CI), che nasce dall’esigenza da parte di chi esegue il modello di comunicare il progetto ai propri interlocutori, in modo che dati ed informazioni possano essere recepite in maniera univoca da tutti.
Successivamente, il concetto di comunicazione viene esteso non solo ai tecnici specializzati (architetti, ingegneri), ma anche ai committenti, produttori e gestori coinvolti nel processo edilizio.
Alla base della nascita del CI, sussistono alcune motivazioni significative. Tali motivazioni sono determinate dal fatto che nel processo di realizzazione di un'opera si ha uno scambio consistente di dati ed informazioni che devono essere regolamentate all’inizio di ogni processo.
Ulteriormente, nel flusso di commessa, questo scambio di dati e informazioni avviene fra più figure, come il Committente/Stazione Appaltante (nel caso si tratti di un appalto privato o pubblico), che ha la necessità di realizzare ed intervenire su un bene, e gli operatori che lo progettano, realizzano e gestiscono. Essi devono pertanto riuscire ad avere una comunicazione efficace, definita da procedure, livelli di approfondimento e scopi.
A fronte di tali considerazioni si procede, con la stesura del CI, il quale deve essere redatto dal Committente/Stazione Appaltante e si configura come l’allegato principale al contratto che definisce gli aspetti tecnici e gestionali della digitalizzazione informativa.
Come già ribadito, il CI è “l’esplicitazione delle esigenze e dei requisiti informativi richiesti dal Committente agli Affidatari” (UNI 11337-5). Si presenta quindi come documento imprescindibile all’avvio di un appalto da condividere all’interno del Team di progettazione.
Il Capitolato Informativo si inserisce nelle prime fasi del flusso di avvio commessa. Successivamente, in fase di gara il concorrente replica tramite l’offerta di Gestione Informativa (oGI) e in fase di aggiudicazione, l’oGI vincente, passa ad uno stato definitivo prendendo il nome di piano di Gestione Informativa (pGI). Rispettivamente a questi ultimi due ne consegue un’equivalente definizione del termine in BEP (BIM Execution Plan, pre contract o post contract in relazione alla fase di gara) derivante dalla terminologia anglosassone, già da tempo consolidata.
Volendo fare un confronto in termini di internazionalità, la struttura del Capitolato Informativo è vicina a quella dell’EIR (Employer’s Information Requirement) anglosassone. Infatti, come nell’EIR, anche in questo caso si individua una sezione tecnica e una gestionale.
Pagina 35 di 190 - Caratteristiche tecniche e prestazionali dell’infrastruttura hardware e software;
- Infrastruttura del committente interessata e/o messa a disposizione; - Infrastruttura richiesta all’affidatario per l’intervento specifico;
- Formati di fornitura dati messi a disposizione inizialmente dal committente; - Fornitura e scambio dati;
- Sistema comune di coordinate specifiche di riferimento; - Specifica per l’inserimento di oggetti;
- Specifica di riferimento dell’evoluzione informativa del processo dei modelli e degli elaborati; - Competenze di gestione informativa dell’affidatario.
Al contrario, la strutturazione completa della sezione gestionale è la seguente: - Obiettivi informativi strategici e usi dei modelli e degli elaborati; - Livelli di sviluppo degli oggetti e delle schede informative; - Ruoli responsabilità e autorità ai fini informativi;
- Caratteristiche informative di modelli, oggetti e/o elaborati messi a disposizione della committenza;
- Strutturazione e organizzazione della modellazione digitale; - Politiche per la tutela e la sicurezza del contenuto informativo;
- Modalità di condivisione di dati, informazioni e di contenuti informativi;
- Modalità di programmazione e gestione dei contenuti informativi di eventuali sub-affidatari; - Procedure di verifica, validazione di modelli, oggetti e/o elaborati;
- Processo di analisi e risoluzione delle interferenze e delle incoerenze informative; - Modalità di gestione della programmazione (4D-Programmazione);
- Modalità di gestione informativa economica (5D-Computi, estimi e valutazioni);
- Modalità di gestione delle esternalità (6D-Sostenibilità sociale, economica e ambientale); - Modalità di gestione informativa dell’opera (7D-Uso, gestione, manutenzione e dismissione); - Modalità di archiviazione e consegna finale di modelli, oggetti e/o elaborati informativi.
Pagina 36 di 190
Il Capitolato Informativo rappresenta quindi, un allegato fondamentale ai contratti in ambito BIM e definisce tutte le regole informative della commessa basate sulla collaborazione tra soggetti e strumenti.
Questa logica contrattuale costringe i Committenti e gli Affidatari a saper chiedere, saper dialogare fra loro, saper verificare e saper rendere disponibile quanto prodotto in ambito digitale, ovvero saper collaborare. Pertanto, questa documentazione costringe ad attivare sistemi di interoperabilità fra gli attori del processo, prima ancora che tra i software da utilizzare.
Infatti, se il termine “interoperabilità” può essere inteso come la collaborazione tra formati relativi a sistemi operativi differenti, è importante evidenziare che anche la gestione progettuale in termini di contrattualistica, può essere definita interoperabile. Essa si traduce nel continuo scambio di informazioni di tipo regolamentare, fra gli attori facenti parte del processo.
Tornando all’ambito progettuale del processo, successivamente alla redazione del CI si ha la redazione dell’oGI, che rappresenta il documento con la quale avviene l’aggiudicazione. Esso contiene tipicamente tutte le specifiche indicate nel CI e ulteriori informazioni aggiuntive, di cui:
- Il piano di attuazione del progetto (il Project Implementation Plan – PIP); - Gli obiettivi principali del processo collaborativo;
- Le principali scadenze (milestone);
- La strategia di consegna del modello (es. condivisioni periodiche, condivisioni in tempo reale).
Successivamente all’aggiudicazione si ha il pGI.
Di fondamentale importanza è la sua redazione, proprio perché è il documento che stabilisce le condizioni contrattuali definitive per lo sviluppo di un processo informativo ed è proprio il Team di progettazione a doverlo redigere.
Tale documento, illustra le modalità e gli strumenti finalizzati al raggiungimento degli obiettivi BIM che il progetto deve possedere per la fase di progettazione. Vengono definiti gli standard cui tutti i membri del Team di progettazione dovranno attenersi nello sviluppo del progetto e rappresenta la base per tutti i lavori futuri sul progetto stesso.
Il pGI è molto più dettagliato rispetto all’oGI e contiene la giusta strategia per il progetto finale. Esplicitando oltre alle specifiche indicate nel CI, anche:
- La definizione e facilitazione dello scambio di informazioni tra i partecipanti; - La definizione delle procedure di coordinamento e verifica di coerenza;
Pagina 37 di 190 - L’organizzazione delle attività correlate alla metodologia BIM secondo una logica
collaborativa;
- La definizione del ruolo di ciascun componente all’interno del progetto e delle sue responsabilità;
- La definizione dell’uso del BIM per la valutazione di alternative progettuali, con lo scopo di ottimizzazione del costo del ciclo di vita.
In via definitiva, per il raggiungimento degli obiettivi previsti nei documenti descritti, i Team di progettazione, quindi tutte le figure professionali descritte §2.1.2 devono operare seguendo le procedure contrattuali indicate da norma.
Pagina 38 di 190
3
L’IMPOSTAZIONE DELLA PROGETTAZIONE IN UN PROCESSO
INFORMATIVO
Ulteriormente all’organizzazione del flusso di processo BIM nella progettazione, si vuole analizzare come avviene l’impostazione della progettazione in un processo informativo e quindi in fase preparatoria e precedente alla vera e propria progettazione.
Ciò risulta fondamentale in quanto, con la metodologia BIM viene rivoluzionato il modo di progettare. Questo comporta una diversa modalità e forma di scambio di dati ed informazioni tra i soggetti progettisti, che di volta in volta devono adeguarsi alle esigenze ed alle richieste della committenza con cui si interfacciano.
Nel presente capitolo si vuole descrivere come grazie alla metodologia BIM, si possa avere una collaborazione sin dalla fase progettuale a diversi livelli seguendo differenti ordini di legami ed interazioni. È possibile quindi concordare, nel rispetto delle norme e della contrattualistica vigente l’impostazione per la gestione, il trattamento e la condivisione dati. Si evidenziano nel seguito gli aspetti che ne fanno parte:
- Il setting iniziale; - La gestione dei modelli; - La definizione dei work set; - La definizione della WBS.
Volendo fare una premessa, in riferimento alle argomentazioni che seguiranno, quando viene citato un software di authoring, si intende parlare del software Revit, in quanto quello utilizzato per lo studio oggetto di tesi.
3.1
Il setting iniziale
Contestualmente al singolo modello, come da richiesta del CI e come ribadito nel pGI, è necessario adottare un’impostazione del setting iniziale, ovvero un’impostazione che consente il coordinamento di tutti i Team di progettazione, atta a definire il punto di partenza da cui la progettazione ha inizio. È di fondamentale importanza la creazione dell’ambiente di lavoro nello sviluppo di un progetto in un Team di progettazione, in quanto risulta strettamente correlato alla sezione “Obiettivi informativi strategici e usi dei modelli e degli elaborati”, definiti sia nel CI che nel pGI, §2.2.
Dal software di authoring viene definito il modello di progetto (Template) che si vuole utilizzare, in merito al tipo di progetto, alla disciplina e alla conformità di standard da utilizzare. Esso, includendo
Pagina 39 di 190 modelli di vista, famiglie caricate, stili di linea, scale della vista, ecc. permette di avere come punto di partenza un file di authoring predisposto per un utilizzo coerente al progetto da svolgersi.
Questa modalità di predisposizione di un file preimpostato permette di standardizzare il proprio processo e quindi di creare un ambiente di lavoro disponibile a tutti gli utilizzatori.
Successivamente al modello di progetto prescelto, è necessaria un’impostazione delle informazioni di base che permetta ai progettisti di definire univocamente gli stessi dati di input e gli stessi standard di progetto concordati nel pGI.
Pertanto l’acquisizione del setting può avvenire tramite l’utilizzo di un file di authoring, detto file URS (Unique Reference System) o file Master, che dopo essere stato creato recependo il template di riferimento precedentemente definito, al suo interno vengono inserite le principali impostazioni spaziali del progetto, come:
• Coordinate; • Elevazione; • Orientamento; • Griglie; • Livelli; • Unità di misura.
Lo scopo è quello di rendere tale modello, il modello utilizzato come punto di partenza per tutti i modelli con i riferimenti di posizionamento, di altimetria e di fili fissi.
In particolare, acquisendo nei modelli tali impostazioni di coordinamento, mediante copia e controlla è possibile avere elementi (ad esempio griglie e livelli) coordinati e verificati in vista di eventuali spostamenti che possono verificarsi. Acquisendo nei modelli le coordinate condivise, si viene ad ereditare lo stesso sistema di coordinate del rilievo topografico, lo stesso orientamento e la medesima elevazione sul livello del mare.
Questo permette di avere un modello base, concorde con tutti i Team di progettazione che partecipano allo sviluppo del progetto.
3.2
La gestione dei modelli
Sulla base di quanto inserito nel CI, si vogliono sviluppare i temi riguardanti la suddivisione dei modelli e la metodologia di scambio degli stessi fra i Team di progettazione.
