Cos’è il BIM?
Il Building Information Modeling o "BIM" è la norma per la gestione dei siti nel settore dell'edilizia, che definisce l'acquisizione, l'elaborazione e l'archiviazione delle informazioni durante l'intero ciclo di vita del progetto. Nonostante tecnologie 3D come il LiDAR e la fotogrammetria siano sempre più popolari, sono spesso classificate come al di fuori dall'ecosistema BIM. Nel nostro articolo spiegheremo dove queste soluzioni trovano migliore applicazione e come stanno facendo avanzare il settore.
Cos’è il BIM?
Il BIM non è solo una versione specifica della modellazione 3D impiegata in alcuni settori, ma un metodo che copre l'intero flusso di lavoro di acquisizione ed elaborazione dei dati. Tutto ciò che riguarda la gestione degli edifici, dalla progettazione iniziale alla demolizione, ruota attorno alla visualizzazione, alla condivisione e all'analisi dei dati. Pertanto, è importante che architetti, ingegneri e appaltatori abbiano una solida conoscenza dei concetti del BIM.
Per semplificare le cose, probabilmente è meglio esplorare i fondamenti del BIM separatamente:
Processo: in sostanza, il BIM implica l'utilizzo di strumenti digitali e flussi di lavoro collaborativi per creare e gestire le informazioni sull'edificio durante l'intero ciclo di vita del progetto. Ciò potrebbe comportare l'utilizzo della modellazione e del disegno, la conformità agli standard ISO e molto altro. Questi elementi contribuiscono a promuovere l'integrazione interdipartimentale e il controllo dei processi.
Modelli: rappresentazioni digitali di un elemento pianificato o as-built che includono le caratteristiche fisiche o funzionali dell'elemento reale. A seconda della fase del flusso di lavoro, i modelli potrebbero essere basati sui dati o su un modello 3D parametrico a tutti gli effetti. Si può considerare come un risultato tangibile della raccolta di informazioni BIM e un importante strumento di pianificazione dei costi.
Gestione: i dati BIM acquisiti possono essere utilizzati per garantire la tracciabilità e la conformità con i rigorosi standard del settore delle costruzioni. Fornire un ponte tra progettazione/costruzione e le operazioni più ampie di un'azienda consente anche un processo decisionale informato su larga scala.
Quali standard sono rilevanti per il BIM?
La conformità alle norme BIM varia molto a seconda di dove si opera. Ma ci sono alcuni importanti standard globali che meritano un'attenta considerazione.
La dicitura ISO 19650 copre una serie di standard internazionali che regolano l'intero ciclo di vita del BIM, tra cui progettazione, consegna, gestione dei dati e sicurezza. Questi sono basati sul PAS 1192, un'altra serie di standard sviluppati nel Regno Unito. Il PAS 1192-3, ad esempio, regola la gestione delle informazioni durante la fase operativa di ciascun progetto. Molte di queste regole sono ancora utilizzate, soprattutto durante il restauro di edifici storici, e sono pertanto ancora molto rilevanti.
Un altro standard ISO degno di nota è l'ISO 16739. Questo standard definisce le classi di base del settore (industry foundation classes o IFC) per l'interoperabilità BIM, che sono vitali per la collaborazione. Software come AutoCAD e Autodesk Revit, ad esempio, devono essere in grado di essere usati insieme senza alcuna perdita di dati.
Meno legato alla modellazione 3D, ma altrettanto importante, il COBie (Construction Operations Building Information Exchange, ossia lo scambio di informazioni sugli edifici per le operazioni di costruzione) è l'equivalente del BIM per le informazioni non grafiche. In pratica, elementi quali elenchi di apparecchiature e garanzie sono spesso condivisi in un formato di foglio di calcolo partendo da modelli BIM, soprattutto quando si ha a che fare con infrastrutture pubbliche.
Ci sono molti altri standard che filtrano efficacemente i principi dell'ISO 19650 in quadri locali. In definitiva, ciò permette di comprendere i requisiti degli standard BIM di qualsiasi paese in cui ci si trova a operare.
Diversi "livelli" di BIM
Se tutto questo sembra un po' confuso, il settore ha diversi livelli di integrazione BIM, in modo da poter comprendere il livello di integrazione delle diverse aziende. Ecco un riepilogo generale:
Livello 0: Nessuna collaborazione – C'è poca o nessuna digitalizzazione e pochissima integrazione tra architetti, ingegneri e appaltatori. È probabile che le informazioni vengano condivise in formati tradizionali come disegni o in un layout 2D con un monitoraggio minimo della garanzia di qualità.
Livello 1: Collaborazione parziale – È stata introdotta una gestione delle informazioni, con disegni 2D utilizzati nelle prime fasi e progettazione 3D implementata per la visualizzazione. Sono quindi necessari strumenti come AutoCAD (3D), SketchUp e MicroStation. Sebbene possa esistere un server comune, è probabile che ci siano limitazioni nel modo in cui i modelli vengono condivisi e integrati.
Fonte immagine: https://www.youtube.com/@autocad
Livello 2: BIM collaborativo – Questo è il livello di integrazione BIM richiesto per l'appalto di molti contratti: nel Regno Unito, è spesso necessario per i progetti di infrastrutture nazionali. I modelli 3D ricchi di informazioni sono vitali, e i dati vengono scambiati in formati universali tramite processi standardizzati. Nella progettazione, gli ingegneri possono ancora avere modelli 3D separati, ma vengono uniti per il rilevamento di conflitti.
Livello 3: BIM completamente integrato – In sostanza, per raggiungere il livello più alto, le aziende devono essere completamente integrate, tutti devono lavorare utilizzando un gemello digitale condiviso in tempo reale. In questo modo è possibile sorvegliare l'intero ciclo di vita in modo da garantire l'uniformità e la conformità dei dati.
Utilizzi del BIM
Design e visualizzazione
Come tutti i processi di progettazione, la costruzione di edifici inizia dalla fase concettuale. Utilizzando un software dedicato, è possibile creare rapidamente immagini 3D realistiche. A seconda dell'applicazione, queste immagini possono anche includere parametri di sovrapposizione per i controlli iniziali della progettazione, consentendo la modellazione parametrica di superfici parallele, che si tratti di pareti, pavimenti o sistemi più complessi.
Anche la "rilevazione di conflitti" effettuata in questa fase è importante per assicurare l'efficienza. I controlli automatici dei conflitti tra progetti sovrapposti consentono di contrassegnare e correggere potenziali problemi al prezzo di brevissime interruzioni per rielaborazioni o errori. Nelle prime fasi, è altrettanto importante tenere aggiornati i consulenti del progetto, quindi i modelli iniziali possono aiutare il coordinamento.
Progettazione per la costruzione
Senza addentrarci troppo nei processo di analisi, fondamentalmente i modelli BIM facilitano previsioni accurate grazie a un collegamento dinamico tra progettazione, costruzione e budget di progetto. L'integrazione di questi modelli con i dati di time & sequencing consente la simulazione del progetto, semplificando l'identificazione di potenziali conflitti nei percorsi dei macchinari e il monitoraggio dei progressi in tempo reale.
In ultima analisi, la pianificazione in tempo reale è la pietra angolare del BIM; una gestione rigorosa delle risorse aiuta a ridurre i costi e i tempi di consegna dei progetti, oltre a mantenere aggiornati i finanziatori. È anche fondamentale analizzare l'impatto ambientale di ogni costruzione, una preoccupazione crescente per il settore.
Verifiche "as-built"
Utilizzando gli scanner laser o la fotogrammetria, è possibile catturare le strutture e confrontarle con i progetti originali. Questi confronti sono utili per identificare disallineamenti, problemi dimensionali/di tolleranza e qualsiasi elemento mancante. Garantire che l'intento progettuale venga seguito riduce al minimo anche i problemi causati da elementi strutturali, che si tratti di elevazione del pavimento o di spessore delle pareti, che possono portare a rielaborazioni dispendiose in termini di tempo e denaro.
Le scansioni as-built sono anche incredibilmente preziose da una prospettiva di gestione del progetto più ampia. Con un modello in tempo reale, il monitoraggio delle risorse e la pianificazione dei costi diventano molto più semplici. Quando si verificano errori, è altrettanto utile disporre di un set di dati che descriva l'intero flusso di lavoro, mostrando dove e quando qualcosa è andato storto.
Integrazione intelligente degli edifici
Se non hai familiarità con il concetto di "edifici intelligenti", si tratta di strutture che incorporano sistemi interconnessi avanzati che centralizzano il controllo, automatizzano e ottimizzano le prestazioni. All'interno di una fabbrica, ciò potrebbe significare la creazione di una rete Internet of Things (IoT). Il collegamento di macchinari fisici, sensori e software consente un monitoraggio automatico e un processo decisionale rapido.
Altre forme di edifici intelligenti includono tecnologie più convenzionali come HVAC, ascensori e sistemi di controllo degli accessi. In ogni caso, i modelli BIM offrono un unico set di dati unificato che semplifica l'installazione e la configurazione di sistemi sovrapposti complessi. Hanno anche dei vantaggi pratici: l'illuminazione, il riscaldamento e l'aria condizionata, ad esempio, possono regolarsi automaticamente.
Dalla scansione al BIM: come la scansione 3D può essere d'aiuto
È importante ribadire che i modelli BIM e i modelli 3D non sono identici. Sebbene questi ultimi includono importanti dettagli di texture e geometria, non contengono tante informazioni quanto i set di dati BIM che descrivono il progetto compreso di pareti, porte e macchinari.
Detto questo, i modelli 3D possono essere utilizzati come base per la creazione di modelli BIM. Le scansioni 3D sono strumenti preziosi quando si costruisce su strutture esistenti. Consentono la verifica delle condizioni as-built, facilitando il rilevamento dei conflitti, la documentazione rapida e l'analisi contestuale. Al termine della costruzione, la scansione 3D può essere utilizzata anche per l'ispezione e il monitoraggio dell'infrastruttura.
Artec Ray II, ad esempio, è stato utilizzato per ispezionare un muro alluvionale, mentre Artec Eva ha contribuito al retrofit di una diga idroelettrica acquisendo dati CAD con precisione submillimetrica per la produzione di turbine.
Rispetto al rilevamento o a tecnologie come il SLAM, la luce strutturata e il LiDAR sono più versatili e precisi. Ray II cattura scene con una precisione fino a 1,9 mm, mentre gli scanner portatili wireless come Artec Leo raccolgono dettagli fini con una precisione di 0,1 mm. Artec Studio unisce quindi le nuvole di punti in un unico passaggio, permettendo di realizzare enormi scansioni ad alta fedeltà, fondamentale in questi progetti.
Raggiungere questo obiettivo richiede un po' di lavoro in più. Le scansioni di oggetti, edifici o aree spesso devono essere esportate in software di terze parti. Ma il processo sta diventando sempre più facile da eseguire e ci sono molte opzioni disponibili, che vanno da Rhino 3D ad Autodesk Revit per la progettazione e la pianificazione. Qualsiasi applicazione che richieda dati as-built può trarre vantaggio dall'aggiunta nel flusso di lavoro BIM di dati dalla realtà.
BIM vs CAD: qual è il migliore e cosa ci aspetta in futuro?
Proprio come con i modelli 3D, il CAD è un po' diverso dalla modellazione BIM. Il CAD è il formato di modellazione standard del settore per quasi tutti i professionisti della progettazione e della documentazione. Il BIM, d'altra parte, riguarda la creazione di modelli ricchi di dati per la collaborazione tra progetti multidisciplinari.
Con funzionalità come la Superficie automatica in Artec Studio, è sempre più facile convertire i dati di scansione 3D in superfici CAD solide, in modo che i progettisti non debbano ricominciare da zero. I confronti Scan-CAD sono ottimi anche per l'analisi delle deviazioni e il monitoraggio dell'usura. Nell'ultima versione del software, è persino possibile adattare le primitive alle nuvole di punti e alle mesh. Questa possibilità permette di sfruttare strumenti di misurazione integrati nelle applicazioni di verifica e ispezione in loco.
In futuro, possiamo aspettarci di vedere un numero crescente di soluzioni scan-to-CAD o scan-to-BIM. Ma per ora, rappresentano campi separati adiacenti, o occasionalmente sovrapposti, di acquisizione dei dati.
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