INNOVance è un progetto di filiera tra i vincitori del Bando Industria 2015 sull’ efficienza energetica, promosso dal...
INNOVance è un progetto di filiera tra i vincitori del Bando Industria 2015 sull’ efficienza energetica, promosso dal Ministero dello Sviluppo Economico. Primo proponente è l’Associazione Nazionale dei Costruttori Edili, ANCE. con 8 imprese associate direttamente coinvolte ed EdilStampa quale coordinatrice assieme ad ANCEenergia. Tra i partner figurano: i Politecnici di Milano e Torino, l’Università Federico II di Napoli, l’ITC-CNR e ISTEDIL, il Consorzio T.R.E., le rappresentanze delle associazioni di produttori Federlegno Arredo, ANDIL (laterizi), UNCSALL (costruzioni metalliche) e Concreto (calcestruzzi), le aziende software OneTeam (Autodesk) e SAP Italia.
INNOVance è un progetto di processo del valore complessivo di 16 milioni di euro che approccia ai temi dell’efficienza energetica nel settore delle costruzioni in modo assolutamente innovativo e quindi non attraverso l’ottimizzazione del prodotto, a valle, ma puntando all’ottimizzazione del suo processo di produzione, a monte.
In un settore fortemente parcellizzato e sotto capitalizzato, con la più bassa presenza di laureati assunti tra l’industria (costruzioni meno dell’ 1,00%; chimica sopra il 30%) ed il 97,00% di aziende sotto i 9 dipendenti (non PMI, piccole e medie imprese, ma micro-aziende; con una media di 1,5 addetti), è da subito emerso come i temi dell’innovazione e dell’efficienza energetica non possano che essere affrontati in modo sistemico nella filiera tutta e non trovino adeguata e significativa soluzione per singoli soggetti od interventi.
La prestazione del prodotto risultante, edificio od infrastruttura, dipende in modo proporzionale dalla complessità di assemblaggio e collaborazione delle prestazioni di ogni singolo prodotto componente. Ed in un settore dove la più grande impresa nazionale di costruzioni capitalizza 10, 100 volte meno di una, pur importante, azienda di prodotti componenti (che magari investe solo in ricerca e sviluppo l’intero fatturato della maggior parte delle imprese italiane) è evidente che il nodo del settore non sta nel singolo pannello solare ma nel suo compiuto (efficiente ed efficace) inserimento nella complessità del “sistema” edificio. Complessità di processo, e non meramente di prodotto, che può trovare una soluzione a tutto tondo solo in un progetto di filiera come INNOVance.
Il prototipo ottenuto al termine dei tre anni di lavori, 2011-2014, è la prima piattaforma digitale, collaborativa e interoperabile, del settore costruzioni italiano. Attraverso la metodologia BIM, qui nell’accezione di Building and Infrastructure Information Modelling e Management (BIIM&M), il portale e il Data Base INNOVance costituiscono il primo “modello” di rete della conoscenza internazionale (di filiera).
Con la sua Piattaforma BIM, il Server BIM e la Libreria BIM il progetto si pone all’avanguardia delle soluzioni e dei tools per la digitalizzazione del settore costruzioni nel mondo, ponendo l’Italia tra i paesi leader nell’applicazione della metodologia BIM per lo sviluppo, la progettazione, la costruzione e la gestione, e manutenzione, degli immobili.
Prerogativa del progetto e del partenariato è stata la contemporanea trasposizione della ricerca nell’impianto normativo tecnico nazionale italiano attraverso la scrittura delle Specifiche Tecniche TS1 (criteri di denominazione e codificazione) e TS2 (schede tecniche prodotti e processi) relative alla originaria Norma UNI 11337:2009 “Criteri di codificazione di opere e prodotti da costruzione, attività e risorse. Identificazione, descrizione e interoperabilità”, nella quale, al capitolo 6, erano già stati introdotti, appunto, i concetti di interoperabilità e tecnologia BIM per lea filiera costruzioni, in anticipo su molti altri sistemi normativi, continentali e non. Alla luce dei lavori di INNOVance la norma originaria è oggi in via di completa riscrittura secondo il seguente schema d’indirizzo:
Settore: Edilizia e ingegneria civile
Titolo norma: Gestione delle informazioni nei processi delle costruzioni digitalizzati (BIM)
Sottotoli delle parti,
Parte prima: informazione, processo, prodotto, modello
Parte seconda: denominazione, classificazione e codifica
Parte terza: modelli di raccolta, archiviazione e organizzazione dell'informazione tecnica
Parte quarta: livelli di dettaglio e livelli di definizione delle informazioni
Parte quinta: gestione dei flussi informativi
Parallelamente, per assicurare la massima trasparenza dei dati e garantire la libera accessibilità alle informazioni del DB INNOVance, oltre a definire i protocolli aperti XML di accesso per gli operatori professionali e gli sviluppatori indipendenti, durante i lavori, si sono tenuti ripetuti scambi informativi con BuildingSmart Italia, i quali hanno assicurato che gli oggetti campione della libreria siano oggi pubblicati sia in formato RVT (Autodesk partner di progetto) che in formato interoperabile (ISO) IFC. Ciò ha permesso, ad esempio, di testare il flusso informativo specifico di alcuni oggetti strutturali, travi e pilastri in c.c.a., a partire dai modelli architettonico e strutturale in Revit, verificato nelle interferenze con Solibri, passati poi in Allpan e Tekla, esportati e calcolati in Midas per poi essere reimportati ancora in Tekla ed a ritroso Allplan e nuovamente Revit.
Prinicipi generali
Le informazioni si suddividono in digitali e non digitali. Esse possono, a loro volta, essere computabili, o non computabili, e strutturate, o non strutturate. Nella filosofia BIM, INNOVance mira a definire e gestire informazioni digitali, computabili e strutturate. Queste inoltre potranno essere di natura geometrica (o grafica) o non geometrica (non grafica).
Le informazioni, nel processo delle costruzioni, assumono carattere distintivo in ragione delle differenti finalità processuali cui sono preposte.
Nel progetto, inoltre, il processo delle costruzioni stesso viene suddiviso in 8 fasii raccolte in 4 stadi.
Ciò consentirà di definire poi, in seguito, la natura delle informazioni e degli elaborati o documenti (sufficienti, necessari, strettamente necessari, minimi, ecc.) relativi a ciascuna fase o stadio ed il loro differente grado di dettaglio o approfondimento.
Il nuovo concetto di fasi e stadi del processo, che ragiona nel senso del raggiungimento delle finalità attese più che di tipologia di prodotto da ottenere. è ancora parzialmente riconducibile alla tradizionale scomposizione, appunto più di natura documentale, e nello schema precedente riportato tra parentesi.
Importante è poi considerare come il processo, in realtà, abbia un andamento circolare su se stesso, nel suo sviluppo temporale, tale per cui la fase terminale di impiego del manufatto, nel suo svolgersi nel senso della gestione e manutenzione, porterà naturalmente ad un momento iniziale di nuova programmazione, nella quale, in ragione delle subentrate esigenze della proprietà o dell’utenza, si potrà dare nuovo inizio al processo stesso (in un concetto simile ad una vite senza fine) stabilendo la fattibilità di una continuazione nello stato di fatto, oppure di una ristrutturazione complessiva od ancora di una demolizione e ricostruzione (mutazione) in un prodotto completamente differente da quello esistente, in senso tecnico, economico o funzionale. Un andamento di natura circolare che consente, quindi, di tornare sempre alla centralità dell’unico bene realmente irriproducibile: la terra, e confermare l’assoluta strumentalità di ciò che, in quel momento, vi è costruito sopra: edilizia o infrastruttura. Con l’unica, ovvia, eccezione delle opere di “Architettura”, che, differentemente dalle altre (strumentali) divengono esse stesse “terra”, nel senso che si instaurano nella cultura del luogo, e pertanto beni irriproducibili da conservare.
Denominazione e classificazione
Uno dei problemi principali del settore della costruzioni è la scarsa fluidità delle informazioni al suo interno e da questo verso l’esterno. Differenti linguaggi, saperi, scienze e prassi si sommano in una produzione complessa che trova difficoltà nel trasmettere informazioni tra i molteplici soggetti in essa interessati. La cattiva gestione delle informazioni genera extracosti che vanno dalla dilatazione dei tempi, la ripetizione della attività, gli sprechi, il contenzioso, ecc.
Il NIST - National Institute of Standard and Technology, U.S. Department of Commerce Technology Administration - ha pubblicato, seppure qualche tempo fa, uno studio che quantifica questi extra-costi di produzione prima e di gestione poi.
Lo studio determina due dati molto significativi, la mancanza di uno scambio rapido e accurato di informazioni legate soprattutto al progetto e generate dai diversi professionisti coinvolti, comporta extra-costi pari a 53,00 €/m2, in fase di produzione, e pari a 2,00 €/m2 annui in fase di gestione e manutenzione. La ricerca del NIST evidenzia inoltre come i sovracosti dovuti alle inefficienze nel settore “costruzioni non residenziali” incidano per circa il 30% del PIL riconducibile al settore stesso.
Contestualizzando i dati per il mercato delle costruzioni italiano, con un fatturato stimato di 51 miliardi di euro nel 2007, circa 15 miliardi risulterebbero quindi categorizzabili come diseconomie informative.
Primo passo del progetto INNOVance è quindi stato quello di definire un sistema di denominazione univoco e classificazione di tutti gli oggetti i soggetti e le azioni del processo delle costruzioni. Ciò risulta ancor più essenziale nel momento in cui si stabilisce il passaggio da un sistema documentale cartaceo ad uno strutturato digitale che, ovviamente, mal tollera le incertezze, la ridondanza e l’ambiguità del dato tipici del precedente sistema (cartaceo o digitale non strutturato) perché per lui criticità difficilmente o impossibile da gestire.
Sulla base anche della indicazioni dell’ultima versione della ISO 12006 parte 2, si è giunti alla scomposizione di seguito riprodotta.
L’ opera, semplice o complessa (aggregazione di più manufatti) che sia, e quindi: l’edificio, il complesso di edifici o l’infrastruttura (puntuale o a rete), è stata scomposta in sistemi:
INNOVance tratta del mattone, come del muro e del seme come dell’albero; della stanza come dell’appartamento o della volumetria residenziale rispetto alla zona uffici dello stesso edificio; della betoniera come del muratore o l’ingegnere, fino alla modalità di posa di un serramento od una caldaia.
Definita la struttura logica degli elementi da identificare ed organizzare si è scelto di compiere un passo ulteriore rispetto ai sistemi di mera classificazione esistenti: Omniclass, Uniclass, Master Format, SfB, ecc.
Il problema principale del settore, difatti, e soprattutto nel nostro paese, non è tanto nel sistema di classificazione delle informazioni dei vari elementi ma nella loro denominazione che trova prassi, localismi, e specificità tali da rendere difficile non tanto l’organizzazione del dato ma la sua corretta e compiuta identificazione. Per tale motivo si è deciso di operare prima nella definizione di un sistema di “denominazione” per famiglie e poi per una loro classificazione.
INNOVance definisce per cui un “nome complesso” ad ogni oggetto, soggetto od azione della filiera attaverso un sistema a sette campi dei quali i primi due di natura principalmente “calssificatoria” ed i restanti cinque di natura principalmente “identificatoria”
NOME COMPLESSO:
La scelta dei singoli termini o dati si è poi legata per quanto possibile alla normazione tecnica nazionale (UNI), comunitaria (EN) o internazionale (ISO). Al fine comunque di assicurare una continuità informativa con la prassi e le varia discipline nel portale INNOVance sono presenti anche un tesauro ed un campo di ricerca libera che consentono di arrivare all’elemento ricercato attraverso i sinonimi più conosctiuti. Secondo la normativa prodotti, ad esempio, sono pertanto scomparsi i “mattoni”, i “forati”, ed i “blocchi da muratura” per il più corretto termine normato “elementi per muratura” ma la ricerca resta comunque garantita anche coi vecchi lemmi.
Flussi informativi nel processo digitalizzato di settore
Il passaggio epocale dalla progettazione manuale a quella computerizzata vettoriale: CAD, ha certamente avuto una significativa portata di innovazione nel processo edilizio, per le sue fasi progettuali, ma ha scarsamente coinvolto, se non per le prerogative del mero disegno, la restante parte dei soggetti della filiera.
Il disegno è, è stato e resterà, il driver informativo per eccellenza del settore e, pertanto, ogni sua miglioria tecnica o di processo ha sempre impattato in modo rilevante sul sistema tutto ma, nello stesso tempo, mai in modo complessivo. Il progetto, soprattutto inteso nell’italica accezione, è sempre rimasto molto legato alla dicotomia “disegno” e “produzione”, come se l’evoluzione grafica non fosse non solo, propedeutica, ma connaturata al concetto stesso di produzione. E la separazione progetto (disegno) produzione (costruzione) soprattutto nel nostro paese è ancora elemento di forte distinzione tra il settore costruzioni e l’industria. Mentre si plaude al proficuo ed inarrestabile matrimonio tra design e manifattura, ed in Italia se ne è fatta strategia di marketing, conquista dei mercati, bandiera di nuovi orizzonti e filosofie (Made in Italy) ancora si vede con sospetto e terrore ad un possibile “fidanzamento” tra architetti ed imprese. Il purismo dell’ideazione da proteggere contro la sporca, becera, corrotta, produzione.
La nascita e l’espansione del BIM dove la “emme” finale era ancora singola ed intesa come Modelling ha anch’essa portato grande innovazione nel progetto, ancor più del passaggio al CAD, ma, in vero, non ha portato ad una vera innovazione di processo nella filiera tutta.
Nella sua evoluzione il BIM, per anni, è rimasto ancora legato al disegno, e tutt’ora c’è chi lo confonde con il rendering od il 3D fotorealistico. Anche oggi il BIM viene identificato nei software di “disegno” (questi sì parametrici) delle 4 grandi case produttrici. Se si parla di “modello BIM” si pensa alla sua rappresentazione geometrica tridimensionale, certamente parametrica, ma ancora legata alla dimensione dell’evoluzione della grafica.
INNOVance già dalla sua prima stesura, nel 2008 (selezioni bando 2009, aggiudicazione 2010, inizio progetto 2011) ha invece mirato ad un approccio più organico, a tutto tondo, verso la cosiddetta gestione informativa (Information Management), che grande spinta ha poi avuto con il Bim Task Group del Governo Inglese e la PAS 1192 (BIM da Level 2 a Level 3), e che ha portato gli operatori prima ad aggiungere una “emme” al vecchio acronimo BIM “&M” (Modelling and Management) e poi fino a quella che oramai comincia a identificarsi come la nuova frontiera (oltre il BIM) della “digitalizzazione del settore costruzione”, cui puntano ad esempio oggi, oltre a quello britannico, i governi francese – “Mission Numerique Batiment” - e tedesco – “Built Industrie 4.0”.
INNOVance, a differenza dei suoi competitors, si presenta appunto come una piattaforma di gestione informativa per la filiera delle costruzioni e non come semplice libreria di oggetti BIM.
Il flusso informativo digitalizzato delle costruzioni proposto dal progetto si può schematizzare come segue, dove il DB ed il portale INNOVance potrebbero costituire il C.D.E Common Data Environment (BIM server INNOVance) di ogni singolo intervento.
Innanzitutto l’Opera ha una sua realtà fisica ed una sua virtualizzazione digitale: Modello Informativo, che si origina in procedenza alla realtà fisica e le sopravvive nel caso di demolizione e ricostruzione, a fine vita utile, essendo, come detto, comunque legato al sito ed alla trasformazione di questo più che al bene strumentale su di esso costruito. Il Modello Informativo, quindi, segue ogni stadio e fase del processo slegandosi sia dal concetto di “progetto” in senso stretto, e molto italico, (Design), che in senso più compiuto, anglosassone, di “Project” (Strategia, Design e Produzione). Andando ad interessare pertanto sia la produzione che il ciclo di vita.
Il Modello Informativo risulta composto da attributi (informazioni) di natura “geometrica” e “non geometrica”. Di questi quelli computabili e strutturati andranno a costituire: il Modello 3D Parametrico Federato ed il Modello Documentale Parametrico.
I due modelli sono comunque tra loro correlati assicurando che indipendentemente da quale sia l’uso dell’informazione essa sia univoca nel C.D.E. Sia il modello geometrico che quello documentale, difatti, rappresentano, fondamentalmente, una differente possibilità di rappresentazione di dati comuni. Alcuni più efficacemente comunicabili in senso grafico altri in senso alfanumerico.
Pur essendo il disegno il miglior driver informativo di settore (Modello 3D) e pur potendo, attraverso i software parametrici oggi in commercio, collegare alle informazioni geometriche molte altre informazioni di diversa natura, esistono e continueranno ad esistere nel processo delle costruzioni un numero significativo di informazioni trasferibili e gestibili solo in forma documentale non grafica. Una Relazione Geologica, ad esempio, non è rappresentabile in forma grafica, ne gestibile dai software di disegno 3D, pur restando elemento fondamentale del processo, le cui informazioni interessano più soggetti, discipline e fasi dello stesso.
INNOVance si occupa di raccogliere in modo strutturato e computabile tutte queste informazioni (e “documenti”) a completamento di quelle strettamente riferibili al modello geometrico 3D prametrico.
Nello stesso tempo, nel processo edilizio esistono molte altre informazioni che, seppure espresse in formato digitale, risultano comunque non strutturate e, soprattutto, non computabili: immagini, PdF, video, ecc.. Fino ad arrivare alle informazioni fissate su supporto cartaceo. Anche queste informazioni possono essere sia di natura geometrica, disegni 2D ad esempio, sia non geometrica, ad esempio una relazione scritta od un modello amministrativo.
Per queste tipologie di dati e documenti INNOVance ha introdotto il concetto di Scheda Informativa. In questo modo ogni documento del processo è rappresentato da una raccolta strutturata di informazioni computabili ad esso riferite, che permette di parametrizzare quelle informazioni nel modello informativo.
Riprendendo l’esempio della Relazione Geologica anche se scritta con un editor di testo, essa stessa ed i suoi dati resteranno esterni alla struttura informativa del modello. La portanza del terreno, per ipotesi, sarà pertanto ripetuta e trascritta più volte nel processo a cura di differenti soggetti (non tutti esperti della materia). Ciò significa tempi, possibilità di errore, criticità di conservazione e accessibilità alla relazione, ecc.
La scheda informativa: Relazione Geologica, di INNOVance, invece, struttura e rende computabili le informazioni principali del documento: quali portanza del terreno, data di emissione, validazione o revisione, nome del geologo, tipologie di prove, ecc. Viene firmata digitalmente dal Geologo estensore, raccoglie in allegato la relazione geologica completa (Pdf o altro formato non modificabile).
In questo modo, in INNOVance e solo nella piattaforma INNOVance, un qualsiasi documento diviene “strutturato” e “computabile” perlomeno nelle sue informazioni essenziali, andando a costituire e completare un vero sistema informativo dove ogni dato significativo è integrato (univoco, strutturato e computabile) che vada oltre al solo modello geometrico 3D e quindi oltre le problematiche di disegno.
Nello schema precedente si evidenzia:
La scheda informativa diviene, quindi, la modalità di caricamento dei dati, in forma strutturata e computabile, “per documenti” della piattaforma INNOVance, che permette allo stresso tempo univocità e tracciabilità dell’informazione, per ogni altro uso nel sistema, e del documento stesso, per ogni uso nel processo.
Le Schede informative INNOVance
Definito il sistema di flusso all’interno del sistema e della piattaforma INNOVance si è quindi proceduto a modellare la struttura delle informazioni essenziali a mettere a sistema ogni dato significativo all’interno della piattaforma, e quindi a disposizione di ciascun possibile attore del processo, per tutte le Schede Informative necessarie a colmare il limite informativo del modello geometrico 3D.
Per prima cosa si è quindi definita la struttura di ciascuna Scheda Informativa relativa ai “mattoncini” con cui è stato scomposto l’organismo edilizio o l’infrastruttura ed il suo processo di ideazione, costruzione e gestione correlato:
Ponendo particolare attenzione al flusso: prodotto da costruzione, elemento in opera, sistema assemblato in diretta correlazione con l’oggetto BIM del modello 3D e le informazioni da questo gestite. Ed al flusso: attività, mezzi e macchinari, risorse umane, sempre per la loro integrazione con l’oggetto BIM ma in funzione delle possibili successive elaborazioni in senso 4D (quantità e costi), 5D (WBS e programmazione), 6D (gestione e manutenzione).
Per quanto riguarda i prodotti da costruzione (con o senza marcatura CE) lo schema strutturato di INNOVance è oggi alla base della Specifica Tecnica (TS) di prossima pubblicazione (maggio 2016):
UNI 11337:2009 - Edilizia e opere di ingegneria civile
Criteri di codificazione di opere e prodotti da costruzione, attività e risorse
TS2:2015 - Modelli di raccolta, organizzazione e archiviazione dell’informazione tecnica per i prodotti da costruzione
Lo schema a blocchi della struttura informativa riportato nella TS2 è il seguente:
In particolare il blocco informativo denominato “documentazione complementare” contiene informazioni aggiuntive relative alla posa in opera/installazione, alla manutenzione ed alla dismissione dei prodotti stessi, oltre che informazioni relative ai singoli prodotti componenti che li costituiscono (qualora non già presenti in altre schede informative: ad esempio informazioni sulla tipologia di cerniere di un serramento od il rimando alla specifica scheda informativa già inserita nel DB dal produttore), raccolte rispettivamente in:
Esempio di struttura di alcuni blocchi informativi:
In ultimo la Scheda Informativa dell’Opera, quale sistema di raccolta di tutta la documentazione correlata alla produzione del manufatto, si compone di più “Dossier” Informativi ai quali è possibile collegare ogni documento di processo necessario.
Scheda Informativa Opera:
Il portale INNOVance
L’accesso al DB ed alle funzionalità della Piattaforma, della Libreria degli oggetti BIM e del Server collaborativo di condivisione dei progetti e gestione delle gare e delle commesse è garantito dal portale INNOVance, front-end di libero accesso che garantisce la fruibilità delle informazioni e consente il loro utilizzo, download e caricamento autonomo.
Il porta le si presenta con una schermata iniziale da cui si può accedere direttamente a tutte le sezioni, sulla sinistra, oppure tramite percorsi guidati per argomento o per tipologia operatore
Nella sezione Bim Library si potranno consultare e scaricare gli oggetti BIM con modello 3D in formato IFC e RVT:
Ma anche avere accesso diretto alle Schede Informative dei prodotti da costruzione:
Nello stesso tempo gli oggetti scaricati potranno essere utilizzati nei progetti in lavorazione condivisi con altri specialisti, l’impresa od il committente nell’area personale ad inviti del BIM Server:
Un produttore, invece, potrebbe aver interessa a caricare i suoi prodotti nella piattaforma ed allora potrebbe procedere dapprima assegnando il nome complesso di famiglia:
Per poi completare l’identificazione univoca dei suoi prodotti attraverso la compilazione della specifica Scheda Informativa di prodotto garantendosi la fruibilità della sue informazioni per tutti gli interessati:
Completando in fine il flusso attraverso la Guida alla posa e il caricamento di oggetti BIM preformati che contemplino il suo prodotto tra quelli impiegati per facilitare la scelta all’impresa od al progettista.
Un’impresa potrebbe differentemente gestire le informazioni relative alla fase di lavorazione di quel prodotto potendo poi collegare le sue conoscenze operative al modello del progettista per gestire le fasi di programmazione, sicurezza e quant’altro, come di controllo dei mezzi, ecc.
Denominata l’attività la Scheda Informativa consentirà di operare un compiuta contabilità industriale come di gestire ogni fase di lavorazione in stretta correlazione col modello geometrico e l’avanzamento della contabilità lavori e l’avanzamento del cantiere.
Potranno essere gestite le lavorazioni correlate
Potrà essere verificata la resa delle maestranze, oppure, desunta dai costi, operare una verifica sulla programmazione ipotizzata o la rimuneratività dei prezzi d’appalto in funzione delle prescrizioni capitolari.
In ultimo, il portale, attraverso il modello di anagrafica strutturato definito in funzione delle esigenze espresse dalla filiera, consente di ricercare imprese, professionisti, aziende ecc. mediante un sistema di filtri specifici che consentono di ottimizzare l’analisi per finalizzare il risultato.
Il prototipo di piattaforma INNOVance si pone oggi all’avanguardia tra i sistemi di gestione informativa per l’effettiva digitalizzazione del settore delle costruzioni oltre la semplice gestione delle geometrie e dei modelli 3D, portando il BIM, della progettazione, ad un sistema maturo di Information Management per la filiera.
Alberto Pavan, responsabile scientifico del progetto INNOVance, associato dello studio BAEC – Building Appraisal and Estimating Consulting, Ricercatore al POlitecnico di Milano, Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito
