Gestire lo stato di avanzamento lavori con la metodologia BIM - Smart Space

Gestire lo stato di avanzamento lavori con la metodologia BIM

La gestione digitale del cantiere per una valutazione preventiva, una computazione automatica e un’elaborazione ottimizzata dei flussi informativi provenienti dal cantiere in corso d’opera.

La trattazione sulla metodologia BIM che stiamo affrontando ci ha portato a delineare i tratti caratteristici di questo approccio individuandone le potenzialità di applicazione per il settore delle costruzioni. Abbiamo compreso che un enorme vantaggio del metodo BIM, forse il più evidente, risiede nella possibilità di gestire tutta l’opera nel suo intero ciclo di vita attraverso un ambiente digitale dinamico e basato su un metodo di lavoro collaborativo tra le figure di processo. A supporto di quanto affermato abbiamo voluto indagare singolarmente le fasi chiave della realizzazione di un’opera, dalla fase di ideazione, progettazione alla fase esecutiva, di cantierizzazione.
Con riferimento a quest’ultima parte, nell’articolo precedente, abbiamo affrontato il tema della gestione digitale del cantiere basata sul BIM.
In questo contributo vogliamo approfondire le modalità di gestione dell’opera durante la fase costruttiva che precede il livello di progetto ”as built”, ovvero la parte informativa di collaudo e consegna dell’opera. In particolare analizzeremo gli aspetti principali della gestione digitale dell’avanzamento lavori.

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Per poter discutere sulla tematica di gestione digitale dei lavori, è necessario che sia chiaro un concetto tipico dell’ambiente digitale BIM, ovvero il concetto di “dimensione” che è da intendersi come entità descrittiva di contenuti informativi e dati strutturati, indirizzati al raggiungimento di obiettivi prestabiliti.
Le applicazioni di edilizia tradizionale si basano su tre dimensioni che sottintendono alla descrizione geometrica del progetto. Se ci vogliamo orientare verso una digitalizzazione e informatizzazione del settore edile come quella BIM-based è per poter utilizzare strumenti all’avanguardia che ci consentano una modellazione precisa e accurata dell’opera tale da costituire una fedele copia virtuale di quanto sarà realizzato. Questo permetterà di organizzare una fase esecutiva più efficace nel soddisfare le esigenze di progetto e garantirà un avanzamento dei lavori in linea con quanto prestabilito. Per ottenere questi risultati è necessario introdurre altre “dimensioni” nel modello, ovvero informazioni che possano descrivere altri fondamentali aspetti di progetto.
Le norme tecniche UNI 11337 nelle parti 5 e 6, parlando della struttura del Capitolato informativo, riferiscono circa le modalità di gestione delle informazioni che classificano la progettazione BIM-based:

  • le modalità di gestione della programmazione (4D-programmazione);
  • le modalità di gestione informativa economica (5D-computi, estimi e valutazioni);
  • le modalità di gestione informativa dell’opera (6D-uso, gestione,manutenzione e dismissione);
  • le modalità di gestione delle esternalità (7D-sostenibilità sociale, economica e ambientale).

Tralasciamo per ora la trattazione delle modellazioni 6D e 7D che riprenderemo in un altro articolo di approfondimento per focalizzarci sulle altre in quanto funzionali all’argomento oggetto di questo contributo.
Partiamo dalla modellazione 3D che nella gestione informativa BIM-based del processo costruttivo si arricchisce di tecniche di controllo e verifica automatica sul modello che determinano l’aderenza del modello ai requisiti progettuali e normativi (code checking) e la valutazione preventiva delle interferenze e conflitti geometrici presenti nel modello (clash detection).
L’introduzione della quarta dimensione del BIM è utile per la pianificazione dei tempi delle attività e consente ai partecipanti al progetto di monitorare l’avanzamento delle lavorazioni. Sfruttando la modellazione 4D si può gestire la programmazione già in fase progettuale attraverso simulazioni dell’opera o dei suoi componenti nel tempo. Si possono rilevare i conflitti di progetto nella fase esecutiva di costruzione apportando modifiche tempestive per ottimizzare la pianificazione dei tempi ed evitare ritardi sul progredire delle attività.
La modellazione 5D-BIM viene impiegata quando si vuole ricorrere ad analisi e stime sui costi di progetto. I risultati delle simulazioni di analisi sui costi sono informazioni importanti in quanto permettono di valutare l’andamento delle lavorazioni nel tempo in relazione al budget impiegato, in termini di materiali, attrezzature e manodopera. Un modello orientato alla quinta dimensione può restituire una programmazione dei costi più conveniente e accurata. Questo avviene poiché il processo di computazione delle risorse impiegate è automatico e l’integrazione dei flussi di lavoro nel modello consente di ripianificare l’allocazione delle risorse e mitigare i rischi legati alla gestione economica in corso d’opera.
Partendo da un modello BIM 3D e integrandolo con modelli di simulazione 5D otteniamo l’enorme vantaggio di avere il controllo visuale in corso d’opera del progresso delle attività e dei costi relativi. In questo modo si può facilmente verificare in tempo reale se i tempi vengono rispettati come da cronoprogramma e se i costi sono impiegati come previsto.
Nel modello virtuale BIM così ottenuto l’elenco prezzi e le relative misurazioni sono collegati per questo si possono ottenere stati di avanzamento lavori visuali e con queste informazioni si può aggiornare il modello in modo da restituire alla fine degli “as built” congruenti alla realtà.
Il monitoraggio e controllo offerti dal modello BIM semplificano la produzione di tutti i documenti necessari alla direzione lavori:

  • Libretto delle misure;
  • Registro di contabilità;
  • Stato Avanzamento Lavori;
  • Certificato di pagamento.

All’interno della fase costruttiva può capitare che intervengano varianti in corso d’opera. Sebbene le simulazioni del modello BIM consentano di limitare imprevisti di questo tipo, è prevista una gestione semplificata delle varianti grazie al collegamento di tempi e costi computati agli oggetti parametrici contenuti nel modello. L’analisi delle differenze rispetto a quanto preventivato risulta immediata e le variazioni sul budget e sul Gantt vengono registrate in maniera automatizzata così come l’aggiornamento del modello.
Durante la fase operativa di svolgimento delle attività di cantiere, il modello informativo ottenuto dalle fasi precedenti è condiviso tra tutte le figure professionali interessate e supervisionato dalla direzione lavori, a cui compete il controllo dei permessi di accesso alle informazioni del modello BIM.
Il modello informativo riflette una relazione univoca tra oggetto, voce del prezzario (e quindi del computo), e attività del programma dei lavori. In questo modo si possono svolgere i controlli periodici di qualità e quantità in cantiere e riportare le rilevazioni effettuate all’interno del modello informativo relative ad ogni elemento controllato. Il modello sarà arricchito di queste informazioni e quindi aggiornato rispetto all’avanzamento dei lavori. Le operazioni di computazione avvengono in maniera automatizzata e ciò è possibile poiché si genera un sistema di codifica univoco tra gli oggetti BIM e le attività di progetto al quale sono correlati contemporaneamente i costi di realizzazione. Con questa gestione dell’avanzamento lavori diventa alquanto semplice la redazione del libretto delle misure. Con altrettanta facilità, potrà essere compilato il registro di contabilità attraverso l’aggiornamento automatico del libretto rispetto al prezzario scelto. Dopo di che si può redigere lo Stato di Avanzamento Lavori (SAL) relativo all’aggiornamento del modello effettuato, in seguito alle rilevazioni di cantiere, e corrispondere all’impresa quanto le è dovuto attraverso l’emissione del certificato di pagamento. Il processo si ripete fino a quando vengono effettuati tutti i controlli prestabiliti, ovvero fino a che non vengono accertati tutti gli oggetti del modello e concluse tutte le attività relative. A quel punto seguiranno i collaudi e la consegna dell’opera che determinerà la conclusione della fase costruttiva. Successivamente inizierà la fase di esercizio e manutenzione dell’opera di cui sarà discusso in un altro approfondimento.

 In ultima analisi vogliamo affrontare un argomento interessante e alquanto innovativo per incrementare l’efficienza della gestione lavori e rendere sempre più automatiche e precise le rilevazioni in cantiere. Questo risultato è ottenibile soltanto attraverso l’impiego della metodologia BIM che è attualmente l’unica realtà digitale in grado integrare tali sistemi avanzati di acquisizione dati da campo e restituire il controllo visuale completo sull’opera di cui abbiamo finora discusso.

La prima integrazione di cui parleremo è quella che trasforma il modello BIM in un sistema dinamico che reagisce in tempo reale agli eventi che si verificano durante l’esecuzione delle lavorazioni grazie alla presenza in cantiere di sensoristica IoT. La tecnologia IoT (Internet of Things) si basa su dispositivi connessi in grado di inviare e ricevere dati. L’introduzione di sistemi IoT all’interno di un processo BIM di cantiere è in grado di amplificarne l’efficienza. In particolare i sistemi IoT consentono di controllare gli accessi di cantiere, monitorare la sicurezza dei lavoratori e del sito di cantiere, automatizzare i processi di tracking di materiali e macchine, ottimizzando la gestione degli approvvigionamenti e dei mezzi d’opera. L’integrazione di informazioni realizzata attraverso i sistemi IoT-BIM, promuove la realizzazione di postazioni di lavoro più sicure e un utilizzo ottimale delle risorse. L’utente preposto alla gestione del cantiere dispone di piattaforme digitali integrate che forniscono, attraverso un approccio intuitivo, un controllo accurato e immediato sulla realtà di cantiere e sull’avanzamento della commessa. Un altro punto di forza dei sistemi IoT è dato dalla loro flessibilità e capacità di adattarsi alle esigenze di gestione, come la possibilità di sfruttare le informazioni sull’opera anche a costruzione ultimata per consentire una gestione ottimale dei parametri rilevanti in esercizio e una manutenzione preventiva e predittiva.

L’incontro tra le tecnologie digitali BIM e la realtà virtuale (VR) e quella aumentata (AR) proietta il settore delle costruzioni verso il futuro. Con la realtà virtuale, grazie all’utilizzo di particolari strumenti di visualizzazione, i tecnici possono immergersi real-time all’interno del modello BIM che rappresenta la realtà virtuale del cantiere con l’edificio in costruzione. Sfruttando le potenzialità di un cantiere simulato la direzione lavori può verificare in anticipo l’evolversi del progetto e individuare eventuali errori progettuali per pianificare il successivo avanzamento delle fasi lavorative con maggiore precisione, prevenendo possibili varianti in fasi più avanzate dell’opera. Con la realtà aumentata e l’utilizzo di appositi visori si sfruttano elementi presenti nel cantiere e l’interazione con essi per ottenere una visione potenziata della realtà arricchita con informazioni provenienti da input aggiuntivi. Mediante applicazione combinata della modellazione BIM con i software per la realtà virtuale e aumentata i professionisti potranno beneficiare di simulazioni realistiche delle fasi di costruzione e delle prestazioni dell’edificio. In questo modo potranno identificare i malfunzionamenti e gli errori eventuali prima che si verifichino e condividere tali informazioni tramite piattaforma BIM di condivisione dati così da rendere efficace la cooperazione tra le parti interessate al progetto.

Un’altra integrazione interessante che riguarda la metodologia BIM è quella con le tecnologie avanzate di rilievo, quali il laser scanning, per rilievo a terra, e tramite droni, per rilievo aereo. I software di gestione ed elaborazione dati di questi sistemi di rilievo possono interfacciarsi con i modelli digitali BIM ed integrare tutte le informazioni necessarie a definire lo stato attuale dell’opera con un livello di dettaglio e precisione sicuramente superiore ai sistemi tradizionali. L’utilizzo dei dati metrici e geospaziali così raccolti dal cantiere determina una rilevazione ancora più accurata dello stato di avanzamento lavori e un’ottima base per le attività e gli interventi successivi sull’opera, non solo nel caso di costruzione ex novo ma anche nel caso di ristrutturazione e restauro.

In questo articolo abbiamo trattato la gestione digitale delle attività di cantiere attraverso l’utilizzo della metodologia BIM. Comprese le potenzialità dell’adozione del BIM per l’intero processo di realizzazione dell’opera, abbiamo voluto approfondire alcuni aspetti della fase esecutiva. La gestione del cantiere con un approccio BIM consente la gestione di molteplici dimensioni di progetto, ovvero informazioni che permettono di controllare e operare preventivamente per garantire un corretto e più efficiente avanzamento dei lavori. Rispetto alla pratica tradizionale, la modellazione con metodo BIM può sfruttare i dati e informazioni provenienti dal cantiere attraverso l’integrazione con sistemi IoT, soluzioni avanzate di visualizzazione e tecnologie di rilievo all’avanguardia. Il monitoraggio dello stato di avanzamento lavori realizzato attraverso la condivisione digitale dei dati provenienti da campo grazie agli strumenti di ultima generazione ottimizza i tempi, la qualità, la precisione e aumenta la sicurezza in cantiere.

Per avere maggiori informazioni scrivi a info@smartspace.it

 

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