BIM – Building Information Modelling

La sigla BIM è acronimo di Building Information Modelling: il processo di creazione e gestione del modello di informazioni attraverso l’intera vita di un edificio, dalla fase progettuale a quella di uso e manutenzione, passando per la fase di realizzazione. La sigla è utilizzata inoltre per indicare il Building Information Model (ovvero il modello stesso). Un BIM può contenere qualsiasi informazione riguardante l’edificio o le sue parti. Le informazioni più comunemente raccolte in un BIM riguardano la localizzazione geografica, la geometria, le relazioni spaziali, le proprietà dei materiali e degli elementi tecnici, le quantità e qualità dei componenti (comprese le specifiche tecniche fornite a monte dai produttori). Un BIM può essere usato per simulare l’intero ciclo di vita di un edificio, compreso il processo di costruzione e l’integrazione con i servizi, le fasi di realizzazione, le operazioni di manutenzione. Le quantità e le proprietà dei materiali possono essere estratte facilmente dal modello in qualsiasi momento, così come è possibile isolare e definire determinati aspetti del progetto. Gli strumenti necessari per tale interoperabilità includono disegni, specifiche tecniche, condizioni ambientali, requisiti e altre specifiche per la qualità edilizia. Il BIM può essere impiegato per evitare e superare la perdita di informazioni utili nei tradizionali passaggi del progetto dal team di progettazione all’impresa, al committente, consentendo a ciascuno di aggiungere e aggiornare simultaneamente tutte le informazioni che man mano vengono acquisite nella fase di realizzazione del modello BIM. Per BIM si intende, dunque, sia il modello di gestione delle informazioni relative ad un progetto, sia il processo stesso di gestione dei dati. Sintetizza un processo collaborativo incentrato sulla progettazione di uno o più modelli 3D, molto più coerenti tra loro di quanto non possano esserlo i più tradizionali disegni, relazioni e tabelle La dizione Building (BIM) è applicabile anche al settore Infrastrutture (IIM). In generale, il BIM è «una rappresentazione digitale del processo costruttivo che facilita lo scambio e l’interoperabilità delle informazioni in formato digitale». In breve, è la costruzione virtuale di un edificio che contiene oggetti intelligenti in un unico file sorgente, che può essere scambiato tra i diversi attori del processo, permettendo di aumentare il livello di scambio delle informazioni e la collaborazione tra i professionisti coinvolti nel progetto.

Metodo tradizionale e BIM
Nel metodo tradizionalmente usato dai professionisti del settore delle costruzioni, vengono utilizzati software CAD 2D o 3D: i modelli virtuali generati da questi strumenti descrivono solo caratteristiche geometrico-dimensionali e il software serve sostanzialmente per automatizzare il tradizionale disegno a mano, producendo disegni destinati ad essere stampati e scambiati in formato cartaceo, mentre gran parte degli aspetti qualitativi del progetto sono descritti da documentazione descrittiva allegata (relazioni, file di testo o tabelle) quasi mai integrati con il modello virtuale. Ad esempio, con un CAD tradizionale una parete viene descritta da linee 2D o da un volume 3D «muto», a cui sono associate proprietà attraverso i layer, mentre altri aspetti qualitativi (ad esempio la stratigrafia o la sequenza di montaggio) vengono documentati attraverso capitolati o specifiche tecniche non integrati al modello. In tutti i modelli organizzativi impiegati nel settore della progettazione-costruzione, la documentazione a corredo del progetto è a tutt’oggi prevalentemente cartacea e viene scambiata manualmente tra i diversi professionisti coinvolti. Questa modalità di scambio delle informazioni provoca un gran numero di ambiguità ed errori, poiché i documenti cartacei contengono rappresentazioni di oggetti in forma di rappresentazioni geometriche e descrizioni tecniche che devono essere interpretate, portando a interruzioni, o salti, in un processo progettuale che dovrebbe essere sviluppato nel modo più continuo e interrelato possibile. Uno dei problemi più comuni derivati dallo scambio di informazioni attraverso documenti cartacei in fase progettuale è infatti il notevole dispendio di tempo e risorse impiegati per produrre valutazioni critiche sulle soluzioni proposte, come ad esempio una stima del comportamento energetico, o strutturale, o ancora di costi: i professionisti coinvolti utilizzano software differenti e solo parzialmente compatibili con gli strumenti CAD utilizzati dai progettisti, e devono spesso ricostruire un modello virtuale ex novo. Queste analisi vengono di solito compiute da professionisti che non intervengono nelle fasi iniziali di progettazione (ingegneri strutturali, impiantisti), e vengono condotte solo alla fine, quando è già troppo tardi per apportare cambiamenti progettuali importanti. Poiché questi feedback migliorativi non vengono impiegati in fase di progetto, le possibilità di scelta tra le diverse opzioni progettuali risulta assai ridotta, e di conseguenza risulta ridotta anche la possibilità di migliorare il livello di qualità offerto dal progetto. Al metodo tradizionale di documentazione del progetto è correlato dunque uno sforzo minimo di migliorare gli standard legati alla pratica professionale, poiché la gestione delle figure coinvolte nel processo di progettazione-costruzione non è stimolato ad una maggiore efficienza e collaborazione e poiché la gestione delle informazioni legate al progetto rimane discontinua e disomogenea. In questo tipo di modello è possibile riscontrare inefficienze, espresse da percentuali di errore e costi non stimati in fase progettuale

Rispetto ai metodi tradizionali, il BIM rivoluziona il modo di gestire le informazioni legate al progetto. È un unico file (modello) di dati coerenti da cui si estraggono tutti i documenti necessari (viste, quantità, analisi, fasi, animazioni, render, simulazioni, ecc.). In un modello BIM tutti gli elementi dell’edificio sono rappresentati da oggetti tridimensionali. Questi oggetti sono parametrizzati e codificati in modo da descrivere e rappresentare gli elementi reali che fanno parte dell’edificio. Per utilizzare l’esempio già fatto di una parete, in un modello BIM, è un oggetto che comprende le proprietà di un muro e che si comporta come un muro. Invece di rappresentarlo bi-dimensionalmente, con due linee parallele, l’oggetto-muro possiede in modo intrinseco proprietà che ne descrivono gli aspetti geometrici, I materiali e le finiture, le specifiche tecniche, il produttore e anche quantità e prezzo. Porte, finestre, elementi strutturali come pilastri e travi, solette, tetti, scale sono anch’essi oggetti intelligenti, raggruppati in famiglie che possono essere personalizzate e riutilizzate da ogni singolo utente. La forma di un oggetto può essere descritta da un numero finito di parametri, e la codifica dell’oggetto richiede la conoscenza di questi parametri, che sono gli stessi che entrano in gioco nella reale costruzione dell’oggetto. I parametri sono rappresentati da una lista predefinita di proprietà che l’utente può selezionare o manipolare in parte per creare un nuovo oggetto. Questo tipo di informazione si concilia con la reale conoscenza dell’architettura: l’oggetto non potrebbe essere utile senza la conoscenza necessaria per costruirlo.

Il Building Information Modelling si basa sulla teoria che, se ogni pacchetto di dati necessari per progettare e costruire un edificio venissero inseriti e sviluppati all’interno di un singolo sistema, messo in rete tra i professionisti coinvolti, potremmo costruire il progetto prima nel mondo virtuale: il sistema consentirebbe di creare modelli tridimensionali affidabili e di aggiungere una quarta dimensione (una stima dei costi, perfettamente integrata ai disegni) e una quinta dimensione (una programmazione delle attività e delle fasi costruttive).

Associando una stima dei costi alle varie opzioni progettuali il modello consente di effettuare istantaneamente analisi di costi/tempi/benefici di diverse opzioni progettuali o di diverse sequenze costruttive. Utilizzato in modo collaborativo, un modello BIM può comprendere analisi energetiche, strutturali, impiantistiche, dei flussi, e persino di eventuali collisioni tra i diversi subsistemi, e anche programmi di gestione e manutenzione, e il tutto sulla base di un unico file condiviso.

In generale, il modello BIM può produrre tutta la documentazione che i membri del team di progetto dovrebbero altrimenti creare individualmente in modo isolato e ridondante: in una progettazione collaborativa di tipo BIM, progettisti e consulenti possono simulare e risolvere i problemi prima che si manifestino in cantiere; ad esempio gli impiantisti possono collaborare con gli strutturisti per risolvere le interferenze tra i due sistemi molto prima di cominciare i lavori. Inoltre, le soluzioni sviluppate con simulazioni in quarta e quinta dimensione (costi e tempi) permettono di programmare le attività di cantiere in modo molto più efficiente e integrato. In effetti, il progetto diventa un continuo flusso di lavoro, dal concepimento fino alla messa in servizio, senza sforzi superflui e senza perdita di informazioni. Il rovescio della medaglia di questo approccio è costituito dalla necessità di mettere in discussione abitudini e ruoli dei professionisti coinvolti, poiché impone una gestione coerente ed esplicita di ruoli professionali, informazioni e responsabilità: il BIM è la possibilità di gestire l’informazione attraverso un’interfaccia grafica tridimensionale o bidimensionale. In sostanza, è una forma avanzata di gestione digitale dell’informazione

BIM come processo e implicazioni organizzative

Il BIM, nascendo da una tecnologia, si è evoluto in una strategia industriale con l’ambizione di cambiare, di trasformare il settore delle costruzioni, nel momento in cui esso, almeno in Europa, versava nella peggiore congiuntura del periodo postbellico. Il BIM non è un software ma un processo aziendale: “Un Building Information Model serve come base per lo scambio di informazioni e di condivisione di conoscenze su un dato edificio, costituendo una base affidabile per trarre decisioni durante tutto il ciclo di vita dello stesso”; non è solo un modello 3D, è un database.

Il modello viene scambiato e arricchito da tutti gli attori coinvolti nel progetto e nella costruzione dell’edificio, dall’architetto agli ingegneri consulenti, appaltatori e subappaltatori. Gli strumenti necessari per tale interoperabilità includono disegni, specifiche tecniche, condizioni ambientali, requisiti e altre specifiche per la qualità edilizia. Il BIM può essere impiegato per evitare e superare la perdita di informazioni utili nei tradizionali passaggi del progetto dal team di progettazione all’impresa, al committente, consentendo a ciascuno di aggiungere e aggiornare simultaneamente tutte le informazioni che man mano vengono acquisite nella fase di realizzazione del modello BIM. Attraverso l’ottimizzazione della forma, dei costi, dell’uso dei materiali, dell’orientamento e così via, può essere fatta una scelta informata e consapevole tra una serie di alternative virtuali, prima valutate soprattutto per criteri puramente estetici. Ciò suggerisce uno spostamento di paradigma nel processo progettuale verso verifiche preliminari, svolte nella fase progettuale iniziale, per prefigurare diversi aspetti prestazionali dell’edificio e ridurre quanto più possibile gli errori e l’indeterminatezza. Uno degli effetti è l’aumento generale della qualità del progetto: il BIM permette di anticipare molte decisioni progettuali nelle prime fasi, quando le scelte progettuali sono davvero critiche, difficilmente emendabili, e hanno una maggior ricaduta sui costi complessivi; la congruenza dei dati nelle varie rappresentazioni (disegni, capitolati, specifiche) riduce gli errori progettuali e le ambiguità, e soprattutto garantisce una maggior precisione e trasparenza nei computi, nella gestione delle varianti, nel controllo preventivo delle interferenze.

Da un lato, dunque, l’impiego di tecnologie BIM offre nuovi metodi per collaborare all’interno del team di progetto, dall’altro, introduce nuovi assetti organizzativi. L’uso di modelli BIM in un team di progetto si muove nella direzione di una maggior trasparenza nel processo progettuale, sia per quanto riguarda il tipo di informazioni correlate al progetto, che per quanto riguarda il coordinamento tra i diversi specialisti coinvolti. I diversi attori, infatti, collaborano simultaneamente sullo stesso database di progetto, ma con la possibilità di modificare solo alcuni set di dati: in questo modo si promuove un processo più collaborativo, che procede per progressivi controlli e aggiustamenti del progetto, e nel quale tutte le informazioni sono contenute in un unico file di database. Questo modus operandi impiega meglio la professionalità dei progettisti, stimolandoli ad un approccio più collaborativo e ricco, costituendo di fatto un miglioramento della produttività e del lavoro progettuale. In un processo di progettazione-costruzione supportato da strumenti BIM diventano possibili scambi di dati tra i professionisti coinvolti e simulazioni e test in tempo reale. In questo nuovo assetto la rappresentazione virtuale dell’edificio è già completamente definito in un gran numero di parametri, e il passaggio alla fase costruttiva diventa la traduzione di quelle informazioni in materiali, spazi, quantità. Attraverso la progettazione BIM il processo progettuale diventa più consapevole e iterativo, e consente collaborazioni più approfondite ed efficaci tra architetti e professionisti coinvolti nel progetto.

Fonte: “L’Ufficio Tecnico 10-11 2014” – “Tuomas Laine and Antti Karola, Benefits of Building Information Models in Energy Analysis”