BIModellazione dell’esistente

BIModellazione dell’esistente

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Pietrarsa

Ci siamo detti che BIModellare vuole dire fare un modello virtuale di un ambiente costruito o da costruire con certe caratteristiche (3D, oggetti, informazioni, interoperabilità, ecc). BIModellare l’esistente vuole allora dire raccogliere e archiviare le informazioni riguardanti l’ambiente costruito reale (ripetiamo che può essere un infrastruttura, un fabbricato, un impianto industriale, una villetta, una città intera, ecc..).

Da come abbiamo descritto il BIModello, sappiamo che le attività di modellazione dovranno restituire una rappresentazione 3D composta da oggetti i quali raccolgono tutte le informazioni di cui abbiamo bisogno.

Come possiamo creare un BIModello di una situazione esistente?

I passaggi sono sostanzialmente quattro:

  1. Acquisizione delle informazioni geometriche e spaziali
  2. Costruzione del modello tramite oggetti
  3. Inserimento dati non geometrici
  4. Gestione e aggiornamento del modello

BIModellazione esistente

1. Raccolta dati geometrici e spaziali

La raccolta dati geometrici e spaziali, potrebbe essere un attività molto lunga e dispendiosa se non fosse per alcune nuove tecnologie. L’obiettivo di questa attività è quello di collezionare tutte le informazioni che ci permettano di rappresentare digitalmente e in 3D l’ambiente costruito, cioè le geometrie degli elementi e la loro disposizione negli spazi.

In realtà esistono molti metodi per svolgere questa operazione, per assurdo potremmo metterci con la fettuccia e la squadra e misurarci qualsiasi cosa vediamo, chiaramente questo richiederebbe molto, sicuramente troppo, tempo. Oppure se riuscissimo a recuperate tutte le piante e le sezioni dell’immobile potremmo estrapolare da li le informazioni che cerchiamo, ma difficilmente troveremmo piante aggiornate,  e comunque molte informazioni mancherebbero all’appello. Addirittura GoogleMap potrebbe fornirci informazioni utili ma comunque non complete. L’unione di queste diverse tecniche, in alcuni casi, potrebbe essere sufficiente per raggiungere l’obiettivo prefissato.

Tra le varie possibilità, esiste quella di utilizzare il laser scanner, il quale permette di effettuare rilievi di grande precisione e ad elevata velocità anche e soprattutto per gli ambienti di grandi dimensioni. Ma cos’è il laser scanner?

LASER, come pochi sanno, è un acronimo derivato da Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, cioè l’amplificazione di una luce derivata da emissioni stimolate da radiazioni. Cosa vuol dire? In parole povere, si smuovono degli elettroni che rilasciano fotoni (la luce), questi si spostano seguendo delle onde, vanno a sbattere addosso agli oggetti solidi e parte di questa luce si riflette e torna indietro esattamente da dove è partita. Ogni volta che questi fotoni tornano indietro rileviamo un punto. Per ogni punto rilevato vengono calcolate le coordinate x, y, z (che sono una funzione dell’ampiezza e del punto del fotone nell’onda che torna indietro e del punto in cui si trova il laser scanner); con i moderni sistemi a scansione vengono acquisiti milioni di punti in poco tempo (questione di minuti), gli strumenti più precisi possono acquisire un punto ogni 0,6 millimetri. Alcuni sistemi permettono di associare ai punti anche l’informazione del colore, registrata dal sensore stesso o da una fotocamera digitale esterna integrata.

Il risultato di un rilievo con un laser scanner è una nuvola di punti, cioè una serie quasi infinita di punti ognuno dei quali segnala una distanza nello spazio da un punto zero di tutte le parti solide raggiunte dalla luce del laser. Probabilmente saranno necessari più rilievi (per esempio uno interno, alcuni esterni, uno dall’alto usando un drone, ecc). Queste nuvole, una volta elaborate tramite software, restituisco tutte le informazioni riguardanti geometrie e distanze di tutti gli elementi visibili. Questo però sappiamo non essere un vero BIModello, il passo successivo sarà quindi quello di costruire il modello, cosa divenuta possibile grazie alla base di dati ottenuta con il rilievo tramite laser scanner.

Santa Maria Novella Firenze
Rilievo con laser scanner della Basilica si Santa Maria Novella a Firenze – by socio IBIMI Associati Minnucci Srl

2. Modellazione oggetti

Per alcuni bisogni la nuvola di punti potrebbe essere sufficiente, infatti questa offre una discreta visualizzazione e navigabilità 3D, distanze e misurazioni precise, e anche la possibilità di taggare dei punti al quale abbinare documenti come manuali di manutenzione, schede tecniche o altre informazioni, ma è limitante per altri aspetti.

Per esempio la nuvola di punti non è modificabile in caso avvengano dei cambiamenti all’ambiente costruito a seguito di lavori di manutenzione straordinaria oppure per l’inserimento di informazioni  geometriche di elementi non visibili come impianti sottotraccia, ecc..

Per questi e altri motivi, spesso risulta utile proseguire le attività di modellazione fino al BIModello vero e proprio. Utilizzando software specifici, un modellatore BIM (opertore BIM) utilizzando le informazioni della nuvola si ricostruisce ogni oggetto del modello. Questa attività può essere abbastanza veloce nel caso di edifici moderni costruiti con elementi ripetuti e di forma semplice, infatti una volta modellato un oggetto (per esempio un pilone piuttosto che una vetrata), basterà riutilizzare lo stesso oggetto ogni volta che è presente, senza doverlo rimodellare. Oppure, modellare gli oggetti potrebbe risultare piuttosto complesso in caso di opere storiche di particolare rilievo artistico, infatti ogni elemento è spesso unico e di forma complessa, geometrie che un normale software di authoring BIM ha difficoltà a modellare.

BIM Stazione Garibaldi Napoli
Stazione Garibaldi di Napoli: BIModello ricostruito dallla nuvola di punti – by socio IBIMI Associati Minnucci Srl

Bisogna sempre tenere presente che non è sempre necessario modellare fino all’ultimo dettaglio, infatti per alcune necessità basterà un livello di sviluppo degli oggetti (LOD) basso (approssimativo), in altri casi, vedi conservazione del patrimonio artistico, potrebbe essere richiesto un LOD massimo (così dettagliato da rispecchiare la realtà). In questo caso l’attività di modellazione diventa più lunga e dovrà fare uso di software di grafica 3D avanzati, tramite il quale è possibile ricostruire qualsiasi forma con più facilità. Questa immagine 3D sarà poi importata (ancora una volta capiamo perché l’interoperabilità è così importante in un processo BIM) in un software di authoring BIM nel quale classifichiamo, arricchiamo e assembliamo tutti gli oggetti /elementi e costruiamo il BIModello.

3. Inserimento dati non geometrici

Una volta creati tutti gli oggetti, o direttamente nel software authoring BIM oppure passando prima da altri strumenti specifici di grafica 3D, otterremo un modello 3D del costruito fatto ad oggetti, ma ancora non potremo dire di avere un BIModello davvero completo.

L’ultimo passo sarà quello di abbinare le informazioni non geometriche ad ogni elemento. Come al solito, a seconda delle necessità, diversi tipi di informazioni possono essere inserite nel BIModello. In generale ogni elemento dovrà essere identificabile, cioè andrà abbinato ad un numero univoco, gli dovrà essere dato un nome, possibilmente in conformità ad un sistema di classificazione, ed una posizione (questa funzione del nome assegnato agli spazi e/o alla georeferenziazione).

In questa fase diventa fondamentale conoscere un modello dati che consenta l’interoperabilità delle informazioni (ad oggi certamente IFC appare l’unica vera opzione), infatti ogni informazione dovrà essere archiviata correttamente all’interno del modello dati, cioè se l’oggetto in questione è per esempio un pavimento, questo dovrà essere catalogato come PAVIMENTAZIONE appunto (nel caso specifico di IFC risulterà IfcType = IfcFlooring) il quale farà parte di una famiglia di oggetti, in questo esempio la famiglia delle COPERTURE (IfcTypeObject = IfcCovering). Questo permetterà di leggere senza errori queste informazioni anche in un software diverso da quello che abbiamo usato per crearle, oggi come tra 30 anni. Ad oggi tutti i software più avanzati dell’industri permettono di esportare ed importare file IFC, ma occorre prestare attenzione durante le fasi di inserimento delle informazioni se non si vogliono avere problemi di interoperabilità.

Ma molte altre possono essere le informazioni utili, per esempio in caso si volessero fare degli studi sull’efficienza energetica del fabbricato, saranno utili le informazioni sui materiali dell’involucro edilizio, piuttosto che della portata degli impianti di riscaldamento e raffrescamento presenti, ecc.. Ognuna di queste informazioni avrà la sua voce specifica all’interno del modello dati IFC, se tutte vengono classificate correttamente, potranno essere scambiate con enorme facilità. Per esempio decidiamo che volgiamo fare un analisi dell’efficienza energetica, allora potremo mettere a disposizione tutti i dati utili a questo in pochi secondi (!!!). Infatti sono già definite le viste (cioè la parte di dati utili) per le analisi energetiche, quindi esporterò e consegnerò il mio pacchetto di informazioni (solo quelle necessarie) al consulente energetico che importerà il tutto all’interno del proprio software e, utilizzando le proprie conoscenze potrà svolgere il suo lavoro in maniera agevole e ottimale contando su informazioni attendibili e aggiornate.

4.Gestione e aggiornamento del modello

Questo BIModello potrà essere facilmente aggiornato ogni volta venga fatto un intervento edile o, per esempio, un rinnovamento dell’arredo (di interesse per l’asset management) o qualsiasi altra modifica all’ambiente reale. Inoltre il BIModello potrà essere importato (ancora interoperabilità!!!) in un software per la pianificazione e gestione delle attività di manutenzione ordinaria facilitando il personale a ben pianificare gli interventi e facilmente muoversi all’interno degli spazi piuttosto che in un software per la simulazione del comportamento delle folle (utile per i piani di risposta alle emergenze, disaster planning).

Chiudiamo con un esempio molto semplice ma che riesca ad esprimere perché è utile avere un BIModello completo ed attendibile: cambiare una lampadina.

Oggi cosa accadrebbe? Il personale viene avvisato, questo va li e scopre che la lampadina non è raggiungibile se non con un scala di 4 metri che in questo momento non ha, torna con la scala e svita la lampadina. La lampadina ha delle caratteristiche particolari e non è in magazzino, allora viene fatta una ricerca di mercato e quindi acquistata e ordinata. La lampadina arriva, la squadra torna sul posto, cambia la lampadina. Numero di interventi sul posto 3, tempi di lavorazione dell’attività: svariati giorni. Se le informazione inerenti la lampadina fossero già state presenti nel BIModello, il BIM facility manager, senza mai muoversi, direttamente dal proprio ufficio, avrebbe potuto ordinare la lampadina in pochi minuti. Una volta arrivata avrebbe mandato la squadra a fare l’intervento segnalando anticipatamente che si sarebbero dovuti portare una scala da 4 metri. L’esempio non è in realtà esaustivo, si pensi magari alle difficoltà di dover individuare il quadro elettrico e l’interruttore della linea per interrompere il flusso elettrico durante l’intervento (il BIModello lo segnalerebbe) , oppure se parliamo di ambienti molto grandi tipo stazioni ospedali o aeroporti, già solo trovare la lampadina senza un BIModello, è spesso molto difficoltoso e potrebbe richiedere tempi lunghi (inefficienze). Con il BIModello, il personale potrebbe muoversi con un tablet e raggiungere velocemente ogni luogo senza equivoci e perdite di tempo.

Chiaramente non possiamo immaginare di fare un BIModello di tutto un aeroporto andando a svitare ogni lampadina per ottenere informazioni, però continuando le attività di manutenzione come oggi vengono fatte, potrà essere stesso il personale a caricare sempre più informazioni a mano a mano che svolge il proprio lavoro. Questo approccio permetterebbe, nel giro di qualche anno, di poter contare su sempre più informazioni utili (informazioni tecniche, storico di manutenzione, data di installazione, ecc) ed ogni attività, con il tempo, verrebbe via via ottimizzata.

 

Nel prossimo post ci occuperemo della BIModellazione di nuovi progetti, cominciando dall’identificare quali i vincoli da considerare, cioè quali gli obiettivi di base che devono influenzare qualsiasi decisione presa nello sviluppare nuovi progetti, e come il BIM può contribuire a tutto questo.

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