BIM: un matrimonio che “S’HA DA FARE” - Modellazione, innovazione di processo e reti di imprese

Chi ‘Sostiene la Rete’ e regge le sorti del sistema edilizio?
La condivisione dei sistemi di conoscenza e della loro comunicazione, della univoca identificazione ed impiego degli insiemi di dati in una “Comunità di Operatori co– interessati” costituisce il presupposto essenziale per la rifondazione culturale che ci è imposta dalla crisi e dall’urgenza dell’innovazione strutturale del settore delle costruzioni, dei suoi termini di consistenza tecnologica ed economica in rapporto alla contrazione delle risorse disponibili e all’inasprirsi delle condizioni di vincolo e dei requisiti cui è obbligata a rispondere.
Ma è precisamente questo scenario ad essere l’oggetto di progressivo stravolgimento in questo nostro tempo di crisi, profonda soprattutto per il settore edilizio, principalmente a causa dell’avvento di più fattori decisivi, tra cui:
- La drastica riduzione della domanda sul mercato dei beni immobiliari; la ingombrante permanenza di una notevole quantità di invenduto praticamente in tutti i comparti del prodotto edilizio;
- La frattura di continuità tra il vecchio modello di processo e di produzione del valore che permane, contro la mutata sostanza della loro funzione di servizio, nel quadro di un modello economico – finanziario che è sempre più lontano dai requisiti di sostenibilità imposti dall’equilibrio sociale e ambientale alle nostre città;
- lo sviluppo dell’articolazione normativa, tesa a offrire garanzia ai consumatori in termini di sicurezza e certezza di qualità dell’intera filiera edilizia, a fronte di una accresciuta sensibilità agli aspetti economici e sociali strategici che determinano la formazione dell’ambiente costruito (compresa la maggiore responsabilità degli operatori in materia di sicurezza e durabilità), la cui crisi di sostenibilità è ormai precipitata;
- la moltiplicazione delle competenze necessarie a soddisfare l’insieme dei requisiti di crescente ampiezza e complessità, stimolata dalla necessità di ottimizzare l’impiego delle risorse a sempre più alti livelli di qualità e sempre più scarsa disponibilità di risorse.

 

La conoscenza condivisa!
Da qui deriva l’attuale grave limitazione del modello di rappresentazione ed elaborazione, sia del progetto che del ciclo produttivo, attraverso frammenti limitanti e poco comunicanti tra loro - mirati a confinare nel recinto di una pluralità di sistemi chiusi di prodotti e servizi - l’esigenza di cooperazione tra i detentori delle competenze interessati alla definizione di un progetto di architettura e ingegneria, che invece reclama la necessità di essere integrato ab origine; limite che soprattutto incide sulla capacità di strutturare in flusso di informazioni e dati per i protagonisti della filiera lungo il ciclo di vita dell’intero intervento.
In questo scenario di rapida trasformazione, la “mutazione genetica” dell’intrapresa costruttiva dell’ambiente dell’immediato futuro – anzi, già del nostro tempo – richiede alla filiera produttiva della città e degli edifici una ri-comprensione globale della sua efficacia nel controllo qualitativo degli effetti ed operativo sulle azioni, per rapportarli ai suoi riferimenti economici e sociali, a fronte di un quadro di requisiti non più circoscrivibile nelle conoscenze delle discipline progettuali tradizionali, basate tanto sulla specializzazione spinta quanto sulla reciproca separatezza: uno ‘splendido isolamento’.

 

Ricomporre il frazionamento della visione disciplinare
Il dato di fatto della congiuntura che viviamo impone già sempre più “di fare i conti” con una dimensione non solo privatistica dell’economia sostenuta dal contributo di molteplici soggetti, lungo l’intero ciclo di vita dell’intrapresa economica di costruzione di un ambiente o di un edificio: “conti” che necessitano, per diventare visibili ed operabili, della rappresentazione del flusso di dati che si dispiegano nel “processo di formazione dell’identità” di ogni intervento; è sulla base di questi “conti” che può assumere forma la struttura delle istanze cognitive che circostanzia il progetto di architettura, ingegneria e costruzione, configurandone il modello virtuale (in senso di rete di correlazioni determinanti).
L’assunto è affermare la possibilità che la rete di motivazioni, requisiti ed obiettivi sia resa esplicita, descritta, operabile e controllabile da una Comunità di operatori co-interessati che ne condivide l’insieme, o almeno significativi sotto-insiemi, di scopi e interessi, quindi è condotta a perdere progressivamente gli attuali connotati di esclusività e di separatezza, consentendo di osservarne e co-operarne lo sviluppo fino all’articolazione del dettaglio.
L’ibridazione (una delle maggiori potenzialità del più esperto progettista: La Natura) si attua per mezzo dell’ Interoperabilità con cui contaminare le istanze provenienti dai diversi universi di riferimento (le discipline tradizionali ed i loro strumenti “separati” di formazione delle decisioni), ri-modellare la natura dei rapporti e delle interazioni tra i fattori determinanti la configurazione dei processi e dei prodotti, applicandovi gli apporti della “conoscenza esperta”, cioè l’espressione della capacità di sintesi degli esperti, che conoscono gli effetti sul comportamento in opera degli edifici delle assunzioni: cioè una esplicito “asset” di requisiti ed obiettivi qualitativi dichiarati, mirato a rendere consistente la valutazione su un modello progettuale anche nel corso del suo costituirsi, grazie al supporto di un potente ambiente software di simulazione.
L’Interoperabilità costituisce la capacità per i vari operatori specialistici del progetto di ‘vedere’ lo stesso identico modello architettonico, rappresentato nella sua forma digitale di struttura di dati, attraversò il loro specifico apparato di strumenti software disciplinare in cui hanno importato, letto ed elaborato la Base Dati Relazionale originaria, senza ri-digitazioni o interpretazioni approssimative o decodificate quindi ri- codificate dei fattori qualitativi.

 

Building Information Modeling: è il sistema informativo di progetto …
… che ne materializza la dinamica di sviluppo attraverso tutte le fasi, fino a coprire l’intero ciclo di vita dell’intervento edilizio, è un vero “Modello” in termini cognitivi e concettuali secondo la scienze dell’informazione: costituisce un sistema informativo unitario in cui tutti i membri sono esplicitamente noti per la loro natura e per le loro correlazioni geometriche, topologiche, di caratteristiche e prestazioni attribuite. Tale conoscenza è accessibile in modalità convenzionata da regole a ciascuno dei soggetti detentori di competenze e di ruolo decisionale, secondo i compiti e le responsabilità attribuitigli, con la possibilità di vedere l’intero insieme di transazioni in corso sul modello, benché abilitato ad operare solo su quelle di cui è incaricato. Così l’integrazione delle decisioni può approfittare del contemporaneo controllo sulle interferenze indesiderate o sui conflitti, consentendone la soluzione in una sequenza temporale non lontana o disomogenea dal loro prodursi.
Lo sviluppo delle tecnologie interoperabili di progettazione richiede di percorrerne la pratica applicazione sperimentale con l’impiego dell’interoperabilità assicurata dallo Standard IAI - IFC nelle principali fasi del processo di un intervento edilizio esemplare, quale può essere un progetto pilota, di spessore problematico tale da impegnare nell’esperimento le aree di competenza dei diversi attori che concorrono alle decisioni progettuali e attuative, al fine di dimostrarne l’efficacia nella modellazione B.I.M. e della sua conversione in formato comunicabile tra tendenzialmente tutti gli operatori degli interventi . Alcune Esperienze applicative sono attualmente in corso presso il Politecnico di Milano – Dipartimento BEST (oggi A.B.C. ) a cura dell’Unità di Ricerca ProTeA – Progettazione Tecnologica Assistita.

Alla ricerca di una Strategia Esemplare: la Cooperazione Università – Impresa Aziende dell’Indotto
Per questi motivi il Gruppo Aderma Locatelli promuove un'attività d’innovazione nel campo della filiera di progettazione / produzione e messa in opera / manutenzione dei rivestimenti a facciata ventilata: l’obiettivo è sviluppare con un gruppo di Partners industriali - che contribuiscano alla sperimentazione con loro tecnologie, materiali e finanziamenti - iniziative di ricerca e le sue applicazioni, per incorporare una quota crescente di conoscenze nei componenti del sistema involucro edilizio, quindi nel sistema correlato di controllo climatico ed energetico.
La ricerca propone ai Partners un approccio pragmatico all’innovazione dei propri prodotti e processi industriali, a partire dal carattere specifico delle loro tecnologie produttive già in atto. Infatti presuppone una strategia di sviluppo dell’attività industriale per le Piccole Medie Imprese dei Partners aperta alla futura possibile costruzione di una reciproca sinergia, capace di consorziarne le risorse, il know-how, la capacità di comunicazione dei propri prodotti e tecnologie per mezzo della libera integrabilità in un sistema funzionale di involucro completo: una facciata ventilata ad alta efficienza energetica.
Scopo della costruzione sperimentale di questo involucro ventilato ad alta efficienza energetica è costituire un “Laboratorio Permanente ProTeA - Aderma” nel quale sottoporre a monitoraggio il comportamento energetico reale di diversi pacchetti alternativi per materiali e tecnologie di captazione, al fine di ottimizzarne il rendimento attraverso la combinazione dei fattori più favorevoli indicati dall’analisi dei dati di monitoraggio. Le immagini mostrano i 4 diversi tipi di isolanti termici diversi e la rete di sensori di rilevamento dei dati di monitoraggio posti in opera. Lo schema mostra la sezione verticale della facciata ventilata con la posizioni dei sensori termici negli strati, degli anemometri nell’intercapedine ventilata. In particolare evidenza le finalità perseguite attraverso:

  • lo Sviluppo di conoscenza applicativa per l’industria delle costruzioni, da applicare di preferenza agli immobili di servizio di alta qualità per efficienza,sostenibilità e comfort.
  • L’Offerta di un servizio completo al committente imprenditore: dalla concezione architettonica e tecnologica, alla valutazione dei benefici, costruzione e gestione
  • La Messa a punto di metodologie avanzate volte a sviluppare il supporto ai singoli attori nel settore delle costruzioni in processi creativi di progettazione dinamici e collaborativi.

Per una Piccola Rete di Aziende ed Imprese …
… che vogliano accedere a mercati pregiati, quindi operino per potenziare l’immagine di ciascuno dei membri attraverso la sinergia della operazione tra i Partners, quindi la capacità di concorrere ad appalti più ambiziosi. Infatti è essenziale mirare ai detentori di patrimoni edilizi rilevanti per dimensione e qualità del servizio che intendono offrire al mercato, raffrontato con l’ottimizzazione potenziale del reddito sulla base di una maggiore qualità e affidabilità offerte, certezza e prevedibilità dei costi, efficacia di manutenzione e adeguamento ad esigenze insorgenti.
Sperimentare l’approccio e processi di intervento applicabili al patrimonio edilizio esistente ed al nuovo, sia residenziale, ma soprattutto di servizio e produttivo
Praticare esperienze concrete per contribuire alla definizione di uno standard di prestazione / convenienza per il progetto di architettura e tecnica costruttiva degli involucri ventilati, ad alta efficienza energetica.

L’Applicazione Sperimentale mette a punto un’offerta di servizi integrati:
Costituisce una base sperimentale di confronto tra i risultati attesi, modellati nel progetto e relative simulazioni, con i risultati del m monitoraggio su una gamma crescente edifici costruiti, al fine di modulare le particolarità riferite alle scelte architettoniche e tecnico-costruttive, basate su repertorio di casi (case-based reasoning)
Una possibile struttura permanente di consulenza alla modellazione tecnologica ed economica di involucri ad alta efficienza energetica sia nuovi che aggiunti all’esistente: cioè l’offerta di modellazione tecnologica, energetica ed economica lungo il ciclo di vita
La costituzione di competenze maturate sul campo e continuamente aggiornate sulla base della lettura / interpretazione dei dati di monitoraggio
Formalizzare le conoscenze esperte degli operatori di progetto, rappresentare in un modello di interazioni pratiche tra le scelte tecnico-costruttive ed energetiche, rendendo esplicito l’implicito, cioè dimostrando e misurando i valori di sostenibilità con quelli economici di investimento
Creare una piattaforma di informazione per la diffusione dei risultati delle migliori esperienze pratiche, pubblicando i contributi alla definizione del progetto modello.

Obiettivi Sperimentali Pratici della Ricerca BEST – ProTeA con Aderma:
L’attuazione della ricerca qui presentata sperimenta l’applicazione della tecnologia di modellazione interoperabile alla riqualificazione dell'involucro edilizio di un edificio industriale esistente: individuare criteri di progettazione di un sistema di involucro ventilato, che tengano il massimo conto dell’ottimizzazione dei fattori energetici/ambientali. Al fine di verificarne l’effettiva efficienza energetica del progetto, il suo modello digitale interoperabile è anche l’oggetto della la simulazione termo-energetica del sistema tecnologico-costruttivo dell’architettura presa in esame.
Applicazione sperimentale di un approccio Integrato all’intero processo, basato su un alto grado di certezza dei risultati in rapporto ai costi.
Modellazione ad oggetti per verificare in fase di progettazione il grado di sostenibilità lungo il ciclo di vita delle essenziali scelte di conformazione e identità materica.
Prefigurazione della funzionalità energetica e di comfort delle soluzioni alternative per forma e natura tecnologica, con la Simulazione del futuro comportamento in opera per mezzo dell’implementazione del modello BIM - IFC nei vari ambienti software dedicati: termo-energetico, fluidodinamico, acustico, illuminotecnico.
Praticare l’impiego di strumenti software di modellazione architettonica digitale strutturando gli interi organismi edilizi con tecnologie di rappresentazione 3D, orientati a oggetti per parti d’opera edilizie funzionali, parametrici.
Sperimentare la validità dell’applicazione del processo di ricerca e sviluppo qui descritto, di incrementare il valore aggiunto cogli involucri edilizi ventilati, puntando quindi allo sviluppo di involucri edilizi ad alta efficienza energetica, attribuendogli funzioni e prestazioni misurate sulla massima sostenibilità e l’interesse economico colle fonti rinnovabili di energia.

 

La ricerca ProTeA – Aderma mette in atto questi capisaldi tecnologici:
il Monitoraggio permanente del reale comportamento dell’edificio costruito, per mezzo della rete di sensori termici e fluido-dinamici istallati in corrispondenza dei nodi architettonici e tecnico-costruttivi, cioè delle porzioni di involucro significative ai fini dell’esposizione alle condizioni di contesto (es.: ai punti cardinali) in relazione ai pacchetti di involucro alternativi per stratificazione e materiali adottati.
La Simulazione / Retroazione dei risultati del monitoraggio sulle tecniche e gli algoritmi di simulazione, implementando i dati reali rilevati dalla stazione meteo al posto dei dati statistici della simulazione previsionale, consentendo così un confronto diretto tra i dati di comportamento monitorati con i risultati della Simulazione Retroattiva, alfine di mettere a punto l’apparato software più adatto ai casi di futura applicazione, grazie al sostegno fornito dall’analisi dei casi precedenti.
L’integrazione dei componenti di Involucro: sia a livello di prodotto, con una maggiore integrazione dei sistemi e materiali di involucro già esistenti, col miglioramento delle caratteristiche degli attuali prodotti industriali più efficace e performante (ad esempio con l’integrazione delle misurazioni, progetto ed esecuzione delle sottostrutture di ancoraggio e supporto); sia a livello di processo, ricercando nell’applicazione sperimentale di identificare e mettere alla prova i fattori di integrazione a livello di processo, da subito praticabile nel quadro industriale, di mercato e normativo attuale.
La progettazione e messa in opera unitaria e cooperativa della sottostruttura di sostegno di tutti i componenti di involucro, mirando all’opportunità di ottimizzare la natura e configurazione dei giunti ed al loro comportamento in opera (dilatazioni termiche, rapporto tra materiali eterogenei, ecc.).
Lo sviluppo di soluzioni dei “pezzi speciali” relativi a nodi tecnologici tra i componenti di involucro valorizzando le possibilità di interfaccia dei diversi prodotti e sistemi edilizi prescelti.

La modellazione di Soluzione Sostenibili di Involucro: confronto di Alternative Tecnologiche
La finalità scientifica essenziale che ispira tutto il lavoro fin qui condotto viene confermato nella sua concezione e nel suo processo di attuazione: cioè mettere a punto un metodo scientifico, e la sua applicazione sperimentale nella pratica, che consenta di progettare famiglie di involucri innovativi costituite da soluzioni alternative di composizione degli strati e dei materiali impiegati, ottimizzabili in fase di modellazione digitale per mezzo della simulazione software con appositi algoritmi.
A sua volta il monitoraggio prolungato per più stagioni successive del comportamento termo-energetico reale fornisce i dati per le analisi quantitativa e qualitativa di tali fenomeni forniscono le indicazioni per l’ottimizzazione dei risultati di risparmio energetico attesi, per il progressivo ricorso alle energie rinnovabili captate attraverso il paramento esterno delle facciate ventilate, quindi per l’impiego di tale fonte di energia rinnovabile nella produzione del comfort per gli ambienti interni.
 

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