BIM Infrastrutturale e quadro normativo: a che punto siamo?

Pur essendo in fase di consolidamento, il quadro normativo italiano sul BIM (Building Information Modeling) non fornisce ancora indicazioni specifiche per il settore delle infrastrutture. Il BIM infrastrutturale è compreso nello scopo delle UNI-11337 (CT 033 SC 05) ma sono tuttavia utili riflessioni aggiuntive perché numerose sono le peculiarità specifiche del mondo infrastrutturale rispetto a quello più consolidato delle opere edili puntuali. Approfondimenti sono indispensabili sia per affrontare il legame con il GIS (Geographic information System), sia e soprattutto per mantenere l’allineamento con i tavoli Europei CEN TC 442 che, dal 2018, hanno ampliato al tema delle infrastrutture. 

Sebbene l’information management - descritto nelle ISO-19650 e nelle UNI-11337 - includa nello scopo di riferimento anche le infrastrutture, le specificità delle opere infrastrutturali sono state fino ad oggi affrontate solo parzialmente.

Le prassi digitali e il fabbisogno informativo relativi al progetto e alla gestione di opere infrastrutturali sono, ad esempio, significativamente differenti rispetto a quelli delle opere verticali edili o civili, rimane pertanto per tutto il settore la necessità di consolidare raccomandazioni ed esperienze, anche in vista della predisposizione di nuove norme che lo riguardano.

Il bisogno di normazione BIM per le Infrastrutture

Il BIM – Building Information Modelling e la digitalizzazione dei processi delle costruzioni hanno registrato negli ultimi anni una forte diffusione in Italia soprattutto grazie alla pubblicazione della norma UNI-11337, attualmente in fase di riorganizzazione nell’ambito della sottocommissione SC 05 del CT 033 presso UNI. 

Il DM 560/2017 (aggiornato dal nuovo d.m. 2/8/2021) ha introdotto specifici termini di “obbligatorietà” per l’adozione progressiva di procedure digitali per la domanda pubblica sottolineando implicitamente come si debba distinguere in quanto ad importo economico e complessità di intervento. Proprio considerando gli ordini di grandezza in gioco, se ne deduce che le opere infrastrutturali sono da considerarsi ai primi posti tra gli asset da sottoporre a confronto con le nuove prospettive di gestione digitale, non solo per la necessità di recuperare efficienza ed efficacia del processo di ideazione, progettazione, costruzione e gestione ma in particolar modo per rispondere ad esigenze imprescindibili quali quella dell’interesse primario del cittadino che ha diritto a poter usufruire rapidamente del ritorno sugli investimenti pubblici, e di salvaguardare lo sviluppo sostenibile del territorio, delle città e delle strutture che attuano la movimentazione di energia, persone e merci a sostegno dello sviluppo del Paese. È un ruolo strategico e cruciale al tempo stesso quello che infrastrutture sono chiamate a sostenere, sia per gli interessi nazionali, sia per quelli più “green” e universali, per altro ampiamente richiamati in questi ultimi anni.

Il contesto europeo: CEN 

In ambito CEN in seno al TC 442, il comitato tecnico europeo che ha impostato i lavori sul BIM digitale già dal 2015, è stato avviato nel corso del 2018 il Working Group 6 – Infrastructure.

Esso ha il compito di studiare il tema della progressione in senso digitale del “dominio infrastrutturale”. Le attività già attivate dagli esperti europei del gruppo hanno riguardato tematiche quali: l’identificazione degli stakeholder e delle loro attività, il loro coinvolgimento nel relazionare su esperienze acquisite, la formulazione dei bisogni di standardizzazione per i processi di implementazione del BIM per le infrastrutture. 

È evidente ed esplicita la precisa direzione del CEN nel focalizzare l’attenzione non solo sul dominio building ma anche su quello infrastrutturale. Per altro, lo stesso Business Plan del TC 442 (consultabile al seguente link) oltre al settore delle costruzioni Edili e Civili, si riferisce chiaramente anche a quello delle opere infrastrutturali, per l’appunto più volte richiamate nel testo.

Gli autori del presente articolo assieme ad altri colleghi, sono coinvolti attivamente nelle attività del TC-442 nei vari Working Group; in particolare l’Ing. Roberto Redaelli ricopre il ruolo di osservatore UNI proprio presso il WG6 sopracitato e ha partecipando ai lavori del gruppo sin dalla sua costituzione.

Figura 1 – Esempio di modello informativo BIM infrastrutturale, uno degli elementi funzionali alla gestione informativa di progetto

Il contesto italiano: UNI

Dallo “scopo” che esplicita il contesto dell’intera collana normativa UNI-11337 si può estrarre: “la presente norma è applicabile a qualsiasi tipologia di prodotto (risultante) di settore, sia esso un edificio od una infrastruttura, ed a qualsiasi tipologia di processo: di ideazione, produzione od esercizio. Siano essi rivolti alla nuova costruzione come alla conservazione e/o riqualificazione dell’ambiente o del patrimonio costruito”, tuttavia, nonostante il richiamo esplicito, il progetto normativo, giustamente ambizioso, non aveva ancora affrontato con sistematicità il tema delle infrastrutture, argomento che, per le ragioni sopra evidenziate, merita invece un’attenzione particolare, sia per la complessità che per il peso tecnico necessario, sia sotto il profilo economico che strategico riferibili a tutti i settori della quotidianità nazionale, ben oltre il confine del comparto delle costruzione e delle opere sul territorio.

Fino ad oggi, i delegati UNI presso il CEN WG6, in via provvisoria, hanno fatto riferimento al gruppo GL 05 per il riporto dei lavori europei nel contesto della sottocommissione SC 05 ma recentemente, e su richiesta dell’Associazione Infrastrutture Sostenibili (AIS), è stata approvata l’apertura di un tavolo specifico (GL 09) che affronti proprio le relazioni tra la progettazione e la gestione delle infrastrutture in relazione agli strumenti digitali e ai processi BIM già ben delineati per le opere edili puntuali.

Viene così superata l’anomalia con cui dovevano confrontarsi i delegati CEN WG6 nel dover riportare al gruppo GL 05 dedicato al “Capitolato Informativo”, tematica solo in parte attinente al tema delle infrastrutture e non certo specifica per la gestione di quella particolare tipologia di opere.

Per coloro che ne fossero interessati, possiamo suggerire il seguente link dove è possibile cogliere l’intera e aggiornata struttura complessiva del CT 033/SC, incluso il nuovo gruppo di prossima costituzione denominato GL 09 - Infrastrutture in BIM.

Sostenibilità e Sviluppi Digitali

AIS, sin dalla sua recente costituzione, giugno 2020, si è impegna in maniera decisa nella sensibilizzazione degli stakeholder rispetto all’obiettivo di progettare, costruire e gestire infrastrutture che risultino sostenibili dal punto di vista ambientale, economico e sociale. La sostenibilità è chiaramente il punto di arrivo e, tra gli strumenti per raggiungerlo, la digitalizzazione ricopre un compito importante e porta notevoli benefici. Per ulteriori approfondimenti vi rimandiamo al Piano Strategico di AIS.

L’Associazione è guidata, rispettivamente nei ruoli di Presidente e di Vicepresidente, dall’Ing. Lorenzo Orsenigo, (Presidente di ICMQ Spa) e dall’Ing. Luca Ferrari (Direttore generale di Harpaceas srl). 

Fermo restando l’aspetto normativo, i temi che producono benefici, laddove affrontati con impiego delle recenti disponibilità innovative legate alle prassi digitali possono essere riassunti in una sorta di dodecalogo che mette in evidenza per l’appunto alcune tra le tematiche più importanti:

1. Gestione digitale dell’intero ciclo vita, dalla definizione alla dismissione: LCA - Life Cycle Assessment. La successione delle varie fasi di vita di un’opera infrastrutturale è un tema di fondamentale importanza e lo diviene ancora di più se la si gestisce attraverso il ricorso a metodologie e strumenti digitali e innovativi, capaci di amalgamare la solidità dei processi tradizionali con l’efficienza dei paradigmi che la digitalizzazione introduce e introdurrà all’interno del dominio delle infrastrutture. Il tutto con particolare riguardo alle tematiche di sostenibilità ambientale, economica e sociale.
   
2. Digital Twin o Gemello Digitale per la gestione operativa e lo Stakeholder Engagement in relazione al territorio e all’impatto ambientale. Compatibilità con tecnologie VR, AR, MR. Il ricorso al Digital Twin o gemello digitale dell’opera rappresenta un approccio virtuoso nell’offrire virtualizzazioni navigabili e operative delle infrastrutture, ad uso e consumo dei soggetti interessati. Il coinvolgimento attivo delle parti interessate (stakeholder engagement) in un intervento sul territorio diviene cruciale per poter concordare quale sia la soluzione progettuale migliore per l’ambiente e per la comunità. Il Digital Twin restituisce una fedele rappresentazione dei possibili scenari di intervento e successivamente apre le porte a svariati utilizzi del modello in maniera integrata con il reale comportamento dell’opera.
   
3. Progettazione e integrazione disciplinare BIM (strutturale, architettonica, impiantistica e territoriale) resa collaborativa attraverso l’uso di transazioni M2M (machine-to-machine) espresse con formati e linguaggi Open in accordo alle normative internazionali quali ISO 19650. Il ricorso a metodi e strumenti elettronici per la modellazione di infrastrutture e di opere ad esse legate (architettoniche, impiantistiche e strutturali) rappresenta un elemento chiave per progettare in maniera efficiente. Ciò si traduce nell’impiego di strumenti idonei a produrre contenuti informativi ma anche e soprattutto a scambiarli tra loro. L’interoperabilità e la collaborazione sono elementi fondanti della progettazione digitale di un’opera infrastrutturale quando abilitano transazioni e operazioni semi automatiche (es. M2M machine to machine) e quando supportano gli standard aperti come Industry Foundation Classes (IFC - UNI EN ISO 16739).
   
4. Controllo e tracciamento materiali a garanzia della sostenibilità ambientale e dell’economia circolare. Classificazione univoca dei componenti, degli assemblati e WBS - Work Breakdown Structures territoriale nazionale. Archivio documentale con garanzia notarile di trasparenza mantenuto a mezzo BlockChain. Con l’obiettivo di assicurare infrastrutture che siano in linea con i principi della sostenibilità ambientale e dell’economia circolare, diviene fondamentale assicurare un opportuno tracciamento e controllo dei materiali. La classificazione dei componenti dell’opera così come la sua strutturazione secondo WBS permette un’efficace organizzazione degli elementi in gioco e funge da valido supporto per l’archiviazione della documentazione associata, anche in sinergia con le possibilità offerte dall’architettura blockchain.
   
5. Piano di manutenzione, dei servizi logistici, della sicurezza e della mobilità. Ai fini dell’operatività e dell’efficienza delle infrastrutture è fondamentale un approccio di pianificazione lungimirante, in grado di affrontare aspetti non trascurabili quali la manutenzione delle componenti della rete, i servizi logistici che insistono sulla stessa, la sicurezza degli utenti e le strategie riguardo la mobilità sostenibile (elettrica, sharing, Mobility as a Service, ecc.) e i relativi piani di indirizzo. Strategie di questo tipo, se applicate in sinergia a logiche di tipo digitale, assicurano un’efficiente operatività e gestione delle infrastrutture anche riguardo alla prevenzione di eventi critici.
   
6. Sincronizzazione con i server e i database nazionali digitali quali AINOP, SINFI, ANSFISA, ottemperanza alle Linee Guida sulla classificazione di ponti e altri elementi di attraversamento, altri database e direttive su scala Europea. Nell’ottica di una logica di sistema è assolutamente centrale considerare il legame tra le singole opere infrastrutturali e i database nazionali che archiviano, a diverso titolo, le reti che popolano il nostro territorio. I database di portali quali AINOP, SINFI, ANSFISA rappresentano il punto di partenza così come il punto di arrivo per tutti i contenuti informativi che orbitano attorno a un’infrastruttura lungo il suo ciclo vitale. Questo aspetto si riflette anche nell’ottemperanza a determinate LLGG (es. Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti) così come nei riguardi di direttive su scala europea e/o internazionale.
   
7. IoT, sensoristica on site e Connettività 5G, fibra ottica, monitoraggio dinamico continuo delle opere e dell’utilizzo dell’asset, BMS, approccio alla cybersecurity. L’evoluzione tecnologica si riflette nella vastità di dati prodotti e raccolti ma anche e soprattutto nelle modalità attraverso le quali possono essere trasmessi. L’avvento di soluzioni affini all’Internet of Things (IoT), la fibra ottica e il 5G rappresentano ormai realtà che abilitano scenari un tempo impensabili. Ciò permette la trasmissione di moltissime informazioni raccolte on site per una loro lettura real time, rielaborazione e integrazione anche con sistemi di Artificial Intelligence e Machine Learning che agevolano la gestione e il monitoraggio delle infrastrutture interessate. Il tutto si lega ulteriormente ad aspetti, non secondari, di cyber security, considerando la suddetta mole di dati (big data) e la riservatezza dei contenuti associati.
   
8. Cruscotto di supervisione per la prevenzione e il controllo della sicurezza e condivisione in real-time dei dati ad enti competenti (VVF, Polizia, Ministeri, Guardia di Finanza, Guardie Forestali, Forze Armate a garanzia della difesa e della sicurezza Nazionale). Infrastrutture così dette smart o intelligenti devono permettere in maniera semplice ed intuitiva una loro fruizione da parte degli utenti ma anche da soggetti e autorità di particolare rilievo riguardo la prevenzione e il controllo della sicurezza. Vigili del Fuoco, forze di Polizia e gli altri enti competenti devono dunque poter disporre di un cruscotto interattivo che supporti la loro supervisione e il loro pronto intervento quando necessario e in maniera il più possibile immediata.
   
9. Monitoraggio dei volumi di traffico (statistica e pianificazione dei trasporti, e mobilità a medio/lungo termine). Ai fini dell’operatività e dell’efficienza delle reti infrastrutturali di trasporto, in particolare stradale ma non solo, il monitoraggio dei volumi di traffico rappresenta un’attività chiave non solo per problematiche immanenti ma anche per strutturare e ottimizzare scenari di previsione e nuove strategie di mobilità nel medio e lungo termine. Soluzioni di business e data intelligence rappresentano un aiuto efficace per supportare tali analisi.
   
10. Sistema di alerting istantanei per la garanzia della sicurezza sulla rete. Una rete infrastrutturale sicura si può definire tale se dotata, oltre che dei dispositivi fisici propedeutici a tale scopo (guardrail, new jersey…), di elementi in grado di identificare eventi critici e di comunicare in maniera immediata le relative criticità attraverso raffinati sistemi di alerting istantanei che assicurino la lettura di ciò che accade in tempo reale sulla rete.
    
11. Monitoraggio tecnico e prevenzione del degrado strutturale, sismico e ambientale. Con particolare riferimento alle attività di monitoraggio, si sottolinea l’importanza degli aspetti legati al degrado strutturale, alle tecnologie innovative di rilievo (scansioni laser, nuvole di punti…) in sinergia con le analisi condotte dagli specialisti. Ciò si riflette anche nella considerazione di aspetti inerenti alla sicurezza in caso di eventi sismici piuttosto che i possibili rischi di tipo ambientale.
    
12. Controllo delle emissioni di CO₂ e rispetto dei protocolli ambientali (Green Deal Europeo, mantenimento delle certificazioni in tema di sostenibilità previste). Le infrastrutture del futuro e green, oltre che essere idonee al servizio fornito, devono allinearsi a quanto previsto riguardo gli aspetti legati al rispetto ambientale. Il controllo delle emissioni di CO2 (oltre che la previsione delle stesse) è solo uno dei temi fondamentali ai quali rispondere, nell’ottica di infrastrutture realmente sostenibili. Ciò si inserisce in uno scenario più ampio e declinato, ad esempio dall’European Green Deal piuttosto che dai sustainable development goals dell’ONU.
    

Figura 2 – Tecnologie innovative di Mixed Reality (MR) al servizio degli operatori

Il legame con il GIS

L’approccio metodologico digitale è ormai considerato come imprescindibile per una gestione efficiente del dominio infrastrutturale, come per tutti i settori che coinvolgono attività sociali, produttive, ed industriali del resto. La movimentazione di energia, persone e merci, non può rimanerne esclusa sia in relazione alla necessità di dover implementare in via digitale quanto le norme di settore prescrivono e suggeriscono, sia per poter migliorare i livelli di produttività e di efficacia in termini di risparmi economici e sociali (Resilienza, Sostenibilità, requisiti per gli investimenti del PNRR). Il comparto e il Paese intero ne hanno estremo bisogno.

BIM e Digital Twin rappresentano solo alcuni esempi tra gli strumenti più efficaci che abbiamo a disposizione per rispondere alle esigenze sopra individuate e offrono potenzialità impensabili solo sino a pochi anni fa nella valorizzazione dei modelli informativi e del loro utilizzo per i molteplici scenari e finalità da sviluppare.

Si deve tuttavia ricordare anche la posizione e l’importanza del GIS (Geographic Information System) il quale, sulla scorta di una lunga storia di implementazione e sviluppo alle spalle e di logiche tecniche molto distribuite e consolidate, risulta per sua natura tecnologia parallela e con la quale BIM e Digital Twin (oltre che IoT, e Data Science e AI solo per citarne qualche altra tra le emergenti) devono confrontarsi e allinearsi. 

A tal riguardo si rammenta che a livello europeo la Direttiva INSPIRE, acronimo di INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe, entrata in vigore nel 2007, istituisce un’infrastruttura per l’informazione territoriale nella Comunità Europea.

Essa ha lo scopo di garantire che le infrastrutture spaziali dei dati di tutti gli Stati Membri siano compatibili ed utilizzabili in un contesto Pan-Europeo, in modo da superare i problemi riguardo alla disponibilità, alla qualità, all’organizzazione e all’accessibilità dei dati. Inoltre, a livello internazionale (ISO), le norme sul GIS sono sviluppate e mantenute principalmente dal TC 211, comitato tecnico che ha redatto nel corso degli anni la ben conosciuta serie di norme ISO 19100, nella quale si definisce come i dati possano essere modellati a livello geometrico e informativo (es. schemi spaziali, schemi temporali, catalogazione, georeferenziazione, metadati, WMS…). Reputiamo di conseguenza che sia altrettanto fondamentale costituire e consolidare opportuni ed efficaci legami tra il mondo BIM e quello del GIS, anche attraverso specifiche liasons tra gli stessi gruppi di lavoro normativi italiani. 

A livello internazionale la ISO/TS 19166 (BIM to GIS) tratta il mapping concettuale per passare da un dominio all’altro. Inoltre, è stata recentemente pubblicata anche la seguente ISO/TR 23262 sull’interoperabilità BIM-GIS. Questo è il risultato del lavoro di un Joint WG tra ISO/TC59/SC13 (BIM) e ISO/TC211 (GIS). Per ulteriori notizie si suggerisce il seguente link.

Questo tipo di interazione tra i due mondi lo ritroviamo da tempo anche nelle sinergie tra l’organizzazione che si occupa degli standard in ambito BIM (buildingSMART International, bSI) e l’organismo di standardizzazione in ambito GIS (Open Geospatial Consortium, OGC). OGC e bSI tra le altre attività hanno anche ragionato sull’interazione tra i vari standard, come specificato in questo report.  

A livello italiano, tra le altre, si segnala il recepimento delle seguenti due normative internazionali:

• UNI EN ISO 19135-1:2015: Informazioni geografiche - Procedure per la registrazione degli elementi - Parte 1: Fondamenti
• UNI EN ISO 19136-1:2020: Informazioni geografiche - Linguaggio di marcatura geografica (GML - Geography Markup Language) - Parte 1: Fondamenti 

Su questa scia virtuosa internazionale ci auguriamo che anche nel contesto italiano si possano instaurare legami e liasons normativi di questo livello per favorire la corrispondenza tra le esigenze del dominio infrastrutturale e nel rispetto degli obiettivi di sviluppo sostenibile, così come raccomandato dall’ONU nei già citati sustainable development goals.