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BuildingSmart data dictionary (bSDD): il dizionario digitale per la standardizzazione dell'informazione sui ponti

L’implementazione degli standard openBIM per i ponti e i viadotti è un tema di notevole importanza nelle commesse relative a queste opere pubbliche. La necessità di personalizzare le richieste informative in riferimento a classi, proprietà e i possibili valori attraverso formati aperti e di controllare poi la corretta compilazione di questi dati è un nodo cardine nello sviluppo tecnologico e informativo. Viene di seguito presentata la struttura e le possibili implementazioni di bSDD (buildingSmart Data Dictionary), un dizionario digitale che consente la composizione di ontologie personalizzate volte a garantire la qualità dei dati durante tutto il flusso di lavoro.

Gli standard openBIM di riferimento per i ponti: processo e applicazione

Considerata l’importanza dei territori nel territorio per lo sviluppo sociale ed economico, la realizzazione, la gestione e la conservazione del singolo ponte o viadotto, come della rete di infrastrutture simili e complementari in cui è inserito, sono azioni necessarie da parte degli enti gestori.

  Essi operano coordinando azioni multidisciplinari che producono risultati tipologicamente differenti. Inoltre, l’estensione e la diffusione delle opere, gestite da pochi soggetti, comporta la necessità di sistematizzazione delle richieste da parte delle stazioni appaltanti di tipo strutturato per una maggior efficacia di gestione e una ottimizzazione delle risorse, fatto notevolmente differente rispetto alla gestione BIM per gli edifici, ancorché di grandi dimensioni.

Come è noto, inoltre, i modelli BIM di infrastrutture devono essere scambiati attraverso formati aperti. Si riassume di seguito i principali motivi trattasi spesso di opere pubbliche, le prime ad essere coinvolte dal processo legislativo anche in riferimento all’importo di base contrattuale. L’esperienza BIM, ereditata in parte dagli edifici, fa emergere come uno scambio informativo gerarchizzato e basato su standard aperti sia più efficace e nel tempo più produttivo.
In questo senso gli standard openBIM distribuiti e sistematizzati dall’organizzazione buildingSmart sono un riferimento per il settore delle costruzioni sia nella produzione dei modelli informativi che nella definizione di procedure standardizzate all’interno del libero mercato.

La norma ISO 16739 definisce Industry Foundation Classes (IFC) lo standard internazionale per il raggiungimento di uno scambio informativo aperto all’interno dei processi BIM. IFC è un modello di dati (data model) che mira a rinnovare l’industria delle costruzioni attraverso il trasferimento di tecniche di Information Technology, con particolare riferimento alle basi di dati. Gli stessi processi che lo hanno generato sono ancora in atto: ciò permette di rappresentare IFC come un universo in continuo cambiamento ed espansione come è avvenuto per il dominio infrastrutturale tra il 2018 e il 2021 (ponti, strade, ferrovie, porti) e per lo sviluppo delle altre infrastrutture (aeroporti, tunnel) nei prossimi anni, permettendo una più completa descrizione dell’ambiente costruito.

La sola definizione di un data model non esaurisce tuttavia le necessità di un settore industriale complesso come quello delle costruzioni.

Per questo motivo buildingSmart International articola il proprio standard informativo in cinque elementi costitutivi (Figura 1):

  • un modello di dati (Industry Foundation Classes - IFC);
  • un metodo per determinare porzioni del modello di dati per soddisfare specifici utilizzi (Model View Definition – MVD per le versioni IFC 2x3 e IFC 4, ad oggi questo concetto viene sostituito dallo standard IDS - Information Delivery Specification per personalizzare per ogni singolo progetto – commessa o commessa tipologica – come oggetti classificazioni, proprietà fino a valori devono essere scambiati);
  • un dizionario comune di definizione di proprietà (buildingSmart Data Dictionary - bSDD);
  • un processo standard per definire in modo univoco le esigenze degli scambi informativi (Information Delivery Manual - IDM);
  • un formato standard per la comunicazione delle problematiche di prodotto o di processo (BIM Collaboration Format – BCF).

L’importanza della disponibilità di uno standard e il valore del capitale culturale che questo veicola portano a comprendere come questi strumenti debbano diventare prassi di buon comportamento. Essi, infatti, possono essere facilmente implementati anche e soprattutto nei flussi aziendali privati con piattaforme proprietarie.

Organizzazione degli standard sviluppati da buildingSmart International. (adattata da buildingSmart Int).
Figura 1 - Organizzazione degli standard sviluppati da buildingSmart International. (adattata da buildingSmart Int).

Se questi sono i cinque fondamenti che definiscono il nocciolo della struttura openBIM, sono in fase ultima di sviluppo anche altri due standard.

Il primo è l’Information Delivery Specification - IDS che consente di definirei specifici requisiti informativi di scambio al fine di renderli interpretabili via computer (computazionali), e il secondo standard riguarda openCDE APIs, lo standard per migliorare l’interoperabilità tra le piattaforme e gli ecosistemi del settore AEC attraverso un’uniformità delle Application Programming Interfaces all’interno dei Common Data Environment.

Infine, come servizio è stato implementato Use Case Management - UCM per la definizione degli scenari di scambio personalizzati specificati nella IDM.

L’insieme di tutti questi formati aperti ovviamente è oggi implementato differentemente secondo i vari livelli di maturità BIM sia dell’organizzazione che della commessa stessa.

Una loro progressiva conoscenza e un utilizzo capillare garantirebbero una più consapevole applicazione della metodologia BIM e un valore aggiunto alle modalità di adozione (ISO 12006-3:2022).

Perché bSDD

A seguito della produzione nell’ultimo decennio di modelli BIM in formato proprietario e aperto, e della loro conseguente messa a sistema a livello di organizzazione, sono evidenti alcune criticità, tra loro interconnesse:

  • il processo costruttivo europeo necessita di rispondere a determinate legislature e normative nazionali e sovranazionali che determinano molteplici requisiti informativi;
  • gli enti gestori hanno la necessità di uniformare i database edilizi esistenti per armonizzare e gestire il patrimonio, a maggior ragione se esso è pubblico. Ne deriva la conseguenza di voler distribuire proprietà in modo univoco per la nuova progettazione di interventi su opere esistenti (ISO 19650-1:2019);
  • l’industria delle costruzioni ha applicazioni e ambiti fortemente eterogenei, di conseguenza il formato interoperabile IFC necessita di definire e pubblicare nuove entità, specifiche per domini. Non è possibile un continuo aggiornamento delle classi.

Nella prospettiva di buildingSmart International di innovare l’industria delle costruzioni con degli strumenti tecnologicamente adeguati, e nell’ottica di molteplici modelli pubblicati online (anche se con accesso privato), a partire dai primi anni 2000, viene proposto un metodo per descrivere un sistema che completasse gli altri standard proposti, attraverso un insieme di concepts, assegnando loro un identificativo univoco e una definizione in molteplici lingue.

Ad oggi il sistema è stato aggiornato al termine buildingSmart Data Dictionary (bSDD), un servizio online di bSI che ospita dizionari di termini, le loro proprietà e i loro possibili valori, nel rispetto delle norme ISO 12006-3:2022 e ISO 23386:2020.

La differenza principale con il sistema precedente è rappresentata dal fatto che il servizio è permesso grazie ad API (Application Programming Interface), che garantiscono da un lato la creazione e la gestione delle raccolte di termini e proprietà (domains), dall’altro la consultazione e la classificazione da software di BIM-authoring e Common Data Environment (CDE).

All’interno del bSDD, ogni raccolta (domain) esprime tre tipi di entità:

  1. termini (classification);
  2. materiali (material);
  3. proprietà (property).

Ogni entità presenta molteplici attributi (ad es. la definizione di quel termine) e delle relazioni primarie che consentono ad ogni termine di essere associato ad una proprietà (ClassificationProperty), che può avere, oltre che dei valori predefiniti, anche dei vincoli associati.

Ogni termine, classificazione o materiale può essere associato ad altri, sia internamente alla raccolta, sia ad altre raccolte pubblicate all’interno del data dictionary, attraverso opportune classi di relazione (Figura 2).

Figura 2 – Schema delle classi e delle relazioni del buildingSmart Data Dictionary (buildingSmart Int.)
Figura 2 – Schema delle classi e delle relazioni del buildingSmart Data Dictionary (buildingSmart Int.).

bSDD rappresenta infatti l’occasione, se utilizzato nella sua completezza, per creare una ontologia del dominio costruttivo, caratteristica preclusa alle tipiche classificazioni esistenti (tipo UNICLASS, Omniclass, ecc..).

Ciò che differenza un’ontologia dagli altri sistemi di organizzazione della conoscenza (vocabolari, classificazioni, ecc.) riguarda infatti il numero di relazioni che si possono instaurare tra i termini. Le relazioni che si possono instaurare all’interno di bSDD sono del tipo: HasMaterial, HasReference, IsEqualTo, IsSynonymOf, IsParentOf, IsChildOf, HasPart.

Per quanto riguarda le relazioni di base, in bSDD, è sempre possibile:

  1. la produzione di un “vocabolario” “IS-A” (“è un/a”). Ovvero un termine è specificatamente identificato da una definizione o da determinati sinonimi o termini identici. (attributo definition, relazioni IsSynonymOf, IsEqualTo).
  2. La produzione di una “tassonomia”, il principio “IS-KIND-OF” (è un tipo di), che permette innanzitutto di associare gli elementi in termini padri e termini figli. È possibile restituire infatti un termine generale e più termini secondari (figli), come avviene comunemente nei sistemi di classificazione (relazioni IsParentOf, IsChildOf).
  3. La produzione di una meronimìa”, la relazione “IS-PART-OF” (è parte di). Un oggetto può essere costituito da più parti, funzionali o spaziali, di un altro.
  4. Un’ontologia, da un punto di vista computazione, è quindi un sistema più complesso, che permette di definire non solo gli oggetti e delle relazioni di base per la loro definizione e organizzazione, ma delle relazioni di funzionamento tra gli oggetti che la compongono.

Ciò apre ad una nuova strutturazione delle informazioni circa i prodotti da costruzione, e ad un’innovazione nel processo di controllo delle informazioni, legando classi e proprietà dei modelli a quelle dei prodotti reali, secondo le attività di verifica di conformità dei prodotti previsti da normativa (Borin & Zanchetta, 2020).


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