Digitalizzazione e prefabbricazione: il contributo del BIM per processi più efficienti e integrati

Prefabbricazione: il presente e il futuro dell’edilizia

La prefabbricazione è uno dei settori in maggiore crescita nell'ambito delle costruzioni. Grazie all’industrializzazione del processo, questo metodo costruttivo porta in dote tutti i vantaggi dell'automazione, quali maggiore precisione, tempi di realizzazione ridotti, rispetto dei termini di consegna e aumento della produttività. Vantaggi che, grazie all’introduzione di nuovi prodotti, si aggiungono alla maggiore economicità ed ecocompatibilità del manufatto prefabbricato.

Il settore vive un momento molto positivo, che Grand View Research fotografa nelle sue analisi con una previsione di crescita del mercato globale del calcestruzzo prefabbricato pari al 45%, passando da un giro d’affari 95,76 a 139,33 miliardi di dollari nel periodo 2021-2028. I fattori che determinano la recente crescita del mercato dell’edilizia industrializzata sono chiari e solidi, tanto da far pensare con ragionevole certezza che la prefabbricazione in calcestruzzo giocherà in futuro un ruolo ancora più rilevante nei progetti di costruzione. Secondo il rapporto di McKinsey, The next normal in construction, i cambiamenti del mercato stanno portando a una trasformazione di tutto il settore.

La crescita e il cambiamento del mercato, tuttavia, portano anche nuove sfide. Vincoli di budget e richiesta di costruire strutture che possano essere successivamente gestite e modificate con maggiore semplicità si intrecciano con progetti caratterizzati da una crescente complessità, che generano a loro volta una maggiore richiesta di processi semplici e digitali. A queste pressioni si aggiungono la persistente scarsità di manodopera qualificata, le normative più severe in materia di sicurezza e sostenibilità e gli incentivi all’utilizzo di metodi di costruzione moderni; tutti fattori che stanno portando a una rivoluzione del settore.

 

© Allplan Precast

 

Per essere competitivi e stare al passo con la domanda, diventa fondamentale l’efficienza operativa.

La digitalizzazione dei processi conseguente all’introduzione del BIM consente alle aziende che progettano e producono elementi prefabbricati di creare un vero e proprio gemello digitale, grazie al quale ottimizzare la produzione dei singoli componenti e generare direttamente i dati necessari agli impianti di produzione.

 

Le sfide per progettisti e produttori

Una maggiore domanda con tempi di consegna sempre più ridotti nell’ambito di progetti complessi, in un mercato delle costruzioni in piena trasformazione digitale, porta nuove sfide a progettisti e produttori.

Progetti complessi con nuovi requisiti di sostenibilità e sicurezza, sviluppati per fasi successive grazie a modelli BIM, mal si conciliano con l’approccio di lavoro tradizionale degli stabilimenti di produzione, basato su tavole e schede di produzione sviluppate con strumenti CAD di tipo bidimensionale. Se è vero che questo processo di progettazione e di dettaglio in 2D non rappresenta un ostacolo al completamento dei progetti, genera però un iter lungo e soggetto a errori nella gestione delle modifiche e delle varianti. Infatti, ogni modifica deve essere riportata manualmente in tutti i componenti interessati, aumentando quindi la probabilità di generare errori nelle schede di produzione. Allo stesso modo, calcolare la quantità o controllare i dettagli del progetto richiede più tempo e porta anche a possibili discrepanze tra la documentazione di dettaglio e gli elaborati di insieme.

 

Costruzione del nuovo Allianz Stadion di Vienna - © SK Rapid Wien.

 

Lo stesso processo di adozione del BIM, motivato da ragioni normative o da richieste specifiche da parte di committenti e general contractor, rappresenta per i produttori una forte spinta all’adozione dello stesso tipo di approccio, così da potersi integrare come fornitori nel processo digitale complessivo e semplificare la comunicazione bidirezionale.

I progettisti e i produttori di prefabbricati necessitano tuttavia di strumenti specializzati, capaci non solo di offrire funzionalità di BIM Authoring, ma anche di integrare la generazione automatizzata delle schede di produzione e delle quantità di materiali necessarie direttamente dal modello. Non va poi dimenticato che, per i produttori, anche le fasi di preparazione e programmazione della produzione sono strategiche in termini di efficienza e produttività, così come sul fronte del rispetto dei tempi di consegna.

Un ulteriore requisito per gli strumenti software a supporto della progettazione e della produzione di elementi prefabbricati in cemento armato è posto dalla presenza negli stabilimenti di macchinari automatizzati, come i plotter per il tracciamento dei manufatti, i macchinari di taglio e sagomatura delle armature, i laser di proiezione, i sistemi a carosello. A questo si aggiunge la spinta di Industria 4.0 ad automatizzare il processo di produzione con piattaforme MES.

 

Gli strumenti software a supporto della prefabbricazione

Una soluzione digitale unica, pensata su misura per le esigenze dell'industria dei prefabbricati, è la chiave per superare queste sfide ed è ciò che offrono i software di ALLPLAN dedicati al mondo della prefabbricazione in cemento armato. Gli strumenti messi a disposizione dei progettisti e dei produttori sono specificamente sviluppati per soddisfare le esigenze dell'industria dei prefabbricati e agevolare in modo ottimale tutte le fasi del progetto. Ciò vale a partire dall’utilizzo del modello BIM per la fase di offerta, fino al modello costruttivo per la fase di produzione, che diventa la base per tutti i processi di pianificazione, produzione, stoccaggio e generazione dei dati di fatturazione.

 

© Allplan Precast

 

I flussi di lavoro dell’ufficio tecnico

Con Allplan Precast, i progettisti possono acquisire disegni in formato DWG e PDF o modelli in formato IFC e utilizzarli per creare il modello BIM degli elementi prefabbricati. L’utente può modellare in forma parametrica o libera ogni tipologia di geometria per gli elementi strutturali. Per gli elementi modulari come solai alveolari, tegoli, pareti piene, pareti doppia lastra e pannelli anche a taglio termico, il software offre specifiche funzionalità per la scomposizione in singoli moduli, sulla base dei requisiti progettuali e delle esigenze produttive di ciascuna azienda.

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Gli elementi prefabbricati vengono automaticamente siglati secondo i criteri definiti dall’utente, differenziabili per tipologia, con una sigla univoca in funzione della geometria, delle armature e degli inserti.

La progettazione e il dettaglio delle armature in Allplan Precast sono significativamente più veloci e accurati. Grazie alla combinazione tra viste 2D e 3D, il software coniuga la familiarità della progettazione 2D delle armature e il flusso di lavoro per il dettaglio con tutti i vantaggi della modellazione BIM; a ciò si aggiungono un migliore controllo delle quantità e una facile gestione delle modifiche, oltre al controllo delle collisioni. Una volta completata l’armatura, per creare la distinta basta generare un report, senza necessità di conteggi manuali o fogli di calcolo.

Anche i dati di produzione vengono creati e verificati facilmente: impostando le specifiche di produzione, Allplan Precast verifica se l'armatura può essere prodotta e genera i dati di taglio e di piegatura da inviare direttamente ai sistemi di produzione.

Ganci di sollevamento, elementi di connessione fra diversi elementi, telai per fori, elementi di impiantistica, elementi per il montaggio, tubi pluviali, ecc. vengono inseriti nei manufatti come inserti. È anche possibile attingere a diversi cataloghi dei principali produttori, oltre ad avere una completa libertà di creazione.

 

© Arclaboris

 

Le schede di produzione sono generate in modo automatico, sulla base di layout personalizzati secondo le esigenze di ciascuna azienda. In ogni scheda, le varie viste e sezioni sono collegate in maniera bidirezionale al modello e questo consente all’operatore di modificare ciascun componente indifferentemente nel modello o nella scheda di produzione. Quotatura ed etichettatura vengono generate in modo automatico e associativo, risultando così costantemente aggiornate ad ogni modifica. Questo approccio ottimizza le attività di progettazione e, allo stesso tempo, evita errori e ridondanze.
Con Allplan Precast si ottiene così una semplificazione nella produzione della documentazione e un importante aumento della qualità.

 

La preparazione e la pianificazione della produzione

Allplan Precast fornisce un processo completo che include la preparazione del lavoro, la produzione e il montaggio in loco. Tutto questo è supportato dalla soluzione Tim e dall'applicazione mobile mTim per le fasi di cantiere. La fase di produzione può beneficiare dei modelli BIM e dei flussi di lavoro digitali tanto quanto la fase di progettazione.

 

© Allplan Precast

 

Tim è lo strumento di preparazione del lavoro e di gestione che collega diversi sistemi IT per garantire uno scambio di dati ottimizzato, anche tra diverse sedi. Essendo una piattaforma integrativa, Tim scambia le informazioni in modo trasparente tra i sistemi BIM, ERP e MES.

Il responsabile di preparazione della produzione trova all’interno di Tim il modello BIM e le relative schede di produzione associative. In questo modo può navigare nel modello senza necessitare di competenze specifiche nella gestione di software di BIM Authoring. Per lo sviluppo dei suoi compiti ha a disposizione tutte le informazioni e le tavole relative all’intera opera e le schede di produzione dei singoli manufatti.

La pianificazione degli stoccaggi e dei carichi di consegna viene sviluppata tridimensionalmente tenendo conto dei parametri relativi ai massimi ingombri e pesi gestibili per ciascun trasporto.
Gli strumenti di schedulazione consentono una pianificazione accurata della produzione, della consegna e dell’assemblaggio. L’intero processo viene monitorato grazie alla gestione integrata dello status attuale per ogni elemento.

 

Trasporto delle scale dello stabilimento Gigafactory 4 di Tesla - © A-Steps GmbH & Co KG

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Tim consente anche la pianificazione della produzione giornaliera per le varie linee di produzione dei manufatti, così come per gli impianti a carosello. Il trasferimento dei dati alla produzione avviene nei formati standard del settore della prefabbricazione come Unitechnik, PXML, BVBS e IFC4precast, mentre per l’integrazione con i software ERP e amministrativi dell’azienda sono a disposizione interfacce specifiche e in formato XML.

Le soluzioni openBIM di ALLPLAN per il mondo della prefabbricazione contribuiscono a digitalizzare i processi produttivi di oggi e sono già pronte anche per le sfide di domani, grazie a un processo che coordina senza soluzione di continuità tutte le fasi, dalla pianificazione e progettazione iniziale alla produzione, fino all’installazione in cantiere.

 

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PERCHÉ ALLPLAN

ALLPLAN è un fornitore globale di software di progettazione BIM per l‘industria AEC. Fedeli al nostro slogan „design to Build“, copriamo l'intero processo, dal primo concetto alla progettazione esecutiva per il cantiere e la prefabbricazione. Gli utenti Allplan creano prodotti di altissima qualità e livello di dettaglio, grazie a flussi di lavoro efficienti. ALLPLAN offre una potente tecnologia cloud integrata per supportare la collaborazione inter-disciplinare su progetti di architettura e ingegneria. In tutto il mondo oltre 500 dipendenti continuano a scrivere la storia di successo di ALLPLAN. Con sede a Monaco di Baviera, in Germania, ALLPLAN fa parte del gruppo Nemetschek, pioniere della trasformazione digitale nel settore delle costruzioni.

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