I LOI nelle scale di LOD USA, UK, ITA

Analisi comparata degli attributi informativi non geometrici

Nella parte 4 della UNI 11337 si affronta la problematica dei LOD e dei relativi attributi geometrici e non geometrici identificativi per ciascun oggetto BIM in relazione al loro sviluppo secondo gli obiettivi e le fasi del processo.
In questo articolo si prendono a campione alcuni elementi edilizi e si analizzano le due maggiori scale di LOD, statunitense e britannica, al fine di comprendere la struttura degli attributi informativi rispetto ai LOD italiani (in attesa delle loro compiuta definizione nelle prossima parti 2 e 3 della norma UNI).

1. STATO DELL’ARTE DEI LOD

La metodologia BIM si basa sulla realizzazione di un Modello Informativo (Information Model) che consente di gestire, aggiornare e modificare digitalmente le informazioni relative al progetto così come al bene immobile da esso risultante (M. Bolpagni et altri, 2016, “The Information Modeling and the Progression of Data-Driven Projects”). Risulta fondamentale per gli attori coinvolti nel processo delle costruzioni, stabilire a priori quali informazioni dovranno essere scambiate e con quale livello di approfondimento. Per questo motivo, nel 2004, è stato introdotto dalla compagnia Vico Software, il concetto di “LOD”¹  (acronimo Level of Detail) con lo scopo di stabilire la progressiva quantità, qualità e affidabilità delle informazioni in un preciso arco temporale (M. Bolpagni, July 19, 2016, The Many Faces of ‘LOD’).

Obiettivo di questo studio è indagare le differenze e le similitudini riscontrabili negli attributi informativi relativi alle scale di LOD più note ed utilizzate nel mondo: USA e UK, rispetto a quella italiana, paragonando alcune componenti  architettoniche comuni prese a campione. La metodologia utilizzata si basa su un duplice confronto: “verticale”, volto a comprendere le differenze di attributi tra un livello e quello successivo di una stessa scala, e “orizzontale” paragonando le tre scale considerate (USA, UK, ITA) per uno stesso livello di dettaglio/sviluppo. Per quanto riguarda le informazioni dei LOD statunitensi, si fa iferimento alle BIMForum Specification² (Level of Development, Specification: The guide, Part 1, 2; Novembre 2017); per i LOD UK alla PAS 1192-2 in linea generale e, in particolare, al NBS BIM Toolkit³  (The NBS definitions library, 2017) e, in fine, per la parte italiana si fa riferimento alla normativa UNI 11337-44  (Edilizia e opere di ingegneria civile - Gestione digitale dei processi informativi delle costruzioni - Parte 4: Evoluzione e sviluppo informativo dei modelli, elaborati e oggetti, 2017).

1.1. SISTEMA DEI LOD AMERICANO

Nel 2008 il concetto di LOD è stato adottato dall’AIA National Documents Committee come “Level of Development”. Il Livello di “Sviluppo”, definito come «il livello di completezza a cui è stato sviluppato un Elemento del modello» (AIA, 2008) è stato definito in cinque stadi progressivamente dettagliati (identificati in una scala numerica espressa in centinaia, dal 100 al 500), ciascuno dei quali include tutte le caratteristiche del livello precedente (AIA, 2008). Nel 2013 il significato di Level of Development si modifica in «I minimi dimensionali, spaziali, quantitativi, qualitativi e altri dati inclusi dall’elemento del modello per supportare gli utilizzi autorizzati con tale LOD» (E203™–2013). In questo contesto, l’obiettivo principale dei LOD è ancora legato all’affidabilità dei dati all’interno del BIM ma il nuovo documento dell’AIA (AIA,2013c) definisce i contenuti come “minimi” e non “specifici”, come riportato nella precedente versione (AIA, 2008).

Sono ancora presenti i cinque livelli e, a partire dal LOD 200, ogni livello si divide in due parti: attributi geometrici e non geometrici. Nel 2011 il BIMForum, legato a Building Smart USA, basandosi sulle indicazioni dei LOD stabilite dall’AIA, ha iniziato a definire le LOD Specification (BIMForum, 2013), introducendo nel contempo un nuovo livello di LOD (LOD 350). Per la prima volta gli attributi non grafici sono stati aggiunti alle specifiche geometriche ed entrambe sono riportati in due distinti documenti scaricabili dal sito: Element Geometry, che definisce i requisiti geometrici degli elementi del modello, illustrandone graficamente il livello di dettaglio e l’Associated Attribute Information che invece riporta in un foglio Excel gli attributi non geometrici (numerici o testuali) degli oggetti digitali. Questi ultimi, attributi non geometrici, sono inoltre classificati come “Baseline”, intesi come linee guida da adottare, e “Additional” ovvero aggiuntivi.

In fine, è importante sottolineare come la scala dei LOD statunitense faccia specifico riferimento ai singoli elementi/categorie di elementi del modello BIM, oggetti digitali, e non al livello di sviluppo dell’intero modello (progetto). La scala generale per i LOD USA è così articolata: 

• LOD 100
• LOD 200
• LOD 300
• LOD 350
• LOD 400
• LOD 500 

1.2. SISTEMA DEI LOD UK

Nel regno Unito la norma PAS 1192-2 è il punto di riferimento per lo scambio delle informazioni nei progetti BIM. Nel 2013 il LOD è stato definito come “Livello di Definizione” che comprende sia il Level of Model Detail (LOD: Livello di Dettaglio del modello) sia il Level of Information Detail (LOI: Livello di dettaglio delle Informazioni). Il livello di dettaglio del modello è la «descrizione del contenuto grafico dei modelli in ciascuna delle fasi» (BSI, 2013), mentre il livello di dettaglio delle informazioni è la «descrizione del contenuto non grafico dei modelli in ciascuna delle fasi» (BSI, 2013).
Secondo la PAS 1192-2:2013 sono stati definiti sette livelli di LOD. Nel 2015 il Technology Strategy Board ha sviluppato uno strumento BIM digitale gratuito che definisse i LOD e i LOI degli elementi (oggetti) e non dei modelli (progetto): l’NBS BIM Toolkit. Questo nuovo strumento ha cambiato la definizione da “Livello di dettaglio del modello” e “Livello di informazione del modello” a “Livello di dettaglio” e “Livello di informazione”, degli oggetti, mantenendo comunque gli stessi acronimi: LOD e LOI.

La scala dei LOD e LOI UK è organizzata secondo una numerazione che va da 2 a 5, ancora parzialmente legata alle fasi di sviluppo del progetto (del RIBA).
La scala generale per i LOD UK è così articolata: 

2-Concept stage
3-Developed design
4-Technical design
5-Construction. 

La scala generale per i LOI UK è così articolata:

2-Concept stage
3-Developed design
4-Technical design
5-Construction
6-Operation and maintenance. 

1.3. SISTEMA DEI LOD ITALIANO

Nella norma UNI 11337:2017 il LOD, inteso come “Livello di sviluppo dell’oggetto”, è diviso in LOG (Livello di sviluppo degli Oggetti – ATTRIBUTI GEOMETRICI) e LOI (Livello di sviluppo degli Oggetti – ATTRIBUTI INFORMATIVI). È stata definita una scala di LOD codificata secondo le lettere (dalla lettera A alla lettera G per non confondere l’utilizzatore rispetto alle scale USA e UK) che prevede anche dei possibili step intermedi definibili su richiesta del committente (ad es. LOD C.01, LOD C.02 etc.). Una novità da sottolineare consiste nel fatto che il LOD di un elemento non corrisponde necessariamente ad una determinata fase del processo che invece è approfondita nella parte 1 della norma, definendo gli “obiettivi” e gli “usi” dei modelli digitali BIM.

La scala generale della norma UNI 11337:2017 (ITA) risulta essere:

• LOD A: oggetto simbolico;
• LOD B: oggetto generico;
• LOD C: oggetto definito;
• LOD D: oggetto dettagliato;
• LOD E: oggetto specifico;
• LOD F: oggetto eseguito;
• LOD G: oggetto aggiornato. 

 Figura 1-UNI 11337: esempio di LOD per l'elemento finestra

1.4. GLI ELEMENTI CAMPIONE ANALIZZATI

Per comprendere il funzionamento delle diverse scale di LOD, sono state analizzate sei tipologie di elementi-oggetti, presi a campione, appartenenti ai sistemi architettonico (comprese le finiture) e strutturale di un generico edificio. Per quanto concerne gli elementi architettonici, la scelta è ricaduta sulla partizione interna verticale tradizionale ed a secco (in cartongesso). Tra gli elementi di finitura, si è scelto di analizzare l’oggetto porta, per interni, e l’oggetto finestra.
Come elemento strutturale, si è scelto invece l’elemento pilastro in acciaio e in calcestruzzo armato⁵.

 Tabella 1-Denominazione degli oggetti campione secondo i sistemi di riferimento.

Se si considera, ad esempio, l’oggetto Finestra riportato nella Tabella 2, si può notare come questo sia definito in maniera diversa in base al sistema USA, UK e Italia già a livello di semplice denominazione (nome dell’oggetto). Per quanto riguarda la nomenclatura statunitense BIMForum dell’oggetto preso in esame, presenta la dicitura Exterior Operating Windows (Uniformat B2020.10, Omniclass 21-02 20 20 10), fornendo indicazioni circa le tipologie comprese: “Window screens and storm windows”. Il sito inglese (NBS BIM Toolkit) indica l’oggetto in questione con la nomenclatura External window systems (Uniclass2015 - Ss_25_30_95_26 External window systems), definendolo come segue: “Il sistema esterno finestra comprende tipicamente degli elementi quali la struttura secondaria, l’aeratore superiore del telaio e l’unità della finestra” (An external window system typically comprises of items such as sub-frame, over frame ventilator and window unit). In fine la normativa italiana riporta la nomenclatura Finestra, non specificandone alcuna definizione. 

 Tabella 2-Nomenclatura e definizione dell'elemento finestra (USA, UK, ITA). 

2. CONFRONTO VERTICALE

2.1. SISTEMA USA

Si riporta di seguito l’analisi degli attributi non grafici secondo la scala statunitense.

2.1.1. Esempio di elemento Finestra (USA)
Come primo step del paragone tra le tre tipologie di LOD prima citate, sono stati riportati in tabelle riepilogative gli attributi che definiscono l’oggetto specifico, in modo tale da consentirne un confronto “verticale” per ciascun LOD. I campi evidenziati di azzurro indicano gli stessi attributi (o numero di attributi) dell’elemento che si ripetono all’avanzare della scala di LOD.

Di seguito viene riportato l’esempio dell’analisi dell’oggetto Exterior Operating Windows⁷ (Tabella 3). 

 Tabella 3-Attributi informativi elemento Finestra scala LOD USA 

Analizzando nel dettaglio il sistema LOD USA per l’oggetto Exterior Operating Windows, si possono riportare le seguenti  considerazioni:

• Il LOD 100 è caratterizzato dal livello concettuale definito in modo schematico. Non riporta gli attributi della componente informativa e questa caratteristica è comune ad ogni elemento analizzato.
• Il LOD 200 si riferisce ad un layout schematico riportante dimensioni, forma, attrezzature e posizioni
• approssimate. Da tale livello in avanti è presente la parte informativa. L’attributo, il formato e le note del LOD 200 si ripetono anche nei LOD successivi.
• Il LOD 350 è modellato con dimensioni reali, forma, spazi e posizione delle scatole elettriche e dispositivi. Sono indicati i requisiti effettivi di accesso e gli spazi di manovra richiesti.
• Il LOD 400 è caratterizzato dalla dimensione, forma, spazi definiti da progetto, ubicazione di scatole e dispositivi di scarico, spazi di manovra con relativi requisiti. I LOD 350 e 400 presentano le stesse descrizioni della parte informativa.
• Le specifiche della parte grafica, non trattate in questo articolo, vengono dettagliate progressivamente, fino a comprendere i componenti accessori al LOD 400. In questo livello di dettaglio vengono riportati i componenti supplementari aggiunti al modello per fabbricare e installare in cantiere. Nello specifico dell’elemento finestra, le immagini rappresentative di ciascun LOD non sono riportate nelle specifiche.
• Nella riga finale della tabella è riportata la somma degli attributi informativi per ogni livello di LOD.

2.1.2. Esempio Finestra vs Porta (USA)
Come è possibile notare dalle tabelle di seguito riportate relative ai due elementi campione (Finestra e Porta), l’attributo “Costruzione” del LOD 200 dell’Exterior operating Windows, differisce dal LOD 300,350,400, per lo scopo dell’informazione. Nello specifico, nel primo, l’intento è quello di fornire una descrizione approssimativa e generale dell’attributo, mentre, nei livelli successivi, ad esempio, l’attributo Costruzione fa riferimento a: “dimensione, forma, spazi e dimensioni da progetto”. Allo stesso modo, l’attributo “Tipologia” per Interior Doors-Interior Swinging Doors (porta a battente) che si ripete (in azzurro) nei livelli successivi con obiettivi informativi sempre più specifici.  

 Tabelle 4A e 4B-Confronto verticale dell'oggetto finestra (a sinistra) e dell'oggetto porta (a destra) LOD USA. 

 Tabella 5-Numero di attributi informativi degli elementi campione per ogni LOD. 

Nella Tabella 5 sopra riportata, viene schematizzato il numero di attributi informativi di ciascun elemento analizzato con il relativo totale, dal LOD 100 al 500. Nelle due tonalità di azzurro vengono evidenziati, per ciascun oggetto, i LOD caratterizzati dalla ripetizione degli stessi attributi. Si noti come, pur appartenendo alla stessa categoria architettonica e strutturale, i sei elementi presentano un numero differente di attributi informativi come riportato dal totale nell’ultima colonna della tabella. 

2.2. SISTEMA UK

Si riporta di seguito l’analisi degli attributi non grafici relativi alla scala britannica.

2.2.1. Esempio di elemento Finestra (UK)
Per comprendere il funzionamento del sistema britannica si riporta l’analisi dell’oggetto External window system. Per gli altri cinque elementi oggetto di studio si rimanda all’Allegato 1. Confronto Verticale attributi informativi (Tabelle 6.A, B, C, D, E).  

(...) PER CONTINUARE NELLA LETTURA SCARICA il file PDF dell'articolo completo e gli allegati 1- confronto verticale attributi informativi e 2 - confronto orizzontale attributi informativi

¹ Il LOD viene anche inteso come il “Livello di Definizione” che gli oggetti di un modello BIM devono possedere nelle diverse fasi di progettazione (M. Stefani, 2016, Ingenio).
²  http://bimforum.org/lod/
³  http://toolkit.thenbs.com/
⁴  http://www.uni.com/
⁵ Nel seguente articolo, i sei elementi edilizi oggetto di studio sono stati suddivisi in tre categorie: “Partizioni interne verticali”, comprendenti la partizione interna tradizionale e in cartongesso; i “Serramenti”, comprendenti la Porta e la Finestra e gli “Elementi strutturali”, comprendenti il pilastro in acciaio e in calcestruzzo armato.
⁶ Per l’elemento strutturale Pilastro in acciaio, è stato considerato l’elemento Carbon steel beams, columns, channels and tee, in quanto non è presente la scheda del corrispettivo italiano. 
⁷ Per il confronto verticale degli elementi facenti parte le categorie: “Partizioni interne verticali” ed “Elementi strutturali”, si veda l’Allegato 1. Confronto verticale attributi informativi (Sistema USA).