Verso la società della conoscenza: il ruolo dell’Università nell’era BIM-VAR

Tecnologia: paradigma di questo millennio

Oggi la società è dominata dai processi digitali e dalle nuove forme di comunicazione applicate a tutti i contesti, da quello culturale a quello produttivo. L'innovazione tecnologica produce un progresso qualitativo, che porta all’evoluzione dalla “società dell'informazione”[1], caratterizzata dalla distribuzione unidirezionale di dati predefiniti, alla “società della conoscenza” [2], che favorisce la partecipazione cognitiva di ogni individuo con competenze sempre più qualificate. Tuttavia, mentre le persone sono costantemente attratte nella loro vita quotidiana dalla possibilità di sperimentare soluzioni e prodotti all’avanguardia, vi è una forte resistenza al cambiamento nell’ambito delle attività professionali.

Nell’era dell’Industria 4.0, il settore delle costruzioni sta attraversando un periodo di cambiamenti strutturali per tenere il passo con la velocità del processo di innovazione.
In questa direzione, l'utilizzo di strumenti elettronici come la modellazione digitale è incoraggiata dal Parlamento Europeo per gli appalti pubblici e i concorsi di progettazione attraverso l'adozione della Direttiva 2014/24/EU [3]. In linea con queste politiche europee e con le azioni di dematerializzazione e digitalizzazione, il Nuovo Codice Italiano degli Appalti è la prima normativa che ha incluso questo tema, prevedendo la progressiva obbligatorietà di tali pratiche per le opere pubbliche a partire dal 01/01/2019.

Il Building Information Model/Modelling/Management (BIM) [5] [6] e l'interoperabilità (come piattaforma di collaborazione digitale) forniscono una metodologia e uno strumento fattibile per ottimizzare il processo di valutazione dei parametri costruttivi sia per gli edifici nuovi che per quelli esistenti fin dall'inizio del processo di progettazione. Inoltre, il suo utilizzo in modo integrato con disruptive technologies quali la Realtà Aumentata e Virtuale (VAR) [7], consente attività di lavoro di squadra interdisciplinare basate sulla condivisione di informazioni utili a ottimizzare la comunicazione tra professionisti, stakeholders e utenti finali, sfruttando le potenzialità dell'Information Technology (IT).

Nel panorama del Real Estate Management, la formazione orientata all’adozione di nuovi metodi di lavoro e di collaborazione rappresenta un nodo cruciale, che ha impatto sull’intera catena del valore dell'industria delle costruzioni. In questo contesto, l'Università svolge un ruolo critico nel fornire le giuste chiavi interpretative e nel supportare le giovani generazioni da un lato, ma anche la pubblica amministrazione dall’altro [8], a governare il cambiamento in corso e ad affrontare una società sempre più accelerata e complessa dove le tecnologie digitali, ma anche la globalizzazione, introducono nuove sfide ed esigenze.

Università: il ruolo di oggi

L’obiettivo è promuovere un metodo di formazione innovativo volto a fornire gli strumenti per ottimizzare il sistema. L'idea è quella di investire in capitale umano per attivare processi virtuosi in grado di migliorare la qualità delle opere e dei servizi, portando il mercato verso procedure sempre più integrate e interdisciplinari.

In relazione al contesto delineato, vi è una crescente richiesta di formazione per rispondere alla crisi e affrontare il cambiamento del mondo del lavoro.

Attualmente, la sfida del BIM è affrontata con il supporto delle Università attraverso programmi di Laurea Triennale e Magistrale, Master e corsi di formazione e aggiornamento professionale. Attraverso questo approccio si rende operativa la Terza Missione delle Università che rappresenta la volontà di rafforzare le relazioni tra il mondo della ricerca, la comunità, la scuola, le istituzioni e le imprese.

La strategia è focalizzata a colmare il divario esistente tra le aspettative dell'industria e il curriculum BIM dei neolaureati e dei professionisti. L'attività formativa su questo tema deve saper coniugare l'esigenza di formazione avanzata su tematiche innovative e multidisciplinari, realizzata attraverso l'erogazione di lezioni teoriche, con momenti di apprendimento partecipativo e pratiche di laboratorio innovativo che valorizzano l'efficacia dell'insegnamento. La natura interdisciplinare della “disegno” come “linguaggio” apre molte sfide anche in ambito didattico, promuovendo l’interazione di BIM e VAR come facilitatori per un coordinamento, una collaborazione e una visualizzazione di successo.

L'approccio alle tematiche è affrontato dal punto di vista dei processi organizzativi, degli strumenti operativi e del cambiamento culturale che essi richiedono. Questi aspetti coincidono con le tre dimensioni dell'interoperabilità dei sistemi: tecnologica, procedurale e organizzativa.

Dimensioni dell'interoperabilità dei sistemi declinate nel processo di transizione                              

Approccio didattico: metodi e strumenti

L’approccio proposto è basato sulla condivisione di visione per una reale implementazione di un sistema di conoscenza, superando il semplice trasferimento di nozioni specifiche. Una volta comprese le potenzialità del framework e conosciute le possibili applicazioni, sarà più facile applicare i concetti alle attività professionali in modo responsabile.

All’interno del corso di studi di Ingegneria Edile al Politecnico di Torino, gli studenti sono indirizzati a definire: i contenuti del modello; il processo dei dati; lo standard da adottare; gli strumenti da utilizzare. L'approccio iterativo utilizzato è in grado di dimostrare che la struttura ricca di dati di un modello BIM può essere applicata per raggiungere correttamente una serie di obiettivi solo se è ben definito l'obiettivo per cui viene realizzato.

Attraverso il metodo del Project Based Learning, gli studenti devono confrontarsi con problematiche e casi studio reali per testare la metodologia e gli strumenti presenti sul mercato. Le lezioni teoriche forniscono un’ampia panoramica dell'applicazione, abbracciando questioni che riguardano le diverse fasi del processo di costruzione. A tal fine, le lezioni cercano di creare connessioni di natura trasversale rimanendo nell’ambito della scienza della rappresentazione e costruzione. Il dibattito è incoraggiato verso le esigenze specifiche dei partecipanti al fine di attivare processi collaborativi e innescare un confronto sul cambiamento culturale in atto. Il metodo stabilisce un’interazione tra docenti (BIM learning providers) e Studenti (BIM learners) [9] che consente di ottimizzare il trasferimento della conoscenza attraverso un percorso di apprendimento strutturato. Gli insegnamenti mirano a superare la scala dell'edificio evidenziando le forti connessioni con i concetti di smart city. Più ampia è la panoramica a cui accedono gli utenti, più applicazioni saranno in grado di generare.

Schema concettuale del metodo di formazione

Il contributo cita a titolo esemplificativo l’esperienza didattica sviluppata nell’ambito del corso integrato Modellazione digitale/Produzione edilizia e sicurezza nell’anno accademico 2017/2018 che prevedeva la progettazione collaborativa di un giardino d'inverno all’interno di un edificio storico caratterizzato da vincoli architettonici e con un’utenza definita di tipo eterogeneo.

Il progetto sviluppato dagli studenti ha messo in evidenza le potenzialità della modellazione informativa finalizzata all'ottimizzazione del processo di costruzione, concentrandosi sulla condivisione dei dati.

Lo sfruttamento del modello BIM ha permesso di migliorare l'intero processo progettuale con approcci diversi. Attraverso lo sviluppo di modelli digitali informativi diverse simulazioni sono state eseguite dagli studenti sfruttando formati di scambio OpenBIM e proprietari perseguendo l’attuazione di un protocollo comune. 

L’interoperabilità è stata massimizzata nell’analisi multidimensionale del progetto: gestione spazi, tempi e interferenze, costi, sostenibilità in fase di esercizio e manutenzione [10].

Esempio di BIM workflow realizzato da F. Abbruzzese; D.Agostino; S. Basso; M. Carallo; P. Caruso; A. Di Iorio; G. Di Simone, studenti del corso di Laurea Triennale Modellazione digitale/Produzione edilizia e sicurezza (Ingegneria Edile, Politecnico di Torino).

Il progetto ha richiesto una perfetta integrazione tra le discipline Architettura, Struttura e MEP (Meccanica, Elettrica e Idraulica), testando l'interoperabilità verticale e orizzontale, utilizzando diversi software e formati (es. IFC, gbXML). In questo modo, la pratica ha enfatizzato l'impatto del BIM e gli studenti ne hanno scoperto possibili criticità legate alle piattaforme utilizzate. Gli studenti hanno simulato l’esperienza quotidiana interdisciplinare di uno studio professionale, proponendo soluzioni per risolvere le problematiche riscontrate.

Stralci progettuali prodotti dagli studenti del corso.

Attraverso modelli VAR gli studenti hanno aumentato il livello di dettaglio del progetto stabilendo modalità di progettazione partecipata con gli utenti della struttura per rendere sempre più idonee le soluzioni adottate rispetto al quadro esigenziale proposto. Gli studenti/professionisti si confrontano nell’ambito di una framework condiviso, l’utente incontra il progetto, la performance degli spazi è adattata ai comportamenti degli utenti. Alla fine del corso gli studenti hanno imparato:

(i) lavorare con una metodologia (BIM), basata su regole e standard ben definiti;

(ii) gestire diversi strumenti di modellazione e simulazione, condividendo i dati (interoperabilità);

(iii) ottimizzare la visualizzazione dei dati, utilizzando VAR con strumenti innovativi.

Verso una maturità digitale del costruito

Al fine di soddisfare le esigenze di efficienza e sostenibilità delle smart cities, nonché le nuove sfide tecnologiche e sociali e le nuove normative, è necessario effettuare una revisione generale del settore edile. In questo quadro, il BIM è certamente uno dei punti chiave per raggiungere la maturità digitale del settore, ma è necessaria una strategia di gestione per apportare un contributo costruttivo.

L’Università può diventare propulsore di innovazione raccogliendo e combinando le esigenze del mercato delle costruzioni ed educando i diversi utenti nel passaggio alla transizione tecnologica. Allo stesso tempo, una pubblica amministrazione ben istruita permette di introdurre metodi e strumenti innovativi in grado di favorire un forte equilibrio tra efficienza e costi. Il processo descritto può generare un quadro estremamente positivo che si riflette su tutti gli attori del processo di costruzione, con impatti anche sui cittadini.

L'istruzione fornisce una base per lo sviluppo, aumenta la produttività delle persone e la flessibilità intellettuale, promuove l'imprenditorialità e i progressi tecnologici. Il tema della sostenibilità è perseguito in termini economici: una migliore gestione e controllo di un edificio permette di ottenere notevoli risparmi che possono essere reinvestiti per generare maggiori benefici per le persone e per l'ambiente. Adottando questo approccio, l'obiettivo generale è quello di partire dall'ottimizzazione della gestione degli edifici per poi allargare la scala al quartiere, fino a governare l'intera città.

Acknowledgements

Si ringraziano gli studenti che hanno partecipato ai corsi del terzo anno di Laurea Triennale in Ingegneria Edile A.A. 2017-2018.

Bibliografia

[1]   V. Sarcone, "La Società dell’informazione come strumento di «integrazione» e «amministrazione» nell’Unione europea”, Amministrazioneincammino, 2003.

[2]   Md. Ashikuzzaman, “Knowledge society definition”, 2013.

[3]   Parlamento Europeo, "Directive 2014/24/EU of the European Parliament and of the Council of 26 February 2014 on public procurement and repealing Directive 2004/18/EC", 2014.

[4]   Repubblica Italiana, "Decreto Legislativo 18 aprile 2016, n.50 Codice dei Contratti Pubblici", 2016.

[5]   Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston (2011). BIM Handbook. A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers, and Contractors (Second Edition), John Wiley & Sons, Inc.

[6]   Anna Osello (2015) (edited by). Building Information Modelling - Geographic Information System - Augmented Reality per il Facility Management, Flaccovio Editore.

[7]   Timothy Jung, Mandy tom Dieck (2018). Augmented Reality and Virtual Reality. Empowering Human, Place and Business, Springer.

[8]   Ugliotti, F.M., Osello,  (2019). Educate the public administration in the use of new methodologies. In: EDULEARN19 Proceedings, pp. 3957-3961. Spagna, Valentia: IATED Academy. ISBN: 978-84-09-12031-4, ISSN: 2340-1117, doi: 10.21125/edulearn.2019.1012

[9]   Succar Bilal, Sher Willy. 2013. A Competency knowledge-base for BIM learning. Australasian Journal of Construction Economics and Building Conference Series (AUBEA2013), 2(2), pp 1-10.

[10] Del Giudice M. (A cura di) Il Disegno e l’Ingegnere. BIM handbook for building and civil engineering students. Torino, Italia: Levrotto & Bella. ISBN: 9788882182038