Integrated Yacht Design Il BIM per la transizione digitale nel settore nautico Relatrice: Arianna Bionda Massimo Piccioni Ludovico Ruggiero
Integrated Yacht Design Il BIM per la transizione digitale nel settore nautico Dipartimento di Architettura e Design Corso di laurea magistrale in Design Navale e Nautico A.A. 2021/2022 LAUREANDI: Massimo Piccioni Matricola 4992417 Ludovico Ruggiero Matricola 4993100 RELATRICE: Arianna Bionda CORRELATORE: Andrea Ratti
3 INDICE DEI CONTENUTI PARTE I: STATO DELL’ARTE DELLA PROGETTAZIONE NAUTICA 1.1 11 Studio di design Studio di architettura navale e ingegneria Cantiere navale Attori nel settore nautico Abstract e struttura della tesi 7 PARTE II: IL PROGETTO CASO STUDIO 2.1 19 L’imbarcazione Il laboratorio Rover 50 2.3 32 Benefici Elementi di criticità Necessità di un approccio integrato Considerazioni sulla metodologia tradizionale 1.2 14 La spirale di progetto e le sue fasi Metodologie progettuali 2.2 28 Ipotesi di scenario professionale Identificazione dei requisiti Definizione del concept Detail design Sviluppo del progetto PARTE III: BUILDING INFORMATION MODELING 3.1 37 Definizione di BIM Dimensioni del BIM Introduzione al BIM
4 Indice dei contenuti Oggetti BIM Storia 3.2 41 Approcci tradizionali Inefficienze degli approcci tradizionali Approcci tradizionali nel settore AEC 3.3 44 Miglior collaborazione e condivisione Eliminazione degli errori e ottimizzazione di tempi e costi Risultati finali di qualità superiore Maggiore sicurezza in cantiere Vantaggi del BIM 3.4 48 Open BIM vs closed BIM BuildingSMART International Formato IFC Principali software BIM Software BIM e interoperabilità 3.5 53 Europa Asia Nord America Stato dell’arte del BIM nel mondo PARTE IV: PROPOSTA DI UN APPROCCIO BIM 4.1 63 Prerequisiti Piattaforme integrate Motivazioni della scelta Scelta della piattaforma software 4.2 66 Modellazione Automazione BIM 3D 4.3 70 Scheduling BIM 4D
5 4.4 72 Gestione della libreria Gestione della distinta base Common Data Environment PARTE V: APPROFONDIMENTI 5.1 79 Obiettivi e forme di massima Estrazione delle sezioni Definizione dei parametri e modellazione Creazione di varianti Parametrizzazione dello scafo: modellazione a cura di Ludovico Ruggiero 5.2 86 Obiettivi e impostazione del modello Importazione sul programma di automazione Analisi e visualizzazione dei risultati Ottimizzazione delle forme: automazione a cura di Massimo Piccioni PARTE VI: CONCLUSIONI 6.1 95 Traguardi raggiunti Limiti della ricerca Considerazioni finali 6.2 98 Nuovi ambiti di ricerca Prospettive future Bibliografia 102 Indice dei contenuti Sitografia 103 Ringraziamenti 105
7 ABSTRACT E STRUTTURA DELLA TESI La progettazione di imbarcazioni da diporto è un’attività complessa che richiede l’integrazione di competenze multidisciplinari e il coinvolgimento di molteplici figure professionali. Dagli studi di design alle competenze di architettura navale e ingegneria, fino alle maestranze dei cantieri, sono tanti gli attori chiamati a collaborare per la realizzazione di yacht. Tuttavia, le tecnologie attualmente in uso nel settore spesso presentano limiti legati sia alla mancanza di integrazione tra i diversi team sia alla difficoltà di gestire e condividere in modo fluido le informazioni durante il processo progettuale. Queste difficoltà influiscono negativamente sull’efficienza dei processi, sui tempi di immissione sul mercato e, soprattutto, sulla qualità finale delle imbarcazioni. Per superare tali problematiche è fondamentale evolvere verso un nuovo paradigma, basato su un approccio integrato e digitale in grado di ottimizzare l’intero processo di sviluppo del prodotto. In questa prospettiva, la tesi si articola in sei parti, con l'obiettivo di indagare come l’introduzione di una metodologia integrata quale il BIM (Building Information Modeling) possa rappresentare un’opportunità di sviluppo per la progettazione nautica. Nella prima parte è esposta una panoramica sul settore nautico, descrivendo gli attori coinvolti e le metodologie di progettazione tradizionali attualmente impiegate. Successivamente, viene presentato il progetto Rover 50, sviluppato durante il biennio e selezionato come caso studio per la tesi. L'imbarcazione è inserita in un contesto professionale immaginario seguendo un iter progettuale tipico del settore. Attraverso l'analisi di questo scenario sono emerse diverse criticità, evidenziando quindi la necessità di un approccio digitalizzato e integrato. A tal fine, nella terza parte viene descritta la metodologia BIM, fornendo una panoramica delle sue caratteristiche fondamentali, sono quindi inoltre presentati i vantaggi già ottenuti nel settore AEC. Tra questi, vi sono la diminuzione degli errori, un’ottimizzazione superiore delle forme e delle prestazioni, nonché un coordinamento più efficace tra i membri del team di progetto. Tutto ciò è permesso da un modello digitale in costante evoluzione e all’integrazione efficiente delle informazioni. Nella seconda metà della tesi sono applicate in modo esemplificativo le tecnologie di derivazione BIM al caso studio Rover 50. Le soluzioni che hanno apportato i maggiori miglioramenti al processo progettuale includono l'uso di piattaforme cloud, l'implementazione della modellazione parametrica e l'integrazione di processi di automazione. Infine, le conclusioni mettono in luce i principali traguardi raggiunti ma anche le limitazioni riscontrate. Vengono inoltre prospettati nuovi ambiti di ricerca che potrebbero estendere ulteriormente le potenzialità di un approccio BIM nello yacht design. Il risultato della ricerca ha portato a verificare come la transizione verso un ecosistema digitale avanzato, dove strumenti software, processi e metodologie convergono in un unico framework, possa segnare una svolta decisiva nella progettazione nautica, consentendo di affrontare al meglio le sfide sempre crescenti del mercato globale.
Stato dell’arte della progettazione nautica La nautica da diporto è un settore in continua evoluzione, in cui il design e l'ingegneria sono strettamente interconnessi per creare imbarcazioni sempre più sofisticate e performanti. In questo contesto, il ruolo degli attori coinvolti nel processo di progettazione e costruzione è fondamentale per la realizzazione di imbarcazioni che rispondano alle esigenze e ai desideri dei clienti, garantendo al contempo alti standard di qualità e sicurezza. In questa prima parte si analizzerà lo stato dell'arte della progettazione nautica, introducendo i suoi attori principali e presentando la metodologia attualmente adottata. PARTE I
11 Questi studi sono incaricati di creare e sviluppare i concept di nuove imbarcazioni, curando l’estetica parallelamente alla funzionalità. Per iniziare, lo studio di design instaura una relazione con il cliente, che può essere un cantiere per la produzione di unità in serie o un privato per yacht su misura, al fine di comprendere appieno i suoi desideri e bisogni. Ciò è fondamentale per definire le linee guida generali da seguire nel processo di progettazione. Ascoltando attivamente le aspettative del cliente, lo studio elabora piani generali e un profilo preliminari, che servono come base per il proseguimento del progetto. In questa fase iniziale comincia un processo iterativo che richiede una collaborazione attiva tra lo studio di design e il cliente per raggiungere un risultato finale soddisfacente. Una volta che il progetto è stato approvato dal cliente, lo studio di design lavora a stretto contatto con lo studio di architettura navale e ingegneria affinché i disegni realizzati superino le analisi di fattibilità e si integrino con gli elaborati di strutture e progettazione esecutiva. Da questo lavoro di coordinazione vengono realizzati i piani generali definitivi e un modello 3D preliminare. Determinati i volumi di massima interni, lo studio di design procede con la scelta dell’arredo e delle finiture, scegliendo un linguaggio estetico in linea con il proprio stile e con i gusti del cliente. Spesso le varie proposte progettuali vengono comunicate tramite elaborati render. Studio degli spazi esterni attraverso un modellino 1.1.1 STUDIO DI DESIGN 1.1 ATTORI NEL SETTORE NAUTICO
12 CAPITOLO 1.1 Parte I Lo studio di architettura navale e ingegneria è responsabile per la progettazione degli aspetti ingegneristici di un’imbarcazione, lavorando al meglio per soddisfare le performance generali prestabilite. In primo luogo, lo studio si occupa del disegno e dello sviluppo dello scafo. Per quanto riguarda le geometrie della carena, vengono effettuate ricerche accurate per definire forme e dimensioni, stabilendo così i coefficienti di forma ottimali per il tipo di barca progettata. In questa fase è importante calcolare una stima del dislocamento e della posizione del baricentro, così che in seguito non sia necessario aggiungere delle zavorre per regolare la stabilità. Inoltre, attraverso l’utilizzo di modelli matematici, computazionali e fisici vengono analizzate idrostatica e idrodinamica del progetto. In relazione agli studi sulla resistenza al moto e al governo dell’imbarcazione, viene effettuata anche la progettazione del sistema propulsivo, dalla scelta del motore al disegno dell’elica e perfino l’impostazione dell’armo nel caso di unità a vela. In conformità con le regole imposte dai registri di classifica, lo studio cura la progettazione delle strutture, spesso avvalendosi di analisi FEM (Finite Element Method) per garantire la massima robustezza e resistenza. 1.1.2 STUDIO DI ARCHITETTURA NAVALE E INGEGNERIA Prova di un modello di scafo in vasca navale Tra le diverse attività svolte da questi studi, nell’ambito della progettazione esecutiva si provvede anche all’organizzazione dei vari impianti presenti a bordo con relativi elaborati tecnici. In questa fase è fondamentale la coordinazione con lo studi di design e con gli strutturisti al fine di evitare interferenze durante la costruzione. Infine, rimanendo a stretto contatto con i designer, si passa allo studio degli allestimenti tecnici, che spaziano dalle componenti essenziali per la navigazione agli accessori in coperta e relativa ergonomia.
13 Il cantiere navale è responsabile della costruzione e l’assemblaggio finale dell’imbarcazione. Dopo aver ricevuto i piani generali e i disegni esecutivi dallo studio di design e di architettura navale e ingegneria, il cantiere inizia la costruzione utilizzando diversi materiali come legno, metallo o compositi. Oltre al cantiere vero e proprio esistono altri reparti fondamentali che garantiscono il corretto funzionamento dell'azienda. Tra questi reparti vi sono: • Ufficio tecnico, che si occupa della pianificazione e della supervisione del processo produttivo • Il reparto marketing, che promuove i prodotti e gestisce i rapporti con i clienti • Reparto logistica e acquisti, che si occupa delle relazioni con i fornitori nonché della gestione del magazzino e delle materie prime • Reparto contabilità, che si occupa della gestione amministrativa e finanziaria dell'azienda. • Reparto manutenzione per garantire il corretto funzionamento dell'imbarcazione durante tutto il suo ciclo di vita. 1.1.3 CANTIERE NAVALE Parte I CAPITOLO 1.1 La costruzione dello scafo è la prima fase del processo e comporta la creazione di una struttura solida e resistente per ospitare tutti gli impianti e i sistemi dell'imbarcazione. Può essere realizzato con tecnologie come la sovrapposizione di strati di materiali compositi o la costruzione in legno massello o in metallo. In seguito a questa fase vengono montati tutti gli impianti di bordo. Successivamente, viene installato l'arredo interno, che comprende i mobili, la cucina, i bagni e le cabine. In questa fase, il cantiere si assicura che tutti i sistemi di sicurezza funzionino correttamente in modo tale da garantire la sicurezza dell'equipaggio e dei passeggeri in caso di emergenze. Una volta che l'arredo interno è installato, il cantiere si concentra sulle componenti esterne dell'imbarcazione, come il sistema di ancoraggio, i sistemi di propulsione, le vele o i motori, nonché la verniciatura e la decorazione. Tali sistemi sono importanti per garantire la funzionalità e l'estetica dell'imbarcazione. Infine, una volta che l'imbarcazione è completamente montata, viene sottoposta a prove e collaudi per verificare che sia funzionale e sicura. Se tutto è in regola, viene consegnata al cliente. Vista aerea su un cantiere navale
14 La progettazione di una barca è un processo iterativo, che consiste nell'affinare e perfezionare il progetto attraverso vari tentativi per soddisfare i requisiti prefissati. Questo ciclo di miglioramenti viene chiamato spirale di progetto. Progressivamente, all'aumentare delle iterazioni, il processo diventa sempre più completo e preciso. La spirale suddivide l’evoluzione del progetto in 11 segmenti, ciascuno corrispondente a un compito svolto dal team di progetto. Alla fine di ogni giro si procede con la verifica della compatibilità e correttezza dei cambiamenti effettuati. Attraverso la divisione in segmenti è possibile coprire in maniera sistematica tutti gli aspetti relativi alla progettazione nautica, passando dal disegno dello scafo e delle appendici agli studi idrodinamici e idrostatici; dalla stesura dei piani generali all’allestimento tecnico di bordo; dalla progettazione del sistema propulsivo al calcolo dei pesi. 1.2.1 LA SPIRALE DI PROGETTO E LE SUE FASI 1.2 METODOLOGIE PROGETTUALI Interpretazione della spirale di progetto tratta da Larsson, Eliasson e Orych (1994)
15 Ovviamente, quando si progetta un’unità a motore, non si dovranno considerare tutti quegli step riguardanti la deriva e l’armo velico. Il processo è suddivisibile in fasi che definiscono il grado di dettaglio raggiunto dai progressivi cicli della spirale. Per ogni ciclo non è necessario ripetere tutti i passaggi ed è possibile che gli strumenti utilizzati per i segmenti varino con il procedere degli avanzamenti. I primi giri riguardano la fase di definizione del concept, in cui si esplorano le varie proposte, affrontando i vari segmenti rapidamente e con valutazioni approssimative. All'inizio, il team dispone solo delle specifiche richieste e deve fare affidamento sull’esperienza e sui dati di altri progetti simili. Si fanno stime sulle dimensioni per definire il tipo di imbarcazione e vengono quindi calcolati in maniera preliminare i rapporti principali, quali: • L/B (Lunghezza / Baglio) • Δ/L (Dislocamento / Lunghezza) • A�/A� (Superficie velica / Superficie bagnata) La seconda fase è la detail design in cui la proposta migliore viene approvata e approfondita producendo gli elaborati definitivi. Questo stadio comprende un gran numero di cicli della spirale in quanto lo studio di design e quello di architettura navale e ingegneria devono lavorare sinergicamente per affinare i dettagli. Nella terza fase, chiamata product design, vengono affrontate le ultime iterazioni arrivando alla fine della spirale e quindi al termine del processo progettuale. Questa fase è caratterizzata dalla progettazione esecutiva, che rappresenta l’ingegnerizzazione del prodotto. La product design concretizza dunque in maniera più definita l'intera imbarcazione, determinandone gli aspetti realizzativi in modo da poter dar corso alle successive fasi costruttive. Si tratta, in sostanza, della fase progettuale più approfondita e specialistica. Parte I CAPITOLO 1.2
Il progetto caso studio Nella seconda parte viene presentato il progetto Rover 50, selezionato come caso studio per la nostra tesi. È stato scelto in quanto è il maggiormente approfondito a nostra disposizione e costituisce un punto di partenza ideale per analizzare gli aspetti di design, di architettura navale e di ingegneria. La presente parte, inoltre, esplora l’ipotesi di un contesto professionale immaginario in cui il nostro progetto viene sviluppato seguendo una metodologia di progettazione tradizionale. Questo contesto immaginario è stato ipotizzato per permettere di trarre considerazioni sull’approccio classico e per fornire una base realistica di confronto tra quest’ultimo e l’approccio integrato e collaborativo portato dall’introduzione del BIM nell’ambito nautico. PARTE II
19 Il progetto caso studio Rover 50 è un’imbarcazione a vela di 50 piedi, categorizzato come un’unità ibrida cruiser-explorer. L’idea alla base del progetto era quella di creare una barca che combinasse le caratteristiche di un explorer con quelle di uno yacht da crociera. In altre parole, l’obiettivo primario era quello di progettare un’imbarcazione che potesse affrontare lunghe navigazioni in diverse condizioni di mare, ma che allo stesso tempo fosse anche comoda e accogliente per gli ospiti a bordo. Per assicurare le prestazioni da barca explorer, questa imbarcazione è stata equipaggiata con una grande chiglia a pinna che ospita una deriva mobile. Questa soluzione garantisce una stabilità superiore, permettendo alla barca di navigare anche su fondali meno profondi con maggiore sicurezza e agilità. Gli esterni della barca riflettono il dualismo esplorazione-crociera e sono stati concepiti per offrire una grande esperienza all’aria aperta, grazie alla vasta area prodiera e alla conviviale, ma protetta, zona prendisole a poppa, oscurabile tramite un tendalino installabile sui rollbar. Questi spazi all’aperto sono stati pensati per fornire agli ospiti la massima libertà di movimento e permettere di godere del paesaggio circostante in pieno comfort e sicurezza. Il gavone per il tender è situato a poppa e il portellone si apre per diventare un’ampia spiaggetta a diretto contatto con il mare. Vista renderizzata dell’imbarcazione 2.1.1 L’IMBARCAZIONE 2.1 ROVER 50
22 CAPITOLO 2.1 Parte II Piani generali: piano di coperta Gli interni di Rover 50 sono stati progettati per accogliere comodamente quattro persone a bordo. La dinette è molto spaziosa e luminosa grazie alle alte e panoramiche vetrate della tuga. In quest’area è presente anche la zona dedicata al carteggio che si contraddistingue per la sua ampiezza. La cabina armatoriale si sviluppa a tutto baglio ed è situata a poppa, sfruttando i massimi volumi interni dell’imbarcazione. La barca dispone anche di una cabina vip che si trova a prua. Oltre agli aspetti legati al comfort, gli interni vantano anche una grande praticità grazie ai numerosi volumi dedicati allo stoccaggio. Con l’obiettivo di sostenere soggiorni prolungati, Rover 50 dispone di serbatoi capienti di acqua e carburante. Inoltre, per massimizzare l’autonomia, è dotata di un dissalatore e di pannelli fotovoltaici. Infine, il sistema di riscaldamento avanzato permette di resistere ai climi delle destinazioni meno ospitali. Piani generali: lower deck 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16
23 Parte II CAPITOLO 2.1 Piani generali: profilo Piani generali: sezione longitudinale 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Vista renderizzata della zona dinette
Rover 50 è stata sviluppata durante il Laboratorio di Design 1, suddiviso in tre moduli, e il corso di Progettazione Esecutiva. Nell’arco di questi insegnamenti il progetto ha subito varie evoluzioni e miglioramenti, simulando quindi i processi reiterati di una spirale di progetto. Nel primo modulo del laboratorio, è stato elaborato il concept dell’imbarcazione attraverso un’analisi finalizzata al posizionamento sul mercato. Sono state quindi effettuate scelte morfologiche, funzionali e tecnologiche per quanto riguarda le linee esterne, il layout degli interni e gli organi di governo dell’imbarcazione. I due moduli successivi ed il corso di Progettazione Esecutiva sono stati svolti in parallelo con lo scopo di superare il livello di concept preliminare. Questi insegnamenti hanno consentito l’evoluzione del progetto a un livello più avanzato, avvicinando la sua qualità agli standard richiesti in ambito professionale. 2.1.2 IL LABORATORIO CAPITOLO 2.1 Parte II
Parte II CAPITOLO 2.1 Nel secondo modulo del laboratorio il progetto è stato approfondito relativamente agli aspetti idrostatici, idrodinamici e aerodinamici. Sono stati compiuti calcoli per la stabilità e, in seguito, vele e appendici sono state ridimensionate per migliorare le performance. Il terzo modulo ha fornito le conoscenze necessarie per eseguire un corretto dimensionamento delle strutture in conformità con le normative vigenti, partendo da una considerazione sui carichi agenti e passando poi per un confronto con le sollecitazioni ammissibili. Il corso di Progettazione Esecutiva si è concentrato sull’aumento del grado di dettaglio relativo all’imbarcazione, mirando a rendere la documentazione prodotta il più precisa possibile. È stata prestata particolare attenzione alle finiture e ai materiali utilizzati, così come ai disegni architettonici e alla specifica tecnica dell’imbarcazione. Inoltre, è stata studiata in modo approfondito l’impiantistica di bordo, assicurandosi che fosse in grado di soddisfare tutti i requisiti tecnici richiesti.
28 2.2 SVILUPPO DEL PROGETTO Il contesto professionale immaginato per il caso studio Rover 50 vuole simulare una situazione verosimile, in cui si immagina che il ruolo del committente venga assunto da un cantiere di barche a vela di medie dimensioni. In particolare, si ipotizza che il cantiere abbia l’intenzione di produrre Rover 50 come modello di lancio di una nuova linea cruiser-explorer. Il cantiere, a cui verrà assegnato il nome PR, non disponendo di uno studio di progettazione interno affida il lavoro a uno studio di design e a uno di architettura navale e ingegneria, che verranno rispettivamente chiamati D e A. Data la novità del prodotto, lo scafo andrebbe progettato da zero, considerando che in futuro possano venire sviluppati altri modelli della stessa linea con varianti dimensionali. Il cantiere PR prevede di produrre la barca in una serie limitata, il che rende possibili alcune opzioni di customizzazione. La scelta di un contesto professionale di questo tipo si basa sulla considerazione che questa situazione è mediamente la più comune in questo settore, soprattutto in questa fascia dimensionale. Infatti, l’incarico di progettazione di una barca è spesso diviso tra un team di designer, responsabile della parte estetica e funzionale del progetto, e uno studio di architettura navale e ingegneria, che si occupa degli aspetti tecnici e strutturali. Il progetto sarà analizzato fino alla fase di detail design, poiché rappresenta lo stadio che più si avvicina al livello di dettaglio degli elaborati prodotti durante il Laboratorio di Design 1 e il corso di Progettazione Esecutiva. IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI DEFINIZIONE DEL CONCEPT DETAIL DESIGN Fasi di progettazione esaminate 2.2.1 IPOTESI DI SCENARIO PROFESSIONALE
29 Questa fase iniziale si avvia nel momento in cui il cantiere PR valuta l’introduzione di un nuovo modello nel suo portfolio di imbarcazioni in produzione. Lo sviluppo del progetto Rover 50, come comunemente accade, inizia con un’approfondita analisi del mercato e dei competitors condotta dal reparto marketing del cantiere. A seguito delle ricerche, vengono individuate le caratteristiche fondamentali che contraddistingueranno la nuova barca e viene redatto un documento contenente: motivazioni, requisiti tecnici, tipologia di imbarcazione, target price, volumi, producibilità, aree geografiche di vendita, timing, eventuali investimenti straordinari ed annotazioni del caso. Stabiliti i vincoli attraverso una serie di confronti con il cantiere, lo studio di design elabora una metafora progettuale che indirizzerà il filo conduttore estetico del progetto. Questa parte è fondamentale per definire l’identità e lo stile della barca, nonché per orientare lo sviluppo delle soluzioni di design. Dopo aver identificato i requisiti del progetto, lo studio D si occupa di tradurre la visione del cantiere in uno stile formale. Con questo intento, vengono realizzati diversi sketch evocativi delle linee esterne della barca, cercando di rispecchiare l’anima di un cruiser-explorer di lusso con tratti moderni e dinamici. Allo stesso modo, nascono le prime proposte di GA basati su una forma di scafo ancora approssimata. Inoltre, tramite dei moodboard e svariati bozzetti materici, lo studio di design esplorerà le possibili configurazioni degli ambienti interni della barca, cercando di delineare uno stile distintivo e coerente con la filosofia del cantiere PR. Parallelamente, lo studio A si dedica alla progettazione preliminare degli aspetti ingegneristici della barca, partendo dalle forme di scafo per affrontare poi appendici, strutture, motorizzazione, armo velico e impianti. Per ognuno di questi aspetti lo studio si interfaccia con il cantiere riguardo alla scelta degli elementi principali, valutando la possibilità di utilizzare componenti comuni agli altri modelli in produzione. Per quanto riguarda la verifica delle prestazioni della barca, il team di ingegneri si avvale di modelli in scala e reiterate simulazioni utilizzando svariati software e procedure. Sketch evocativo del profilo 2.2.2 IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI 2.2.3 DEFINIZIONE DEL CONCEPT Parte II CAPITOLO 2.2
30 CAPITOLO 2.2 Parte II Questa fase in cui vengono esplorate le varie proposte è cruciale per il successo del progetto, poiché definisce l’aspetto e le prestazioni dell’imbarcazione. Per questo motivo, gli studi D e A lavorano a stretto contatto, garantendo una sinergia tra le scelte estetiche e tecniche. Sketch assonometrici di Rover 50 Dopo aver completato la progettazione preliminare, illustrata nella fase precedente, le proposte migliori avanzate dallo studio di design e di architettura navale e ingegneria vengono approvate e ulteriormente definite attraverso varie iterazioni e confronti con il cantiere PR. In primo luogo, gli studi D e A si occupano, per ciascuna delle aree di competenza, della realizzazione degli elaborati definitivi 2D e 3D, senza tuttavia raggiungere la precisione degli elaborati costruttivi. 2.2.4 DETAIL DESIGN Il processo di definizione del concept non si limita solo agli aspetti progettuali, ma include anche altri elementi importanti, quali: • Presentazione della Scheda Prodotto, un documento fondamentale che riporta i componenti principali dei vari impianti e sistemi. Per ogni componente viene indicato se esso sia completamente nuovo oppure uguale o simile ad un altro già utilizzato per altri modelli di imbarcazione del cantiere. • Prima compilazione del milestone plan. Questo report è una pianificazione del processo progettuale che identifica la milestone del progetto, ovvero i traguardi importanti, e le attività necessarie per raggiungerli, stabilendo le scadenze e le tempistiche per ciascuna fase. • Verifica dei target economici, più precisamente l’analisi e la valutazione dei costi previsti per la costruzione della barca, e alla verifica che questi costi siano allineati con il budget previsto per il progetto.
31 Parte II CAPITOLO 2.2 Tramite il software AutoCAD vengono realizzati i piani generali definitivi e disegni tecnici a diverse scale di dettaglio. Utilizzando il software Rhinoceros, lo studio di design cura la modellazione 3D sia degli esterni che degli ambienti interni, creando diversi render per fornire al cantiere una visione più completa e accurata del progetto. La cooperazione e la comunicazione tra i due studi sono fondamentali per garantire coerenza e compatibilità durante l’integrazione degli elaborati prodotti. Parte importante di questa fase è la compilazione della Distinta Base Tecnica, ossia l’elenco della componentistica che costituisce l’oggetto barca, suddivisa in vari sottoinsiemi. Questo elemento, come la maggior parte della documentazione, normalmente viene redatto utilizzando fogli di calcolo. Nelle fasi successive, la Distinta Base (in inglese anche detta Bill of Materials – BOM) verrà perfezionata e ricodificata per entrare nel ciclo di produzione. Durante il completamento degli elaborati sopra descritti la supervisione del cantiere è fondamentale: • Il marketing verifica che le attività di progettazione e di analisi non abbiano snaturato il prodotto, non rispettando i requisiti derivanti dalla fase precedente. • L’amministrazione Finanza e Controllo si assicura che le varie attività di analisi, progettazione e verifica non abbiano avuto impatti sui target finanziari del progetto. Lo stadio di detail design è dunque un momento formale di validazione con cui si dà il benestare allo sviluppo della fase successiva, ma in caso di esito negativo si ridiscuterà il progetto.
32 CONSIDERAZIONI SULLA METODOLOGIA TRADIZIONALE 2.3 Alla luce di quanto riportato nel capitolo precedente, è possibile evidenziare i vantaggi riscontrati nell’adozione della metodologia progettuale tradizionale. In primo luogo, i software utilizzati per la generazione del design presentano curve di apprendimento lineari e sono intuitivi, facilitando l’acquisizione delle competenze necessarie per un loro impiego efficace da parte dei progettisti. Rhinoceros, ad esempio, si è rivelato uno strumento utile e pratico per la realizzazione di forme curve e superfici complesse. Grazie a queste caratteristiche, tale software si dimostra particolarmente adatto alle prime fasi del processo di progettazione, consentendo di affrontare agilmente lo studio delle forme preliminari. Altri strumenti che agevolano l’adozione della metodologia tradizionale sono i fogli di calcolo, utilizzati per creare la maggior parte della documentazione correlata al progetto dell’imbarcazione. Programmi come Excel forniscono un ampio spettro di funzionalità, permettendo la generazione di documenti di varia natura attraverso procedure veloci e intuitive. Nel processo di progettazione esaminato, il ricorso alla metodologia classica può introdurre diverse problematiche destinate a rallentare i tempi e ad incrementare i costi di progettazione e, soprattutto, a penalizzare la qualità del prodotto finale. Gli studi di architettura navale spesso vanno incontro a processi di simulazione lunghi e con molte iterazioni. Il primo passo è la trasformazione del modello CAD in mesh, successivamente si impostano manualmente le condizioni di simulazione e infine si conduce l’analisi. Se il risultato non è soddisfacente o rivela errori, l’intero procedimento deve essere ripetuto tramite iterazioni manuali, dilatando i tempi e limitando la quantità di soluzioni proposte, affidando la scelta di caratteristiche progettuali unicamente all’esperienza pregressa dell’architetto. Per quanto riguarda gli studi di design, spesso gli strumenti utilizzati non consentono di simulare in modo adeguato l’ergonomia di bordo poiché non prevedono sistemi ad-hoc per verificare come diverse tipologie di persone interagiranno negli spazi, ciò può causare errori di progettazione, in particolare per imbarcazioni di medio-piccole dimensioni. Inoltre la modellazione diretta è poco flessibile e rende difficoltoso modificare la geometria sia in conseguenza di imprevisti che per la creazione di varianti sulla base di un modello esistente. Mancano infine funzionalità di drafting automatizzato. Tra cantiere, studio di design e architettura, nonché tra le diverse fasi del progetto, vengono impiegati software di piattaforme eterogenee; ciò ostacola lo scambio di dati e la collaborazione tra i team di progetto. La trasmissione di informazioni avviene tramite 2.3.1 BENEFICI 2.3.2 ELEMENTI DI CRITICITÀ
33 sistemi obsoleti come le email, causando disfunzioni e ritardi. Per la redazione della maggior parte della documentazione, come ad esempio lo scheduling e la distinta base, vengono impiegati fogli di calcolo o metodi similari. Ciò rende le attività poco flessibili, il coordinamento difficoltoso e non agevola l’allineamento delle informazioni con il modello unificato. La gestione dei file risulta essere frammentata poiché è impostata su base locale. In assenza di un modello digitale unificato, i progettisti lavorano su file separati. Integrarli richiede un tedioso allineamento geometrico da eseguire manualmente; il processo è quindi spesso soggetto ad errori che si accumulano e possono essere risolti solo attraverso ripetute verifiche e correzioni. In conclusione, l’approccio tradizionale non consente livelli adeguati di efficienza, qualità e digitalizzazione del processo progettuale nautico. Sono necessarie soluzioni innovative per superare queste lacune. Tenendo conto delle osservazioni emerse nei passaggi precedenti, è evidente che la metodologia tradizionale attualmente impiegata nella progettazione nautica necessita di importanti avanzamenti per rimanere al passo con la costante evoluzione sia del mercato che delle tecnologie avanzate disponibili. Il superamento delle limitazioni presenti è possibile tramite l’adozione di un approccio integrato in grado di ottimizzare la spirale di progetto, inserendola nel contesto di una trasformazione digitale. L’introduzione di tale processo migliorerebbe in modo significativo la collaborazione e lo scambio di informazioni tra le parti interessate, riducendo così il numero di errori commessi nella fase di progettazione, nonché garantendo una trasmissione accurata e tempestiva dei dati. Implementando una progettazione integrata, inoltre, i professionisti potrebbero beneficiare di un sistema di modellazione più flessibile ed efficiente. Ciò consentirebbe una più facile modifica della forma dei modelli, senza richiedere la ricostruzione della geometria e migliorando così la produttività del team. Alla luce delle molteplici criticità individuate, emerge la necessità urgente di automatizzare sia i processi di progettazione che quelli di simulazione. Ciò risulterebbe vantaggioso in termini di risparmio sui costi, oltre a ridurre drasticamente la quantità di tempo che altrimenti sarebbe stata spesa per il lavoro manuale per tentativi ed errori. Un approccio integrato quindi, grazie all’utilizzo di strumenti digitali avanzati, promuove un workflow più fluido e dinamico che perfeziona la comunicazione tra gli attori. Nella parte successiva della tesi, verrà approfondita la metodologia BIM come punto di riferimento per questa transizione nella progettazione nautica. Grazie alle sue caratteristiche, il BIM, già largamente impiegato nel settore AEC, rappresenta una soluzione ideale per affrontare le problematiche evidenziate e per promuovere un rinnovamento anche nello yacht design. 2.3.3 NECESSITÀ DI UN APPROCCIO INTEGRATO Parte II CAPITOLO 2.3
Building Information Modeling In questa parte viene sviluppata una panoramica sul Building Information Modeling (BIM), metodologia che guida la progettazione integrata e l’ottimizzazione dei progetti AEC. Il BIM viene definito nei suoi aspetti fondamentali, come le sue dimensioni e livelli, fornendo anche un breve excursus storico del suo sviluppo. Vengono descritti gli approcci tradizionali adottati nel settore AEC e i loro limiti, per poi delineare i principali vantaggi derivanti dall’uso del BIM, come una migliore collaborazione, l’eliminazione di errori e la creazione di progetti di maggiore qualità. Infine, viene fornita una panoramica sullo stato dell’arte attuale del BIM a livello internazionale. PARTE III
37 Negli ultimi decenni i settori dell’edilizia e delle costruzioni sono stati travolti da una rivoluzione digitale che ha condotto a un ripensamento delle modalità di progettazione, costruzione e gestione dell’opera. Protagonista di questi cambiamenti è stata l’introduzione della metodologia BIM, promotrice di un nuovo approccio che mette in luce le potenzialità della collaborazione e della condivisione dei dati. Questa trasformazione sta portando a livelli più elevati di industrializzazione ed efficienza, con il conseguente superamento di gran parte delle problematiche legate ai sistemi tradizionali. L’approccio BIM è un campo esteso, che interessa il mondo intero con diverse prospettive, sia in termini di significato che di modalità di applicazione. Per questa ragione è opportuno fornire una definizione generale del termine, indipendente dall’ambito di riferimento: il Building Information Modeling è una metodologia che consente di costruire digitalmente accurati modelli virtuali di un progetto a supporto di tutte le fasi che lo compongono. Il modello virtuale integra dati provenienti da molte fonti e si evolve parallelamente al progetto reale lungo tutto il suo ciclo di vita, comprendendo le informazioni di progettazione, costruzione e uso. Da un punto di vista generale, passare a una progettazione di tipo BIM va oltre il semplice passaggio a un nuovo software. L’approccio al BIM richiede una modifica della definizione delle fasi da parte dei professionisti coinvolti nella costruzione rispetto alla consuetudine e una volontà di abbracciare la partnership con una raccolta digitale di tutte le informazioni legate al progetto. Il termine BIM viene ampiamente utilizzato nei suoi settori applicativi senza scomporre ogni volta l’acronimo; tuttavia, per ottenere una comprensione totale di questa metodologia e delle sue implicazioni, è importante approfondire il significato di ognuno dei tre componenti che formano tale parola. Prendendo in esame il termine “Building”, occorre fare una precisazione sulla sua traduzione, in quanto il significato più ovvio potrebbe limitare la comprensione delle potenzialità del BIM. Piuttosto che “Edificio” sarebbe più corretto pensare al verbo “Costruire”, inteso proprio processo di creazione e unione di elementi, proprio perché il BIM non si applica solo all’edilizia, ma anche a progetti di altri ambiti, in cui la documentazione e il supporto stanno aumentando rapidamente. Per quanto riguarda “Information” occorre ragionare sul fatto che un semplice modello CAD rappresenta solo la geometria e le componenti di un determinato oggetto, ma non contiene le informazioni necessarie per la sua costruzione, analisi, manutenzione e molti altri fattori. La metodologia BIM prevede una collaborazione del team di lavoro tramite l’interoperabilità (intesa come la capacità di trasferire dati tra applicazioni diverse) dei vari software e sistemi utilizzati al fine di permettere lo scambio e la condivisione di tutte le informazioni su un progetto. 3.1 INTRODUZIONE AL BIM 3.1.1 DEFINIZIONE DI BIM
38 Malgrado le potenzialità del BIM siano molteplici e permettano un controllo totale sul progetto, spesso ancora si fa riferimento al solo modello digitale 3D. In realtà l’evoluzione del contenuto di modelli intelligenti, sempre più ricchi di dati, ha comportato una estensione dimensionale del progetto oltre le classiche tre dimensioni. Nel BIM infatti vengono riconosciute sette dimensioni in relazione ai diversi livelli di informazioni gestite: • 3D - Rappresentazione tridimensionale del prodotto La modellazione 3D è alla base di tutte le successive analisi che saranno effettuate sul modello. Attraverso specifiche applicazioni, determina anche la possibilità di effettuare analisi sia sulla correttezza del modello sia sulla sua geometria. • 4D - Gestione della programmazione (analisi dei tempi) Il modello 4D è generato partendo da un modello 3D con l'integrazione del cronoprogramma al fine di visualizzare la sequenza costruttiva dell’opera. Il risultato può essere utilizzato anche per realizzare simulazioni realistiche del processo di realizzazione dell’opera in funzione del tempo. • 5D - Gestione informativa economica (analisi dei costi) Le informazioni presenti nel modello supportano il progettista nella gestione dei costi del progetto consentendo di analizzare real-time i differenti scenari progettuali eventualmente proposti. • 6D - Fase di gestione dell’opera (uso, manutenzione e dismissione) Il modello 6D rappresenta la dimensione del Facility Management (FM) inteso come gestione e manutenzione di tutti gli aspetti del bene al fine di mantenere invariato il suo standard prestazionale fino alla demolizione o dismissione. • 7D - Valutazione della sostenibilità (sociale, economica e ambientale) La settima dimensione del BIM permette di analizzare e stimare già in fase di progetto le prestazioni energetiche. Inoltre, è possibile adottare soluzioni tecniche idonee a garantire un minor consumo energetico ed a valutare la rispondenza delle caratteristiche del progetto in relazione alle prestazioni prefissate. Oltre alle sette dimensioni del BIM che sono state ampiamente regolamentate e internazionalmente riconosciute, sono in corso valutazioni sulla potenziale inclusione di altre tre dimensioni che devono ancora essere legalmente normate: • 8D - Sicurezza in fase di progettazione e realizzazione dell’opera • 9D - Costruzione snella • 10D - Industrializzazione delle costruzioni Infine, in relazione alla quantità di informazioni che contiene, la componente “Modeling” è una vera e propria rappresentazione della realtà. Il modello quindi non è solamente un output che riproduce il progetto in un determinato momento nel tempo, ma ha il potenziale per evolversi in relazione ai molteplici cambiamenti e revisioni che avvengono durante la vita del progetto. CAPITOLO 3.1 Parte III 3.1.2 DIMENSIONI DEL BIM
39 Nei processi BIM, le sole informazioni geometriche non sono sufficienti per rappresentare il progetto nella sua complessità; per questa ragione, la tecnologia si è evoluta verso una rappresentazione object-based. Gli oggetti BIM sono infatti una rappresentazione digitale di un elemento che contiene informazioni di varia natura relative al prodotto rappresentato. Un oggetto BIM contiene tutte le informazioni necessarie per progettare, localizzare, utilizzare e analizzare il prodotto reale rappresentato. Gli oggetti si possono quindi immaginare come delle copie digitali del prodotto e pertanto le informazioni che riportano devono descrivere le sue caratteristiche (nome, colore, funzionamento, limitazioni, manutenzione, ecc…), mentre la loro geometria, che sia fissa o parametrica, deve rispecchiare dimensioni e forme reali. Ci sono due tipi principali di oggetti: componenti e strutture. Gli "oggetti componenti" sono prodotti di forma geometrica definita (ad esempio finestre e porte); mentre gli "oggetti strutture" sono prodotti che hanno specificata la struttura, intesa come strati di composizione e caratteristiche (ad esempio pavimenti, muri e soffitti), ma non hanno una geometria determinata, che in questi oggetti è variabile. Parte III CAPITOLO 3.1 3.1.3 OGGETTI BIM Schematizzazione delle sette dimensioni principali del BIM
40 Estratto dell’articolo “An Outline of the Building Description System” 1974 CAPITOLO 3.1 Parte III Il BIM non è un concetto nuovo, anche se una spinta verso la sua implementazione c’è stata solo recentemente. Uno dei personaggi chiave nel progresso di questa metodologia fu Charles (Chuck) M. Eastman. Oltre a essere stato un pioniere nel disegno CAD (Computer-Aided-Design), contribuì allo sviluppo dei processi BDS (Building Description System) tramite un articolo del 1974 dal titolo “An Outline of the Building Description System”, in cui comparve una prima descrizione di modello virtuale dell’edificio. Negli anni ’80 gettò le basi per la modellazione parametrica ad oggetti: un momento importante nell’evoluzione della computer grafica. Dall’applicazione di parametri e regole esclusivamente geometrici agli oggetti grafici, si passò in breve tempo all’associazione di informazioni specifiche relative alle entità reali da essi rappresentate. Sempre agli anni ’80 risale un documento che riporta l’espressione "Building Modeling", ma per il primo utilizzo dell'acronimo BIM bisogna aspettare fino al 1992. Tuttavia, la vera diffusione di questo termine avvenne dal 2002, anno in cui la Autodesk pubblicò un libro bianco chiamato “Building Information Modeling”. Da quel momento anche le altre aziende di software iniziarono a chiamare questa metodologia con il nome BIM. 3.1.4 STORIA
41 APPROCCI TRADIZIONALI NEL SETTORE AEC 3.2 In questa sezione verrà analizzato un appalto pubblico tradizionale nelle sue fasi. L’iter parte dalla programmazione, attraversa la progettazione e la costruzione, fino alla sua gestione per tutto il ciclo di vita utile. È bene osservare che tra il settore pubblico e quello privato sussistono una serie di differenze riguardanti sia gli attori coinvolti sia la metodologia di applicazione delle procedure. La maggiore complessità degli appalti pubblici determina infatti un numero più alto di soggetti coinvolti (come per esempio il Responsabile Unico del Procedimento, R.U.P.) nonché un insieme di norme e regolamenti che non vengono applicati nell’ambito privato in quanto più flessibile. Programmazione La prima fase di un appalto pubblico è la programmazione, in cui la Pubblica Amministrazione (P.A.) redige un programma triennale in cui vengono individuate le opere da realizzare a seguito di un’analisi di fattibilità in relazione ai bisogni espressi dai cittadini. Durante la fase di programmazione viene nominato il R.U.P., una figura di grande rilievo che svolge importanti compiti e assume specifiche responsabilità che hanno come obiettivo quello di garantire la correttezza e l’efficacia di tutte le procedure del processo edilizio. A seguito della definizione delle opere da realizzare, viene emanato un bando di evidenza pubblica per servizi di progettazione delle stesse. All’interno di esso vengono specificati: localizzazione e tipologia dell’opera, utenza, requisiti esigenziali, prestazionali e tecnico-economici. Progettazione La progettazione costituisce la fase di maggiore rilievo del processo attuativo di un intervento, quale momento e sede di recepimento e di sintesi delle scelte di ordine ambientale, funzionale, tecnologico ed economico già approvate nelle fasi precedenti. La progettazione degli appalti pubblici è realizzata per livelli che permettono un progressivo dettaglio di elementi che la compongono. Tali livelli permettono di definire, man mano che il progetto si evolve, gli elementi di dettaglio nonché permettono di valutare l’andamento del progetto affinché esso sia in linea con gli indirizzi politici e tecnici richiesti. Il primo livello di progettazione è la definizione della fattibilità tecnica ed economica, che consiste nell’analisi e nella valutazione sistematica delle caratteristiche, dei costi e dei possibili risultati del progetto sulla base di una preliminare analisi di massima. La seconda tappa del processo progettuale è il progetto definitivo, che viene redatto sulla base delle indicazioni del progetto preliminare approvato dalla P.A. e dal R.U.P.. Esso contiene tutti gli elementi utili ai fini delle necessarie autorizzazioni e approvazioni, della redazione del cronoprogramma e della quantificazione del limite di spesa per la realizzazione dell’opera. In questa fase vengono sviluppati gli elaborati sia grafici che descrittivi nonché i calcoli ad un livello di definizione tale che nella successiva progettazione esecutiva non si abbiano significative differenze tecniche e di costo. 3.2.1 APPROCCI TRADIZIONALI
42 CAPITOLO 3.2 Parte III La stesura del progetto esecutivo rappresenta il terzo e ultimo livello della progettazione. Viene affrontata l’ingegnerizzazione al minimo dettaglio di tutti gli interventi previsti nelle precedenti fasi di progettazione, rappresentando così la parte tecnicamente più definita dell’intero processo. Costruzione A progetto esecutivo approvato dalla P.A. e dal R.U.P., si procede con la predisposizione e pubblicazione del bando di gara per la costruzione dell’opera. La commissione valuta le offerte presentate e aggiudica l'appalto. Viene quindi stipulato il contratto tra la P.A. e l'impresa aggiudicataria. Quest’ultima, al fine di realizzare il progetto nei tempi e nei costi concordati, spesso redige un progetto costruttivo per far fronte a problemi non previsti nella fase di progettazione, ma riscontrati in cantiere. A seguito della consegna dell’opera si conclude il rapporto tra l’impresa di costruzione e la committenza. Gestione In seguito alla consegna dell'opera alla collettività, ha inizio l'ultima fase del processo edilizio: la gestione dell'opera. In questa fase sono comprese tutte le procedure di gestione corrente, l'esercizio degli impianti, la manutenzione ordinaria e straordinaria, il recupero e, eventualmente, la demolizione. PROGETTAZIONE PROGRAMMAZIONE COSTRUZIONE GESTIONE Fasi di un appalto pubblico Progetto di fattibilità Progetto definitivo Progetto esecutivo Progetto costruttivo
43 Prima che l’impiego della metodologia BIM venisse gradualmente reso obbligatorio in ordine alla complessità delle opere pubbliche, le procedure seguite presentavano una serie di criticità che spesso compromettevano l’adempimento dei lavori nei tempi e nei costi prefissati contrattualmente. Il sistema di trasmissione dei dati nell’approccio tradizionale si basa su modalità di comunicazione cartacee che lo rendono frammentato. Spesso errori e omissioni nella documentazione possono causare ritardi, costi non preventivati e perfino azioni legali tra i soggetti contraenti. Tutte queste situazioni danno luogo a contenziosi e oneri finanziari. Durante la fase progettuale i vari livelli che la compongono vengono affrontati come una sequenza lineare e per questa ragione i soggetti coinvolti non lavorano in sinergia, ma ridefiniscono gli obiettivi di fase in fase in base alle problematiche riscontrate. Un’altra questione che ostacola la collaborazione tra i membri del team di progetto è l’incompatibilità tra i vari sistemi. A causa della mancanza di interoperabilità risulta più difficile condividere informazioni in modo rapido e preciso, portando a un allungamento delle tempistiche. Questa situazione, come conferma uno studio condotto dal National Institute of Standards and Technology (NIST), provoca un aumento dei costi. Lo studio del NIST ha preso in esame edifici commerciali, industriali e istituzionali e si è concentrato sulle costruzioni nuove e in via di realizzazione nell’anno 2002. I risultati hanno mostrato che un’interoperabilità inefficiente implica un aumento dei costi totali di 74.26 €/m2 (attualizzati al 2015), con costo aggiuntivo complessivo di 17.18 € (attualizzati al 2015). Nello studio del NIST il costo dell’interoperabilità inadeguata è stato calcolato confrontando le attività di gestione attuali con i costi correlati a scenari ipotetici caratterizzati da un flusso di informazioni senza soluzione di continuità e senza ridondanze. Durante la fase di costruzione vengono spesso apportate numerose varianti al progetto, dovute a omissioni, errori in precedenza sconosciuti, condizioni del sito impreviste e imprevedibili, ritardi o cambiamenti nella disponibilità dei materiale, incongruenze e interferenze sul progetto, nuove richieste da parte del cliente e disponibilità di nuove tecnologie: spetta al team di progettazione soddisfare queste esigenze. Per ogni modifica è necessaria una procedura che consenta di determinarne la causa, assegnare le responsabilità, valutare le implicazioni correlate ai tempi e ai costi e decidere come verrà risolto il problema. Da questi cambiamenti e dalle decisioni che ne conseguono derivano spesso ritardi, costi aggiuntivi e contenziosi legali. Parte III CAPITOLO 3.2 3.2.2 INEFFICIENZE DEGLI APPROCCI TRADIZIONALI
44 In ogni progetto numerose parti interessate devono coordinare i propri sforzi per raggiungere un obiettivo comune e, quando i flussi di lavoro delle diverse aree di competenza sono ben organizzati e strutturati per la cooperazione, si rilevano notevoli vantaggi per la commessa. Al contrario, se lo scambio di informazioni è insufficiente e non si comunica in modo corretto possono verificarsi ritardi e sforamenti del budget. L’adozione della metodologia BIM permette di integrare le figure professionali in gioco in un percorso lavorativo fluido e dinamico, risolvendo le problematiche legate alla mancanza di collaborazione tramite un proficuo interscambio di conoscenze. In questo modo si ottiene una gestione più efficiente del flusso di progettazione e si ha un maggior controllo sul processo e sui risultati: i lavori vengono effettuati in modo più ordinato e veloce, garantendo un risultato qualitativamente migliore. Le diverse tecnologie digitali sono un supporto essenziale per l’implementazione dell’approccio collaborativo BIM: i Common Data Environment (CDE) sono piattaforme cloud centralizzate che permettono la condivisione e la gestione efficiente delle informazioni tra tutti i partecipanti di un progetto o di un’organizzazione. Con i dati reperibili in ogni momento e da chiunque, gli architetti possono variare elementi del progetto all’istante e le imprese addette alla costruzione possono apportare modifiche al modello anche quando non sono in cantiere. Malgrado l’eterogeneità delle discipline implicate, ogni professionista può scegliere di utilizzare le migliori soluzioni software per la sua specifica competenza senza alcun rischio di incompatibilità o perdita di dati. 3.3 VANTAGGI DEL BIM 3.3.1 MIGLIOR COLLABORAZIONE E CONDIVISIONE Appaltatore Appaltatore SubAppaltatore SubAppaltatore Cliente Cliente Manager Manager Ingegnere Ingegnere Fornitore Fornitore Project Manager Project Manager CDE Facility Manager Facility Manager METODO TRADIZIONALE COMMON DATA ENVIRONMENT In un CDE, ogni figura coinvolta ha accesso a tutti i dati del progetto
45 Realizzare il progetto di un’opera è di per sé un lavoro complesso, ma diventa ancora più impegnativo se ci si ritrova a dover fronteggiare numerosi errori di progettazione, che possono causare problemi di sicurezza, determinare lo sforamento dei tempi e dei costi di costruzione. Le sviste principali si riferiscono a omissioni o a irregolarità che i professionisti, tra cui ingegneri, architetti e geometri, possono compiere inavvertitamente durante la fase di realizzazione di un progetto. I più comuni errori di progettazione possono riguardare: • La presenza di conflitti tra i diversi componenti dell’opera (strutturali, architettonici e impiantistici) • Il mancato rispetto degli standard di settore (sicurezza, antincendio, barriere architettoniche, ecc...) • L'inadeguato dimensionamento strutturale • L'utilizzo di materiali inappropriati o non abbastanza resistenti e durevoli • Il mancato raggiungimento delle prestazioni energetiche previste • La progettazione di spazi e ambienti poco funzionali • La presenza di imprecisioni nella programmazione dei lavori e nella stima dei costi Gli errori commessi in fase di progettazione, a seconda della loro entità, possono generare ritardi nell’esecuzione dei lavori, determinare la necessità di costose varianti in corso d’opera e perfino pregiudicare sicurezza, funzionalità e qualità del risultato finale. Il semplice cambiamento della finitura esterna di una facciata, ad esempio, comporta la modifica della trasmittanza della parete, del costo ed eventualmente, dei carichi strutturali. Adottando processi BIM è possibile eliminare quasi totalmente errori, duplicazioni e interferenze, con conseguenti risparmi in termini di tempi e costi. Tra le funzionalità più time saving nei software BIM è opportuno menzionare la modifica bidirezionale tra modello e disegni: in funzione delle varianti apportate, tutte le tavole di progetto si aggiornano in tempo reale. All’interno del BIM, piante, prospetti e sezioni sono semplici viste differenti dello stesso oggetto, permettendo un miglior rilevamento e conseguente eliminazione delle imprecisioni. Il progettista può guardare tutte le viste contestualmente e scegliere di operare su quella che desidera, osservando i cambiamenti simultanei su tutte. Una qualsiasi variazione effettuata si ripercuote anche su tutti i grafici generati. Inoltre, la creazione di un modello digitale unico per il progetto, che quindi include le informazioni afferenti a tutte le diverse discipline, lascia meno spazio a inavvertenze e cattive interpretazioni. Con il BIM il costo di costruzione può scendere drasticamente: si è calcolato intorno al 30%, grazie alla riduzione degli errori progettuali e a una gestione totalmente più efficiente del cantiere. 3.3.2 ELIMINAZIONE DEGLI ERRORI E OTTIMIZZAZIONE DI TEMPI E COSTI Parte III CAPITOLO 3.3
46 Attraverso il miglioramento dei processi di progettazione e costruzione, e soprattutto attraverso l'efficientamento dei due, il BIM è stato in grado di rivoluzionare il mondo dell’edilizia e delle costruzioni producendo risultati finali qualitativamente migliori sotto ogni punto di vista. Come già citato, il BIM aiuta il controllo accurato di tutte le fasi progettuali. Ciò si deve anche all’utilizzo di strumenti molto evoluti di simulazione e di visualizzazione realistica che consentono ai progettisti di prevedere cosa accadrà nel reale. Grazie al real-time rendering e alla realtà virtuale si possono prendere decisioni più oculate sulla composizione dei volumi e sulla scelta dei materiali, ma anche studiare meglio l’incidenza della luce naturale durante le diverse stagioni e il rapporto tra l’opera e il contesto di riferimento. Una visione esatta di quello che sarà il risultato finale è un grande vantaggio anche per il cliente, con cui si avrà una comunicazione più diretta e trasparente sulle idee progettuali. L’adozione del BIM non porta benefici solo nell’ambito pratico ma conduce il valore estetico del design ad un livello superiore. Grazie a tecnologie come la modellazione parametrica, i progettisti possono andare oltre i limiti della loro immaginazione e disegnare opere in forme del tutto innovative che non sarebbero state possibili senza il BIM. A causa di macchinari pesanti e di altezze particolarmente elevate, i cantieri edili possono essere ambienti di lavoro rischiosi. Anche nelle economie avanzate, fino al 40% degli incidenti mortali sul lavoro si verificano proprio nei cantieri. Tuttavia, il BIM può intervenire per proteggere le vite umane e la salute. Attraverso un’eccellente pianificazione e analisi dei rischi, i project manager possono mitigare il verificarsi di rischi di incidenti. Grazie al BIM è possibile interfacciare in maniera efficace i diversi ambiti progettuali con la progettazione ergotecnica (Studio dei mezzi tecnici, organizzativi e psicologici diretti a realizzare le condizioni di una migliore efficienza del lavoro) che, in ambito BIM, si esprime come Construction Site Information Modeling (CoSIM). Con il supporto dei software BIM oggi disponibili è possibile cogliere aspetti del cantiere di futura implementazione che prima sarebbero stati di difficile identificazione. La disponibilità di un modello tridimensionale rappresentabile con una successione di fasi costruttive e le informazioni ergotecniche a corredo consentono di poter effettuare, in fase di progettazione, simulazioni cantieristiche plausibili avendo a disposizione in modo immediato tutte le informazioni utili riguardanti il progetto nel suo contesto ambientale. Dal punto di vista cantieristico l’analisi delle informazioni ergotecniche CAPITOLO 3.3 Parte III 3.3.3 RISULTATI FINALI DI QUALITÀ SUPERIORE 3.3.4 MAGGIORE SICUREZZA IN CANTIERE