Passaggio dal CAD al BIM, visto dallo studio di ingegneria ed architettura

Passaggio dal CAD al BIM, il punto di vista dello Studio di ingegneria ed architettura

Dal CAD al BIM

Il punto di vista dello studio DoMo, sulla transizione dal CAD al BIM, rappresenta una testimonianza su quali sono stati gli effetti legati all’adozione, ovvero le difficoltà ed i vantaggi del metodo e degli strumenti BIM nei servizi di ingegneria e architettura.

Il passaggio al BIM è stata quasi una evoluzione dell’attività di progettazione. I primi approcci al mondo BIM, quando ancora non era un tema diffuso come oggi, risalgono al 2007. All’epoca l’offerta era abbastanza stretta per questa tematica benché, sia ArchiCAD sia Revit erano già utilizzati. Sempre nello stesso periodo avvenivano i primi contatti esplorativi, verso Allplan Ingegneria e infine, su Tekla Structures.

In realtà, attingendo alla memoria il tema era già noto dai primi anni 2000, con la presa visione di un ambiente CAD 3D, PDS Integraph molto usato nel mondo Oil&Gas, in cui sono note le complessità geometriche dovute ai piping, alle componenti meccaniche e parti di struttura portante. Ciò ha sempre generato un notevole fascino in termini di efficienza della progettazione (per esempio quelle che oggi sono definite come clashes già allora erano gestite). Il tema quindi era stato già esplorato ma non se ne avvertiva la stretta necessità nel mondo dell’AEC.

Nel 2008, l’Arch. Monica Stroscia e l’Ing. Nicola Mordà hanno deciso di fondare il proprio ufficio, DoMo Studio a Torino e dal 2010 è diventano pienamente operativo.

L’attività è stata svolta con l’utilizzo dei consueti sistemi CAD. Tuttavia, nel 2012 presso lo studio è stato ripreso il tema della modellazione 3D con l’uso del software Dassault CATIA, dovendo affrontare la progettazione di complesse strutture per impianti idroelettrici – Hydro Power Plant. I costi improponibili del sistema e la difficoltà potenziale di comunicare con altri colleghi, imprese ecc. (il formato .dwg è anche ora estremamente diffuso) hanno fermato lo sviluppo.

Il 2015-2016 è stato il biennio cardine. Già nel 2015 per il progetto strutturale di parti in legno di edifici si avevano complessi modelli 3D; per alcune commesse da svolgere in Svizzera era stato utilizzato il servizio di un consulente per produrre i modelli in Tekla.  Nel 2016, la necessità di realizzare lo sviluppo costruttivo di un tetto molto complesso, generato nelle sue forme geometriche dagli architetti con ArchiCAD, ha spinto in modo quasi naturale, a sperimentare un ambiente BIM per la progettazione vista la complessità del modello architettonico di base. Con uno degli ingegneri strutturisti è stata fatta questa sperimentazione, con esito interessate. Difatti, sono state superate le difficoltà di comprendere le reali forme del tetto e quindi la definizione delle strutture portanti è stata molto più agevole.

Dalla precedente esperienza, per lo stesso motivo è stato utilizzato Revit (ancora una volta per questioni di coperture complesse di Hotel) ma con l’aggiunta di aver generato l’intero modello dell’edificio compresi pilastri e solai. Sino a questa fase l’approccio ad ambiente BIM è praticamente avvenuto per superare la difficoltà di modellazione in presenza di forme complesse, nulla di più e solo nel cotesto della progettazione strutturale, mentre, lo sviluppo di tutte le armature è stato svolto in ambiente CAD.

La Sezione Architettura dello Studio, per via del livello di dettaglio estremamente elevato (scala 1:2), non ha partecipato attivamente in questa sperimentazione, ma l’ha incentivata con informazioni correlate. Diversamente è accaduto per la Sezione ingegneria, per la quale il BIM è risultato molto di più e che le potenzialità degli attuali software erano decisamente maggiori (sulla carta): definizione della armatura, clash detection, progettazione HVAC etc.

La presenza di una figura professionale specializzata in progettazione BIM-Oriented con formazione accademica impostata in termini progettazione conforme al sistema BIM è stata l’elemento di cerniera tra il mondo CAD e il mondo BIM. In seguito ad una fase di sperimentazione e valutazioni in termini di potenzialità, capacità ed opportunità, lo Studio ha deciso di entrare pienamente nel mondo BIM. L’occasione è stata la partecipazione a un importante progetto infrastrutturale completamente realizzato in ambiente BIM: dalla modellazione territoriale, stradale strutturale a quella architettonica ed impiantistica. Il coordinamento generale è stato svolto dalla società di ingegneria del gestore autostradale.

Un progetto per un’area molto vasta e numerose opere progettate al dettaglio di un LOD 350. Questa è stata l’occasione per verificare anche i limiti degli ambienti dell’epoca ormai lontana rispetto alla velocità con cui evolvono sia gli strumenti sia i concetti sia la diffusione. Con questo progetto, il CAD è stato abbandonato quasi definitivamente, infatti le attività che si stavano portando avanti a livello di definizione delle armature di dettaglio sono state immediatamente affidate a Revit con l’ausilio di alcuni plug-in, in un’epoca in cui non era maturo lo sviluppo di dettaglio delle armature. Erano presenti molti limiti per una progettazione reale, a livello di impresa di costruzione, per cui è stato necessario utilizzare alcuni plug-in e cercare di superare i limiti che anche questi strumenti ponevano.

Dal 2017 tutte le attività di progettazione strutturale sono svolte in ambiente BIM.

I risultati ottenuti nel passaggio dal CAD al BIM

In una prima fase i risultati non apparivano così eclatanti. L’”immaturità” del software e la fatica ad estrarre le informazioni per gli scopi di costruzione, sembravano un ostacolo difficile da superare. Ma la strada era tracciata e si percepiva quanto fosse irreversibile. Il lavoro di team ha consentito di migliorare i risultati: per esempio la produzione delle tavole di cantiere con tutti i dettagli di armatura si è allineata con le modalità di redazione in ambiente CAD, sfruttando però le doti del dato informativo del modello e quindi riducendo enormemente le fonti di errore.

Le sezioni sono coerenti con le piante e tra loro; geometrie complicate possono essere evidenziate con viste dal modello 3D; le armature sono modellate con riferimento alla loro effettiva posizione e, soprattutto, con i reali ingombri (cosa estremamente utile per anticipare eventuali difficoltà di montaggio).

In sostanza il cantiere ha avuto grande beneficio di ciò.

In altri contesti è stato naturale fornire il file IFC a società clienti che hanno trasferito il dato in ambiente di modellazione Autodesk Inventor per poi ritrasferirlo al loro supplier utilizzatore di Tekla, per riavere alla fine il medesimo dato al contrario.

Facilmente si è sfruttata la capacità di Revit di estrarre dati da un modello geometrico per computare la quantità di rifiuti generati dalla demolizione di un fabbricato (già organizzati per tipologia), grazie proprio alla generazione degli abachi di elementi.

Lievemente più complicato risulta, o meglio necessita di una attenzione specifica la fase di modellazione geometrica, nel caso in cui i dati, sempre estratti dagli abachi, debbano essere utilizzati per i computi.

In questo contesto l’esperienza del tecnico senior è insostituibile e deve essere egli a indirizzare la corretta via per la modellazione sin dalle primissime fasi, al fine di poter razionalizzare, dopo, l’estrazione delle informazioni utili al computo (BOQ/BOM).

Com’ è stato il cambio nei processi

Come evidenziato il passaggio è stato graduale come il cambio dei processi interni allo Studio.

Si può dire che il maggior cambiamento che si è riscontrato sta nel fattore tempo. Pensare che la progettazione BIM sia time saving è profondamente e pericolosamente errato.

È necessario che il LOD richiesto sia ben chiaro in termini di significato, soprattutto in fase di quotazione economica delle attività. LOD elevati (300-400) necessitano di una notevole mole di tempo già in fase iniziale. Pertanto, questo è un tema da condividere da subito col committente. Dopo, le fasi di lavoro sono certamente più agevoli rispetto al progetto CAD. Ma arrivare ad un modello completo e coerente tra tutte le discipline necessita in anticipo di una importante mole di lavoro. Si può dire che la distribuzione del carico di lavoro è spostata in modo massivo nella fase iniziale della progettazione, e non necessariamente il tempo complessivo è inferiore a quello della progettazione CAD-based.

Tuttavia, si guadagna molto in accuratezza e completezza, a tutti i livelli, e virtualmente illimitata capacità di estrazione di informazioni. Inoltre, di un modello è agevole verificare la completezza; esso può essere ereditato fase per fase, e “semplicemente” reso via via più completo.

In sostanza, la grande differenza nella modalità di progettazione è legata alla costruzione del modello stesso.

Un mito da sfatare è il grande beneficio della progettazione parametrica. In generale i software che rappresentano le piattaforme BIM attuali, sono dotati della possibilità di costruzione di famiglie con parametri, ma non è immediato né costruirle né fare in modo che esse si adattino a tutti i cambiamenti che una progettazione complessa può richiedere.

Si devono, però, accettare dei razionali compromessi nel livello di modellazione, nel senso che porsi l’obiettivo di arrivare a un livello di modellazione da progettazione meccanica con strumenti che guardano un edificio è del tutto inutile e controproducente. Pertanto, anche determinati dettagli possono essere soppressi a vantaggio del dato informativo che può essere facilmente inserito nel modello, ad esempio come scheda tecnica, per identificare in modo preciso un componente. L’overmodelling è certamente inutile e, per certi versi dannoso. Tuttavia, i vantaggi hanno pesato in modo decisivo sulla definitiva adozione del nuovo approccio.

Interazione interdisciplinare tra architettura e ingegneria

Una volta adottato il sistema dalla sezione Ingegneria strutturale, rapidamente si è presentata l’occasione di testare su un progetto reale l’interazione con il comparto architettonico.

Un complesso di edifici da recuperare è stato affrontato in tale ambito ed è stato ricostruito nell’ambiente BIM, comprensivo anche delle componenti strutturali. Questo è stato il punto di svolta anche per la sezione architettura, che ha apprezzato le capacità di interazione ma soprattutto l’efficacia di un modello unico al fine di condividere, certe scelte tra strutturista e architetto. Non si è avuto ancora modo di affrontare il tema dell’accoppiamento col MEP ma i dubbi circa l’opportunità sono praticamente inesistenti.

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Quali sono stati i primi passi per il passaggio dal CAD al BIM

I primi passi sono stati in parte descritti in precedenza, si può dire che vi è stata una evoluzione quasi naturale: dall’utilizzo come modellatore verso l’ambiente integrato in cui convergono più discipline ognuna con i propri dati. L’origine di tutta la migrazione può essere identificata nella difficoltà tipica dei sistemi CAD, poco responsive a certe modifiche o, addirittura a certe modellazioni 3D piuttosto articolate.

Compreso che il mondo BIM non era né solo un software né solo un modello 3D, ma un metodo completo, un contenitore di dati, la profonda differenza e potenza ancora inesplorata, è stata evidente.

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Cosa è cambiato con questo passaggio in termini di lavoro ed attività

Il cambio è stato radicale: scontata la fase di modellazione, si è guadagnata un’agilità in termini di produzione di elaborati grafici che con il CAD convenzionale era difficile da ottenere; ma, il dato più importante è l’accuratezza e univocità del dato informativo. L’esempio più calzante è la redazione dei dettagli di armatura in viste (es. in sezioni) differenti di un oggetto complesso.

Ogni armatura ha la sua etichetta ed essa sarà sempre identificata in modo univoco e corretto qualunque sia la vista che si interroga. Non è possibile generare errori che col sistema CAD poteva capitare. La coerenza tra viste diverse è scontata, facilmente è possibile osservare e interrogare il modello in viste diverse. In sintesi, sono stati ridotti potenziali errori umani. Un notevole sviluppo è però necessario per adottare dei formati di uscita grafica delle viste, le classiche tavole, che siano il più possibile vicine agli standard precedenti. Ma anche questo sforzo è premiato dal fatto che una volta effettuato la sua modifica è decisamente agevole.

Oggi, anche grazie all’evoluzione delle piattaforme software, il risultato grafico finale è molto vicino a quello del CAD, con il grande vantaggio che ogni vista altro non è che una proiezione grafica di dati di un grande database che contiene tutte le informazioni del modello.

Circostanze e risultati di questo passo

La sperimentazione in campo è stata certamente il passo decisivo: le basi accademiche sono state affinate anche con la guida dei tecnici più esperti. La sinergia creatasi ha anche portato a sperimentare oltre la semplice attività progettuale, utilizzando le capacità delle piattaforme BIM anche per altri scopi.

Il miglior risultato da indicare è certamente la crescente simbiosi con un sistema da esplorare che supporta l’ufficio nella quasi totalità della progettazione. Ciò è significativo, perché il passo della migrazione dal CAD al BIM si può assimilare a un cambio di abito: da uno “vecchio” ma comodo e familiare ad uno nuovo che diventa subito familiare, e quindi ciò tranquillizza sulla correttezza della scelta fatta. Si riscontra un deciso miglioramento della qualità della progettazione, decisamente più esplicativa che in passato e con uno sforzo, una volta costruito il modello s’intende, decisamente inferiore con una accuratezza di molto superiore al passato.

L’unica nota poco intonata è il fatto che il cantiere necessita ancora della carta, almeno in Italia, per funzionare: il capocantiere necessita della tavola cartacea generalmente. La messa in tavola delle viste non è un automatismo; ciò che in automatico è prodotto, quantomeno dalla piattaforma Revit (ma in realtà da quello che è stato verificato ricevendo .dwg prodotti con ArchiCAD per esempio) non è immediatamente fruibile; esso va processato, generato con razionalità e criterio. Un “bad model” produrrà “bad information” (garbage in garbage out). Questa è probabilmente, almeno per ora, la fase più delicata.

Le piattaforme BIM hanno limiti non noti in termini di versatilità. La ricerca al miglioramento dell’accuratezza, della dinamicità, della capacità di parlare con altri ambienti è continua: sperimentando l’efficacia e le modalità per far dialogare dei CAD parametrici puri (per esempio Autodesk Inventor) con Revit, al fine di ottimizzare e superare la fase di overmodelling che appesantirebbe il software; il model-check è ancora un tema da affrontare nel prossimo futuro, l’overlapping tra esecuzione di cantiere e progetto è un’altra tematica, la gestione dei point-cloud, il passaggio diretto e sicuro ai programmi di computazione (generazione di BOQ/BOM), il “dialogo bidirezionale” coi codici di calcolo sono tutti temi da affrontare e risolvere in futuro presente.

Il core business di DoMo Studio, è sempre stata la progettazione molto accurata e orientata alla costruzione, cosa molto apprezzata da chi materialmente deve eseguire le opere. DoMo Studio legge la naturale evoluzione delle proprie modalità di progettazione: tendenzialmente al passo col progresso tecnico.

 

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