Strumenti per strategie di progettazione sostenibile: ottimizzazione di tecnologie e protocolli BIM-Blockchain integrati per l’applicazione dei criteri ambientali minimi, CAM, all’intervento sull’ambiente costruito esistente e sul patrimonio culturale

Abstract

Obiettivo della proposta di ricerca è l’implementazione di una soluzione (TRL4) di tecnologie BIM-Blockchain integrate per la gestione dei flussi informativi, con particolare riferimento al contesto dell’intervento sul patrimonio costruito esistente ed alla crescente importanza di requisiti quali i criteri ambientali minimi, CAM, anche nel contesto degli appalti pubblici. A partire dall’esperienza e collaborazione con l’azienda ospitante, nonché dall’appartenenza della medesima in qualità di socio al Clust-ER BUILD della Rete Alta Tecnologia dell’Emilia-Romagna, l’architettura e le funzionalità implementate saranno inoltre testate con riferimento a target di end-user diversi; professionisti e tecnici di pubblica amministrazione. Stato dell’arte: problematica nel contesto scientifico nazionale - internazionale Il settore delle costruzioni è costituito da una concatenazione di processi di lungo periodo caratterizzati da una non ottimale gestione e coordinazione delle informazioni e dei dati prodotti dalle diverse attività che rallenta la tempestività dei flussi impattando sulle diverse fasi progettuali. La filiera delle costruzioni negli ultimi anni ha affrontato momenti di crisi che hanno ridimensionato il lavoro nell’intero settore ed una profonda trasformazione strutturale tuttora in corso.

Metodologia della ricerca

La proposta di ricerca prevede lo sviluppo di cinque fasi:

• WP1 – Analisi dello stato dell’arte, con particolare riferimento alle soluzioni BIM-Blockchain sviluppate o in fase di sviluppo per la filiera delle costruzioni;
• WP2 – Analisi e modellizzazione dei flussi informativi con riferimento alla gestione di una o più commesse tipo e nell’ambito dell’utilizzo di metodi e strumenti BIM applicati alla gestione dei criteri ambientali minimi di progetto;
• WP3 – Studio delle funzionalità integrate BIM-Blockchain;
• WP4 – Verifica e validazione delle soluzioni progettate mediante il coinvolgimento di gruppi di stakeholder e target di utenti finali;
• WP5 – Disseminazione.

La metodologia BIM ha richiamato, sin da subito, l’attenzione dell’industria delle costruzioni spingendo con forza ad un adeguamento dell’ambito legale verso «contratti collaborativi» basati sul BIM. Il metodo BIM descrive il processo di creazione e gestione di un modello digitale contenente informazioni di diverso tipo (strutturali, energetiche, geometriche, impiantistiche, ecc.) di un edificio, sia esso in fase di progettazione/costruzione o già esistente. Per la gestione di tali informazioni occorre disporre di un ambiente di condivisione dati (ACDat). In molti Paesi questo ambiente è definito CDE (Common Data Environment) ed è adottato per consentire di utilizzare al meglio l’interoperabilità propria del BIM; in Italia prende il nome di ACDat disciplinato dalle norme UNI 11337.

Tendenze, innovazioni – Criticità

Le potenzialità della metodologia BIM e l’innovazione che questa può apportare alla filiera delle costruzioni sono focalizzate alla riduzione del costo iniziale delle costruzioni (e dei costi relativi all’intero ciclo di vita dell’edificio), nonché alla riduzione del tempo di realizzazione dell’opera (dall’avvio al completamento dei lavori) e alla sostenibilità ambientale. Le principali caratteristiche innovative che distinguono il BIM sono:

• La realtà virtuale (digital twin). Attraverso questa tecnologia vi è la possibilità di gestione a distanza, permettendo l’interazione da remoto tra cantiere ed ufficio;
• ACDat in cloud che permette, in tempo reale, la visione simultanea di dati dei processi di costruzione e progettazione tra diverse persone in luoghi diversi. In questo modo si facilita una collaborazione produttiva;
• La scansione laser 3D (assieme all’utilizzo di droni) ci restituisce tutte le informazioni dell’esistente, utili come base per il modello BIM;
• Il 4D (considerazione del tempo), il 5D (calcolo dei costi) e il 6D (gestione del ciclo di vita) aggiungono parametri fondamentali al modello BIM.

Ciò permette ai progettisti di vedere in che modo una decisione influenzi i costi di un progetto in una fase precoce. Il 6D si concentra principalmente sugli sviluppi a lungo termine, aggiungendo fin dalle prime modellazioni i dati riguardanti la manutenzione e la sostenibilità. Grazie ai miglioramenti nel settore della collaborazione e dell’utilizzo dei dati, gli installatori ottimizzeranno anche la resa del loro investimento in BIM. La modellazione BIM migliora la cooperazione nella catena e l’efficienza interna. I vantaggi che essa offre in termini di sostenibilità hanno un’importanza crescente. Tenendo conto delle caratteristiche energetiche e dei materiali fin dalla fase di progettazione, si possono realizzare costruzioni più efficienti dal punto di vista energetico. Nella fase operativa si possono ottenere importanti risparmi di costi energetici e di emissioni di CO2 utilizzando prodotti e materiali adeguati.

Un altro elemento interessante è l’economia circolare, ovvero un sistema economico pensato per potersi rigenerare da solo garantendo dunque anche la sua ecosostenibilità. Ciò permette nella fase di progettazione la simulazione dello smantellamento dell’edificio, per accertarsi che esso possa essere demolito o riciclato riducendo al minimo il lavoro e gli sprechi.

Obiettivi e risultati attesi

Obiettivo del progetto qui proposto è valutare funzionalmente e tecnicamente uno sviluppo del metodo BIM e dei processi ad esso collegati quali la progettazione, costruzione e gestione dell’opera basata sull’impiego della tecnologia Blockchain finalizzata a:

• Certificare la consegna e l’approvazione dei modelli BIM in particolari fasi della progettazione;
• Certificare i passaggi di stato e di responsabilità tra professionisti nei processi;
• Gestire la contrattualistica (contratti collaborativi) e l’avanzamento dei lavori sugli appalti basati sul BIM attraverso gli SmartContract;
• Favorire la sostenibilità ambientale con particolare riferimento alla crescente importanza di requisiti quali i criteri ambientali minimi.

La tecnologia Blockchain viene così utilizzata come uno strumento di controllo e di automatizzazione delle varie fasi progettuali e definita come un registro digitale le cui voci sono raggruppate in pagine (blocchi), concatenate in ordine cronologico e la cui integrità è garantita dall’uso di primitive crittografiche. Questa metodologia permette di semplificare la creazione di “smart community” collaborative garantendo sicurezza, integrità e trasparenza. L’integrazione BIM-Blockchain potrebbe ulteriormente favorire lo sviluppo di tematiche quali la digitalizzazione, l’innovazione e la sostenibilità ambientale, avvicinandosi sempre più al raggiungimento degli obiettivi sopracitati.

Bibliografia e sitografia
Building automation e sostenibilità in edilizia di Guido R. Dell'Osso - Maggioli Editore
Smart building involucro 2.0 di Marco Casini - DEI
https://www.mite.gov.it
https://www.ingenio-web.it
https://punto3.it

Innovation Chain S.r.l.
c/o “International Business Center”
Via Ferrarese 3 – 40128 Bologna (BO)

Periodo: 12 mesi

Il progetto è coerente con i seguenti Ambiti di Ricerca e Innovazione del PNR 2021-2027:

5.2.1 Patrimonio culturale
Articolazione 4. Applicazione di nuovi modelli economici per la sostenibilità e la resilienza

5.5.2 Cambiamento climatico, mitigazione e adattamento
Articolazione 7. Sviluppo di strategie e azioni per l’attuazione di interventi di adattamento climatico

5.5.4 Energetica ambientale
Articolazione 2. Rigenerazione e decarbonizzazione del patrimonio edilizio

I principali impatti dell’attività di ricerca riguardano il contributo a: la definizione di soluzioni a supporto della digitalizzazione della filiera; la più diffusa applicazione delle tecnologie HBIM alla catena del valore dell’intervento sul patrimonio costruito esistente; l’integrazione di tecnologie BIM e abilitanti integrate, blockchain, a supporto della gestione sostenibile, trasparente ed efficace del ciclo di vita dell’intervento sul patrimonio esistente.

Conseguentemente, attraverso la ricerca si intende contribuire all’aggiornamento dello stato dell’arte e del dibattito sui temi della applicazione di tecnologie abilitanti integrate alla filiera delle costruzioni anche attraverso il coinvolgimento di specifici target di stakeholder e della Rete Alta Tecnologia e Clust-ER della regione Emilia-Romagna.

• BIM
• Blockchain
• Patrimonio costruito
• Piattaforme digitali
• Sostenibilità