Blockchain per la certificazione dei flussi informativi tra ACDat: l'applicazione per il collaudo delle strutture

È ormai noto che la metodologia BIM si propone come strumento di information management dell’industria delle costruzioni; la standardizzazione dei flussi informativi e la conseguente gestione degli stessi attraverso gli Ambienti di Condivisione dei Dati è, dunque, una componente fondamentale dell’approccio. Gli Ambienti di Condivisione dei Dati sono regolamentati in Italia dalle UNI 11337 che li definiscono ACDat, mentre a livello internazionale sono disciplinati dalle ISO 19650 e vengono definiti Common Data Environments (CDEs).

Sempre di più si sta parlando di utilizzare più ACDat e per farlo si occorre definire modalità con cui strutturare le procedure di scambio informativo tra CDE. In questo ambito una possibile innovazione tecnologica può essere rappresentata dalle blockchain. Presso il Dist dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, in collaborazione con il DIETI della stessa università, si stanno proprio indagando le prospettive di utilizzo di questa tecnologia, in particolare degli smart contract, a supporto delle interfacce di scambio informativo tra ACDat per consentire la certificazione dei flussi informativi tra gli stessi, in applicazioni legate alla progettazione strutturale. 

Quanti Ambienti di Condivisione dei Dati usare?

L‘idea di prevedere un singolo ambiente di condivisione (ACDat o CDE) a uso di tutti gli attori del processo edilizio e utilizzabile in tutte le fasi del ciclo di vita dei manufatti è stata introdotta dalle PAS 1192-2:2013 (attualmente ritirate). Tuttavia, oggi, una tale configurazione è messa in discussione; le ISO 19650-1,2:2019 individuano almeno due CDE: un CDE di commessa (del soggetto proponente o appointing party, da approntare già in fase di gara) e un CDE distribuito (dei soggetti incaricati o appointed parties). Si smentisce così il concetto di CDE unico ad accesso libero e indiscriminato da parte del committente (vedi il precedente articolo di Ingenio).

La presenza di più di un CDE è attualmente oggetto di discussione anche del gruppo di lavoro UNI/CT033/SC5/GL04 che si occupa della stesura e revisione parte 5 delle UNI 11337. Più in dettaglio, si argomenta che l’ACDat di un’opera può difficilmente essere unico e non sempre è necessario che abbia la forma completa descritta nella UNI EN ISO 19650-1:2019 (ovvero che presenti tutti gli stati di lavorazione: stato di elaborazione, stato di condivisione, stato di pubblicazione e stato di archiviazione).

In relazione poi alle modalità di suddivisione dell’ACDat, le logiche di separazione potrebbero essere ricollegati a: aspetti di tipo contrattuale, ovvero legati alla proprietà dei dati; aspetti di tipo procedurale-operativo, ovvero legati alla disponibilità dei dati; aspetti di tipo tecnologico, ovvero legati alle modalità di produzione dei dati. Ad esempio, quindi, un ACDat potrebbe essere suddiviso secondo:

• Gli stadi del processo edilizio (secondo le UNI 11337): programmazione, progettazione, produzione ed esercizio.

• Gli attori del processo edilizio: committenti, progettisti, imprese, gestori.

• Gli usi dell’ACDat: progettazione, consegna presso enti pubblici, gestione dell’opera, ecc.

Il passaggio da un ACDat unico ad ACDat, per così dire, multipli comporta inevitabilmente la necessità di prevedere delle procedure di scambio delle informazioni (anche se per ora sarebbe più corretto parlare di file piuttosto che di informazioni o dati). Ad esempio, un affidatario (ovvero l’impresa, i progettisti, la DL o il gestore) dovrà trasferire periodicamente dei file dal suo ACDat all’ACDat del committente. 

Attualmente, la necessità di prevedere procedure di scambio informativo tra ACDat è annidata nei bandi e si solleva chiaramente solo all’atto pratico, cioè al momento della consegna. Le possibili modalità con cui strutturare le procedure di scambio informativo tra CDE sono introdotte dalle DIN SPEC 91391:2019 Common Data Environments (CDE) for BIM projects – Function sets and open data exchange between platforms of different vendors, le quali predispongono l’uso di Application Programming Interface (API) soprattutto per gestire le milestones e i data drops. La normativa UNI 11337-5:2017 impone, tuttavia, requisiti tecnici di sicurezza e tracciabilità dei flussi informativi per la gestione dei file all’interno del singolo ACDat. Pertanto, è logico presumere che gli stessi requisiti valgano anche per i flussi informativi tra ACDat. 

In questo quadro di complessità, una possibile innovazione tecnologica può essere rappresentata dalle blockchain. Presso il Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura (Dist) dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie per l’Informazione (DIETI) della stessa università, stiamo proprio indagando le prospettive di utilizzo della tecnologia blockchain, in particolare degli smart contract, a supporto delle interfacce di scambio informativo tra ACDat per consentire la certificazione dei flussi informativi tra gli stessi, in applicazioni legate alla progettazione strutturale. Stiamo analizzando i possibili benefici di questo approccio sullo stadio di produzione dell’opera, con particolare attenzione alle fasi di esecuzione, collaudo e consegna del sistema strutturale.

I vantaggi nel gestire lo scambio dati mediante un applicativo basato su blockchain integrato con le API degli ACDat

Le DIN SPEC 91391:2019 Common Data Environments (CDE) for BIM projects – Function sets and open data exchange between platforms of different vendors sono la prova evidente della ravvisata necessità di sistemi che permettano la comunicazione tra CDE. La norma costituisce infatti un riferimento fondamentale per la definizione di Application Program Interfaces (API) soprattutto per gestire le milestones e i data drops. In particolare, sono esempi di data drops:

• La compilazione di documenti al termine di una fase (del processo edilizio); 

• La compilazione dei documenti per permessi e autorizzazioni;

• La creazione della documentazione di gara.

Nella nostra visione, l’integrazione tra interfacce (API) di scambio informativo tra ACDat e tecnologia blockchain ben si presta a creare un supporto più efficiente ed efficace per una gestione basata su approccio BIM delle fasi di esecuzione, collaudo e consegna del sistema strutturale. Infatti, data la differente natura dei contratti stipulati tra committenza e impresa oppure tra committenza e Direzione Lavori (DL), è possibile desumere che in fase di esecuzione siano presenti almeno tre ACDat differenti.

DL e impresa gestiscono la documentazione di cantiere, dunque, all’interno del proprio ACDat e poi, all’occorrenza, la scambiano (tra loro o la consegnano alla committenza) attraverso apposite API oppure, più tipicamente, mediante strumenti tradizionali come la posta elettronica certificata (PEC) o non certificata. Gestire questi scambi mediante un applicativo basato su blockchain consentirebbe di tracciare e certificare i flussi informativi tra ACDat oltre a fornire uno strumento innovativo alla figura del collaudatore, che per sua natura è il vero e proprio organo di verifica del processo costruttivo in corso d’opera e a posteriori. Inoltre, l’integrazione di tale applicativo con le API delle piattaforme collaborative consentirebbe di gestire il processo di trasferimento dei dati all’interno degli ambienti di condivisione della specifica commessa, riducendo il rischio di errori. 

Come mostrato in figura 1, un applicativo basato sulle API degli ACDat e, contemporaneamnte, su tecnologia blockchain consentirebbe sia di automatizzare (o semi automatizzare) il trasferimento dei contenitori informativi (definiti dalla UNI EN ISO 19650-1:2019 come “un insieme coerente denominato di informazioni recuperabili all'interno di un file, di un sistema o di una struttura gerarchica”) da un ACDat all’altro, sia di tracciare il processo di trasferimento, certificando che lo scambio sia davvero avvenuto e archiviando su blockchain la traccia informatica (hash) dei contenitori informativi scambiati.

Figura 1: Certificazione su blockchain dei flussi informativi tra ACDat differenti.

Attualmente, le principali figure coinvolte nella fase esecutiva (committente/RUP, progettista  strutturale, DL, impresa, collaudatore) si scambiano, in maniera più o meno ricorrente, informazioni essenzialmente tramite mail e posta certificata relative alle seguenti tipologie di attività: 

• Fornitura dei materiali in cantiere;

• Accettazione dei materiali;

• Sopralluoghi;

• Stato di avanzamento lavori;

• Collaudo.

In relazione al sistema strutturale, queste attività di cantiere concorrono alla produzione di informazioni essenziali ma tipicamente contenute in documenti cartacei che vengono scannerizzati, firmati digitalmente e condivisi via PEC con gli altri attori del processo (ad esempio, se durante la costruzione il direttore dei lavori ha necessità di integrare un SAL e inviarlo al RUP, oggi dovrebbe necessariamente utilizzare una e-mail con posta certificata e firmare digitalmente gli allegati, mentre in futuro potrebbe comunicare all’interno dell’ACDat e garantirne l’autenticità mediante blockchain). Questo tipo di processo nelle modalità attualmente adoperate ha evidenti limitazioni: 

• I file devono essere estratti manualmente dall’ACDat del mittente; 

• Gli allegati delle PEC devono essere scaricati e poi manualmente inseriti nell’ACDat del destinatario con il rischio di errori e perdita file;

• Nei processi che richiedono una revisione dei documenti, l’utilizzo della PEC non garantisce l’individuazione dell’ultima versione, e può indurre in errore.

Viceversa, l’utilizzo di un applicativo basato su tecnologia blockchain avrebbe i seguenti vantaggi: 

• Certificare il trasferimento dei contenitori informativi in termini di origine, autenticità e data;

• Archiviare la traccia informatica di contenitori informativi (quindi file) di qualsiasi natura;

• Archiviare automaticamente il file nella zona di pertinenza  dell’ACDat destinatario;

• Ricostruire la storia dell’intera commessa attraverso l’analisi delle operazioni che riguardano l’indirizzo dello Smart Contract di commessa;

• Verificare formalmente e in via preliminare i contenitori informativi in accordo alle condizioni contrattuali tradotte nello Smart Contract.

Figura 2: Utilizzo dell’applicativo basato su blockchain nel caso del collaudatore.

I vantaggi nella fase di collaudo statico

Le potenzialità di un simile applicativo sono visibili, a nostro avviso, soprattutto nella fase di collaudo statico. Il collaudatore, infatti, una volta ricevuta ad esempio la RSU dalla DL, deve attestare l’esistenza e la correttezza formale e sostanziale dei molteplici allegati che essa richiama. Egli potrebbe quindi utilizzare l’applicativo per interrogare la blockchain, e verificare all’occorrenza l’autenticità e la validità dei documenti in allegato alla RSU come mostrato in figura 2. Attualmente, stiamo infatti valutando la possibilità di automatizzare le verifiche formali (autenticità) svolte dal collaudatore aggiungendo funzioni ad hoc ad uno Smart Contract.

Le modalità del collaudo statico sono, oggi, definiti del Decreto Ministeriale 17 gennaio 2018 - Testo Unico delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC2018) al capitolo 9. Le opere non possono essere mai essere messe in esercizio prima che il collaudo statico sia stato eseguito. Nel dettaglio, il collaudo statico comprende:

• Adempimenti tecnici, ovvero volti alla formazione del giudizio del collaudatore sulla sicurezza e stabilità dell’opera nel suo complesso, includendo il volume significativo del terreno, le strutture di fondazione e gli elementi strutturali in elevazione, nonché sulla rispondenza ai requisiti prestazionali indicati in progetto con particolare riferimento alle azioni sulle costruzioni.

• Adempimenti amministrativi, ovvero volti ad accertare l’avvenuto rispetto delle prescrizioni tecniche necessarie ad assicurare la pubblica incolumità e delle procedure previste dalle normative vigenti in materia di strutture.

Attualmente, una parte importante dell’attività svolta dal collaudatore consiste, quindi, nel ricostruire e analizzare la documentazione cartacea prodotta in cantiere, accertandone la conformità nei confronti della normativa vigente. Adottare l’approccio BIM, consente di facilitare questo processo in quanto la documentazione viene digitalizzata e collocata, in maniera strutturata, nei vari ACDat dell’opera. Tuttavia, per la fase di collaudo non è possibile definire un processo interamente basato su modelli BIM (un BIM use case per il collaudo strutturale dell’opera) poiché le informazioni che riguardano il collaudo di una struttura sono contenute quasi interamente nella documentazione di cantiere scambiata tra DL, impresa, fornitori e committenza. È la tecnologia blockchain che può fornire uno strumento per tracciare i flussi informativi e certificarli in modo da facilitare le operazioni di controllo del collaudatore.

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