Digitalizzazione nelle costruzioni: work in progress, ma a macchia di leopardo

Processo di digitalizzazione costruzioni: BIM, IA e IoT trasformano grandi imprese e PMI

Il processo di digitalizzazione del comparto delle costruzioni presenta una situazione a macchia di leopardo, in cui alcune aree e tecnologie sono ormai diventate di uso comune, mentre altre rappresentano una sfida troppo impegnativa per essere affrontata dalle singole aziende di media e piccola dimensione.

Ad esempio, l’Italia ha compiuto progressi significativi nell’adozione del BIM, con molte aziende, enti pubblici e professionisti del settore che stanno integrando questa metodologia nei loro processi di lavoro. Questo aumento dell’interesse è stato guidato da iniziative governative, normative e dalla consapevolezza crescente dei benefici del BIM.

Le grandi imprese di costruzione e gli enti pubblici sono stati i primi ad adottare il BIM in Italia, grazie a maggiori risorse finanziarie e umane per investire in tecnologia e formazione. Queste organizzazioni utilizzano il BIM per progetti di grandi dimensioni e complessità, ottenendo benefici significativi in termini di coordinamento, collaborazione e gestione delle informazioni.

Anche le piccole e medie imprese (PMI) nel settore edile e i professionisti come architetti e ingegneri stanno gradualmente adottando il BIM, sebbene a un ritmo più lento.

La disponibilità di risorse finanziarie e di formazione, insieme alla complessità dei progetti e alla domanda dei clienti, influenzano l’adozione del BIM da parte di queste organizzazioni. Lo stesso processo di diffusione a diverse velocità si riscontra anche in altre aree di digitalizzazione e per le medesime motivazioni: solo progetti di grandi dimensione
e complessità lanciano sfide nuove e richiedono un salto di innovazione che solo le grandi imprese sono oggi in grado di affrontare, visti gli ingenti investimenti necessari.

Altre tecnologie, come ad esempio la stampa 3D in cemento, sono utilizzate solo in centri di ricerca e in progetti pilota: in questi caso il lavoro da compiere per diffonderle nelle aziende del settore è particolarmente gravoso.

In prospettiva va rilevato che lo sviluppo pervasivo della digitalizzazione nel settore delle costruzioni è un processo ancora in corso, ma che porterà nel prossimo futuro significativi cambiamenti e miglioramenti in diversi aspetti dell’industria edile. Alcune delle principali linee di sviluppo che sfruttano al meglio l’innovazione tecnologica a oggi disponibile sono descritte di seguito.

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Adozione di tecnologie ai operanti su BIM

Il BIM sta diventando sempre più diffuso e standardizzato nel settore delle costruzioni, garantendo miglioramento della collaborazione, ottimizzazione dei processi di progettazione e costruzione, riduzione degli errori e aumento dell’efficienza complessiva del progetto.

L’intelligenza artificiale potrà essere proficuamente applicata in varie aree del contesto BIM, apportando valore aggiunto alla progettazione in diversi modi:

Generazione automatica di design: l’IA potrà generare automaticamente design preliminari o suggerire modifiche ai progetti esistenti basandosi su criteri specifici come le prestazioni strutturali, l’efficienza energetica o la conformità normativa.

• Analisi e ottimizzazione del progetto: l’IA potrà analizzare i modelli BIM per identificare problemi potenziali, migliorare l’efficienza e l’ottimizzazione del progetto, ad esempio ottimizzando la distribuzione degli spazi, la gestione dei flussi di persone o il dimensionamento dei sistemi meccanici, elettrici e idraulici.
• Simulazioni avanzate: l’IA potrà eseguire simulazioni avanzate su modelli BIM, ad esempio per valutare le prestazioni energetiche degli edifici, la sismicità strutturale, il comportamento degli occupanti o la qualità dell’aria interna.
• Riconoscimento e classificazione automatica degli elementi: l’IA potrà riconoscere automaticamente gli elementi nei modelli BIM e classificarli in categorie specifiche, facilitando l’analisi e l’estrazione di informazioni utili per il progetto.
• Assistenza decisionale: l’IA potrà fornire assistenza decisionale ai progettisti e agli ingegneri durante il processo di progettazione, ad esempio suggerendo alternative di design o fornendo raccomandazioni basate su dati storici o best practice.
• Controllo qualità: l’IA potrà analizzare con precisione le foto della costruzione edile per identificare anomalie costruttive su grandi superfici, soprattutto se correlate con i dati di monitoraggio raccolti dai sensori IoT (es. micro crepe nell’intonaco legate ad asciugatura troppo rapida causata da temperature estive molto alte o da un’esposizione al sole particolarmente svantaggiosa).
• Gestione e manutenzione degli asset: l’IA potrà ottimizzare la gestione e la manutenzione degli asset nel ciclo di vita degli edifici, ad esempio prevedendo la manutenzione preventiva, ottimizzando i processi di gestione degli impianti o valutando l’impatto delle decisioni di progettazione sulla manutenibilità a lungo termine.

Complessivamente, l’applicazione dell’IA al BIM potrà migliorare l’efficienza, la precisione e la qualità del processo di progettazione, consentendo ai professionisti del settore edile di prendere decisioni più informate e di ottenere risultati migliori in termini di prestazioni, sostenibilità e valore complessivo degli edifici e delle infrastrutture.

Internet of things (IOT) e sensoristica

La crescente disponibilità di sensori e dispositivi IoT sta consentendo una maggiore raccolta di dati in tempo reale sui siti di costruzione e negli edifici stessi, creando una sinergia che porta a numerosi benefici nel settore delle costruzioni:

• Monitoraggio e gestione dei siti di costruzione: i sensori IoT potranno essere utilizzati per monitorare in tempo reale le condizioni dei siti di costruzione, inclusi fattori come la temperatura, l’umidità, la presenza di agenti inquinanti. Questi dati potranno essere integrati nel modello BIM per consentire una migliore pianificazione delle attività di costruzione, il rilevamento precoce di problemi e la gestione proattiva della sicurezza.
• Monitoraggio delle prestazioni degli edifici: dopo la costruzione, i sensori IoT potranno essere installati negli edifici per monitorare le prestazioni in tempo reale, inclusi parametri come il consumo energetico, la qualità dell’aria interna, l’umidità e la temperatura. Questi dati potranno essere integrati nel modello BIM per supportare la manutenzione predittiva, ottimizzare l’efficienza energetica e migliorare il comfort degli occupanti.
• Tracciamento e gestione degli asset: utilizzando tag RFID o tecnologie di localizzazione indoor, sarà possibile tracciare la posizione e lo stato degli asset e delle attrezzature sul cantiere. Queste informazioni potranno essere integrate nel modello BIM per una migliore gestione degli asset, pianificazione della logistica e prevenzione della perdita di materiali.
• Automazione dei processi: i dispositivi IoT potranno essere utilizzati per automatizzare una varietà di processi sul cantiere, come il controllo remoto degli impianti, l’attivazione di sistemi di sicurezza e l’esecuzione di task ripetitivi. Integrando queste funzionalità nel
• modello BIM, sarà possibile migliorare l’efficienza operativa e ridurre il tempo e i costi associati alla costruzione.

Gestione dei flussi di lavoro e ottimizzazione della produzione: l’analisi dei dati generati dai sensori IoT potrà essere utilizzata per ottimizzare i flussi di lavoro e i processi di produzione sui cantieri, identificando aree di inefficienza e migliorando la pianificazione delle attività. Questo potrà portare a una maggiore produttività, riduzione dei tempi
di costruzione e miglioramento complessivo della qualità del progetto.

L’integrazione dell’IoT con il BIM porterà a una maggiore trasparenza, controllo e ottimizzazione nel ciclo di vita delle costruzioni, consentendo una progettazione più efficiente, una costruzione più sicura e una gestione più intelligente degli edifici e delle infrastrutture.

Realtà virtuale e aumentata

Le tecnologie di realtà virtuale (VR) e aumentata (AR) saranno sempre più utilizzate nel settore delle costruzioni, in particolar modo per:

• Visualizzazione immersiva dei progetti: utilizzando la realtà virtuale, gli stakeholder potranno esplorare i modelli BIM in modo immersivo, consentendo una migliore comprensione dello spazio e delle relazioni tra gli elementi. Questo faciliterà la comunicazione e la collaborazione tra i membri del team, riducendo i fraintendimenti e accelerando il processo decisionale.
• Valutazione del design e revisione del progetto: la VR e l’AR consentiranno agli utenti di valutare il design degli edifici e delle infrastrutture in situazioni realistiche, consentendo di identificare potenziali problemi di design o conflitti prima che vengano realizzati. Ciò contribuirà a ridurre i costi associati alle modifiche durante la fase di costruzione e migliorare la qualità complessiva del progetto.
• Formazione e addestramento: La realtà virtuale potrà essere utilizzata per fornire formazione e addestramento agli operatori e ai lavoratori del cantiere, simulando situazioni di lavoro realistiche e consentendo loro di acquisire competenze in un ambiente sicuro e controllato. Questo ridurrà il rischio di incidenti sul lavoro e migliorerà l’efficienza sul cantiere.
• Controllo della qualità e ispezioni virtuali: utilizzando la VR e l’AR, gli ispettori potranno condurre ispezioni virtuali degli edifici e delle infrastrutture durante la fase di costruzione e durante la manutenzione. Ciò consentirà di identificare eventuali difetti o problemi di qualità in modo tempestivo, consentendo interventi correttivi  prima che diventino costosi da risolvere.
• Coinvolgimento degli stakeholder e presentazioni di vendita: la VR potrà essere utilizzata per coinvolgere gli stakeholder nei progetti di costruzione, consentendo loro di esplorare gli spazi e sperimentare le caratteristiche del progetto in modo interattivo. Questo aumenterà l’interesse e il supporto per il progetto, facilitando la vendita e l’approvazione da parte degli investitori e delle parti interessate.

Automazione e robotica

L’automazione e la robotica stanno rivoluzionando diversi aspetti della costruzione, dal montaggio prefabbricato al monitoraggio automatizzato dei progressi sul cantiere; i robot possono essere impiegati per svolgere compiti ripetitivi e pericolosi, migliorando la sicurezza e l’efficienza sul luogo di lavoro. Gli impatti di tali tecnologie saranno molteplici:

• Costruzione prefabbricata e modulare: l’automazione e la robotica potranno essere impiegate per la produzione prefabbricata e modulare di componenti edili come pareti, pavimenti, tetti e strutture, in modo da ridurre i tempi di costruzione, migliorare la qualità e la precisione delle componenti e consentire una maggiore flessibilità progettuale.
• Assemblaggio e montaggio: robot specializzati potranno essere utilizzati per l’assemblaggio e il montaggio di componenti edili sul cantiere, come ad esempio pareti, finestre, impianti e altri elementi strutturali, riducendo la dipendenza dal lavoro manuale e migliorando l’efficienza del processo di costruzione.
• Monitoraggio e ispezione automatizzati: robot dotati di sensori potranno essere impiegati per monitorare e ispezionare il progresso della costruzione e la qualità dei lavori in tempo reale, contribuendo a identificare tempestivamente eventuali difetti o problemi di qualità, consentendo interventi correttivi tempestivi e riducendo i costi associati a riparazioni e rifacimenti.
• Movimentazione e logistica: robot mobili potranno essere utilizzati per la movimentazione e la gestione dei materiali sul cantiere, migliorando l’efficienza e la sicurezza dei trasporti e riducendo il rischio di incidenti e infortuni legati al sollevamento e al trasporto manuale di materiali pesanti.
• Manutenzione predittiva: robot autonomi potranno essere impiegati per eseguire operazioni di manutenzione preventiva sugli edifici e sulle infrastrutture, come la pulizia delle facciate, la riparazione di guasti agli impianti e la sostituzione di componenti usurati, contribuendo a prolungare la vita utile degli asset e a ridurre i costi di gestione e manutenzione nel tempo.

L'articolo è estratto dal 7° Report OICE sulla Digitalizzazione e sulle Gare BIM 2023 pubblicato a marzo 2024.

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