Integrazione tra sistemi BIM e sistemi di acquisizione tridimensionale: prospettive per lo sviluppo

L’integrazione tra i sistemi Bim e i sistemi di acquisizione tridimensionale sembra passare naturalmente da un processo informatico di interfacciamento e “traduzione” dei diversi dati ottenuti. Questo è uno dei problemi da affrontare nel prossimo futuro: la strada su cui investire importanti risorse, sia economiche che intellettuali. Il mercato è pronto e necessita che questi strumenti si strutturino in maniera integrata in un workflow totalmente trasparente se non invisibile (l’utente quasi non dovrebbe accorgersi di cosa sta succedendo a livello informatico).

Gli scanner 3D (laser, ottici, ecc) sono da 5-6 anni una tecnologia utilizzata professionalmente nel settore del rilievo e della topografia, soprattutto nei settori dell’analisi dell’esistente (as build as), nella cantieristica, nelle infrastrutture e chiaramente nel settore del restauro e della conservazione.
Analoghe riflessioni e parallelismi si possono condurre analizzando l’evoluzione dei sistemi Cad, dalla loro ideazione fino al loro avanzamento in sistemi tridimensionali numerici BIM, adatti specialmente alla fase di progettazione esecutiva del settore costruzioni.

È intuitivo a questo punto immaginare come questi due mondi debbano convergere: processo analogo accadde oltre 2 secoli fa nell’incontro tra rilievo e proiezioni geometriche “mongiane”, tra le tecniche di disegno e la rappresentazione del progetto come elemento stesso della progettazione.
Le tecniche di rappresentazione sono sempre state elemento fondante e modificante del pensiero del progettista, ne sono esempio Borromini con l’uso della prospettiva o F.O.Gehry con l’uso dei sistemi di modellazione e della fotogrammetria tridimensionale.

Il flusso di informazioni tra rilievo e progetto è ciclico e continuo specialmente quando ci si rapporta ad elementi specialistici. Quando il supporto su cui la materia era restituita (rilievo) e quello sui andava a costruirsi (progetto) era la medesima, il flusso era invisibile poichè non andava a modificare in nessun modo il workflow dell’attività progettuale. Medesimi erano gli strumenti, medesima era la grammatica d’interpretazione dei segni, che oggi standardizzato attraverso normative UNI-ISO. I materiali erano rappresentati e realizzati in un formato conforme per entrambi i mondi (rilievo e progettazione), restituiti su un supporto cartaceo con scala di rappresentazione certa, con una coerenza rappresentativa presa appunto dalle normative di riferimento (si può considerare identica anche la logica nei sistemi CAD 2D). Non c’era quindi nessun problema di dialogo delle informazioni, nulla che non fosse al limite contenuto nei passaggi di scala.

E’ evidente come una maggiore complessità nel gestire/acquisire informazioni abbia portato a specializzazioni sempre maggiori. L’evoluzione della potenza di calcolo degli elaboratori e lo sviluppo software ha portato a migliorare l’utilizzo dei sistemi (e infatti sia i sistemi di acquisizione tridimensionali sia i sistemi Bim sono entrati nell’uso comunque) e le loro capacità, rendendo però i due mondi sempre meno “vicini” e quindi sempre meno compatibili o interfacciabili.
Ad oggi le geometrie che strutturano i sistemi Bim e le clouds of point (generate dai sistemi di acquisizione tridimensionale) sono strutturalmente diversi. I Bim si basano sulla descrizione della geometria sulla base di un numero di parametri definiti o definibili (questo nei sistemi più complessi, migrati spesso dai sistemi CAD meccanici), mentre le nuvole di punti altro non sono che milioni di coordinate geometriche, “punti” nello spazio.
I sistemi BIM utilizzano un motore informatico moderno, complesso e strutturato che permette di andare ben oltre la geometria stessa (si pensi all’utilizzo della semantica per la descrizione/interrogazione dei modelli, la possibilità di attribuire alla geometria caratteristiche di peso, resistenza, caratteristiche termiche, di computo, ecc.). I modelli BIM non sono solo modelli rappresentativi, ma sono oggetti con una capacita intrinseca di interrogazione e analisi progettuale/conservativa/divulgativa/materica/numerica/ecc.. extra-visualizzativa. Ecco perché i modelli Bim devono essere il presente della buona progettazione dove le caratteristiche meccaniche, di computo ed energetiche diventano spesso più importanti a livello qualitativo e normativo-autorizzativo del progetto stesso.
Le nuvole di punti sono da considerarsi invece come un grosso dinosauro a livello informatico, moltissime informazioni, spesso ridondanti e senza analisi critica (di base coordinate xyz, riflettanza e dato colore rgb). Questo, per assurdo, è la sua forza: riuscire a portare con se in ufficio un intero oggetto architettonico e analizzarlo nel tempo in ogni sua parte, da diverse competenze, per ogni esigenza (strutturale, architettonico, impiantistico, ecc.) non essendo più vincolati all’accesso di quello spazio in quelle condizioni e in quel determinato momento storico, non ricorrendo subito, in prima battuta, all’utilizzo delle proiezioni Mongiane per la definizione del nostro rilievo.
Tale ricchezza di informazioni crea complessità nella fase di analisi critica, momento in cui si deve interpretare il “caos” della nuvola di punti per arrivare ad una restituzione. Una fase lunga ma controllabile se gli strumenti restitutivi scelti sono di tipo Cad2D, ma che diventa impervia, infida e seducente quando si intraprende la strada restitutiva della modellazione tridimensionale. Il motivo di questa dicotomia può essere individuato nella mancanza di una grammatica di riferimento, almeno per quanto riguarda il settore architettonico, dopo quasi 40 anni dalla nascita della modellazione 3D che, individuata una scala di restituzione, possa portare 2 persone a realizzare un modello tridimensionale di restituzione in maniera coerente e comparabile.

I problemi, dal punto di vista informatico, sono numerosi, ma l’investimento delle major del settore Cad-Bim porterà probabilmente, in brevissimo tempo, a portare tutto su un unico supporto e a rendere il workflow invisibile.
Il vero problema, il vero investimento della ricerca scientifica, è di definire norme, protocolli, linee guida, piattaforme che possano creare una grammatica comune nel linguaggio della modellazione architettonica Cad e Bim, soprattutto in riferimento alla restituzione da nuvola di punti.
Questa è la sfida: sfida che purtroppo definisce vantaggi economici di difficile traguardo (specie per le grande aziende), sfida che resta in mano, almeno nello sviluppo e nelle proposto, alle Università e ai Centri di Ricerca. Il primo passo per una inversione di rotta sarebbe una normativa capace di recepire queste problematiche permetterebbe una tutela reale del mercato del lavoro e eviterebbe il deprezzamento continuo di queste competenze, che via via sta mettendo a dura prova gli operatori al servizio del settore.

Lo schema a blocchi metodologico identifica la necessità di avere il modello Bim al centro del workflow di lavoro. Questo come modello “contenitore” delle diverse tipologie di dato di analisi e rilievo, ed elemento base in relazione alle possibili interrogazioni o output (strutturale, energetico, Cad, prototipazione, ecc.)

Applicazione del rilievo laser tridimensionale su edifici abitativi Ina-Casa, presso il quartiere Barca a Bologna*. La struttura dati è quella di una terna di coordinate spaziali più il valore di riflettanza.

Modellazione Bim della stessa struttura architettonica (edificio abitativo Ina-Casa a Bologna*) acquisita tramite laser scanner, finalizzata allo studio ed analisi del complesso da molteplici punti di vista: tipologico, strutturale ed energetico. Il rilievo Hds è servito come base per poter ricostruire in maniera particolarmente precisa e dettagliata la conformazione morfologica dell’architettura.

Un immagine che vede verso il futuro, dove piattaforme informatiche integrate permetteranno tramite una grammatica critica di riferimento, il flusso “invisibile” tra il rilievo laser e il modello Bim.

Crediti:
Rilievo laser scanner 3D e modellazione BIM su edifici abitativi Ina-Casa, presso il quartiere Barca a Bologna eseguito dal DIAPReM della Facoltà di Architettura di Ferrara. Gruppo di lavoro: Prof. Marcello Balzani, Arch. Federico Ferrari, Arch.Cristina Vanucci, Arch. Alessandro Pancaldi, Ing.Gabriele Tonelli. Si ringrazia ACER Bologna.

FEDERICO FERRARI, Architetto (1976), collabora e lavora con l’Università di Ferrara e il DIAPReM dal 1996. Dal 2006 è professore a contratto presso il Dipartimento di Architettura e Disegno Industriale dell’Ateneo di Ferrara. Dal 2010 è parte del TekneHub Tecnopolo di Ferrara, appartenente alla Piattaforma Tematica Costruzioni della rete alta tecnologia dell'Emilia-Romagna, come responsabile delle attrezzature. Ha una grande esperienza di sviluppo nel settore del rilievo tridimensionale e notevole conoscenza dei settori di modellazione 3D, prototipazione rapida, termografia e Realtime Rendering. Partecipa all'interno di team ai progetti di ricerca nazionali Prin e Firb. Conta partecipazioni a mostre ed esposizioni e una serie di pubblicazioni e saggi su volumi e riviste scientifiche del settore, e la partecipazione a conferenze internazionali. Ha seguito come relatore diverse Tesi di Laurea su temi inerenti il rilievo tridimensionale, la termografia e i beni culturali. Ha tenuto lezioni, corsi di formazione e master per altre Università ed Istituti privati. Dal 2013 è amministratore di Agave srl, società attiva nel settore laser scanner, modellazione tridimensionale e servizi informatici per pubbliche amministrazioni e società private.