Il BIM per la gestione delle infrastrutture: tutti i vantaggi

Dopo aver affrontato il BIM applicato al Facility Management, cerchiamo di approfondire alcuni aspetti legati all’utilizzo del BIM per la gestione delle infrastrutture. Le metodologie e le tecnologie ad oggi disponibili consentono di ottenere una visione globale dell’intera rete infrastrutturale e sull’integrazione della stessa con i servizi limitrofi e con il contesto territoriale in cui essa si trova. Essa viene a sua volta scomposta nei sui elementi principali (tronco stradale, intersezioni, opere d’arte puntuali, ecc.), e mediante l’utilizzo di specifici sensori (che forniscono informazioni riguardanti il traffico, la morfologia del territorio, le condizioni climatiche, le condizioni di esercizio e di degrado, ecc.) è possibile simulare diversi scenari che aiuterebbero nella scelta decisionale (sia durante la valutazione della migliore soluzione progettuale, che durante la fase di gestione e manutenzione).

Integrando tra loro i dati relativi alla manutenzione effettuata e da effettuare, all’incidentalità, alle opere d’arte ed agli impianti tecnologici presenti, al traffico, alla rete idraulica, alla geologia, al catasto, ecc., si ottiene uno strumento in grado di facilitare il processo decisionale alla base delle scelte che il gestore si trova ad affrontare durante la fase operativa di un’infrastruttura, nello specifico, viaria.

Di fatti, grazie alla metodologia del BIM e all’adozione del Big Data Analytics e Internet of Things, ogni attore coinvolto svolge meglio la propria attività. Tali metodologie e tecnologie innovative facilitano la consegna, la gestione e l’accesso alle informazioni necessarie per svolgere una specifica attività.

Ciò costituirà un’unica fonte di “saperi” da cui attingere informazioni: ogni “satellite” (sistemi e strumenti BIM oriented) ruota attorno ad un unico “contenitore” (Data Warehouse), che si sviluppa durante l’intero processo del costruito ed ogni attore coinvolto partecipa ad alimentarne il contenuto informativo.

Come gestire il processo informativo

In fase di pianificazione è importante stabilire una WBS relativa allo sviluppo del processo informativo durante le varie fasi e definire i diversi modelli progettuali e il loro contenuto informativo in modo da essere utili per un determinato obiettivo e utilizzo.

Durante la fase di costruzione è necessario garantire la consegna e l’interoperabilità dei dati prodotti, definendo il corretto contenuto informativo da assegnare ai vari modelli progettuali.

Durante il processo informativo bisogna stabilire le opportune informazioni, i relativi tempi di consegna e il corretto ambiente di scambio, in tal modo viene assicurata l’integrazione del dato con l’intero processo e con tutti i sistemi ad esso collegati. Ciò è di fondamentale importanza anche durante la gestione degli asset per l’aggiornamento delle informazioni legate al suo stato manutentivo, di esercizio e di degrado. Tali dati possono essere generalmente prodotti dai sensori installati e/o dai diversi operatori durante le varie ispezioni (le moderne tecnologie consentono l’inserimento del dato anche mediante una semplice applicazione sul cellulare).

Di seguito si riportano i principali passi del processo di acquisizione ed integrazione del dato.

Il BIM applicato al FM: come fare?

Avere gli opportuni dati strutturati su un unico ambiente migliora le scelte decisionali. Le varie informazioni raccolte possono essere analizzate ed integrate durante la pianificazione orientata alle specifiche esigenze gestionali al fine di supportare le decisioni e l’esecuzione dei lavori di manutenzione. I gestori possono porre sotto controllo il portafoglio dei propri asset con una prospettiva che pone in relazione variabili strategiche e di performance.

Per i gestori è importante conoscere bene i propri asset a disposizione sia a livello quantitativo che qualitativo, informazioni riguardanti:
– Tipologia;
– Condizione;
– Collocazione spaziale;
– Età;
– Priorità;
– Valore economico;
– Costi di gestione

La corretta aggregazione di tali informazioni migliora l’accessibilità e la gestione del FMS (Facility Management System), facilitando la generazione di uno strumento in grado di tenere sempre sotto controllo l’intero patrimonio infrastrutturale.

BIM oriented per il FM: quali sono gli strumenti?

Nel processo di gestione digitale del FM, i dati sono univocamente definiti all’interno di diversi database relazionati tra loro e strutturati in specifiche gerarchie collegate, organizzate per livello gerarchico (ad es. per quella spaziale: territorio, edificio, piano, locale, attrezzatura, ecc.). Ad ogni elemento è possibile associare una serie di informazioni relative alla gestione di un determinato servizio/attività mediante attributi sia fissi che dinamici, totalmente personalizzabili con possibilità di definire se un determinato valore deriva da una funzione di calcolo di altri attributi.

Il vantaggio è quello di avere a disposizione un unico modello contenente tutte le informazioni necessarie, facilitandone il reperimento, l’inserimento e la relativa gestione. Tali strumenti consentono una completa configurazione di report e filtri, estraendo solo determinate informazioni legate agli elementi da interrogare, agli attributi ed al suo legame con le altre gerarchie.

È anche possibile configurare i flussi di lavoro legati ai processi di ticketing, l’elemento interessato rimane collegato per l’intero processo, facilitando in tal modo il recepimento delle informazioni (attributi, documenti, video relativi alla manutenzione, ecc.) da parte di tutti, compreso l’operatore che dovrà effettuare quello specifico intervento di manutenzione. Ogni attore coinvolto nel processo di ticketing avrà a disposizione un’interfaccia differente in base alle informazioni a cui dovrà accedere e che dovrà fornire, stabilendo permessi e diritti di accesso ai dati differenti per ogni utente.

La gestione operativa di un’infrastruttura viaria

Le tecnologie ad oggi disponibili consentono, in maniera più semplice e veloce, di censire ed ottenere informazioni riguardo all’intera infrastruttura viaria. Viene facilitato e velocizzato il processo legato al rilievo di sottoservizi (elettrici, idraulici, energetici, ecc.), condizioni della pavimentazione, dispositivi installati (guardrail, segnaletiche, impianti tecnologici), zone esterne all’infrastruttura (vegetazione, contesto ambientale ed edilizio, ecc.). L’obiettivo è quello di ottenere un sistema centralizzato di dati, che consenta di immagazzinare e gestire tutte le informazioni legate alla gestione dell’opera, avere una mappatura territoriale sempre aggiornata dello stato manutentivo dell’intera infrastruttura stradale, effettuare analisi e report.

Mediante l’integrazione con mappe GIS provenienti da svariate fonti (mappe catastali, piani delle emergenze, materiali pericolosi, piani di assesto idrogeologico, ecc.) con gli altri strumenti informatici è possibile ottenere un modello digitale relativo allo stato operativo dell’intera infrastruttura, ricco d’informazioni, che rappresenti lo strumento centrale di supporto decisionale per la gestione e manutenzione.

Per quanto riguarda gli interventi di manutenzione è opportuno definire dei criteri standard di priorità d’intervento (basati sul costo dell’intervento, sul budget annuale a disposizione, sulla sicurezza stradale, sullo stato di deterioramento, sulle conseguenze dell’intralciamento alla viabilità, ecc.), con l’obiettivo di agevolare lo sviluppo dei piani di gestione.

Pavimentazioni stradali: come gestirle

La pianificazione integrata basata sull’analisi delle informazioni rappresenta uno dei passi necessari per il bilanciamento delle priorità legate ad un efficace allocazione del budget di spesa a disposizione degli Enti che la gestiscono.

Mediante le attuali tecnologie e metodologie gestionali sarà possibile sviluppare e integrare al modello digitale i PMS (Pavement Management System) con l’obiettivo di migliorare la programmazione dei vari interventi da effettuare (assegnando loro delle priorità), ed ottenere un utile strumento di supporto decisionale per la manutenzione della sovrastruttura stradale.

Nei sistemi FM BIM oriented i degradi della pavimentazione (catalogo dei degradi) vengono strutturati e classificati su una gerarchia, mentre su un’altra vengono definiti i trattamenti da svolgere (rifacimento strato di usura, binder, ripristino sottofondo stradale, ecc.). Entrambe le gerarchie vengono successivamente relazionate con quella spaziale ed affidati una serie di attributi (tra cui la priorità).

Ogni elemento viene geolocalizzato ed associato al tratto stradale di appartenenza ed al personale responsabile di riferimento, avente specifici ruoli ed attività da svolgere. Mediante la generazione di altre due gerarchie relazionate tra loro (organizzazione e dipendenti) è possibile strutturare un vero e proprio organigramma digitale che consente di tenere facilmente traccia del personale.

Altre applicazioni possibili

Simulazione

Mediante l’utilizzo del BIM infrastrutturale e l’integrazione con gli altri sistemi informativi è possibile ottenere un modello digitale centralizzato (rete stradale, idraulica, geologica, sottoservizi, ecc.). Ciò facilita lo svolgimento di determinate simulazioni, quali ad esempio lo scorrimento delle acque che insistono sulla rete viaria (sia di piattaforma che del terreno circostante), verificando il corretto funzionamento dei manufatti idraulici in funzione dell’intensità di pioggia assegnata.

Inoltre, l’utilizzo di telecamere e/o sensori di rilevamento del traffico veicolare, consentirebbe di pianificare la mobilità e l’accessibilità in determinate aree ed in diversi intervalli temporali (in questo caso l’utilizzo della IoE giocherebbe un ruolo importante, nelle aree urbanizzate tale tecnologia permetterebbe di sviluppare dei piani semaforici dinamici al variare dell’intensità di traffico presente).

Monitoraggio delle opere

A causa della morfologia del territorio, il patrimonio storico stradale italiano è composto da una vastissima quantità di opere d’arte, molte delle quali hanno alle spalle parecchi anni di esercizio, rappresentando a oggi un vero problema per chi deve assicurare la sicurezza stradale ed effettuare le corrette scelte manutentive e gestionali (ad es. decidere se chiudere o meno un tratto di carreggiata, anche parziale, generando problemi non indifferenti riguardo la circolazione stradale).

Mediante le attuali tecnologie innovative per il rilievo si potrebbero creare modelli digitali delle singole opere d’arte, che associati a dei sistemi di sensori, siano in grado di monitorare costantemente il reale esercizio dell’intera opera, consentendo di analizzare nel tempo l’entità di un eventuale spostamento strutturale in funzione del carico, identificando le condizioni e dopo quanto tempo potrà avvenire il collasso.

Ciò faciliterebbe la programmazione inerente agli interventi manutentivi di ripristino dell’opera d’arte e/o agli interventi di difesa della stessa (il sistema di monitoraggio consentirebbe anche il pieno controllo di eventuali movimenti franosi dei terreni circostanti).

Decision Support System: in cosa consiste?

Mediante l’utilizzo della IoE (Internet of Everything) e la corretta applicazione del “Data Science” sarà possibile sviluppare i DSS (Decision Support System), che permetterebbero di estrarre in poco tempo e in modo versatile le informazioni utili ai processi decisionali, basate su una rilevante quantità di dati.

Questo consentirebbe:
– l’integrazione automatizzata dei dati derivanti dal monitoraggio con tutti gli altri sistemi gestionali (anagrafiche, piani di manutenzione, piani operativi, piani di emergenze, ecc.);
– l’analisi e monitoraggio dello stato di salute dei viadotti in tempo reale, al fine di facilitare e supportare le decisioni in caso di emergenze (chiusura traffico pesante, chiusura mezza carreggiata, interventi manutentivi, ecc.);
– l’applicazione del machine learning per sfruttare i dati storici ed estrarre informazioni sulle reali condizioni di degrado, pianificando al meglio le manutenzioni, con l’obiettivo di evolvere verso una manutenzione predittiva basata sulle reali condizioni dell’opera;
– di migliorare la pianificazione in merito ad una più efficace allocazione delle risorse in linea al budget di spesa annuale a disposizione per gli interventi di manutenzione;
– di migliorare la comunicazione e la collaborazione tra tutte le figure coinvolte (procedure di ticketing, comunicazioni rapide, approvazione delle informazioni processate e delle scelte effettuate, ecc.).

Asset Tagging: cos’è e come funziona

Le nuove tecnologie legate agli RFID consentono di acquisire le informazioni sugli asset da gestire, i tag vengono collegati ai modelli digitali, in modo tale da consentire la visualizzazione delle informazioni ad esso collegate e facilitarne il relativo aggiornamento. Vi è la necessità di impostare una strategia relativa all’inserimento, all’aggiornamento, al rilevamento ed alla gestione dei vari tag (Asset Tagging).

Inserendo i tag RFID sugli elmetti degli operatori, è possibile monitorare le varie attività in cantiere, migliorandone la sicurezza e la produttività.

Sicurezza degli operatori: l’abbigliamento che “dialoga”

Con l’utilizzo di abbigliamento antinfortunistico in grado di dialogare con il centro di controllo digitale che gestisce la sicurezza in cantiere e le zone di lavoro, in qualsiasi istante è possibile identificare il movimento di persone e macchine durante una determinata attività, individuando rapidamente un possibile rischio per l’operatore.

Immagine in apertura: Open BIM-standard COINS for advanced data exchange (fonte: www.cedr.eu)

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