Model checking nel processo BIM: formati standard, requisiti e criticità

Model checking nel processo BIM: analisi dei formati stardard IFC e BCF, aspetti chiave e criticità. La necessità di analisi preliminari alle attività di verifica vere e proprie (clash detection e code checking)

Nello sviluppo di un flusso digitale per la realizzazione di un modello BIM federato (modello digitale risultante dall’unione di più modelli realizzati ad opera di singoli team specialistici) che consenta la migliore integrazione tra i modelli realizzati da diversi specialisti, attività fondamentali sono la verifica e la gestione delle interferenze e delle incoerenze.

Tali attività vengono definite dalla norma UNI 11337-5:2017, norma italiana a supporto dei processi informativi delle costruzioni, come segue:

Analisi delle interferenze geometriche: analisi delle possibili interferenze geometriche tra oggetti, modelli ed elaborati rispetto ad altri, il corrispettivo del più noto termine inglese Clash Detection;
Analisi delle incoerenze: analisi delle possibili incoerenze informative di oggetti, modelli ed elaborati rispetto a regole e regolamenti, il corrispettivo invece delle attività di Model and Code Checking anglosassoni.

La norma UNI predica poi la conduzione di questo tipo di attività all’interno dei cosìddetti Livelli di coordinamento, per i quali identifica tre differenti livelli:

Coordinamento di 1° livello: attività di coordinamento di dati ed informazioni presenti all’interno di un solo modello digitale.

Per questo livello sono prescritte le seguenti analisi:

analisi delle interferenze geometriche tra le entità appartenenti allo stesso modello digitale;
analisi delle incoerenze del modello digitale rispetto ai riferimenti prescritti dal Capitolato informativo.

Coordinamento di 2° livello: attività di coordinamento di dati ed informazioni presenti all’interno di più modelli digitali. Per questo livello la norma prevede di effettuare:

Per questo livello sono prescritte le seguenti analisi:

analisi delle interferenze geometriche tra i distinti modelli digitali;
analisi delle incoerenze dell’insieme dei modelli digitali rispetto ai riferimenti prescritti dal Capitolato informativo.

Coordinamento di 3° livello: controllo e soluzione di interferenze e incoerenze tra dati/informazioni/contenuti informativi generati da modelli digitali, e dati/informazioni/contenuti informativi non generati da modelli digitali.

Per questo livello la norma prevede di effettuare:

analisi delle interferenze geometriche tra modello digitale ed elaborati;
analisi delle incoerenze del modello digitale e degli elaborati ad esso correlati, ma non automaticamente generati rispetto ai riferimenti prescritti dal Capitolato informativo.

La norma UNI infine propone la redazione di report di sintesi delle criticità individuate, utilizzabili per la trasmissione delle correzioni necessarie da apportare ai singoli modelli affinché si possa progredire nella loro aggregazione. Suggerisce, inoltre, l’uso di formati aperti ed in particolare dei seguenti formati:

IFC (Industry Foundation Classes) per la produzione dei modelli digitali;
BCF (BIM Collaboration Format) per la gestione della reportistica prodotta a seguito delle analisi condotte.

Questo breve excursus normativo è stato fatto per ricordare la complessità di questi flussi di verifica e per cercare di comprendere quali possano essere le problematiche a cui si vanno incontro nello svolgimento di questo tipo di attività.

Il lavoro collaborativo ed il formato BCF

La progettazione nel settore delle costruzioni solitamente prevede la collaborazione tra diversi team specialistici.

Durante le revisioni progettuali nascono problematiche differenti che devono essere indirizzate ai diversi membri appartenenti a vari team. Ogni team opera con il proprio software per realizzare un modello digitale contenente le informazioni frutto dell’analisi del suo ambito specialistico (es. strutturale, architettonico, impiantistico, ecc.).

Serve dunque un formato comune che consenta alle varie figure coinvolte di comunicare nella stessa lingua per lo scambio dei modelli digitali; il formato standard preposto a tale scambio è il formato IFC già descritto e trattato in altri articoli di questo blog.

Ma come è possibile scambiare invece le informazioni riguardanti problematiche legate a verifiche e coordinamenti prescritti ad esempio dalle norme UNI 11337?

Il formato IFC contiene dati collegati alle entità modellate ma non è un formato ideato per lo scambio di report documentali o workflows.

Al contrario il formato BCF è un formato aperto che permette l’aggiunta di commenti testuali, screenshot ed altre informazioni all’interno del modello IFC per garantire una migliore comunicazione tra i vari gruppi che partecipano alla realizzazione di un progetto.

Il BCF è un formato proposto da diverse software house nel 2009 che si pone lo scopo di essere uno standard aperto che sia in grado di garantire flussi di comunicazione tra i vari software BIM based.

Garantisce una forma di comunicazione fisicamente separata dal modello digitale in formato IFC, ma che al contempo è integrabile ad esso per consentire il coordinamento dei vari team coinvolti in un processo di progettazione. L’uso di questo formato consente di ottimizzare i flussi di scambio informativo senza la necessità di trasferire modelli BIM di grandi dimensioni (ad esempio tramite Internet) e di agevolare l’uso di differenti software invece di avere la necessità di utilizzare un solo ambiente di modellazione.

Il file BCF è un file compresso che contiene un folder per ogni interferenza/incoerenza individuata. All’interno di quest’archivio sono presenti 3 tipologie di file con il compito di trasmettere tutte le informazioni utili ad individuare in maniera univoca il problema riscontrato.

Essi sono:

MARKUP, ossia un file che contiene informazioni testuali in merito al file IFC con il modello, sull’autore del report, sulle entità coinvolte ed i commenti necessari alla risoluzione della problematica;
VIEWPOINT, punti di vista che inquadrano il problema riscontrato direttamente sul modello digitale. Possono essere molteplici e sono collegabili ai commenti contenuti nel Markup;
SNAPSHOT, immagini della problematica in questione collegate ai punti di vista individuati all’interno del modello digitale.

Criticità del formato IFC e prerequisiti di un modello per la creazione di Rule set personalizzabili

L’utilizzo del formato IFC è spesso accompagnato da dubbi relativi alla sua affidabilità.

La domanda che ci si pone più frequentemente è: “Quando si esporta in formato IFC, può verificarsi una perdita di dati?”.

Le ricerche scientifiche sul formato IFC sono di solito condotte con un test sequenziale. Il principio è semplice: un file IFC viene importato in software BIM based, quindi immediatamente esportato in un nuovo file IFC.

Un altro software BIM based importa questo file ed effettua la stessa sequenza di operazioni.

Dopo una serie di importazioni ed esportazioni tra diversi software BIM, se la conversione delle entità IFC in entità proprietarie nei software è funzionale al 100%, il modello dovrà risultare identico a quello iniziale.

Il formato IFC non è però concepito per trasmettere il concetto di insieme di parametri e di componenti, ma per rendere possibile lo scambio di informazioni (geometriche ed alfanumeriche) tra i vari professionisti che si ritrovano a collaborare durante lo sviluppo di un progetto. Durante l’esportazione, le proprietà e i valori associati vengono conservati, ma non saranno più in grado di definire il comportamento o di influenzare la geometria delle varie entità, poiché questa capacità viene persa durante l’esportazione.

Dunque è più corretto pensare al formato IFC come ad un’istantanea del progetto, che inquadra il modello digitale in un dato istante sotto un certo punto di vista, quello dello specialismo che lo ha generato.

Ai fini del controllo dei modelli digitali è però forse necessario porsi un altro quesito prima di andare a condurre le verifiche che ci siamo prefissati: siamo sicuri che il modello in formato IFC sia stato esportato in maniera corretta sia da un punto di vista geometrico che informativo?

Prima di poter predefinire regole specifiche alle quali il modello deve sottostare ed attivare la conseguente verifica attraverso apposite funzionalità degli strumenti utilizzati, è bene possedere uno strumento che analizzi il modello BIM (o anche federazioni di modelli) e verifichi la presenza di determinate informazioni o requisiti geometrici indispensabili funzione dell’uso per cui il modello è stato realizzato.

Il formato BCF ci consente per quanto detto di comunicare eventuali incongruenze riscontrate, di comunicarle sotto forma di report per richiedere in sostanza una modifica del modello digitale (da effettuarsi nel software di BIM authoring utilizzato) e una ricondivisione dello stesso in formato IFC.

Criticità e attività preliminari alla verifica

Ipotizziamo di possedere un modello in formato IFC e doverlo sottoporre ad attività di clash detection o code checking.

Prima di procedere a tali attività, sarebbe opportuno riuscire a verificare che il file IFC sia formalmente corretto e non presenti vizi geometrici e/o informativi. Tuttavia il flusso operativo e le funzionalità messe a disposizione dagli strumenti software oggi presenti sul mercato non prevedono operazioni preliminari di questo tipo sui file IFC.

Sarebbe auspicabile dunque disporre di software che consentano di effettuare le dovute valutazioni preliminari, mettendo a disposizione le seguenti funzionalità:

ridefinizione puntuale della geometria: possibilità di ridefinire puntualmente la geometria di un elemento esportato in formato IFC, senza la necessità rielaborare tutto il modello digitale. Ovviamente si parla di ridefinizioni puntali e non della possibilità di rimodellare completamente l’entità; per tali attività si utilizzano già i software di BIM authoring (software che consentono la definizione…)
aggiunta/correzione di informazioni: possibilità di aggiungere informazioni alle entità o correggere eventuali informazioni errate. Anche questa opportunità garantirebbe la velocizzazione del flusso relativo alla creazione di un modello digitale federato: infatti, nel momento in cui una tipologia di dato richiesto non è presente all’interno del modello IFC, risulta impossibile avere il valore numerico o alfanumerico da verificare e sottoporre al nostro Rule set di verifica. Tuttavia alcune informazioni (mancanti o errate) potrebbero essere facilmente dedotte direttamente dal nostro modello digitale grazie a specifici tool, superando le difficoltà generate da una esportazione incompleta.
creazione di relazioni: la possibilità di apportare modifiche relazionali, come ad esempio creare una gerarchia tra entità o istaurare corrispondenza tra elementi in base ai valori dei loro parametri, agevola il processo di verifica.

Attività di model checking

Una volta effettuate queste valutazioni preliminari e corrette le eventuali incongruenze riscontrate, si può procedere alle ormai note attività di model checking:

Clash detection

La Clash detection consiste nella verifica delle interferenze geometriche, ossia il processo di individuazione degli elementi che collidono tra loro. Le entità in questione possono collidere per vari motivi, ottenendo diversi tipi di clash ditection:

hard clash: elementi che occupano lo stesso spazio fisico, come ad esempio il caso di una trave o un pilastro che attraversano una finestra. In questo caso è necessario richiedere la rielaborazione di uno o più modelli digitali confrontati;
soft clash: gli elementi risultano incompatibili tra loro da un punto di vista geometrico, perché invadono il reciproco spazio necessario al montaggio o alla manutenzione. In questo caso è possibile rimandare la risoluzione del conflitto direttamente in fase costruttiva, senza rielaborazione dei modelli digitali;
4D/workflow clash: gli elementi sono temporalmente tra loro non ammissibili; si pensi ad esempio ad un arredo che per le sue dimensioni dovrà essere introdotto in un ambiente prima dell’ultimazione dei tramezzi. In questo caso è opportuno risolvere la questione apponendo un opportuno mark up in corrispondenza degli elementi interessati, senza rielaborazione dei modelli digitali.

Code checking

Il Code checking consiste nella verifica delle incoerenze informative e delle regole a cui il nostro modello digitale deve rispondere, con l’individuazione delle inadempienze rispetto a:

prescrizioni da Capitolato Informativo (CI) o piani di gestione Informativa (pgI): in tal caso potrebbero essere violati alcuni criteri di corretta modellazione o potrebbero essere assenti proprietà richieste in maniera specifica all’interno dei documenti posti a base di gara;
norme tecniche o regolamenti specifici: in questo caso potrebbero essere violate prescrizioni tecniche normative o regolamentari (es. altezze minime per conseguire l’agibilità dei locali, larghezze di accesso, distanze di sicurezza, ecc. );
criteri personalizzati: in questo caso potrebbero essere violati requisiti o prescrizioni definite dal progettista/committente (es: presenza di elementi necessari alla corretta fruizione dello stabile, presenza ringhiere di protezione in corrispondenza delle finestre, ecc.).

Eventuali difformità devono ovviamente poter essere evidenziate in maniera grafica ed in maniera tabellare, permettendo al tecnico responsabile di apportare le necessarie modifiche.

L’analisi delle problematiche rilevate viene condivisa tramite la visualizzazione e la contestuale descrizione nei diversi formati standard BCFo in formato excel o PDF.

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