Structural E-Permit: il BIM al servizio del processo amministrativo

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Structural E-Permit, come sfruttare il formato IFC Open BIM per ottenere automaticamente il controllo e la verifica di un progetto strutturale

Il processo di digitalizzazione del settore delle costruzioni sta diventando sempre più “strutturale”, allargandosi in settori e campi fin ora poco efficienti e poco “digital friendly”. La stessa BuildingSMART International ha previsto l’applicazione del BIM agli aspetti legati alle procedure amministrative, coniando il termine E-Permit.

Stiamo vivendo un momento di forte rinnovamento tecnologico del settore delle costruzioni che riguarda anche l’aspetto amministrativo e burocratico. A tale scopo infatti sono state sviluppate recenti implementazioni del BIM sulla gestione amministrativa dei processi costruttivi, quali i permessi e le autorizzazioni in ambito edilizio, il rilascio di titoli abilitativi, delle autorizzazioni sismiche e strutturali del Genio, delle autorizzazioni paesaggistiche della Soprintendenza, ecc.

Cosa è l’E-Permit

In particolare, con i processi E-Permit diventa possibile ottenere un controllo automatico finalizzato al rilascio di un titolo abilitativo o un’autorizzazione amministrativa relativi ad un progetto BIM.

In pratica, dopo aver definito uno specifico regolamento (esempio: un regolamento edilizio o una norma tecnica), si riescono ad effettuare in maniera automatica tutte le verifiche previste dal regolamento stesso sul file in formato aperto IFC Open BIM.

Infatti il tecnico, completata la fase di Code Checking del progetto, può caricare su una piattaforma BIM il modello al fine di ottenere una certa autorizzazione.

Grazie all’E-Permit la PA può disporre della possibilità di istruire la pratica in modalità del tutto automatica: un apposito Code Checker potrebbe essere in grado di verificare i progetti depositati in piattaforma e rilasciare l’autorizzazione o generare un report con le verifiche non soddisfatte al fine della modifica del progetto.

Infografica processo E-Permit

Structural E-Permit, il progetto, i partner e gli aspetti generali

Il progetto di ricerca Structural E-Permit, vincitore del buildingSMART International Awards 2019 di Pechino, è finalizzato alla creazione di un percorso digitale del processo di deposito del progetto strutturale e della verifica sismica da parte dell’Ente preposto al controllo e all’archiviazione dei dati, fino al rilascio dell’autorizzazione sismica.

Si tratta di un progetto di ricerca condotto da ACCA, che ha avuto ruolo di coordinamento e che ha sviluppato il software e le piattaforme alla base del progetto, insieme a:

• Regione Campania;
• Università di Napoli Federico II – Facoltà d’Ingegneria – Dipartimento di Strutture Dist;
• Genio Civile di Avellino;
• Comune di Montemarano (AV).

Scopo del progetto è l’applicazione dell’approccio Open BIM per la definizione di una procedura di E-Permit finalizzata all’acquisizione dell’Autorizzazione Sismica attraverso la digitalizzazione della rappresentazione dei risultati dei calcoli strutturali per il Genio Civile.

Structural E-Permit e Open BIM

Una nuova costruzione o un intervento sulla struttura di una costruzione esistente prevede la gestione di un processo amministrativo tra cittadino/committente pubblico-privato ed Ente suddiviso in tre fasi:

1. deposito del progetto strutturale e della verifica sismica presso gli uffici amministrativi e controllo per l’approvazione/rigetto da parte dell’Ente;
2. rilascio di approvazione o richiesta di integrazione;
3. comunicazione di fine lavori e collaudo.

Ciascuna delle tre fasi richiede l’interfaccia del cittadino/committente pubblico-privato con l’Ente ed uno scambio di documenti e dati.

Structural E-Permit sviluppa l’intero processo in forma completamente digitale, ponendo al centro dell’interfaccia e dello scambio di dati tra cittadino/committente pubblico-privato ed Ente il modello BIM della struttura in formato IFC.

Il processo si articola in fasi corrispondenti a quelle che oggi sono svolte in forma tradizionale:

1. deposito di tutti i dati e i documenti richiesti (relazioni tecniche sulle caratteristiche dei materiali, relazioni di calcolo, progetto strutturale, progetto architettonico, relazione geologica, verifica sismica, ecc.) in formato digitale con integrazione spinta al modello BIM in formato IFC. Il controllo è eseguito in parte come Code Checking automatico di regole implementate sulla piattaforma ed in parte in forma semiautomatica attraverso analisi assistita dei dati georeferenziati sul modello IFC;
2. rilascio di approvazione o richiesta di integrazione del deposito su piattaforma collaborativa BIM con notifiche, risoluzione di Issues e chat on line integrati al modello IFC depositato;
3. integrazione su piattaforma collaborativa BIM e sul modello in formato IFC di dati generati durante la fase esecutiva della struttura con aggiunta di documenti (dichiarazione di fine lavori, collaudo) e risultati delle prove eseguite sui materiali usati durante la costruzione.

Il progetto ha implicato lo studio e la sistematizzazione dei dati della progettazione strutturale compatibilmente al processo Open BIM, al formato standard IFC e alla specifica MVD finalizzata allo scopo.

Oggetto della ricerca sono stati inoltre lo sviluppo di software e piattaforme collaborative ad hoc e una sperimentazione pratica del nuovo processo digitale con la definizione di uno specifico caso studio.

Structural E-permit e standard Open BIM

Structural E-Permit consente una comunicazione più performante di dati e documenti tra cittadino/committente pubblico-privato ed Ente in tutte le fasi di deposito del progetto strutturale e verifica sismica di una costruzione, l’archiviazione efficace dei dati e l’eliminazione completa della carta nello scambio d’informazioni.

Open BIM e IFC

L’uso dell’Open BIM, di formati aperti ed in particolare di IFC è stato indispensabile per la libera comunicazione degli stakeholders e per l’efficace integrazione dei processi presenti nel flusso di deposito. Il calcolo strutturale e la verifica sismica, per esempio, possono essere eseguiti attraverso l’uso di differenti software presenti sul mercato.

Il supporto, quindi, del formato aperto IFC e lo studio di un MVD che tutti i software possano facilmente leggere e scrivere risulta indispensabile per una libera scelta di mezzi e servizi di produzione del dato e per il conseguente sviluppo corretto del mercato.

Le considerazioni sono valide anche per tutte le altre fasi del processo (deposito, controllo, aggiornamento, archiviazione). L’uso di un formato aperto, inoltre, è l’unico che riesce a salvaguardare l’Ente preposto all’archiviazione del dato che solo in questo modo può garantirsi sulla perennità dell’accesso al dato acquisito e dell’accesso in maniera indipendente dal software e dalla versione del software che ha prodotto il dato stesso.

Structural E-Permit dimostra anche come l’uso di un formato aperto permette di utilizzare le informazioni prodotte da un processo per fini diversi.

I dati del deposito, per esempio, sono stati utilizzati per un controllo di conformità immediato tramite Code Checking automatico, ma è anche possibile sviluppare servizi di analisi statistica sui dati archiviati o applicare tecnologie di AI (intelligenza artificiale), di analisi predittiva, ecc., facendo appello a qualsiasi tipo di servizio e/o di fornitore che vorrà impegnarsi sull’elaborazione di quel formato di dati.

I reali vantaggi del progetto Structural E-permit

Structural E-permit ha consentito di ottenere notevoli vantaggi da parte di tutti gli operatori coinvolti nel processo di deposito del progetto strutturale e della verifica sismica della costruzione.

Tali vantaggi sono sintetizzabili in un risparmio di tempo, costi, in un aumento della qualità del risultato e della soddisfazione del servizio. I vantaggi sono stati riscontrati tramite il raffronto tra il deposito di un progetto strutturale fatto in maniera tradizionale e lo stesso deposito fatto utilizzando i prototipi messi a punto con il progetto Structural E-Permit.

Il deposito usato come caso studio è relativo al progetto strutturale di un istituto scolastico.

Gli interlocutori che si sono sottoposti alla sperimentazione sono il Comune di Montemarano come richiedente dell’autorizzazione e il Genio Civile di Avellino come Ente di approvazione. Nella sperimentazione ci sono stati vantaggi riscontrati da tutti gli attori del processo:

• il richiedente ha potuto produrre tutta la documentazione e i dati necessari al deposito del progetto strutturale in una sola operazione e tramite generazione automatica da parte del software di calcolo utilizzato, con evidente risparmio di tempo e di qualità del risultato
• l’invio della pratica in forma digitale sul portale ha subito un primo controllo automatico per riscontrare la corrispondenza formale e, per quanto possibile, sostanziale dei dati e dei documenti. Il primo Code Checking automatico limita il controllo e la richiesta d’integrazione escludendo automaticamente pratiche che hanno evidenti mancanze.
• l’ente ha riscontrato maggiore completezza e leggibilità dei dati e della documentazione sottoposta. L’integrazione di dati e documenti al modello BIM in formato IFC della struttura permette una maggiore leggibilità e l’individuazione molto più rapida ed assistita di eventuali criticità.
• la comunicazione e i chiarimenti tra richiedente ed Ente su aspetti del calcolo utili all’approvazione o all’integrazione sono avvenuti in maniera collaborativa sulla piattaforma con aumento dell’efficacia della comprensione, riducendo i tempi di approvazione e aumentando la soddisfazione reciproca delle parti. Questo aspetto può avere ripercussioni su tutta la filiera produttiva della costruzione che vedrebbe aumentare la velocità di approvazione delle autorizzazioni e maggiore disponibilità di lavoro.
• l’integrazione dei dati rilevati in fase di esecuzione della costruzione consente di avere un’archiviazione del digital twin della costruzione quale as built molto integrata con i dati di progettazione, dando vita ad una completezza di accesso alle informazioni sulle strutture esistenti che l’Ente non aveva mai sperimentato precedentemente e che apre prospettive completamente nuove all’analisi del dato.

Structural E-Permit, la testimonianza dell’Università di Napoli

Il Dist (Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura) dell’Università di Napoli Federico II, guidato dal prof. Domenico Asprone, racconta la propria esperienza in merito alla partecipazione al progetto Structural E-Permit.

Il primo obiettivo della collaborazione è stato quello di individuare un set univoco di informazioni che raccogliesse e sintetizzasse efficacemente tutti i dati richiesti dalle varie regioni italiane. Considerato che ogni regione prevede la propria documentazione per la procedura di richiesta dell’Autorizzazione Sismica, il set di informazioni si è concretizzato in una “scheda di sintesi” contenente i dati fondamentali che un tecnico incaricato dell’istruttoria (tecnica) per l’Autorizzazione Sismica è chiamato a controllare.

Inizialmente sviluppata per strutture di nuova progettazione, la scheda si articola in dettaglio in 10 sezioni:

1. Descrizione dell’opera;
2. Terreno di fondazione;
3. Valutazione dei carichi e dell’azione sismica;
4. Criteri generali di progettazione e di modellazione;
5. Caratteristiche e proprietà dei materiali;
6. Principali risultati dell’analisi strutturale;
7. Verifiche di sicurezza in fondazione.
8. Verifiche di sicurezza (per le strutture in cemento armato);
9. Dettagli costruttivi (per le strutture in cemento armato).
10. Istogrammi atti a mostrare in maniera sintetica le caratteristiche strutturali del manufatto (tipologia di elementi strutturali adottati, regolarità in pianta ed in elevazione, entità delle masse sismiche, per citarne alcuni).

La scheda di sintesi è diventata quindi, nella seconda fase, il documento di riferimento per la definizione della procedura di Structural E-Permit, in modo che a partire dalla digitalizzazione in ambiente BIM della documentazione necessaria e del modello dell’opera sulla base di metodologie e strumenti Open BIM siano efficacemente evidenziate le informazioni afferenti alla sicurezza strutturale.

Successivamente la collaborazione si è basata sull’analisi del contesto normativo e sulle potenzialità delle attuali versioni del formato IFC, in termini di interoperabilità tra software di BIM authoring e BIM tools per il calcolo strutturale.

Attualmente, infatti, il processo di scambio delle informazioni prevede l’importazione e l’elaborazione nella BIM tool di un modello analitico derivante da quello generato con software di BIM authoring; successivamente, per gli output dell’analisi e della verifica strutturale non è prevista un’integrazione significativa nel modello centralizzato (IFC) per incrementarne i contenuti informativi.

Processo di condivisione e integrazione di contenuti informativi tra modello BIM e modello analitico strutturale

La necessità dunque di una apposita strategia d’integrazione informativa delle informazioni afferenti alla sicurezza strutturale ha condotto alla definizione di una apposita Model View Definition (MVD) e del relativo Information Delivery Manual (IDM).

Un trasferimento di informazioni per mezzo di viste specifiche o Model View Definition (MVD) permette di esportazione solo un subset di dati relativi allo scopo preposto, ovvero nel caso specifico gli output del calcolo strutturale. Tali viste rappresentano la formalizzazione informatica delle specifiche e dei requisiti di scambio dati relativi ad un determinato processo o attività descritti all’interno dell’Information Delivery Manual (IDM).

L’attività di ricerca condotta ha consentito di individuare come indispensabili da integrare le seguenti informazioni:

• informazioni generiche (tipologia costruttiva, metodo di analisi strutturale, azioni di progetto, categoria di edifici, tecnologia costruttiva, vita utile di progetto, tipologia di sottosuolo, classe di importanza, normativa/e di riferimento, ecc.);
• risultati globali in riferimento alle analisi strutturali condotte (Indice di Rischio, ecc.);
• risultati locali in riferimento alle analisi strutturali condotte (massimo rapporto domanda/capacità per ogni elemento strutturale, ecc.).

Queste informazioni manchevoli possono essere inserite per mezzo di un meccanismo di proprietà “dinamiche” che possono essere aggiunte agli oggetti di interesse, i cosiddetti PSet (IfcPropertySet).

In dettaglio quindi, la MVD definisce un sottoinsieme dello schema IFC che è necessario implementare nei software per soddisfare i requisiti di scambio dati per un determinato processo, descritto in dettaglio nella Process Map, uno dei documenti fondamentali di cui si compone l’IDM.

Structural E-Permit, le testimonianze del Genio Civile, del Comune di Montemarano e del progettista strutturale

Il caso studio cui è stato applicato il progetto di E-permit è relativo al progetto strutturale di un istituto scolastico. Gli interlocutori che si sono sottoposti alla sperimentazione sono il Comune di Montemarano come richiedente dell’autorizzazione e il Genio Civile di Avellino come Ente di approvazione.

Secondo la dottoressa Claudia Campobasso, dirigente del Genio Civile di Avellino e Ariano Irpino, l’uso dello standard IFC Open BIM per la presentazione della progettazione strutturale di una costruzione permette alla Pubblica Amministrazione di chiedere al tecnico dati che possono essere prodotti potenzialmente da qualsiasi software operante sul mercato.

In questo modo, continua la dottoressa Campobasso, il nostro Ente risponde alle normative italiane che obbligano l’uso di formati aperti nei processi di digitalizzazione della Pubblica Amministrazione.

Ovviamente il formato aperto garantisce la perennità del dato che archiviamo in formato digitale, cioè lo rende accessibile e fruibile nel tempo per analisi sempre più sofisticate possibili con tecnologie o sviluppi futuri.

Secondo l’ing. Soccorso Pullo, responsabile dell’Ufficio tecnico del Comune di Montemarano, è risaputo che nei processi amministrativi riguardanti le attività di un ente pubblico spesso sono coinvolti una molteplicità di soggetti e di figure professionali, i quali, ognuno per quanto di competenza, sono chiamati ad operare e/o lavorare ad uno stesso procedimento, sia esso in materia edilizia, urbanistica che in materia di lavori pubblici per la realizzazione e/o alla manutenzione di un’opera o di un bene.

L’obiettivo principale dell’ente pubblico di rendere celere, economica ed efficace la propria azione amministrativa trova spesso resistenza nella difficoltà di coordinare i vari sub processi di cui si compongono i singoli procedimenti.

Detta difficoltà nasce, nella stragrande maggioranza dei casi, proprio dalla necessità di dover coordinare, durante l’intero processo, le varie figure che intervengo e che trattano il medesimo procedimento e, quindi, il medesimo dato.

Basti pensare alla fase di progettazione di un’opera pubblica dove, sullo stesso progetto, oltre alle figure professionali interessate, magari, intervengono altre figure, preposte da enti sovra comunali, chiamate ad esprimere i propri pareri, nulla osta e/o autorizzazioni, e, quindi, a tutte le potenziali trasformazioni e adeguamenti che il dato progettuale stesso può subire.

Si capisce bene che se fosse possibile governare l’intero processo amministrativo con uno strumento informatico che permetta, ai soggetti coinvolti, di interagire, anche simultaneamente, sullo stesso dato per trasformarlo e renderlo allineato con tutte le esigenze di carattere normativo e prestazionale, allora si otterrebbe semplicità, celerità ed economicità nei procedimenti svolti.

L’esperienza effettuata con il Comune di Montemarano, continua l’ing. Pullo, quale partner di ACCA nel progetto di ricerca sull’uso del #BIM, ha dimostrato che la tecnologia, con l’utilizzo di piattaforme codificate, consente tutto ciò. E’ possibile, interagendo più soggetti su un’unica piattaforma, analizzare, modificare, accettare e, quindi, autorizzare una scelta, un dato progettuale, addirittura una modifica in corso d’opera del dato stesso. Tutto questo rende celere, trasparente e, quindi, economica l’azione amministrativa. Di conseguenza viene semplificato ed ottimizzato il lavoro del funzionario addetto della pubblica amministrazione e di tutti i soggetti coinvolti nel processo amministrativo.

Il comune di Montemarano, nel realizzare il progetto dell’adeguamento sismico dell’edificio scolastico di via Cantone sviluppato con modello BIM, ha accertato che l’utilizzo di piattaforme informatiche, nello specifico la piattaforma di BIM management usBIM.platform di ACCA software, aiuta e ottimizza il controllo dei processi, l’analisi e la condivisione del dato. La committenza, attraverso il RUP, ha sotto controllo in tempo reale, con una semplice interrogazione del modello creato, la qualità ed il grado di raggiungimento dell’obiettivo progettuale affidato.

L’esperienza continua con l’utilizzo di E-Permit/genio civile che consente di interagire con funzionari del Genio Civile per l’ottenimento della prescritta autorizzazione sismica. Il tutto semplicemente condividendo, analizzando ed, eventualmente, aggiornando il modello progettuale in maniera simultanea, tra funzionario e progettista, con enorme economicità e celerità del procedimento autorizzativo.

In fine PriMus Platform sarà il luogo di incontro tra impresa, progettista, direttore dei lavori, CSE, collaudatore e RUP, ove verranno condivisi analizzati e approvati tutti i processi lavorativi e gli avanzamenti, anche economici, dei lavori fino al collaudo degli stessi.

Da funzionario pubblico, talvolta progettista altre volte RUP di opere pubbliche ma soprattutto supervisore e coordinatore dei processi amministrativi, ritengo, avendo avuto modo di accertarlo, che la tecnologia, nello specifico progettata da ACCA software, sia la strada maestra da seguire dalla pubblica amministrazione per ottenere procedimenti rapidi, trasparenti e, soprattutto, economici. Applicabile in molteplici settori consente di governare i processi e controllare, ottimizzandola, la spesa pubblica.

In definitiva, conclude l’ing. Pullo, fonte di buone pratiche amministrative e di ottimizzazione dei processi e dei risultati.

Secondo l’ing. Augusto Penna, libero professionista e progettista strutturale del caso studio, la possibilità di ottenere i dati di calcolo dei singoli elementi strutturali, semplicemente selezionandoli, garantisce anche la possibilità di controllare i tabulati di calcolo in maniera semplice ed immediata mettendo fine alla ricerca all’interno di tomi enormi.

Molto utile è la funzione di rappresentazione grafica degli impegni e dei coefficienti di sicurezza degli elementi strutturali utilizzando le più svariate viste 3D. Avere tutto sottomano dà una sensazione di controllo e sicurezza sul proprio operato. E questo, per un progettista strutturale, vale più di ogni altra rassicurazione. La cosa che più mi è piaciuta è la funzione che permette di ottenere un report statistico degli impegni e dei coefficienti di sicurezza. Dalla distribuzione statistica dei valori dei coefficienti di sicurezza, si coglie in un batter d’occhio la qualità della progettazione strutturale: quanto il progettista è riuscito ad ottimizzare la struttura, quanto è riuscito a sfruttare i materiali…

E tutto questo è importantissimo per un progettista, ma lo è ancor di più per un collaudatore.

E-Permit BIM  e buildingSMART international award 2019

ACCA software ha vinto il primo premio del “buildingSMART international Standards Summit 2019” nella categoria “PROFESSIONAL & STUDENT RESEARCH” con il progetto “Structural E-Permit” .

buildingSMART al riguardo ha pubblicato sul proprio portale i video dei progetti finalisti.

La sezione del portale buildingSMART con il video del progetto Structural E-permit

Di seguito il video pubblicato da buildingSMART international.

Indirizzo articolo: https://bim.acca.it/structural-epermit/