L’onda della digitalizzazione ha trasformato negli ultimi anni quasi tutti i settori industriali, facendo leva sui vantaggi che porta in termini di velocità, competitività, redditività aziendale e sui nuovi modelli di business che permette di creare. Un settore che però si è mosso in ritardo rispetto agli altri in questo percorso di Digital Transformation è quello delle costruzioni. Lo si può dedurre per esempio da un rapporto di McKinsey che compara la digitalizzazione nell’edilizia a quella dei 22 principali settori dell’economia Usa, classificando le costruzioni al penultimo posto secondo dati consolidati al 2015. Tra parentesi, in Europa le costruzioni occupano l’ultimo posto della stessa classifica. Eppure, l’edilizia trarrebbe enormi benefici dall’uso pervasivo delle tecnologie digitali. Tanto più quando si parla di digitalizzare la fase di costruzione di edifici industriali, dove è utile poter visualizzare anticipatamente l’interazione fra edificio e macchinari, e magari poter simulare il funzionamento complessivo del manufatto, non solo durante la sua costruzione, ma anche durante il successivo periodo di piena operatività, realizzando un cosiddetto “Smart Building“.
Ebbene, sembra proprio che le aziende del settore oggi si stiano accorgendo di questi vantaggi. Un rapporto di Research&Markets stima un Cagr annuo del 17,4% di qui al 2026 per la Digital Transformation nell’edilizia. Fra le tecnologie più apprezzate, quelle di Extended Reality nella fase di progettazione, quelle IoT e Data Analytics per la sensorizzazione e gestione degli edifici una volta operativi, e soprattutto i sistemi Bim, che rappresentano la vera chiave di volta per trasformare un’attività come la costruzione di un edificio da un processo semi-artigianale a un procedimento molto più ottimizzato e redditizio. Utilizzando strumenti Bim, e adottando il relativo approccio, è possibile creare modelli che includano tutte le informazioni necessarie a descrivere e simulare il building dal punto di vista strutturale, energetico e impiantistico; o a fare check di interferenza già in fase di progetto; o ancora, sfruttare l’Intelligenza Artificiale per ottimizzare le scelte progettuali.
Degli strumenti necessari a realizzare tutto ciò, e del cambio di approccio richiesto per conseguire il massimo risultato dalla Digital Transformation, si è parlato in un recente evento di Autodesk (qui il video), dal titolo “La fabbrica del futuro: come digitalizzare la fabbrica per migliorare la competitività”. L’evento, che ha coinvolto oltre agli esperti Autodesk anche consulenti e rappresentanti dei partner, del settore delle subforniture e di quello della formazione, ha messo in rilievo la necessità di un cambio di passo, dettata dalle nuove esigenze della clientela; e ha permesso di mostrare nel dettaglio sia quale dovrebbe essere la nuova organizzazione del processo di costruzione e gestione, fondato su un repository centrale dei dati sotto forma di modello Bim (Building Information Modelling), costantemente aggiornato e accessibile a tutti gli attori coinvolti, sia quali siano gli strumenti a disposizione delle aziende per conseguire i risultati desiderati.
Digital Transformation e industrializzazione delle costruzioni
I vantaggi ottenibili con la Digital Transformation sono comparabili a quelli ottenuti, ben più di un secolo fa, con l’introduzione della catena di montaggio e della lavorazione in serie. Aiutate dalla digitalizzazione, le aziende progettano più rapidamente i propri prodotti, ne migliorano la qualità, e possono sfruttare nuovi modelli di business più remunerativi – per esempio, passando dalla vendita del bene al noleggio. Gli strumenti necessari sono disponibili, e i benefici dati dal loro uso sono indiscutibili. Eppure, sono molte le società di costruzione che ancora oggi gestiscono i progetti, e i cantieri, con logiche “artigianali”. Magari usano il Cad per progettare, ma in cantiere si lavora con i plottaggi. E le informazioni fra capocantiere e progettisti viaggiano in modo più o meno informale, fra telefonate, post-it di appunti e messaggi Whatsapp. Così quando salta una telefonata, o ci si dimentica di ristampare un disegno con le ultime modifiche, ecco che in cantiere poi ci si trova davanti a problemi inaspettati.
Il fatto è che anche nel settore delle costruzioni bisogna cambiare mentalità, esattamente come è successo nel manifatturiero. Bisogna sostituire la mentalità artigianale con l’organizzazione industriale, digitalizzando tutte le fasi del lavoro, a partire dalla concettualizzazione, seguita dalla simulazione e dalla progettazione dell’edificio, per poi passare al cantiere. Tutto deve girare attorno a un unico repository di dati, che consenta a ciascuna persona coinvolta nella costruzione di accedere a tutte le informazioni di cui ha bisogno, e che permetta a tutti di avere in ogni momento un quadro della situazione aggiornato e completo, con viste personalizzate. Un repository che non morirà con la fine del cantiere, ma potrà passare in mano a chi l’edificio lo userà e dovrà manutenerlo, aggiornarlo, modificarlo per nuovi usi, e un giorno, magari, demolirlo. Insomma, serve una base dati che segua l’intero lifecycle dell’edificio e che diventi un vero e proprio “gemello digitale” dello stabilimento. I software per arrivare a questo risultato vanno sotto il nome di Bim, Building Information Modeling. Ma attenzione, non si tratta semplicemente di installare un programma: si tratta di adottare una nuova modalità di progettare e costruire. Perché mentre un modello Cad è solo una possibile rappresentazione di un progetto, un modello Bim è il progetto stesso: una rappresentazione digitale delle caratteristiche fisiche e funzionali di un oggetto (come lo ha definito il Nibs, National Institutes of Building Science).
Implementare correttamente un modello Bim nei propri processi di costruzione vuol dire, per un’azienda edile, aprirsi al cambiamento, rivedendo i processi e le modalità di comunicazione. Secondo Massimo Fucci di PentaConsulting, per continuare a competere un’azienda deve perseguire il cambiamento in modo sistematico, nella cultura aziendale, nei metodi, negli strumenti e nelle modalità di interazione delle persone. Quindi il cambiamento si crea a monte, facendo sì che le varie componenti dell’azienda remino tutte nella stessa direzione. A valle, poi, «bisogna implementare la comunicazione aziendale, adottare tecnologie abilitanti integrate nelle quali lo scambio dei dati sia nativo, sviluppare un sistema di tracciamento e verifica». Implementare un cambiamento di questo tipo consente di ottenere vantaggi quali riduzione dei tempi di progetto e degli errori, aumento della capacità produttiva, riduzione dei costi nascosti. «Se non si fanno queste cose, la situazione non cambierà, e quindi sarò certo di non ottenere un miglioramento della mia capacità di competere sul mercato. Quindi devo continuare a cambiare, continuare a capire e a fare sempre meglio» conclude Fucci.
Convergenza e mercato manifatturiero
«Già nel 2002 ricordo che dicevamo: dobbiamo riuscire a costruire così come i meccanici fanno il digital prototyping – spiega Ilaria Lagazio, senior technical sales manager in Autodesk – eravamo lontani dal realizzarlo, ma l’idea era di far diventare il cantiere qualcosa di molto più automatizzato, più simile a una linea di produzione». L’idea, insomma, era di estendere alle costruzioni metodi, tecnologie e strumenti che avevano dato ottima prova di sé nel manufacturing.
L’adozione degli strumenti digitali non fu immediata, sia per la resistenza al cambiamento da parte delle aziende, sia perché allora i margini di guadagno nell’edilizia erano così alti che gli imprenditori non vedevano una motivazione valida per investire in efficienza. La situazione cambiò bruscamente dopo eventi disruptive (come la crisi dell’edilizia del 2008) che costrinsero il settore a rivedere le proprie organizzazioni e a sfruttare maggiormente le tecnologie digitali. Sempre con un occhio a quanto già si faceva nel settore manifatturiero, più avanti nell’impiego di queste tecnologie. Anche la pandemia è stato un “cigno nero” che ha accelerato la transizione verso nuovi modi di lavorare, non solo per l’introduzione di smart working e relativi strumenti, ma anche perché si è cominciato a cercare un miglior equilibrio fa vita e professione.
«La pandemia ha accelerato nell’industria il processo di digitalizzazione, ma non solo – prosegue Lagazio – La Digital Transformation introduce nuovi modi di gestire i dati, ed è quindi un processo di business che ci porta a produrre in un modo diverso, con una filiera diversa e con processi completamente cambiati». E questo permette di creare prodotti migliori, trovare lavori più interessanti, migliorare l’efficienza e aumentare il tasso di innovazione, che abbiamo visto essere vitale per l’azienda. Ma se nel manufacturing ormai sono state digitalmente integrate almeno le prime tre fasi dei processi che portano al prodotto (concettualizzazione, ingegnerizzazione, simulazione), con ancora qualche aspetto da migliorare nel passaggio alla produzione in serie, ottenendo un passaggio di informazioni senza perdita di valore, nel settore del building siamo ancora indietro. «Il mondo delle costruzioni ha davanti delle sfide non da poco, ma anche grandi opportunità, come nuovi materiali, nuovi processi di produzione, potenza di calcolo a basso costo. Quindi dobbiamo essere bravi a sfruttare queste tecnologie abilitanti per realizzare una crescita» commenta Lagazio. Di fatto, la curva del valore nella costruzione di un edificio presenta ancora discontinuità (leggi: perdite) fra i vari passaggi. Purtroppo, molti addetti ai lavori considerano le perdite di informazione (e quindi di valore) fra le varie fasi come intrinseche al processo di costruzione. Anche qui, è questione di cambiare la mentalità, e di adottare un nuovo approccio al lavoro di costruzione.
Tecnologie abilitanti
Le tecnologie abilitanti per la digital transformation dell’industria delle costruzione sono tutte disponibili. A partire dal Cad, affermatosi con la diffusione dei Pc fin dal 1982, e dai software Bim, entrati sulla scena una ventina di anni fa. Poi i sistemi cloud, che durante la pandemia hanno aiutato le persone a collaborare dovunque si trovassero, facilitando l’accesso ai dati. E presto saranno della partita le tecnologie di machine learning e intelligenza artificiale, per aiutare nell’automazione delle procedure, nella raccolta dati, nell’elaborazione di insight. Ovviamente, al centro di tutto c’è il Bim, che però per essere sfruttato vantaggiosamente richiede un cambiamento di mentalità – o almeno di workflow. «Oggi il workflow delle informazioni nei cantieri è spesso caotico – spiega Lagazio – manca un repository dove tutte le informazioni aggiornate siano disponibili per tutti. Quello che vogliamo fare con il Bim è proprio creare un’integrazione multidisciplinare basata sull’informazione». Di fatto, il Bim diventa il catalizzatore principale dell’attività di costruzione, consentendo di attivare processi integrati e collaborativi, di avere informazioni più dettagliate e approfondite sui progetti stessi, e di migliorare la comunicazione fra le persone coinvolte. «Una volta si diceva che il Bim era l’utilizzo di informazioni computabili coordinate e coerenti. Oggi, è molto di più – spiega Lagazio – è un processo basato su dati in cloud che ci permette di fare una simulazione predittiva del nostro manufatto».
Con gli strumenti Bim di AutoDesk, è possibile creare modelli che includano tutte le informazioni necessarie a descrivere e simulare il building, per esempio dal punto di vista energetico e impiantistico. O a fare un check di interferenza fra i sottosistemi prima ancora che si sia aperto il cantiere. E per la parte di planning, sono già stati introdotti moduli basati su intelligenza artificiale, come SpaceMaker, capace di ottimizzare le scelte progettuali in tema di disposizione dei manufatti usando tecniche di generative design, dando risultati in minuti invece che settimane. La prossima sfida, poi, sarà la gestione del building. «L’80% del valore di un building è legato al suo ciclo di vita, non ai costi di progettazione o di cantiere – puntualizza Lagazio – Oggi il proprietario dell’edificio riceve dal costruttore una documentazione cartacea, mentre avrebbe bisogno di ricevere il digital twin dell’edificio stesso: un modello che gli permetta di simulare, predire e prendere decisioni informate». Se è possibile creare un digital twin “basico” anche con Revit, per una maggiore sofisticazione Autodesk propone Tandem, capace di sfruttare tutte le informazioni riguardanti i vari sottosistemi e distribuirle a coloro che hanno necessità di consultarle e utilizzarle. Strumenti come questo permetteranno di realizzare gli Smart Building, nei quali il digital twin riceverà informazioni dai sensori dell’edificio e in base a esse potrà gestirsi in modo “autonomo”. E già pensiamo alle smart city, dove i modelli digitali dei vari edifici potranno scambiarsi informazioni e collaborare fra loro.
Manufacturing e costruzioni, più simili di quanto non sembri
La standardizzazione che ha fatto la fortuna del manufacturing sta arrivando anche nell’edilizia. I produttori di componenti prefabbricati, per esempio, hanno cataloghi della loro produzione, magari hanno anche i file da mettere a disposizione dei progettisti per integrarli nei disegni Cad o nei digital twin gestiti da Bim. Pensate ai vantaggi di poter avere nel repository comune i modelli messi a disposizione dal subfornitore, o addirittura alla possibilità di far accedere al modello dell’edificio i vari fornitori di componenti in modo che i team di progettisti possano collaborare più strettamente. Questo potrebbe cambiare le regole del gioco, con i fornitori che diventano partner strategici del costruttore, e i progettisti che possono creare non più prodotti finiti ma vere e proprie piattaforme configurabili, la cui fabbricazione può essere delegata alle macchine e arrangiata in modalità just in time. E il tutto potrebbe sfociare nell’eliminazione della fase finale, ovvero la vendita dell’edificio, che sarà solo uno step prima di iniziare la fornitura di consulenza e servizi sul nuovo building. Esempi concreti di questo nuovo modo di operare sono già stati realizzati, e si va da ospedali con stanze standardizzate in 5/6 configurazioni, da produrre industrialmente e preassemblare in tutti i dettagli, a modelli di edifici completi di sensori e rappresentazione immersiva in realtà virtuale, modelli usati, dopo la costruzione, sia per il training del personale, sia per la gestione operativa dell’edificio stesso.
O, per quanto riguarda la fornitura di parti, c’è l’esempio del Precast Designer for Revit, software ideato dall’ingegner Massimo Speziani che consente di usare un sistema Bim per rendere più efficiente la produzione di componenti prefabbricati. «Il mondo dei prefabbricati è particolarmente complesso – spiega Speziani – i produttori devono affrontare sfide come la riduzione degli sprechi di materiale e dei ritardi di cantiere, l’aumento della standardizzazione, la variabilità dei componenti. L’uso di uno strumento generalista come Revit ci ha permesso di gestire più facilmente le problematiche relative alla progettazione, anche per forme costruttive molto complesse». Precast Designer porta tutte le informazioni di modelling, documentazione e analisi in un file Revit, e consente di realizzare forme prefabbricate complesse, definendo le tipologie tramite regole. Il software crea automaticamente le connessioni in base ai pannelli vicini e gestisce anche le tolleranze di costruzione, riducendo i tempi di progettazione da diverse ore a pochi minuti. Fra gli utilizzatori di Precast Designer for Revit citiamo la bergamasca Magnetti Building, la tedesca Wolf Building che in Italia opera dalla filiale di Bolzano, e la A2F Ingegneria, che costruisce antenne per telecomunicazioni – a testimonianza della versatilità estrema dello strumento, che in questo caso è usato soprattutto per gestire le simulazioni e le analisi predittive.
Cinque fasi per la fabbrica del futuro
Ancora oggi, in molte aziende i flussi di informazioni sono poco strutturati, cosa che porta spesso a problemi. Altre volte, i flussi sono ordinati, ma troppo rigidi e la visualizzazione 2D mal si adatta alle necessità dei vari reparti. Spesso questo può essere evitato utilizzando un repository comune delle informazioni, che contenga il modello digitale dello stabilimento, dei macchinari, e dei prodotti. Stiamo parlando di quello che viene definito Integrated Factory Modeling, un modello digitale della fabbrica che consente maggiore flessibilità, agilità e rapidità di innovazione. In una fabbrica così concepita, tutti gli attori collaborano usando un singolo data set, che eroga e incamera tutte le informazioni, in un ciclo continuo di aggiornamento, controllo, correzione; ciclo che abilita un factory lifecycle ad anello chiuso, schematizzabile come composto da 5 fasi.
Si inizia dal Planning, dove si definiscono i task, i processi, il layout grezzo, la location del sito di produzione e il flusso dei materiali; si prosegue con il Progetto, con Cad 2D e 3D, ottimizzazione dei processi, integrazione dei fornitori, scansione delle parti esistenti ed esame di sostenibilità; nella successiva fase di Validazione si procede a verificare il progetto sfruttando il modello Bim e tecniche di visualizzazione immersiva, controllare le possibili interferenze fra sottosistemi, gestire i problemi emersi per poter arrivare al commissioning; nella fase di Build, cioè del cantiere vero e proprio, verranno gestiti il site management, il monitoraggio dell’avanzamento lavori e si continuerà a fare Issue Management; infine, si arriverà alla fase di Operate, ovvero alla messa in servizio dell’impianto. In questa fase, la più lunga nella vita dell’edificio, i dati del Bim saranno connessi all’edificio fisico (con Tandem per esempio), e quindi messi a disposizione per gestire per esempio la manutenzione del sito, e più in generale il funzionamento dei suoi sottosistemi, oltre che per semplificare eventuali operazioni di modifica strutturale o di refitting che dovessero rendersi necessarie durante la vita utile dell’edificio. Secondo Maurizio Peralta, Technical Sales Manager di Autodesk, «queste cinque fasi sono necessarie per realizzare una fabbrica digitale, in grado di fare fronte alle sfide che abbiamo descritto. E Autodesk possiede le soluzioni per gestire ciascuna di queste fasi».
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 23 marzo 2023)
