La digitalizzazione del processo costruttivo: la strategia Building Information Modeling and Management (BIMM) applicata ad un caso di studio di edilizia scolastica.

L’obiettivo della tesi è quello di fare una panoramica sulla strategia BIM e quindi sulla digitalizzazione del processo costruttivo. Grazie alla analisi di un caso di studio, altro obiettivo è quello di analizzare e valutare la metodologia BIM 4D/5D, ossia la gestione dei tempi e dei costi di realizzazione dell’opera. Nella prima fase si affronta il tema del BIM, con una analisi sull’evoluzione degli strumenti di elaborazione e rappresentazione digitale del progetto architettonico, su come questi strumenti si differenzino sia dal punto di vista operativo che concettuale rivoluzionando il flusso di lavoro odierno. Quindi, partendo da un’analisi che e ritrae l’estrema frammentazione del settore delle costruzioni, si va ad analizzare come il BIM aumenti e favorisca la collaborazione delle parti interessate, armonizzando l’intero processo costruttivo dell’opera. Si prosegue con l'esame della diffusione e del livello di maturità degli strumenti BIM, di come i privati e le amministrazioni pubbliche, a livello mondiale, stiano spingendo per favorire l’adozione della metodologia BIM. Inoltre si analizzano le dinamiche dell’interoperabilità, delle metodologie e protocolli di interscambio dati, che sono un elemento chiave per il successo del BIM per via dei numerosi strumenti, specializzati nelle varie discipline del settore edile. Nella terza parte, dedicata al Project Management di un caso di studio, si verifica la bontà delle metodologie teorizzate attraverso la realizzazione di un modello virtuale in Revit. Dal modello realizzato dal laureando sono estrapolate le informazioni necessarie alla gestione, e tramite il software STRVison CPM, si elaborano i principali documenti per la progettazione e gestione del cantiere: il CM, il CME, i tempi operativi, il cronoprogramma Gantt. Obbiettivo è constatare l’effettivo livello di maturità della strategia BIM 4D e 5D e la reale possibilità di un impiego capillare nel panorama italiano del settore delle costruzioni.

Conceptual Building Information Modelling Framework for Whole‐house Refurbishment based on LCC and LCA

The UK government aims at achieving 80% CO2 emission reduction by 2050 which requires collective efforts across all the UK industry sectors. In particular, the housing sector has a large potential to contribute to achieving the aim because the housing sector alone accounts for 27% of the total UK CO2 emission, and furthermore, 87% of the housing which is responsible for current 27% CO2 emission will still stand in 2050. Therefore, it is essential to improve energy efficiency of existing housing stock built with low energy efficiency standard. In order for this, a whole‐house needs to be refurbished in a sustainable way by considering the life time financial and environmental impacts of a refurbished house. However, the current refurbishment process seems to be challenging to generate a financially and environmentally affordable refurbishment solution due to the highly fragmented nature of refurbishment practice and a lack of knowledge and skills about whole‐house refurbishment in the construction industry. In order to generate an affordable refurbishment solution, diverse information regarding costs and environmental impacts of refurbishment measures and materials should be collected and integrated in right sequences throughout the refurbishment project life cycle among key project stakeholders. Consequently, various researchers increasingly study a way of utilizing Building Information Modelling (BIM) to tackle current problems in the construction industry because BIM can support construction professionals to manage construction projects in a collaborative manner by integrating diverse information, and to determine the best refurbishment solution among various alternatives by calculating the life cycle costs and lifetime CO2 performance of a refurbishment solution. Despite the capability of BIM, the BIM adoption rate is low with 25% in the housing sector and it has been rarely studied about a way of using BIM for housing refurbishment projects. Therefore, this research aims to develop a BIM framework to formulate a financially and environmentally affordable whole‐house refurbishment solution based on the Life Cycle Costing (LCC) and Life Cycle Assessment (LCA) methods simultaneously. In order to achieve the aim, a BIM feasibility study was conducted as a pilot study to examine whether BIM is suitable for housing refurbishment, and a BIM framework was developed based on the grounded theory because there was no precedent research. After the development of a BIM framework, this framework was examined by a hypothetical case study using BIM input data collected from questionnaire survey regarding homeowners’ preferences for housing refurbishment. Finally, validation of the BIM framework was conducted among academics and professionals by providing the BIM framework and a formulated refurbishment solution based on the LCC and LCA studies through the framework. As a result, BIM was identified as suitable for housing refurbishment as a management tool, and it is timely for developing the BIM framework. The BIM framework with seven project stages was developed to formulate an affordable refurbishment solution. Through the case study, the Building Regulation is identified as the most affordable energy efficiency standard which renders the best LCC and LCA results when it is applied for whole‐house refurbishment solution. In addition, the Fabric Energy Efficiency Standard (FEES) is recommended when customers are willing to adopt high energy standard, and the maximum 60% of CO2 emissions can be reduced through whole‐house fabric refurbishment with the FEES. Furthermore, limitations and challenges to fully utilize BIM framework for housing refurbishment were revealed such as a lack of BIM objects with proper cost and environmental information, limited interoperability between different BIM software and limited information of LCC and LCA datasets in BIM system. Finally, the BIM framework was validated as suitable for housing refurbishment projects, and reviewers commented that the framework can be more practical if a specific BIM library for housing refurbishment with proper LCC and LCA datasets is developed. This research is expected to provide a systematic way of formulating a refurbishment solution using BIM, and to become a basis for further research on BIM for the housing sector to resolve the current limitations and challenges. Future research should enhance the BIM framework by developing more detailed process map and develop BIM objects with proper LCC and LCA Information.

Multi-Domain Information Model

The Multi-Domain Information Model for organisation of the information bases is presented.

An Information Model for Pension Fund Management

In this paper the issues of Ukrainian new three-level pension system are discussed. First, the paper presents the mathematical model that allows calculating the optimal size of contributions to the non-state pension fund. Next, the non-state pension fund chooses an Asset Management Company. To do so it is proposed to use an approach based on Kohonen networks to classify asset management companies that work in Ukrainian market. Further, when the asset management company is chosen, it receives the pension contributions of the participants of the non-pension fund. Asset Management Company has to invest these contributions profitably. This paper proposes an approach for choosing the most profitable investment project using decision trees. The new pension system has been lawfully ratified only four years ago and is still developing, that is why this paper is very important.

A dynamic feature information model for integrated manufacturing planning and optimization

This paper presents a new, dynamic feature representation method for high value parts consisting of complex and intersecting features. The method first extracts features from the CAD model of a complex part. Then the dynamic status of each feature is established between various operations to be carried out during the whole manufacturing process. Each manufacturing and verification operation can be planned and optimized using the real conditions of a feature, thus enhancing accuracy, traceability and process control. The dynamic feature representation is complementary to the design models used as underlining basis in current CAD/CAM and decision support systems. © 2012 CIRP.

Building Information Modelling in UK Construction Projects: A State of the Art Review

This paper aims to present a state-of-the-art review of the scope and practical implications of the Building Information Modelling (BIM) platform in the UK construction practice. Theoretical developments suggest that BIM is an integration of both product and process innovation, not just a disparate set of software tools. BIM provides effective collaboration, visual representation and data management, which enable the smooth flow of information throughout the project’s lifecycle. The most frequently reported benefits are related to Capital Cost (capex) and Operational costs (opex) and time savings. Key challenges, however, focus on the interoperability of software, capital installation costs, in-house experience, client preference and cultural issues within design teams and within the organisation. The paper concludes with a critical commentary on the changing roles and a process required to implement BIM in UK construction projects, and suggests areas for further research.

Historic Building Information Modelling: il caso della Rocca di San Felice sul Panaro

Il Building Information Modelling nasce da un processo di integrazione sostenibile, basato sull'interoperabilità dei processi. La caratteristica vincente è la circolarietà delle informazioni: ogni informazione è gestita come parametro di un ricco e complesso modello parametrico dell'edificio; la geometria, i materiali, i costi ed i tempi sono gestiti come parametri internamente collegati e quindi variabili di uno stesso sistema. Nel caso di beni storici, la maggior parte degli edifici possiede vincoli intrinseci che influenzano tali parametri. I materiali non possono essere scelti liberamente, in quanto parte di un organismo esistente, la geometria dell'edificio è definita e difficilmente sarà variata negli interventi di recupero. Nella presente tesi si applica il metodo CLOUD2FEM al mondo dell'Historic Building Information Modelling (HBIM) concentrandosi sullo studio della Rocca Estense di San Felice sul Panaro, colpita dal sisma dell'Emilia e attualmente inagibile. La procedura CLOUD2FEM permette di trasformare le informazioni ricavate dal laser scanner in mesh chiuse e regolari, generando in modo semi-automatico un modello FEM 3D. Nel caso di costruzioni complesse, la cui geometria non può essere ricondotta a modelli semplificati, è necessario valutare l'attendibilità del modello strutturale. Nel caso in esame, la validazione è stata condotta mediante il confronto del danno rilevato con il danno simulato. La flessibilità del modello permette di aggiungere dettagli inizialmente non rilevati: ogni informazione è inserita nel modello attraverso un parametro differente, al fine di eseguire analisi sullo stato di fatto e su futuri stati di progetto con semplice aggiornamento dei parametri.

Building Information Modeling (BIM)

Los procesos de diseño y construcción tradicionales de la industria de la construcción que se han conservado inalterados durante años, han impedido vislumbrar los impactos positivos que se pueden dar al trabajar en conjunto con las tecnologías de información -- El miedo al cambio hace que las empresas del sector denominen “normal” a la fragmentación del proceso constructivo, y presupuesten desde el inicio de la obra atrasos por incompatibilidades en los diseños causados principalmente por la falta de comunicación y coordinación entre los diferentes participantes del proyecto -- La implementación de tecnologías de información busca no sólo ayudar como una herramienta a los diseños del proyecto, sino que también ofrece elementos para integrar a los participantes y contratistas del proyecto en un equipo de trabajo donde exista mayor interoperabilidad entre las áreas implicadas en el planteamiento, diseño y ejecución del proyecto, y se pueda disminuir de sobremanera la fragmentación que vuelve tan poco competitiva esta industria a nivel mundial -- En el presente trabajo de grado se realizó un estado del arte de la tecnología de información BIM con el fin de sintetizar las enormes cantidades de información disponibles y de posibilitar una mejor comprensión de este -- Con la teoría y los manuales estudiados a profundidad de los software que componen esta tecnología, se procedió a desarrollar un ejercicio exploratorio confrontando los conocimientos adquiridos teóricos con la parte práctica, parte en donde se pudieron vislumbrar las ventajas y desventajas al implementar este software en la industria de la construcción de nuestro país -- Finalmente se exponen los requerimientos y limitaciones que trae consigo la aplicación de esta tecnología a los proyectos de construcción

Analisi costi-benefici del Building Information Modeling (BIM) mediante casi studio e simulazione

Il lavoro svolto in questa tesi vuole proporsi come un’analisi critica ed economica di ciò che il Building Information Modeling (BIM) rappresenta. La tesi si articola in una prima introduzione sul panorama attuale, identificando il problema che costituisce la sfida ingegneristica: l’ottimizzazione dei processi tecnici e realizzativi dell’industria delle costruzioni, migliorandone l’interoperabilità. Di seguito, dopo un’attenta valutazione della letteratura disponibile, si desumeranno quanti più dati validi per dare compiutezza alle analisi che verranno svolte dopo, in merito agli aspetti tecnici, pratici, e ai risvolti economici annessi. Si è scelto come oggetto di studio un esperimento di collaborazione con l’Università di Ferrara. Per dimostrare le potenzialità del BIM, si è voluto riproporre in ambito accademico un’anteprima della realtà professionale, affinché la simulazione possa essere quanto più fedele alle problematiche discusse. Il lavoro svolto ha previsto la creazione del modello architettonico e strutturale del Co-Housing San Rocco, un complesso di edifici di nuova realizzazione proposto nella tesi di Bulletti. Il compito di ogni tesista è ben definito: Bulletti Simone, studente di Architettura dell’Università di Ferrara, ha trattato gli aspetti architettonici del progetto. L’autore della presente tesi ha invece sviluppato il modello strutturale, svolgendo in seguito un’analisi dei vantaggi economici e gestionali che questa metodologia ha offerto.

Arricchimento semantico nel contesto dell'Existing Building Information Modelling: aspetti metodologici e applicazione al caso della Rocca Estense di San Felice sul Panaro.

(ITA) L’industria mondiale odierna nel campo dell’architettura e dell’ingegneria si esprime quasi esclusivamente mediante l’approccio BIM, Building Information Modeling. Anche se sviluppato pensando alle nuove costruzioni ed ancora in via di perfezionamento, è entrato prepotentemente nei capitoli normativi di molti stati all’urlo dell“interoperability”. Su questo tema è recente l’interesse e la possibilità di adozione per l’intervento sul costruito, ovvero di Existing Building Information Modelling, eBIM. Gli studi applicativi-sperimentali in questo ambito sono sempre più numerosi e convergono, purtroppo, sulla delicata correlazione tra la gestione del contenuto semantico e la perdita di interoperabilità. Questa tesi si incentra sull’analisi di tale correlazione valutando in particolare l’aspetto metodologico-applicativo dell’arricchimento semantico adottando come caso studio la Torre Nord della Rocca Estense di San Felice sul Panaro. (ENG)Today's global industry in architecture and engineering fields, expresses itself almost entirely focusing on BIM, Building Information Modeling. Even though it was developed taking in consideration new buildings and the ones that are in the process of improvement, it has entered the regulatory chapters of many states in the hymn of "interoperability". Concerning this topic is recent the interest and possibility of adopting a process to intervene on the already built constructions, Existing Building Information Modeling, eBIM. Application-experimental studies in this area are increasingly numerous and unfortunately converge, on the delicate correlation between the management of the semantic content and the loss of interoperability. This thesis focuses on the analysis of this correlation by evaluating in particular the methodological-applicative aspect of semantic enrichment by adopting the North Tower of the Rocca Estense in San Felice sul Panaro as a case study.

Building Information Modeling e Maintenance Management: il caso del Pro-GET-onE

La tesi ha come obiettivo quello di analizzare l’evoluzione del settore della manutenzione edilizia e del cambiamento della politica manutentiva in relazione ai progressi portati dai nuovi strumenti informatici: facendo quindi riferimento ad uno specifico caso di studio e integrando l’utilizzo di software BIM, lo scopo è stato quello di programmare un life cycle adeguato. La prima parte della tesi delinea il cambiamento del quadro normativo dell’ambito della manutenzione e definisce lo stato dell’arte della pratica manutentiva, sia dal punto di vista tecnico e applicativo, ma anche da quello gestionale ed economico, con particolare riferimento al Maintenance Management. Nella seconda parte viene invece approfondito il caso studio di uno studentato di Atene facente parte del programma ProGETonE, definendo gli elementi che possono portare ad una corretta gestione del ciclo di vita di questo fabbricato: l’analisi parte da un approccio tradizionale, basato sul computo metrico e sulla PBS, ma si sviluppa e completa attraverso l’utilizzo di Revit e Mantus-P, con la relativa stesura finale di un piano di manutenzione. Questo processo ha portato ad evidenziare le differenze e i vantaggi che si possono trarre dal cambio di prospettiva e di strumenti nell’ambito della manutenzione edilizia.

Metodologia BIM, aplicada à preparação, controlo e gestão de obra

O âmbito deste trabalho envolve o teste do modelo BIM numa obra em construção pela Mota-Engil – Engenharia, na extração experimental de peças desenhadas de preparação e apoio à execução de obra. No capítulo 1 deste relatório são definidos o âmbito e os objetivos deste trabalho, é feito um enquadramento histórico do tema e abordados conceitos e atividades da preparação de obra, na sua forma tradicional. O estado do conhecimento da preparação de obras e mais em concreto da tecnologia BIM a nível nacional e internacional é abordado no capítulo 2. Nesse sentido procura-se definir os conceitos principais inerentes a esta nova metodologia, que passa por identificar e caraterizar a tecnologia envolvida e o seu nível de desenvolvimento. Com suporte em casos práticos de preparação de obra na sua forma tradicional, identificados e desenvolvidos no capítulo 3, foi compilado um processo tipo de peças desenhadas de suporte identificadas e caracterizadas no capítulo 4, frequentes e comuns à execução de diversos tipos de obras de edifícios. Assente na compilação baseada em casos práticos e no estudo do projeto de execução da empreitada que sustenta o presente trabalho, com base no qual o modelo BIM foi concebido, identificou-se um conjunto de peças desenhadas de preparação e apoio à execução dos trabalhos, em 2D, a extrair do modelo. No capítulo 5, é feita uma descrição do modo como foi estudado o projeto da obra, com evidência para os fatores mais relevantes, especificando os desenhos a extrair. Suportada pelo programa de modelação ArchiCAD, a extração do conjunto de desenhos identificados anteriormente foi conseguida com recurso às funcionalidades disponíveis no software, que permite a criação de desenhos 2D atualizáveis ou não automaticamente a partir do modelo. Qualquer alteração introduzida no modelo virtual é automaticamente atualizada nos desenhos bidimensionais, caso o utilizador assim o pretenda. Ao longo desse trabalho foram detetados e analisados os condicionalismos inerentes ao processo de extração, referidos no capítulo 6, para estabelecimento de regras de modelação padrão a adotar em futuras empreitadas, que possam simplificar a obtenção dos elementos desenhados de preparação necessários à sua execução. No ponto 6.3 são identificadas melhorias a introduzir no modelo. Em conclusão no capítulo 7 são abordadas especificidades do setor da construção que sustentam e evidenciam cada vez mais a necessidade de utilizar as novas tecnologias com vista à adoção de práticas e ferramentas padrão de apoio à execução de obras. Sendo a tecnologia BIM, transversal a todo o setor, a sua utilização com regras padrão na conceção dos modelos e na extração de dados, potencia a otimização dos custos, do tempo, dos recursos e da qualidade final de um empreendimento, ao longo de todo o seu ciclo de vida, para além de apoiar com elevada fiabilidade as tomadas de decisão ao longo desse período. A tecnologia BIM, possibilita a antevisão do edifício a construir com um elevado grau de pormenor, com todas as vantagens que daí advêm.

Rakennuksen tietomallien hyödyntämisen edellytykset rakentamisen valmistelu- ja rakennusvaiheessa

Työn tavoitteena oli tutkia, kuinka rakennuksen tietomallia voidaan hyödyntää rakennusliikkeen tuotannonsuunnittelu- ja rakennusvaiheessa sekä mitä sen hyödyntäminen edellyttää rakennuksen tietomallin informaatiosisällöltä. Tavoitteena oli myös tunnistaa tuotannonohjauksen ”pullonkauloja”, joissa kohdin toimintaa voitaisiin tietomallien avulla tehostaa. Työn teoreettisena taustana on aineettoman pääoman merkitys yrityksen kilpailuedun luojana, tietämyksen hallinta ja teknologian hyödyntäminen tietämyksen hallinnassa. Työssä tutkittiin rakennustuotannon johtamista ja tietomallintamisen hyödyntämistä rakentamisessa sekä tietomallien hyödynnettävyyden varmistamista yleisellä tasolla. Työssä tutustuttiin kohdeyritykseen tuotannonohjaukseen ja rakennusvaiheen tietomallien hyödyntämisen nykytilaan. Tuloksina voidaan todeta, että tietomallien tuotannonsuunnittelu- ja rakennusvaiheen tietomallien hyödyntämisen perusedellytys on tietomallien oikeellisuus sekä tietomallien ja perinteisten suunnitteludokumenttien yhdenmukainen tietosisältö. Tämän lisäksi tarvitaan suunnitellut toimintatavat ja toimivat tiedonjakelukanavat sekä kyky hyödyntää tieto- ja viestintäteknologiaa. Tietomallit eivät tämän tutkimuksen perusteella näytä luoneen tarvetta uudenlaisille tuotanto-organisaation roolituksille. Tietomalleilla uskotaan olevan positiivisia vaikutuksia rakennusvaiheen muutostenhallinnassa. Tuotantoorganisaation henkilöillä oli positiivisia odotuksia tietomallien hyödyntämisestä tuotannonohjauksessa. Tietomallien odotetaan tukevan erillisten suunnitelmien muodostamien kokonaisuuksien hahmottamista, rakennusvaiheen osapuolten yhteistyötä ja töiden yhteensovitusta sekä logistiikan suunnittelua ja vaikutusten havainnointia.

Evoluzione del progetto casa: un modello di rappresentazione

Il tema della casa, e più in generale dell’abitare, è argomento tornato al centro del dibattito sociale più di quanto non sia avvenuto in campo tecnico‐architettonico. Sono infatti abbastanza evidenti i limiti delle proposte che nel recente passato sono state, di norma, elaborate nelle nostre città, proposte molto spesso incapaci di tener conto delle molteplici dimensioni che l’evoluzione dei costumi e della struttura urbana e sociale ha indotto anche nella sfera della residenza e che sono legate a mutate condizioni lavorative, alla diversità di cultura e di religione di nuovi gruppi etnici insediati, alla struttura dei nuclei familiari (ove ancora esistano) ed a molti altri fattori; cambiate le esigenze, un tempo composte nella struttura della famiglia, sono cambiati desideri e richieste mentre l’apparato normativo è rimasto strutturato su modelli sociali ed economici superati. Il tema dunque assume, oggi più che mai, connotazioni con forti relazioni fra problematiche funzionali, tecnologiche e simboliche. Stimolata da queste osservazioni generali, la ricerca si è mossa partendo da un’analisi di casi realizzati nel periodo storico in cui si è esaurita, in Italia, l’emergenza abitativa post‐bellica, nell’intento di riconsiderare l’approccio vitale che era stato messo in campo in quella drammatica circostanza, ma già consapevole che lo sviluppo che avrebbe poi avuto sarebbe stato molto più circoscritto. La tesi infatti, dopo aver osservato rapidamente la consistenza tipologica ed architettonica di quegli interventi, per trarne suggestioni capaci di suggerire un credibile e nuovo prototipo da indagare, attraverso un’analisi comparativa sugli strumenti oggi disponibili per la comunicazione e gestione del progetto, si è soffermata sulla potenzialità delle nuove tecnologie dell'informazione (IT). Non si può infatti non osservare che esse hanno modificato non solo il modo di vivere, di lavorare, di produrre documenti e di scambiare informazioni, ma anche quello di controllare il processo di progetto. Il fenomeno è tuttora in corso ma è del tutto evidente che anche l'attività progettuale, seppure in un settore quale è quello dell'industria edilizia, caratterizzato da una notevole inerzia al cambiamento e restio all'innovazione, grazie alle nuove tecnologie ha conosciuto profonde trasformazioni (già iniziate con l’avvento del CAD) che hanno accelerato il progressivo mutamento delle procedure di rappresentazione e documentazione digitale del progetto. Su questo tema quindi si è concentrata la ricerca e la sperimentazione, valutando che l'”archivio di progetto integrato”, (ovvero IPDB ‐ Integrated Project Database) è, probabilmente, destinato a sostituire il concetto di CAD (utilizzato fino ad ora per il settore edilizio ed inteso quale strumento di elaborazione digitale, principalmente grafica ma non solo). Si è esplorata quindi, in una prima esperienza di progetto, la potenzialità e le caratteristiche del BIM (Building Information Model) per verificare se esso si dimostra realmente capace di formulare un archivio informativo, di sostegno al progetto per tutto il ciclo di vita del fabbricato, ed in grado di definirne il modello tridimensionale virtuale a partire dai suoi componenti ed a collezionare informazioni delle geometrie, delle caratteristiche fisiche dei materiali, della stima dei costi di costruzione, delle valutazioni sulle performance di materiali e componenti, delle scadenze manutentive, delle informazioni relative a contratti e procedure di appalto. La ricerca analizza la strutturazione del progetto di un edificio residenziale e presenta una costruzione teorica di modello finalizzata alla comunicazione e gestione della pianificazione, aperta a tutti i soggetti coinvolti nel processo edilizio e basata sulle potenzialità dell’approccio parametrico.