un matrimonio che “s’ha da fare”...condivisione dei sistemi di conoscenza e della loro...
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UN MATRIMONIO CHE “S’HA DA FARE”
Modellazione, innovazione di processo e reti di imprese
Ezio Arlati – ProTeA – Progettazione Tecnologica Assistita, Dipartimento ABC, Politecnico di Milano
Chi ‘Sostiene la Rete’ e regge le sorti del sistema edilizio ?
Condivisione dei sistemi di conoscenza e della loro comunicazione, della univoca identificazione ed impiego degli
insiemi di dati in una “Comunità di Operatori co– interessati” costituisce il presupposto essenziale per la rifondazione
culturale che ci è imposta dalla crisi e dall’urgenza dell’innovazione strutturale del settore delle costruzioni, dei suoi
termini di consistenza tecnologica ed economica in rapporto alla contrazione delle risorse disponibili e all’inasprirsi
delle condizioni di vincolo e dei requisiti cui è obbligata a rispondere.
Ma è precisamente questo scenario ad essere l’oggetto di progressivo stravolgimento in questo nostro tempo di crisi,
profonda soprattutto per il settore edilizio, principalmente a causa dell’avvento di più fattori decisivi, tra cui:
- La drastica riduzione della domanda sul mercato dei beni immobiliari; la ingombrante permanenza di una notevole quantità di invenduto praticamente in tutti i comparti del prodotto edilizio;
- La frattura di continuità tra il vecchio modello di processo e di produzione del valore che permane, contro la mutata sostanza della loro funzione di servizio, nel quadro di un modello economico – finanziario che è sempre più lontano dai requisiti di sostenibilità imposti dall’equilibrio sociale e ambientale alle nostre città;
- lo sviluppo dell’articolazione normativa, tesa a offrire garanzia ai consumatori in termini di sicurezza e certezza di qualità dell’intera filiera edilizia, a fronte di una accresciuta sensibilità agli aspetti economici e sociali strategici che determinano la formazione dell’ambiente costruito (compresa la maggiore responsabilità degli operatori in materia di sicurezza e durabilità), la cui crisi di sostenibilità è ormai precipitata;
- la moltiplicazione delle competenze necessarie a soddisfare l’insieme dei requisiti di crescente ampiezza e complessità, stimolata dalla necessità di ottimizzare l’impiego delle risorse a sempre più alti livelli di qualità e sempre più scarsa disponibilità di risorse.
La conoscenza condivisa !
Da qui deriva l’attuale grave limitazione del modello di rappresentazione ed elaborazione, sia del progetto che del
ciclo produttivo, attraverso frammenti limitanti e poco comunicanti tra loro - mirati a confinare nel recinto di una
pluralità di sistemi chiusi di prodotti e servizi - l’esigenza di cooperazione tra i detentori delle competenze interessati
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alla definizione di un progetto di architettura e ingegneria, che invece reclama la necessità di essere integrato ab
origine; limite che soprattutto incide sulla capacità di strutturare in flusso di informazioni e dati per i protagonisti
della filiera lungo il ciclo di vita dell’intero intervento.
In questo scenario di rapida trasformazione, la “mutazione genetica” dell’intrapresa costruttiva dell’ambiente
dell’immediato futuro – anzi, già del nostro tempo – richiede alla filiera produttiva della città e degli edifici una ri-
comprensione globale della sua efficacia nel controllo qualitativo degli effetti ed operativo sulle azioni, per
rapportarli ai suoi riferimenti economici e sociali, a fronte di un quadro di requisiti non più circoscrivibile nelle
conoscenze delle discipline progettuali tradizionali, basate tanto sulla specializzazione spinta quanto sulla reciproca
separatezza: uno ‘splendido isolamento’.
Ricomporre il frazionamento della visione disciplinare Il dato di fatto della congiuntura che viviamo impone già sempre più “di fare i conti” con una dimensione non solo
privatistica dell’economia sostenuta dal contributo di molteplici soggetti, lungo l’intero ciclo di vita dell’intrapresa
economica di costruzione di un ambiente o di un edificio: “conti” che necessitano, per diventare visibili ed operabili,
della rappresentazione del flusso di dati che si dispiegano nel “processo di formazione dell’identità” di ogni
intervento; è sulla base di questi “conti” che può assumere forma la struttura delle istanze cognitive che circostanzia
il progetto di architettura, ingegneria e costruzione, configurandone il modello virtuale (in senso di rete di
correlazioni determinanti).
L’assunto è affermare la possibilità che la rete di motivazioni, requisiti ed obiettivi sia resa esplicita, descritta,
operabile e controllabile da una Comunità di operatori co-interessati che ne condivide l’insieme, o almeno significativi
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sotto-insiemi, di scopi e interessi, quindi è condotta a perdere progressivamente gli attuali connotati di esclusività e di
separatezza, consentendo di osservarne e co-operarne lo sviluppo fino all’articolazione del dettaglio.
L’ibridazione (una delle maggiori potenzialità del più esperto progettista: La Natura) si attua per mezzo dell’
Interoperabilità con cui contaminare le istanze provenienti dai diversi universi di riferimento (le discipline
tradizionali ed i loro strumenti “separati” di formazione delle decisioni), ri- modellare la natura dei rapporti e delle
interazioni tra i fattori determinanti la configurazione dei processi e dei prodotti, applicandovi gli apporti della
“conoscenza esperta”, cioè l’espressione della capacità di sintesi degli esperti, che conoscono gli effetti sul
comportamento in opera degli edifici delle assunzioni: cioè una esplicito “asset” di requisiti ed obiettivi qualitativi
dichiarati, mirato a rendere consistente la valutazione su un modello progettuale anche nel corso del suo costituirsi,
grazie al supporto di un potente ambiente software di simulazione.
L’Interoperabilità costituisce la capacità per i vari operatori specialistici del progetto di ‘vedere’ lo stesso identico
modello architettonico, rappresentato nella sua forma digitale di struttura di dati, attraversò il loro specifico apparato
di strumenti software disciplinare in cui hanno importato, letto ed elaborato la Base Dati Relazionale originaria, senza
ri- digitazioni o interpretazioni approssimative o decodificate quindi ri- codificate dei fattori qualitativi.
Building Information Modeling: è il sistema informativo di progetto …
… che ne materializza la dinamica di sviluppo attraverso tutte le fasi, fino a coprire l’intero ciclo di vita dell’intervento
edilizio, è un vero “Modello” in termini cognitivi e concettuali secondo la scienze dell’informazione: costituisce un
sistema informativo unitario in cui tutti i membri sono esplicitamente noti per la loro natura e per le loro correlazioni
geometriche, topologiche, di caratteristiche e prestazioni attribuite. Tale conoscenza è accessibile in modalità
convenzionata da regole a ciascuno dei soggetti detentori di competenze e di ruolo decisionale, secondo i compiti e le
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responsabilità attribuitigli, con la possibilità di vedere l’intero insieme di transazioni in corso sul modello, benché
abilitato ad operare solo su quelle di cui è incaricato. Così l’integrazione delle decisioni può approfittare del
contemporaneo controllo sulle interferenze indesiderate o sui conflitti, consentendone la soluzione in una sequenza
temporale non lontana o disomogenea dal loro prodursi.
Lo sviluppo delle tecnologie interoperabili di progettazione richiede di percorrerne la pratica applicazione
sperimentale con l’impiego dell’interoperabilità assicurata dallo Standard IAI - IFC nelle principali fasi del processo di
un intervento edilizio esemplare, quale può essere un progetto pilota, di spessore problematico tale da impegnare
nell’esperimento le aree di competenza dei diversi attori che concorrono alle decisioni progettuali e attuative, al fine
di dimostrarne l’efficacia nella modellazione B.I.M. e della sua conversione in formato comunicabile tra
tendenzialmente tutti gli operatori degli interventi . Alcune Esperienze applicative sono attualmente in corso presso il
Politecnico di Milano – Dipartimento BEST (oggi A.B.C. ) a cura dell’Unità di Ricerca ProTeA – Progettazione
Tecnologica Assistita.
Alla ricerca di una Strategia Esemplare: la Cooperazione Università – Impresa Aziende dell’Indotto
Per questi motivi il Gruppo Aderma Locatelli promuove un'attività d’innovazione nel campo della filiera di
progettazione / produzione e messa in opera / manutenzione dei rivestimenti a facciata ventilata: l’obiettivo è
sviluppare con un gruppo di Partners industriali - che contribuiscano alla sperimentazione con loro tecnologie,
materiali e finanziamenti - iniziative di ricerca e le sue applicazioni, per incorporare una quota crescente di
conoscenze nei componenti del sistema involucro edilizio, quindi nel sistema correlato di controllo climatico ed
energetico.
La ricerca propone ai Partners un approccio pragmatico all’innovazione dei propri prodotti e processi industriali, a
partire dal carattere specifico delle loro tecnologie produttive già in atto. Infatti presuppone una strategia di
sviluppo dell’attività industriale per le Piccole Medie Imprese dei Partners aperta alla futura possibile costruzione di
una reciproca sinergia, capace di consorziarne le risorse, il know-how, la capacità di comunicazione dei propri
prodotti e tecnologie per mezzo della libera integrabilità in un sistema funzionale di involucro completo: una facciata
ventilata ad alta efficienza energetica.
Scopo della costruzione sperimentale di questo involucro ventilato ad alta efficienza energetica è costituire un
“Laboratorio Permanente ProTeA - Aderma” nel quale sottoporre a monitoraggio il comportamento energetico
reale di diversi pacchetti alternativi per materiali e tecnologie di captazione, al fine di ottimizzarne il rendimento
attraverso la combinazione dei fattori più favorevoli indicati dall’analisi dei dati di monitoraggio. Le immagini
mostrano i 4 diversi tipi di isolanti termici diversi e la rete di sensori di rilevamento dei dati di monitoraggio posti in
opera. Lo schema mostra la sezione verticale della facciata ventilata con la posizioni dei sensori termici negli strati,
degli anemometri nell’intercapedine ventilata. In particolare evidenza le finalità perseguite attraverso:
Lo Sviluppo di conoscenza applicativa per l’industria delle costruzioni, da applicare di preferenza agli immobili di
servizio di alta qualità per efficienza,sostenibilità e comfort.
L’Offerta di un servizio completo al committente imprenditore: dalla concezione architettonica e tecnologica, alla
valutazione dei benefici, costruzione e gestione
La Messa a punto di metodologie avanzate volte a sviluppare il supporto ai singoli attori nel settore delle costruzioni
in processi creativi di progettazione dinamici e collaborativi.
Per una Piccola Rete di Aziende ed Imprese …
… che vogliano accedere a mercati pregiati, quindi operino per potenziare l’immagine di ciascuno dei membri
attraverso la sinergia della operazione tra i Partners, quindi la capacità di concorrere ad appalti più ambiziosi. Infatti
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è essenziale mirare ai detentori di patrimoni edilizi rilevanti per dimensione e qualità del servizio che intendono
offrire al mercato, raffrontato con l’ottimizzazione potenziale del reddito sulla base di una maggiore qualità e
affidabilità offerte, certezza e prevedibilità dei costi, efficacia di manutenzione e adeguamento ad esigenze insorgenti.
Sperimentare l’approccio e processi di intervento applicabili al patrimonio edilizio esistente ed al nuovo, sia
residenziale, ma soprattutto di servizio e produttivo
Praticare esperienze concrete per contribuire alla definizione di uno standard di prestazione / convenienza per il
progetto di architettura e tecnica costruttiva degli involucri ventilati, ad alta efficienza energetica.
L’Applicazione Sperimentale mette a punto un’offerta di servizi integrati:
Costituisce una base sperimentale di confronto tra i risultati attesi, modellati nel progetto e relative simulazioni, con
i risultati del m monitoraggio su una gamma crescente edifici costruiti, al fine di modulare le particolarità riferite alle
scelte architettoniche e tecnico-costruttive, basate su repertorio di casi (case-based reasoning)
Una possibile struttura permanente di consulenza alla modellazione tecnologica ed economica di involucri ad alta
efficienza energetica sia nuovi che aggiunti all’esistente: cioè l’offerta di modellazione tecnologica, energetica ed
economica lungo il ciclo di vita
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La costituzione di competenze maturate sul campo e continuamente aggiornate sulla base della lettura /
interpretazione dei dati di monitoraggio
Formalizzare le conoscenze esperte degli operatori di progetto, rappresentare in un modello di interazioni pratiche
tra le scelte tecnico-costruttive ed energetiche, rendendo esplicito l’implicito, cioè dimostrando e misurando i valori di
sostenibilità con quelli economici di investimento
Creare una piattaforma di informazione per la diffusione dei risultati delle migliori esperienze pratiche,
pubblicando i contributi alla definizione del progetto modello
Obiettivi Sperimentali Pratici della Ricerca BEST – ProTeA con Aderma:
L’attuazione della ricerca qui presentata sperimenta l’applicazione della tecnologia di modellazione interoperabile alla
riqualificazione dell'involucro edilizio di un edificio industriale esistente: individuare criteri di progettazione di un
sistema di involucro ventilato, che tengano il massimo conto dell’ottimizzazione dei fattori energetici/ambientali. Al
fine di verificarne l’effettiva efficienza energetica del progetto, il suo modello digitale interoperabile è anche l’oggetto
della la simulazione termo-energetica del sistema tecnologico-costruttivo dell’architettura presa in esame.
Applicazione sperimentale di un approccio Integrato all’intero processo, basato su un alto grado di certezza dei
risultati in rapporto ai costi
Modellazione ad oggetti per verificare in fase di progettazione il grado di sostenibilità lungo il ciclo di vita delle
essenziali scelte di conformazione e identità materica
Prefigurazione del la funzionalità energetica e di comfort delle soluzioni alternative per forma e natura tecnologica,
con la Simulazione del futuro comportamento in opera per mezzo dell’implementazione del modello BIM - IFC nei
vari ambienti software dedicati: termo-energetico, fluidodinamico, acustico, illuminotecnico,
Praticare l’impiego di strumenti software di modellazione architettonica digitale strutturando gli interi organismi
edilizi con tecnologie di rappresentazione 3D, orientati a oggetti per parti d’opera edilizie funzionali , parametrici
Sperimentare la validità dell’applicazione del processo di ricerca e sviluppo qui descritto, di incrementare il valore
aggiunto cogli involucri edilizi ventilati, puntando quindi allo sviluppo di involucri edilizi ad alta efficienza energetica,
attribuendogli funzioni e prestazioni misurate sulla massima sostenibilità e l’interesse economico colle fonti
rinnovabili di energia.)
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La ricerca ProTeA – Aderma mette in atto questi capisaldi tecnologici:
il Monitoraggio permanente del reale comportamento dell’edificio costruito, per mezzo della rete di sensori termici e
fluido-dinamici istallati in corrispondenza dei nodi architettonici e tecnico-costruttivi, cioè delle porzioni di involucro
significative ai fini dell’esposizione alle condizioni di contesto (es.: ai punti cardinali) in relazione ai pacchetti di
involucro alternativi per stratificazione e materiali adottati.
La Simulazione / Retroazione dei risultati del monitoraggio sulle tecniche e gli algoritmi di simulazione,
implementando i dati reali rilevati dalla stazione meteo al posto dei dati statistici della simulazione previsionale,
consentendo così un confronto diretto tra i dati di comportamento monitorati con i risultati della Simulazione
Retroattiva, alfine di mettere a punto l’apparato software più adatto ai casi di futura applicazione, grazie a l sostegno
fornito dall’analisi dei casi precedenti.
L’integrazione dei componenti di Involucro: sia a livello di prodotto, con una maggiore integrazione dei sistemi e
materiali di involucro già esistenti, col miglioramento delle caratteristiche degli attuali prodotti industriali più efficace
e performante (ad esempio con l’integrazione delle misurazioni, progetto ed esecuzione delle sottostrutture di
ancoraggio e supporto); sia a livello di processo, ricercando nell’applicazione sperimentale di identificare e mettere
alla prova i fattori di integrazione a livello di processo, da subito praticabile nel quadro industriale, di mercato e
normativo attuale.
La progettazione e messa in opera unitaria e cooperativa della sottostruttura di sostegno di tutti i componenti di
involucro, mirando all’opportunità di ottimizzare la natura e configurazione dei giunti ed al loro comportamento in
opera (dilatazioni termiche, rapporto tra materiali eterogenei, ecc.).
Lo sviluppo di soluzioni dei “pezzi speciali” relativi a nodi tecnologici tra i componenti di involucro valorizzando le
possibilità di interfaccia dei diversi prodotti e sistemi edilizi prescelti.
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La modellazione di Soluzione Sostenibili di Involucro: confronto di Alternative Tecnologiche
La finalità scientifica essenziale che ispira tutto il lavoro fin qui condotto viene confermato nella sua concezione e nel
suo processo di attuazione: cioè mettere a punto un metodo scientifico, e la sua applicazione sperimentale nella
pratica, che consenta di progettare famiglie di involucri innovativi costituite da soluzioni alternative di composizione
degli strati e dei materiali impiegati, ottimizzabili in fase di modellazione digitale per mezzo della simulazione software
con appositi algoritmi.
A sua volta il monitoraggio prolungato per più stagioni successive del comportamento termo-energetico reale fornisce
i dati per le analisi quantitativa e qualitativa di tali fenomeni forniscono le indicazioni per l’ottimizzazione dei risultati
di risparmio energetico attesi, per il progressivo ricorso alle energie rinnovabili captate attraverso il paramento
esterno delle facciate ventilate, quindi per l’impiego di tale fonte di energia rinnovabile nella produzione del comfort
per gli ambienti interni.