4D: Il BIM va in Cantiere

L'Università degli Studi di Brescia, da almeno quindici anni, si occupa, a livello internazionale, di Simulazione Digitale delle Attività Cantieristiche nell'ambito della General Construction e della Civil Engineering.
Essa, ovviamente, non è l'unica nel Nostro Paese (ricordiamo, tra le altre, l'Università Politecnica delle Marche e l'Università degli Studi di Firenze), a testimoniare l'infondatezza del «ritardo» culturale e scientifico della Digitalizzazione nell'Accademia Nazionale.
Come sempre accade all'interno di una Lenta Transizione relativa, però, a una Grande Trasformazione, un aspetto quale quello dato dal cosiddetto 4D BIM Modeling, vale a dire dell'utilizzo dell'Information Model e Modeling per simulare a priori sequenze costruttive, entra solo oggi, con un forte valore di novità, nell'uso degli operatori del Settore.
Il «4D», assieme al «5D», diventa, in effetti, un brand da agitare nelle offerte tecniche e nel marketing, per distinguersi dai praticanti del «3D».
Si tratta, al contrario, di soluzioni messe a punto ancor prima che il Building Information Modeling (BIM) conoscesse la notorietà attuale, dato che originariamente alla base della visualizzazione stavano semplicemente oggetti Oggetti Tridimensionali realizzati con il CAD, senza ulteriori attributi informativi, che apparivano nello sviluppo cronologico sulla scorta delle date previste di inizio e di fine delle lavorazioni, calcolate attraverso i software di Scheduling (o Programming), che utilizzano tuttora le metodologie definite negli Anni Cinquanta e Sessanta in Francia, nel Regno Unito e negli Stati Uniti, successivamente ai tentativi pionieristici precedenti del fordismo e del taylorismo con Henry Gantt, il cui apporto è stato spesso completamente avulso dal contesto storico, come per Frank Gilbreth.
Non per nulla, la critica a quell'approccio, recuperando figure pre-tayloriste ed europee come Adamiecki, si accompagna alla rivalutazione di esperienze degli Anni Trenta, a esse ispirate, come quella dell'Empire State Building.
Si noti, peraltro, dunque che, le tecniche reticolari, specie quelle probabilistiche, hanno sofferto a lungo di limitazioni computazionali per, poi, divenire indiscusse, almeno in ambito non localistico, in cui, invero, la considerevole aleatorietà dei fatti cantieristici ha dissuaso in molti casi il ricorso a questi metodi, per affidarsi a una improvvisazione poco efficace, ma forse involontariamente  situazionista ante litteram.
All'Università degli Studi di Brescia, a livello didattico e scientifico, gli applicativi per il 4D CAD sono impiegati da più di dieci anni, inizialmente attraverso il software sperimentale messo a punto da Martin Fischer e da Kathleen Liston a Stanford e l'allora Jet Stream (ora Autodesk Navisworks) di Sheffield, ora con gli applicativi oggi disponibili.
L'origine della visualizzazione diacronica delle attività dipendeva dalle esigenze, nell'Oil & Gas e nella Impiantistica Industriale, di definire la corretta sequenza di introduzione delle condutture o delle tubazioni in uno spazio assegnato.
Non a caso, uno dei primi casi affrontati a Stanford, in ambito dell'AECOO, concerneva le fasi di ampliamento di un parco di divertimenti, così da non interromperne l'apertura.
Il che dimostrava come, in termini costruttivi, gli elaborati grafici accurati non fossero di per se stessi in grado di risolvere staticamente le implicazioni esecutive, nel senso che soluzioni apparentemente corrette potevano rivelarsi impraticabili.
In quel periodo, peraltro, A3A a Wimbledon mostrava come il 4D Modeling fosse, più che un applicativo, essenzialmente un servizio di supporto alle decisioni organizzative da offrire alle Imprese di Costruzioni nella Fase di Mobilitazione, mentre, Lend Lease, ad esempio, già in quel frangente, allocava risorse specifiche nei cantieri londinesi per aggiornare costantemente il Modello Informativo.
Ciò dimostra come una Progressione di Dettaglio delle Opzioni Cantieristiche è praticabile nel periodo che precede l'impianto stesso del Cantiere.
Ovviamente, mentre l'aggiornamento della tempistica di visualizzazione avveniva agevolmente, le varianti progettuali costringevano a un faticoso lavorìo di modifica delle Entità Tridimensionali.
Ancora più remotamente, l'autore si confrontava su questi temi, dal 20 al 22 Febbraio 2000, a Orlando, Florida, con gli esponenti nordamericani, dallo stesso Martin Fischer a Sarah Slaughter, in un congresso organizzato da ASCE.
Ma, ancor prima, già dalla seconda metà degli Anni Novanta o ancor in precedenza, Martin Fischer, Sheryl Staub-French e Arkady Retik se ne occupavano sotto la denominazione 4D CAD.
Da questo punto di vista, dunque, niente di più noto e ampiamente testato da anni in cantieri di varia natura e specie, anche in Italia, ove altri, al Politecnico di Milano, più recentemente, hanno esplorato le questioni attinenti al Restauro e alla Conservazione Programmata, come per la Basilica di Collemaggio e per la Basilica di Gallarate.
Semmai, ciò che rileva è l'osservazione di come gli applicativi di questo genere potranno, nel prossimo futuro, essere adoperati su larga scala nel nostro Paese e con quali effetti, dato che le prime applicazioni sono state, prevalentemente, intese come renderizzazione, fatto salvi alcuni casi.
L'elemento più significativo, tuttavia, è il fatto che ormai i software più evoluti sul tema stiano acquisendo al proprio interno sia le capacità di programmazione reticolare proprie di applicativi specialistici sia il corredo alfanumerico derivante dai Modelli Informativi.
Ciò, ad esempio, sulla scorta di quanto ViCon Hochtief ha realizzato da tempo, consente ora anche ai prodotti commerciali di visualizzare le scene progressive di evoluzione del cantiere associandole direttamente alla progressione degli istogrammi e delle curve a S inerenti al consumo di risorse e al loro costo, facendo sì che scene tridimensionali assumano significati gestionali, utilizzabili dapprima per ottimizzare le priorità gestionali e contrattuali, oltre che successivamente nelle riunioni periodiche all'interno del Cantiere.
Per quanto attiene alla prima questione, il Project Scheduling, è, tuttavia, evidente che la logica intrinseca secondo cui si sviluppa la Pianificazione e la Programmazione risponde a criteri di astrazione per quanto concerne le attività (tratte dall'analisi di un Progetto Esecutivo/Costruttivo e articolate per WBS e per altre strutture di scomposizione) che si relazionano attraverso legami di propedeuticità all'interno dei reticoli, mentre, paradossalmente, i contenuti, geometrico dimensionali e alfa numerici, delle Entità contenute in un Modello Informativo dovrebbero essere «manovrati», letteralmente prelevati con le mani, in un contesto immersivo in cui, tramite dispositivi immersivi indossabili (tendenzialmente di Realtà Virtuale: ad esempio, con ologrammi), ciascun Oggetto presente nell'Information Model dovrebbe essere disposto, costruttivamente, generando automaticamente progressione temporale e relativi vincoli crono-logici.
Si osservi che, attualmente, la elencazione delle Attività e la definizione dei Work Breakdown Element (dei Work Package) avviene spesso per derivazione mentale dell'esame dei Documenti di Progetto, richiedendo una ulteriore elaborazione delle attività sulla scorta delle esigenze di visualizzazione degli Oggetti.
Tutto questo non sarebbe più mediato in un contesto di Virtual Design e di Virtual Construction.
È da notare, ancora, che molto spesso la Configurazione del Cantiere appare sommaria, privilegiando la visualizzazione degli Oggetti realizzandi.
Ovviamente, all'atto stesso di manipolare le Entità, comparirebbero le previsioni relative a Tempo, Costo, Qualità, Ambiente, Salute, Sicurezza: possibilmente entro regole del gioco in cui, nei confronti della Impresa Generale (e dei Committenti ovvero dei loro Finanziatori), le principali Imprese Subappaltatrici avessero attivamente contribuito alla Realizzazione del Modello Informativo Federato di carattere costruttivo (definibile secondo le diverse scale di Level of) e si apprestassero a disporne gli Elementi alla stesso modo secondo cui si fa con il Last Planner System, in base a Look Ahead progressivi.
Naturalmente, una volta visualizzate consensualmente le sequenze, esse dovrebbero essere preventivamente validate in un Ambiente Immersivo, possibilmente Multi Sensoriale, anche ai fini contrattuali.
In sintesi, l'intenzione esplicita è quella di anticipare realisticamente le soluzioni critiche per mitigare i Rischi addebitabili alla Complessità, per quanto la Simulazione domini una Realtà assai autoreferenziale.
Alle potenzialità sin qui descritte vanno aggiunte apposite funzionalità algoritmiche capaci di identificare nel Modello Informativo situazioni critiche (ad esempio, per selezionare Macchinari o per individuare Oggetti che prospettandosi sul vuoto non prevedano dispositivi di protezione come i parapetti) e di risolverle semi automaticamente, come nei tentativi di GaTech e VTT sotto l'egida di Chuck Eastman.
In merito, si ricordano anche gli studi compiuti a Berkeley e altrove sulle modalità di ottimizzazione dei Lay Out di Cantiere con Iris Tommelein.
Più tardi, a Teeside, Nash Dawood, con VIRCON, associava strettamente lo Spazio al Tempo, proponendo uno strumento di 4D Modeling in grado di svolgere analisi atte a individuare le attività spazialmente critiche.
Era l'anticamera per gli studi di Finlandesi (e di Neozelandesi) che, con Dyna Project, prima, e con Vico Control, poi, a partire dalle Line of Balance, introducevano il Location-Based Management System, vale a dire (dopo altri tentativi sul Time-Chainage e sulla Theory of Constraints), la possibilità di sottolineare i possibili scostamenti Before-The-Fact, impostando il Monitoraggio sul Ciclo di Approvvigionamento.
Tutto ciò per dire che, nella Pianificazione e nella Programmazione, faceva irruzione prepotentemente la nozione di Flusso di Risorse che si muove nello Spazio, giustificando il ricorso alla Crowd Simulation e alla Gamification, in particolare, grazie alle Agent-Based Simulation.
L'ambizione, qui, è quella di riprodurre preventivamente e probabilisticamente, anticipandole, le aleatorietà e le turbolenze caratteristiche della Produzione Cantieristica, grazie al riconoscimento, non sempre evidente nei Modelli 4D, che sono i Flussi Dinamici a contare.
Sin qui, comunque, ci si manterrebbe nell'alveo delle nozioni ampiamente conosciute nei mercati internazionali; epperò la definizione di Cantiere è destinata rapidamente a mutare, a ben riflettere, per via della Interconnessione in Tempo Reale.
Sotto questa visione, i confini del Cantiere, le recinzioni o le cesate, cessano di essere così rilevanti, mentre lo divengono le arterie di connessione dei flussi, così come la Space Breakdown Structure all'interno di esso.
Non per nulla il 4D Modeling presenta minore intensità di adozione in Opere di Genio Civile.
D'altra parte, proprio a Stanford, a proposito di Line of Balance, si era cercato di gestire i tassi di produttività delle squadre che visitano le Location in maniera non lineare.
Il che implica, prima di tutto, che per Cantiere si debba intendere l'estensione territoriale che lo connette In Tempo Reale e secondo precise Metriche ai Luoghi di Produzione Manifatturiera e di Distribuzione Commerciale, alle Discariche, ad altri Siti e, soprattutto, alle Reti di Mobilità.
Sotto questa ottica, ciò che si deve realizzare come Attività Cantieristica può essere interpretato quale Localizzazioni che assorbono Risorse da indirizzare spazialmente secondo la effettiva disponibilità: allo stesso tempo, gli esiti delle lavorazioni possono essere manualmente (o visivamente) registrati all'interno del Modello Informativo e gestiti tempestivamente sia in termini di misure correttive sia quanto a pagamenti, eventualmente preordinati con Smart Contract, tramite clausole espresse con codici di calcolo, attivabili a seguito di approvazione soggettiva o sensoristica col Blockchain Payment, ripercuotendosi immediatamente verso la intera Catena di Fornitura.
Si può intuire palesemente pure come lo stesso Ufficio di Direzione dei Lavori, in contraddittorio «cooperativo» con la Contro Parte, possa procedere, sensorialmente (vedendo, toccando, misurando, ecc.), ma anche sensoritizzivamente.
Tale valutazione della conformità delle attività alle attese contrattuali diviene sempre maggiormente semi automatizzata (si pensi alle point cloud derivate dal digital imaging o dal laser scanning sovrapposte alle scene tridimensionali di previsione studiate da Mani Golparvar Fard, da Carl Haas o da Fred Bosché, secondo una interazione tra Europa, Canada e Stati Uniti).
Prima di essere popolato di robot o di Cobot o da Autonomous Machinery il Cantiere diventa Digitale perché i Data Set continuamente originati dalle rilevazioni umane e dagli apparati sensoristici in esso presenti (il rimando è a Ioannis Brillakis e a Jochen Teizer) forniscono Big Data da essere elaborati e analizzati per comprendere in remoto gli eventi e le deviazioni grazie a Intelligenza Artificiale in grado di inferire tendenze, cause e azioni aiutando i Decisori in presenza e in remoto: da qui la definizione di Cantiere Cognitivo promossa a Brescia.
La sensorizzazione dei componenti da posare, installare o mettere in opera e dei vettori che li trasportano, così come delle squadre e dei macchinari, permetterà sempre più di governare gli accadimenti in tempo reale, facendo evolvere situazionalmente la Programmazione, il Monitoraggio e il Controllo dei Lavori.
Non è un mondo di meraviglia tecnologica, è un tentativo di reinventare gli statuti epistemologici del Construction Management.