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I Livelli di Sviluppo (LOD) nel progetto digitalizzato: La misura dell’informazione all’interno del percorso BIM

La “I” di BIM e i Livelli di Sviluppo (LOD) – Nelle teorie generali della comunicazione, un’informazione ha tanto più valore quanto più è potenzialmente utile per i propri fruitori, per le loro molteplici finalità.

A cura di Simone Garagnani, ingegnere PhD e principal coordinator di BIM Foundation

 Questa valenza permane anche nel settore delle costruzioni, dove l’importanza del dato e della sua accessibilità sono divenuti elementi imprescindibili della digitalizzazione del progetto.

Il Building Information Modeling, termine sempre più utilizzato per descrivere compiutamente un metodo di rappresentazione digitale delle caratteristiche fisiche e funzionali degli edifici, ha fatto della gestione dell’informazione uno dei propri principi fondativi, per garantire lo scambio di dati coerenti e coordinati tra gli attori del processo edilizio.
Il mercato delle costruzioni, in ragione dell’autorialità e delle responsabilità connesse con la generazione di elaborati e documenti progettuali, può trarre grandi benefici da questo sistema robusto e affidabile per la condivisione, a patto di sfruttare consapevolmente la leggibilità ed integrabilità dei modelli, ma soprattutto affidandosi a sistemi di controllo e convalida per ogni fase dello sviluppo delle opere.
Tuttavia i modelli digitali del processo BIM, basi di dati unificate o riunite in archivi federati, richiedono una struttura regolamentata per amministrare al meglio i propri contenuti informativi, distribuendoli nei tempi e nei modi più opportuni a chi ne deve fare uso operativo.
Le costruzioni digitali, generate in ambienti di modellazione software sempre più lontani dal CAD vettoriale dei decenni passati, hanno da tempo valicato il confine tra semplice rappresentazione geometrica e contenitore di informazioni estese, in virtù di componenti sempre più “intelligenti” e dotate di criteri intrinseci di relazione.
Le smart parts, le famiglie di componenti edilizie digitali, racchiudono i dati che ne caratterizzano non solo la forma, ma anche il costo, i parametri prestazionali, le modalità di posa e tutte quelle informazioni che vengono arricchite con la progressione della definizione del progetto.
Il termine temporale assume pertanto grande importanza, ma è necessario definire quali e quante conoscenze devono essere inserite nell’archivio durante il lifecycle delle attività di pianificazione, di costruzione e di manutenzione successiva.
A tal fine sono stati introdotti i Livelli di Sviluppo (LOD dall’inglese, Levels of Development), intesi come una misura della sicurezza e dell’affidabilità delle informazioni, raccolte e inserite nelle varie fasi di elaborazione, destinate ai diversi team di progetto .
Ciò nonostante, come già sosteneva Brian Renehan nel 2013 , il termine LOD è da usare con cautela per non generare confusione con i Levels of Detail (che condividono lo stesso acronimo, LOD); i livelli di dettaglio (Figura 1) fanno riferimento piuttosto al dettaglio grafico che distingue un componente, secondo un approccio mutuato dalla computer graphics .

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Figura 1 – I Livelli di Dettaglio (LOD) in ordine crescente: si riferiscono all’aumento di contenuto grafico negli elaborati di progetto, dalle tavole tecniche di pianta, prospetto e sezione alle visualizzazioni 3D in rendering (fonte dell’immagine: practical BIM http://practicalbim.blogspot.it/2013/03/what-is-this-thing-called-lod.html).
I Livelli di Sviluppo, invece, non sono necessariamente una misura della quantità d’informazioni inserite in un elemento di modello, anche se quest’ultimo deve ovviamente racchiudere abbastanza informazioni per soddisfare il livello LOD di riferimento. Non sono neppure una misura della quantità o la precisione delle informazioni grafiche espresse .
I LOD sono semplicemente la misura della quantità di informazioni fornite: l’assunto di fondo è che tutte le informazioni disponibili sono rilevanti per il progetto così, se non vengono attribuite graduatorie di rilevanza per i dati, è solo la misura della quantità che può fornire un parametro di stima certo sullo sviluppo progettuale di quel particolare componente o di tutto l’organismo edilizio (Figura 2).

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Figura 2 – I Livelli di Sviluppo (LOD) in ordine crescente: sono svincolati dai Livelli di Dettaglio di senso più geometrico, ma si riferiscono invece all’aumento di contenuto informativo durante lo sviluppo del progetto (fonte dell’immagine: practical BIM http://practicalbim.blogspot.it/2013/03/what-is-this-thing-called-lod.html).

L’introduzione dei LOD come misura dello sviluppo del progetto
Il concetto di LOD è stato sviluppato in origine da Vico Software, una società ora acquisita da Trimble che produce principalmente applicativi informatici per la gestione della contabilità di cantiere. Vico Software ha proposto i LOD come elemento d’interscambio all’interno di un percorso definito come Model Progression Specification (MPS) , a sottolineare la modificabilità ed integrabilità nel tempo (il famoso 4D). L’azienda ha intuito i vantaggi derivanti dall’interrogazione di modelli BIM in merito a costi e misure; tali relazioni però, di solito in capo a computisti umani, non possono essere stabilite semi-automaticamente se non sono presenti pacchetti di dati ben organizzati. In tal modo, la versione più recente di MPS specifica che i livelli di sviluppo si possano suddividere in fasi progressive, da LOD100 a LOD500.
Sarà la revisione del 2013 del G202-2013, Building Information Modeling Protocol Form di AIA, l’American Institute of Architects, a chiarire i contenuti dei diversi LOD. Il BIM Forum, ente di ricerca e divulgazione sulle pratiche BIM, ne definisce ulteriormente i caratteri, secondo lo schema seguente, considerato ad oggi il più esaustivo:

• LOD100 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo possono essere rappresentati genericamente da un simbolo, non necessariamente fedele per forma, estensione o localizzazione. Sono una approssimazione indicativa, solamente grafica.

• LOD200 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo rappresentano sistemi generici approssimandone forma, dimensioni e localizzazione, con la possibilità di comportarsi da link verso documenti loro allegati.

• LOD300 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo sono definiti per forma, quantità, dimensione e posizione, mantenendo la possibilità di comportarsi da link verso documenti loro allegati.

• LOD350 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo si differenziano dal precedente LOD350 per la possibilità di integrare anche parametri di relazione con altri insiemi di elementi presenti nel progetto; in tal modo, distanze reciproche, lunghezza di tracciati o componenti, vincoli e rispetti possono essere quantificati direttamente dal modello, senza riferirsi a documenti specifici.

• LOD400 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo includono dati sulla forma, quantità, dimensione, posizione, dettagli di assemblaggio, istruzioni di posa e caratteristiche di fabbricazione.

• LOD500 – Gli elementi del modello con questo livello di sviluppo sono stati verificati in opera, confermandone i dati su forma, quantità, dimensione e posizione.

Attualmente questa classificazione è stata adottata da diverse stazioni appaltanti, a livello internazionale, come riferimento per la metrica di sviluppo degli elaborati di base per i contratti.
Si può intuire il vantaggio che deriva da un’implementazione consapevole dei LOD nella produzione dei modelli di processo BIM. I formati di interscambio, come Industry Foundation Classes (IFC) sviluppato da buildingSMART, possono con essi fare affidamento su informazioni verificate e coerenti, garantendo uno scambio bidirezionale tra tutti i team di progetto, come dimostrato ed esposto nel documento ISO 29481-1:2010 “Building information modelling – Information delivery manual – Part 1: Methodology and format”, dove buildingSMART ha introdotto in maniera convincente il concetto di lifecycle dell’edificio in relazione ai dati che lo descrivono.

In realtà il principio di gerarchia alla base dei LOD era già stato enunciato nel 2006, nelle specifiche del formato City Geography Markup Language (CityGML) di Open Geospatial Consortium (OGC), organizzazione internazionale no-profit che si occupa di definire regole tecniche per i servizi geospaziali e di localizzazione. CityGML implementa cinque livelli di dettaglio, da 0 a 4, a partire dalla sola impronta planimetrica di un edificio fino alle informazioni sulle singole stanze interne.
D’altro canto, sempre nel 2006, il Byggeri, Informationsteknologi, Produktivitet, Samarbejde (BIPS) danese, all’interno del quale sarebbe poi confluito il capitolo buildingSMART Nordic pochi anni dopo, aveva già formalizzato il principio del dettaglio che evolve, con il documento “3D Working Method 2006” (Bips 2007).
Nel Regno Unito, da sempre in prima linea sulla frontiera della digitalizzazione delle costruzioni, la regolamentazione BS 1192:2007, poi aggiornata con la BS 1192-2:2013 integrata dall’A1:2015, ha istituito la generazione di un Common Data Environment (CDE) all’interno del quale gli attori potessero condividere i dati dei loro modelli, secondo criteri che sfruttano i LOD per le cogenze normative di Livello 1 e 2, nel settore della spesa pubblica. Senza entrare troppo nel dettaglio, in una trattazione che esulerebbe dal tema di questo contributo, si può comunque rilevare che la normativa anglosassone attribuisce enorme rilevanza ai LOD: basti pensare che il BIM Execution Plan (il BEP, documento che chiarisce nel dettaglio le modalità secondo le quali verrà eseguito un progetto) prevede una sezione specifica di documentazione riservata alle responsibility matrix, schema specifico dell’attribuzione autoriale dell’informazione in capo ai vari attori compartecipanti .
Molti altri paesi hanno adottato, o stanno adottando, politiche di implementazione dei LOD nei documenti di progetto, sempre attraverso la ricerca e la consulenza di organi di controllo e standardizzazione come buildingSMART, EU BIM Task Group, BIM Forum, NBS nel Regno Unito Building and Construction Authority (BCA) a Singapore, il CRC Construction Innovation & Australian institute of Architects in Australia e numerosi altri.
Come si producono gli elementi con LOD crescenti e chi può utilizzarli
Lo scopo dichiarato di uno schema LOD è di esplicitare tra gli attori del processo edilizio quali informazioni essi possano utilizzare; in altri termini (e come si è scritto), i LOD forniscono una metrica, vale a dire una misura, della certezza del dato e del progresso di sviluppo connaturato.
Ciò implica che i LOD possano essere utilizzati a tutti i livelli, per definire e controllare il flusso progettuale.
Sia che vengano inseriti nelle proprietà degli oggetti presenti negli ambienti di modellazione, sia che debbano essere aggregati in schede apposite da collegare alle basi di dati, i modelli in grado di raccogliere l’informazione nel tempo acquistano un enorme valore potenziale. In molte norme, infatti, è presente la possibilità di fissare le regole del gioco, istituendo livelli intermedi di LOD a seconda delle esigenze di progetto (Figura 3).

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Figura 3 – In uno stesso progetto, i Livelli di Sviluppo (LOD) possono seguire un piano di definizione che consideri livelli intermedi di compilazione rispetto alla metrica definita dalle norme e dalle convenzioni. Una pianificazione consapevole dei LOD necessari consente di meglio valutare l’impegno progettuale per le singole fasi del processo costruttivo (immagine di S. Garagnani, 2016).

Conclusioni e sviluppi futuri
L’adozione di principi e strumenti per l’ottimizzazione di processi e risorse è divenuta un’urgenza per il mercato delle costruzioni. I problemi e le criticità evidenziate dal mancato dialogo informativo tra le parti, coinvolte a vario titolo nel flusso progettuale, sono da sempre origine di contraddittori, lavorazioni da replicare e produzione asincrona e ridondante di documenti richiesti dalle norme. L’implementazione di una struttura dati ordinata in LOD può certamente agevolare la pratica professionale, con la costituzione di una gerarchia di conoscenze che ha già dimostrato di essere vincente all’interno del processo BIM.

I BIM Manager degli studi di progettazione, i BIM Specialist dei team di sviluppo, i Family Creator operativi sui software e le tutte figure partecipanti alla commessa, dai responsabili delle pubbliche amministrazioni per le opere pubbliche fino ai dirigenti delle gestioni immobiliari o dei fondi di investimento destinati alle costruzioni private, devono essere consapevoli della transizione che questo modo di operare ha già stimolato, soprattutto a livello internazionale.
L’uso dei LOD non deve quindi spaventare, ma aiutare a pianificare meglio l’uso di risorse e obiettivi da conseguire nel tempo, soprattutto in funzione dell’incremento di dati che non è mai assoluto o prevedibile, come nel caso degli interventi sull’esistente per i quali la conoscenza degli edifici cresce con il numero dei saggi o degli interventi effettuati anche in epoche diverse .

E’ interessante notare che l’uso dei LOD è raccomandato ma non obbligatorio, secondo criteri di discrimine personalizzati per il progetto in esame, dacché non tutto può essere considerato BIM: nella guida AIA G202-2013, ad esempio, esistono voci qualificate come “NM” (not modeled), riservate per definire note, conoscenze, saperi che nel modello non hanno ancora una forma ben definita di codifica. Proprio nella customizzazione dei LOD per i casi applicativi più disparati potrebbe risiedere lo sviluppo futuro di una tecnologia in grado di diversificare gli schemi, pur rientrando in una struttura di interoperabilità reale e consolidata.