Industria degli ascensori e BIM: un fattore abilitante del progetto adottato da tempo e generalmente trascurato

Questo documento è stato presentato per la prima volta al 13° Simposio sulle tecnologie per ascensori e scale mobili nel settembre 2022 e stampato sul sito web del simposio all'indirizzo liftsymposium.org.

parole chiave: BIM, Digitalizzazione, Costruzione Digitale

Astratto. BIM (Building Information Modeling) non deve essere un termine nuovo per qualsiasi individuo o impresa che lavora nel settore edile. Tuttavia, l'industria del trasporto verticale (VT) trova ancora l'uso del BIM come piuttosto "nuovo", nonostante sia obbligatorio in alcuni paesi per tutti i progetti pubblici da alcuni anni. Il BIM si è dimostrato un fattore abilitante per diversi attori all'interno del settore edile: investitori, costruttori, lead designer e facility manager possono trarre vantaggio da una creazione di deliverable più rapida e accurata. I modelli digitali degli ascensori e delle scale mobili sono completamente integrati e coordinati con i modelli architettonici e strutturali fin dall'inizio del progetto, il che porta a una più rapida approvazione del progetto e quindi un rilascio più rapido alla produzione. Tutto ciò, unito alla riduzione degli errori in loco, porta ad un più alto tasso di soddisfazione del cliente.

L'uso dei modelli BIM durante la fase operativa sta diventando sempre più importante con l'emergere e la necessità di fornire digital building twin. I modelli BIM sono alla base degli edifici gemelli digitali e, pertanto, devono essere accurati e contenere le informazioni rilevanti per i gestori delle strutture. Modelli accurati e aggiornati (questi devono riflettere le condizioni attuali delle risorse installate) possono anche fungere da solide basi per pianificare i lavori di ammodernamento. L'aumento del rilevamento con droni e delle scansioni laser 3D potrebbe essere di grande utilità per i team di modernizzazione che cercano di installare nuovi prodotti negli edifici esistenti.

1. introduzione

Negli ultimi dieci anni, l'evoluzione della tecnologia ha raggiunto un ritmo incredibile. Questo ritmo ha reso difficile per gli individui, così come per le aziende, stare al passo con le ultime tecnologie.

Il settore edile non è noto per la sua efficienza e innovazione, ma alcune di queste tecnologie si sono fatte strada nel settore edile. Il BIM avrebbe potuto essere il primo tentativo che il settore edile ha dovuto per digitalizzare e ottimizzare i propri processi, oltre ad aumentare la collaborazione tra i team di progetto.

Questo documento analizzerà brevemente come il BIM può aiutare l'industria del VT a diventare una disciplina più integrata all'interno dei progetti di costruzione e come l'uso dei processi BIM può aiutare i professionisti del VT a fornire progetti in modo più accurato, efficiente e con una qualità superiore.

Va notato che la consegna di progetti di costruzione utilizzando BIM per VT segue un approccio diverso al modo in cui gli architetti o gli ingegneri strutturali sviluppano e consegnano i loro progetti. Sebbene la maggior parte delle discipline produca i propri progetti piano per piano, gli ascensori e le scale mobili devono inevitabilmente attraversare più di un piano alla volta.

2. BIM (Building Information Modeling)

2.1 Definizione

Il BIM è definito nella ISO 19650-1 come "l'uso di una rappresentazione digitale condivisa di un bene costruito per facilitare i processi di progettazione, costruzione e funzionamento per formare una base affidabile per le decisioni".[1]

2.2 idee sbagliate

Il BIM è in circolazione da un tempo relativamente lungo nel settore edile, ma è inteso come un termine nuovo o sconosciuto per la maggior parte dei professionisti del VT. Quando si confrontano per la prima volta con la domanda "La tua azienda può soddisfare i requisiti BIM del progetto?", le aziende VT iniziano a cercare risposte (ad esempio nel loro dipartimento di ingegneria) che diano loro sufficiente sicurezza per rispondere positivamente ai loro clienti. Alcune di queste risposte potrebbero portare queste aziende nella direzione sbagliata. I seguenti paragrafi descrivono cosa NON è il BIM:

• Il BIM NON è solo un modello 3D: sebbene sia vero che i modelli 3D sono prodotti come parte dei risultati BIM, il BIM offre molto di più di un semplice modello 3D. Sono lontani i giorni in cui le discipline sviluppavano l'intero progetto utilizzando approcci tradizionali basati su 2D e consegnando solo un modello 3D alla fine del progetto. Questa pratica non era solo inefficiente, ma anche non conforme ai requisiti del cliente e degli standard.

• Il BIM NON è solo l'uso di un nuovo software: si credeva anche che, acquistando un costoso software e iscrivendo alcuni ingegneri a un corso di una settimana in cui veniva loro insegnato come utilizzare questo nuovo software, la loro azienda sarebbe conforme al BIM. Sebbene sia comune che il nuovo software venga utilizzato per produrre determinati risultati, non si può dimenticare che il BIM non è solo un'attività di ingegneria interna, ma uno sforzo di lavoro di squadra di tutti gli attori che realizzano un progetto di costruzione.

• Il BIM NON richiede più tempo, impegno e costi rispetto ai metodi tradizionali: la realizzazione di un progetto BIM non richiede più tempo o fatica né è più costosa rispetto a farlo utilizzando i metodi tradizionali. Al contrario, il BIM consente alle aziende di VT di consegnare i progetti in modo più rapido e accurato. Va detto che il viaggio nel BIM non è facile e non avviene dall'oggi al domani, ma una volta che l'azienda avrà adottato il BIM come metodo standard per realizzare progetti di costruzione, tutti i vantaggi si concretizzeranno.

2.3 I vantaggi del BIM

Le apparecchiature VT sono una parte fondamentale di un edificio e diversi attori possono trarre vantaggio dall'uso del BIM. I principali attori e benefici globali (applicabili all'intero progetto di costruzione) sono elencati di seguito:

Investitore:

• Riduzione del numero di errori durante l'installazione e il funzionamento
• Migliore comprensione della funzionalità e dei limiti dell'edificio
• Tracciamento delle risorse più semplice e riduzione dei costi
• Completamento anticipato

Costruttore:

• Approvazione del progetto più rapida
• Riduzione degli errori in loco
• Maggiore trasparenza
• Maggiori approfondimenti sul funzionamento dell'edificio e potenziali ammodernamenti

Consulente/progettista capo:

• Coordinamento più facile per le entità globali
• Comunicazione e collaborazione migliorate
• Maggiore trasparenza di tutti i contributi
• Identificazione dell'errore precedente

Manager delle infrastrutture:

• Monitorare lo stato delle apparecchiature
• Programma delle visite di manutenzione
• Maggiore prevedibilità dei costi
• Maggiori approfondimenti sul funzionamento dell'edificio e potenziali ammodernamenti

Vantaggi globali:

• Creazione di deliverable più rapida e precisa
• Approvazione del progetto più rapida grazie all'elevata integrazione delle apparecchiature TV nell'edificio
• Rilascio più rapido per la produzione grazie alla precedente approvazione del progetto (migliore comprensione di come le apparecchiature VT interagiscono con altre discipline)
• Migliore coordinamento del sito
• Riduzione degli errori in loco
• Dati coerenti utilizzati per scopi diversi
• Sviluppare e motivare i dipendenti utilizzando tecnologie e processi innovativi
• Tasso di soddisfazione del cliente più elevato

3. L'uso del BIM durante tutto il ciclo di vita del progetto

3.1 Fase di progettazione — Caricamento frontale

Il coinvolgimento precoce del progetto non è vantaggioso solo per i produttori di VT, ma per l'intero team di progetto.

I flussi di lavoro BIM avvicinano lo sforzo all'inizio del progetto e incentivano il team di progetto a collaborare più apertamente durante le prime fasi del progetto. Con questo processo collaborativo in atto, gli errori possono essere identificati quando il costo per le modifiche alla progettazione è minimo, poiché il costo per le modifiche alla progettazione aumenta in modo esponenziale con l'avanzamento del progetto. Spostando lo sforzo di collaborazione verso l'inizio del progetto, i team possono trovare la soluzione più ottimale per le esigenze dell'edificio in modo più efficace. In questa fase, i vincoli edilizi non sono completamente definiti e le parti del progetto sono in grado di presentare proposte che miglioreranno il design e le prestazioni dell'edificio in una fase in cui i cambiamenti sono ancora fattibili dal punto di vista economico e tecnico. 

Questa collaborazione è particolarmente importante per sistemi complessi come ascensori e scale mobili. Questa apparecchiatura necessita di diverse interfacce per l'edificio e altri sistemi per essere installata e funzionare in modo ottimale. Queste interfacce possono, tra l'altro, essere meccaniche, elettriche e strutturali. La figura 2 rappresenta l'altezza libera di un gruppo di due ascensori la cui sala macchine si trova al di sotto, sul retro del vano ascensore, e una sala pulegge è costruita all'altezza dell'altezza libera dei vani ascensore.

A seguito di un processo BIM completamente integrato, gli ascensori si trovano nella corretta geolocalizzazione all'interno del modello digitale dell'edificio. In questo caso particolare, gli ascensori utilizzano come riferimento (link) i modelli strutturali e architettonici e comunicano le esigenze dell'ascensore ad altri soggetti, comprese tutte le interfacce necessarie per la corretta installazione delle apparecchiature.

In particolare, in questa figura, le tasche strutturali necessarie per l'installazione delle travi, dei canali di ancoraggio e degli occhielli di sollevamento sono chiaramente visibili e comunicate ad altre parti attraverso il modello. Gli ingegneri strutturali dovranno semplicemente collegare i modelli di ascensore ai loro modelli e confermare la fattibilità della proposta. In caso di dubbio, può essere organizzato un incontro di coordinamento BIM e le preoccupazioni possono essere sollevate da entrambe le parti per trovare la soluzione più adatta per ciascuna applicazione.

Il coordinamento durante la fase di progettazione è stato facilitato dall'uso di strumenti, come BIM Track, che consentono ai partecipanti di segnalare preoccupazioni, problemi, ecc. ad altre parti e conflitti o disallineamenti di progettazione possono essere risolti in modo collaborativo utilizzando i modelli . Questa pratica rende il processo iterativo più agile e i conflitti vengono risolti in pochi minuti, invece di settimane di commenti fatti su disegni 2D. Per utilizzare al meglio tali strumenti, il fornitore di VT deve essere completamente integrato nel processo BIM e garantire che non solo gli ingegneri, ma anche i responsabili del progetto e dell'installazione siano qualificati per utilizzare e comprendere non solo gli strumenti ma anche il processo.

3.2 Fase di esecuzione

Una volta che il progetto è stato coordinato tra tutte le parti, inizia l'esecuzione. In questa fase del progetto, il BIM può essere utilizzato in diverse aree.

La combinazione di modelli di ascensore e modelli di edificio consente agli ingegneri di produrre disegni 2D totalmente accurati per i team di installazione che riflettono le condizioni attuali dell'edificio, poiché le dimensioni del vano ascensore e le finiture architettoniche saranno ottenute direttamente dai modelli strutturali e architettonici collegati. Poiché i disegni 2D sono ottenuti direttamente dai modelli 3D BIM, questi saranno aggiornati e, in caso di modifiche al modello dell'edificio, eventuali conflitti possono essere individuati dal team di progetto in tempo reale. Il processo collaborativo, ancora una volta, garantisce che queste potenziali discrepanze non si trovino in loco, ma nei modelli digitali, in cui le soluzioni possono essere discusse e concordate piuttosto che fissate in loco, il che può essere costoso e richiedere molto più tempo e risorse.

Una volta che il progetto si avvicina al completamento, altri servizi dell'edificio potrebbero richiedere l'interazione con gli ascensori o gli spazi degli ascensori come la sala macchine. La figura 3 mostra come tutti i servizi correlati nella sala macchine sono stati coordinati utilizzando i modelli BIM. Aria condizionata, illuminazione, apparecchiature elettriche, passerelle portacavi e apparecchiature antincendio, tra gli altri, sono tutti coordinati utilizzando i modelli BIM. Questa pratica rende il processo più rapido, poiché tutti i partecipanti possono sedersi attorno allo stesso modello virtuale e scegliere la posizione più appropriata per ogni pezzo di attrezzatura ed eseguire tutto il lavoro di preparazione in modo accurato e puntuale, quindi quando l'attrezzatura arriva in loco, il i team di installazione possono iniziare le loro attività immediatamente.

Un altro utilizzo che i modelli BIM possono apportare al progetto è la gestione del cantiere. I modelli BIM possono essere collegati a attività per tenere traccia, ad esempio, dello stato di installazione dell'intero progetto o di singoli ascensori. Queste attività sono regolate da un tipico diagramma di Gantt di gestione del progetto e forniscono una panoramica visiva dello stato dell'installazione, della messa in servizio e degli ascensori in BBU (Builders Beneficial Use). Il vantaggio di questo metodo è che i modelli e il diagramma di Gantt sono collegati, e finché il project manager mantiene aggiornato il diagramma di Gantt, con un semplice clic per aggiornare l'origine dati, il modello si aggiornerà e visualizzerà automaticamente lo stato del progetto corretto.

La figura 4 mostra l'ingombro di un edificio con diversi ascensori e il diagramma di Gantt del progetto. (I nomi di ascensori e scale mobili e la durata del progetto sono stati nascosti intenzionalmente.)

La figura 5 mostra il progetto in un determinato momento e intende mostrare come è possibile creare una simulazione di progetto. Gli ascensori che vengono installati in quel momento sono rappresentati in verde e i modelli solidi indicano gli ascensori installati, messi in servizio e in funzione, mentre gli ascensori di colore viola sono in BBU.

I modelli BIM possono essere utilizzati anche per produrre modelli AR (realtà aumentata) con soluzioni pronte all'uso che consentono ai team di progetto di rivedere i progetti utilizzando dispositivi mobili in qualsiasi luogo, in ufficio, in fabbrica o anche in loco, per sovrapporre questi modelli al vano dell'ascensore reale per verificare che l'installazione sia stata eseguita correttamente.

Una delle informazioni più importanti e generalmente dimenticate da produrre è la cosiddetta informazione As-Built. Tutti i prodotti BIM, dopo l'installazione e la messa in servizio, devono essere aggiornati per riflettere le condizioni attuali del sito. Una volta aggiornati i modelli, tutti i risultati finali associati (ad es. disegni 2D, metadati, distinta base, ecc.) si aggiornano automaticamente man mano che i modelli BIM vengono the source di tutti i risultati.

3.3 Fase Operativa

Nella Sezione 2 di questo documento è stato menzionato che uno dei miti sul BIM era che il BIM fosse solo un modello 3D. Questo documento ha dimostrato che un modello BIM è molto più di una semplice geometria 3D. La produzione di informazioni As-Built accurate è fondamentale per la maggior parte dei clienti che utilizzano il BIM al massimo delle sue potenzialità. Questi modelli contengono ciò che è generalmente noto come metadati (informazioni sui componenti e sul sistema). Quando i modelli sono impostati correttamente e tutte le parti contribuiscono a includere i metadati appropriati come richiesto dal cliente, i modelli possono essere la base per un sistema di gestione delle strutture modello, che consente all'operatore dell'edificio di disporre di un modello accurato che contenga il diritto componenti con le giuste informazioni incorporate su di essi.

La Figura 7 mostra le informazioni integrate per l'uso della gestione delle strutture. Il cliente ha definito le informazioni più importanti per tutti i componenti dell'edificio (compresi ascensori e scale mobili) e le informazioni pertinenti sono state incorporate nel modello. Una volta che tutte le informazioni As-Built sono state prodotte, questo modello è stato automaticamente convertito in un modello di informazioni sugli asset e consegnato all'operatore dell'edificio.

3.4 Modernizzazioni

Una delle aree più impegnative nel settore VT è la modernizzazione delle apparecchiature esistenti. I sopralluoghi sono un lavoro molto specializzato che richiede una vasta esperienza di sollevamento e una profonda conoscenza per garantire che le dimensioni vengano prese in modo sicuro e corretto nel tempo limitato a disposizione degli ingegneri per eseguire il sopralluogo.

Le scansioni laser 3D possono aiutare a produrre nuvole di punti da cui gli ingegneri possono prendere dimensioni molto precise comodamente dal proprio ufficio. Queste nuvole di punti possono fungere da base per i potenziali nuovi modelli BIM creati per la modernizzazione delle apparecchiature esistenti.

La figura 8 illustra il risultato di una scansione laser eseguita dalla parte superiore di un'auto esistente utilizzando uno scanner 3D.

Il software è in grado di elaborare la nuvola di punti e consentire agli ingegneri di verificare le dimensioni desiderate con precisione millimetrica dal proprio ufficio mentre l'ascensore è di nuovo in funzione.

L'uso delle nuvole di punti è una pratica ben nota in altri settori del settore edile. L'industria del VT non ha adottato questo metodo come metodo standard per effettuare rilievi in ​​loco, mentre altre discipline hanno già team specializzati che effettuano rilievi utilizzando scanner laser 3D e persino droni per mappare vaste estensioni, come gallerie ferroviarie o miniere. C'è molto che l'industria del TV potrebbe imparare da queste pratiche per garantire che i sondaggi siano resi più accurati e venga fornita ai clienti una soluzione migliore e più efficiente, riducendo i tempi di fermo degli ascensori esistenti durante l'esecuzione dei sondaggi.

4. Riassunto

Questo documento ha mostrato come tecnologie e processi all'avanguardia, che sono già attività quotidiane per altre discipline del settore edile, potrebbero aiutare il settore degli ascensori ad andare avanti, lavorare in modo più collaborativo e aumentare l'efficienza durante la consegna dei progetti.

Referenze

[1] ISO 19650-1, "Organizzazione e digitalizzazione delle informazioni sugli edifici e sui lavori di ingegneria civile, inclusa la modellazione delle informazioni sugli edifici (BIM) — Gestione delle informazioni mediante la modellazione delle informazioni sugli edifici — Parte 1: Concetti e principi." Ginevra (2018).

[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], documentazione interna Schindler.