Integrazione GIS e BIM per la gestione dell’intero ciclo di vita dell’infrastruttura

Il processo di gestione del Digital Twin delle infrastrutture denominato BIM (Building Information Modelling) costituisce un strumento indispensabile, e tra pochi anni obbligatorio, per la gestione della progettazione, costruzione, modifica e manutenzione di qualsiasi infrastruttura pubblica.

Autodesk ed Esri stanno collaborando a livello globale per fornire ai professionisti del BIM un workflow ancora più efficace che, mettendo i dati al centro del processo, fornisca il contesto nel quale dovrà essere realizzata l’opera. Tale workflow operativo consente di lavorare in maniera trasparente con le informazioni GIS e BIM, incluso fornire accesso nativo alle informazioni BIM all'interno di un ambiente GIS ed a fornire accesso nativo alle informazioni GIS all'interno di un ambiente BIM.

In questo contesto, un gruppo multidisciplinare costituito da persone dell’IT di Italferr (da Agosto 2019 di FSTecnhonology), da esperti di Esri Italia e di Autodesk, a partire dal 2017 ha sviluppato soluzioni innovative basate sulla continua integrazione delle piattaforme Esri e Autodesk.

In particolare è stato concepito un flusso di lavoro tra la piattaforma GIS Esri e il modello BIM progettato con il software Autodesk, utilizzato nell'intera gestione del ciclo di vita dell'infrastruttura, a partire dalla fattibilità e dalla progettazione concettuale, alla realizzazione e alla consegna e alla gestione delle risorse per la manutenzione.

Il workflow di integrazione BIM e GIS realizzato dimostra come lavorando in completa integrazione e interoperabilità tra ambiente BIM e piattaforma GIS, si possa ottenere un risparmio di tempi/costi e una mitigazione del rischio per la gestione di una infrastruttura.

Il punto di partenza di questo flusso di lavoro è il Geoportale di Italferr. Una piattaforma in cui si condividono tutte le informazioni geografiche il rischio idrogeologico, i vincoli ambientali e i dati provenienti da progetti BIM.

Nell'immagine in basso è mostrato un esempio del Workflow elaborato per simulare l'intera gestione del ciclo di vita di una nuova linea tramviaria.

Di seguito viene riportato il workflow utilizzato e il valore aggiunto portato dall’integrazione dei workflow BIM e GIS.

La Fattibilità

Tramite il Geoportale viene effettuata la raccolta dei dati cartografici di base da diverse fonti (es. modello digitale del terreno, le ortofoto, carte del rischio idrogeologico, ecc.)

Poi a partire dalla cartografia di base e utilizzando i dati dell’ultimo censimento Istat, si cominciano ad analizzare le aree non coperte da trasporto pubblico, i punti di interesse e le aree con maggiore domanda di trasporto.

Sulla base di questi dati si individuano le possibili fermate/stazioni quindi si evidenziano le service area intorno alle fermate/stazioni ipotizzate e si esegue una sovrapposizione tra i dati Istat e i poligoni delle service area, per una conferma o una variante della scelta effettuata.

A questo punto vengono esportati dal GIS Esri i dati delle fermate, delle curve di livello e i dati altimetrici del terreno. Questi dati sono importati dallo strumento di progettazione per infrastrutture lineari di Autodesk, con cui si procede con la progettazione della prima bozza del tracciato.

Preliminare

A partire dal tracciato si procede con la modellazione del solido ferroviario, mentre con Autodesk (Revit e Dynamo) vengono modellati gli elementi puntuali quali Pensiline, pali e cavi, switchbox. Il processo di modellazione su Revit è automatizzato grazie ad una procedura Dynamo che legge i dati del file shape delle curve di livello e le progressive del tracciato e delle fermate da Civil 3D.

In questo modo si crea il modello degli elementi puntuali. Successivamente si procede con la modellazione dei rimanenti elementi puntuali quali semafori e switchbox.

Il modello completo (solido + puntuale) viene quindi reimportato per verificare eventuali interferenze con il contesto ambientale o errori di modellazione (es. tipologia di pensilina errata). In caso di modifiche da apportare al tracciato o agli elementi puntuali, viene applicata di nuovo la procedura precedentemente descritta.

Definitivo ed Esecutivo

Il contesto ambientale in queste fasi è fondamentale sia per la progettazione di dettaglio sia per il coordinamento 3D. Per una progettazione di dettaglio servono dati di contesto, come i sottoservizi, e rilievi di dettaglio, come le nuvole di punti. I dati vengono reperiti attraverso il Geoportale ed elaborati attraverso la piattaforma Esri per esempio nel caso dei dati dei sottoservizi. I dati sono utili ad esempio per la progettazione e modellazione di eventuali allacci alla rete fognaria, alla rete idrica e alla rete elettrica.

Mettendo insieme tutti i dati GIS del modello con i dati del contesto ambientale, è possibile creare un 3D completo.

Pianificazione dei lavori e Costruzione

L’analisi del modello dell’opera nel contesto ambientale, prima della fase di costruzione, è fondamentale per prevenire problemi proprio durante la costruzione dell’opera stessa. I due strumenti fondamentali in questa fase sono ArcGIS Pro e Autodesk Navisworks.

La piattaforma Esri viene utilizzata per effettuare le analisi GIS 2D e 3D utili alla fase di cantierizzazione. Questi possono essere alcuni esempi di applicazione:

•  scelta del cantiere e delle aree di stoccaggio e smaltimento dei rifiuti;
• progettazione e programmazione delle interruzioni o deviazioni del traffico durante i lavori;
• programmazione dei lavori nelle aree con presenza di sottoservizi e coinvolgimento delle società che manutengono i sottoservizi;
• • sicurezza del cantiere con sistemazione delle videocamere di sicurezza;

  Attraverso Autodesk è possibile simulare tutte le fasi di costruzione dell’opera mettendo insieme i dati del modello e del contesto ambientale con il piano dei lavori. In questo modo è possibile prevenire anche le eventuali interferenze temporali.

Facility Management

Il Facility Management dell’opera trae un enorme vantaggio dal fatto di integrare i dati GIS con il modello informativo dell’opera. I dati sono tutti pubblicati sul cloud di Esri e Autodesk per una manutenzione efficace dell’opera.

Tramite ArcGIS Online è possibile condividere i dati con gli addetti alla manutenzione. Sia nel caso di manutenzione ordinaria sia straordinaria, gli ordini di lavoro vengono creati a partire da una piattaforma per il Facility Management. Attraverso la app Navigator for ArcGIS vengono raggiunti i punti di interesse condivisi precedentemente su ArcGIS Online. Agli addetti in campo viene notificata l’email con il link al percorso ottimizzato. Una volta che è stato raggiunto il dispositivo da manutenere, viene visualizzato l’oggetto in realtà aumentata e rese disponibili le informazioni tecniche necessarie a effettuare la manutenzione (es. modello del dispositivo su BIM 360).

In conclusione l'integrazione del modello BIM nel contesto ambientale può sfruttare il grande potenziale delle analisi GIS, soprattutto per progetti di infrastrutture lineari come ferrovie, strade, linee metropolitane e tranviarie.