Modellazione BIM e sensorizzazione dell’asset immobiliare, mirate alla raccolta e gestione digitalizzata dei dati per strutture e sistemi tecnologici, configurano un innovativo percorso di facility management integrato.
Da circa un anno il Magazzino 71 del Porto di Trieste dispone di un vero e proprio duplicato virtuale delle sue parti architettonica, strutturale e impiantistica, utilizzato per la gestione integrata dell’asset. Il “digital twin” è completo di dati e documenti ed è equipaggiato con un sistema di rilevazione, acquisizione e storicizzazione dei dati strutturali, energetici e ambientali, con lettura in tempo reale. Si tratta di uno dei primi esempi in Italia di innovazione tecnologica applicata alla gestione immobiliare di un edificio esistente.
La digitalizzazione del ciclo di vita è basata sullo standard internazionale open BIM come base metodologica, con integrazione tra i concetti architetturali di Common Data Environment e Asset Management mediante evolute tecnologie IoT e cloud.
Attori, edificio, progetto
Promosso da Area Science Park con l’Autorità di Sistema Portuale, la società Porto di Trieste Servizi e la concessionaria Pacorini Silocaf, il digital twin è stato realizzato in pochi mesi dagli specialisti di 4Days, Tre.digital e Real Comm, nel contesto del progetto strategico ARGO per rendere il Friuli Venezia Giulia un laboratorio di innovazione di riferimento internazionale nel settore.
Il progetto dimostratore ha interessato un ampio magazzino (superficie interna 7.781 m²) situato nel cuore del porto, progettato nel 1908 e la cui costruzione è stata completata nel 1929. L’edificio è estremamente semplice, composto da 14 moduli regolari (6 campate ciascuno) con struttura a pilastri in calcestruzzo armato, muratura perimetrale e tetti a capanna. Attualmente utilizzato per la logistica, dispone di soli impianti elettrici, antincendio e fotovoltaico.
Obiettivo del progetto era sperimentare un sistema digitale per la gestione di modelli tridimensionali, capaci di visualizzare la replica digitale delle diverse componenti dell’edificio in maniera differenziata e di interagire attraverso l’identificazione di scenari “what if”, per garantire l’efficacia e l’efficienza nei processi di gestione e manutenzione, in un’ottica di facility management integrato.
La parola a 4Days
L’ing. Marco Lotti è co-fondatore di 4Days: «Il progetto pilota per il Porto di Trieste è un esempio d’innovazione applicata allo standard internazionale BIM, sviluppato in un’ottica di facility management integrato. Il progetto è iniziato a fine ottobre 2022 e si è concluso ad aprile 2023, in anticipo rispetto al termine previsto dal bando di gara».
Si tratta di un primo step focalizzato sulla misurazione e sul monitoraggio delle condizioni statiche dell’edificio, dei consumi energetici (elettricità) e di alcune grandezze ambientali di particolare interesse per la tipologia di merce stoccata – il caffè verde, particolarmente sensibile alle variazioni delle condizioni termoigrofotometriche e all’inquinamento indoor».
Quale metodo è stato seguito?
«Nel caso di asset sprovvisti di sistemi digitali, come il Magazzino 71, bisogna costruire un “punto zero” dal quale iniziare l’attività di misurazione e monitoraggio con sistemi digitali. Questo tipo di intervento richiede normalmente un processo di reverse engineering che comprende sia la raccolta e l’analisi della documentazione esistente, sia il contributo di conoscenze ed esperienze dei tecnici (gestori, manutentori).
A conclusione del progetto inizia il monitoraggio dei consumi. In questo caso rileviamo i dati direttamente nel quadro elettrico, situato nella cabina interna all’edificio.
Il PLC raccoglie i dati e, previa eventuale elaborazione in caso di anomalie o altro, li invia via MQTT all’hub attraverso una connessione 4G. La piattaforma Truspace interroga l’hub via API per la gestione dei dati, con frequenza di pochi minuti o secondi a seconda del dato rilevato».
Quali sono le potenziali applicazioni per la gestione impiantistica?
«Il digital twin realizzato a Trieste si presta a ulteriori implementazioni, ad esempio per il monitoraggio del funzionamento e delle prestazioni degli impianti meccanici, come anche dei sistemi per l’automazione industriale. Recentemente, ad esempio, abbiamo completato un progetto simile per conto di una multinazionale del tabacco, che approfondisce nel dettaglio prestazioni energetiche e manutenzione impiantistica».
Dal rilievo all’infrastruttura
Il progetto si è svolto in tre fasi successive strettamente connesse fra loro. Inizialmente Tre.digital ha realizzato i modelli 3D in formato aperto BIM IFC, con processo scan-to-bim a partire dalle nuvole di punti generate dal rilievo con tecnologie laser scanner, caratterizzate da rapidità e precisione. Gli spazi interni sono stati rilevati da un operatore in movimento dentro il magazzino, mentre per le aree esterne e l’involucro edilizio è stato impiegato un drone.
La nuvola di punti e il rilievo impiantistico hanno consentito di realizzare il modello digitale BIM (modellazione geometrica), strutturato e codificato per massimizzare l’efficacia a scopo manutentivo. Ciascuno oggetto significativo è stato codificato e corredato da informazioni di base (modellazione informativa).
Real Comm si è occupata della rilevazione dei dati-prestazione obiettivo e ha gestito la parte fisica della sensoristica IoT, nel corso della seconda fase del progetto composta da:
- analisi preliminare in sito per individuare macchinari, impianti e dispositivi da integrare;
- sviluppo di eventuali connettori verso MQTT (integrazione dei sensori) e identificazione della sensoristica con caratteristiche specifiche (rapporto prestazioni/prezzo, affidabilità, ecc.);
- progettazione di un’architettura ad alta affidabilità, attraverso uno storage sul campo e backup in cloud dei dati, per renderli accessibili in ogni circostanza senza rischio di perdita delle informazioni;
- installazione e configurazione di un pc industriale per acquisizione dei dati, configurazione della sensoristica e della replica in cloud con VPN, sviluppo di moduli software addizionali;
- posa in opera della sensoristica con installazione e configurazione dei moduli, supporto post startup.
Reale e virtuale
Nell’ultima fase 4Days ha acquisito la modellazione BIM e ha integrato la sezione IoT nella piattaforma Truspace. Quest’ultima lavora con la metodologia BIM standard, consentendo l’unificazione dei processi di design & build e di asset management in un’unica soluzione, e dispone inoltre di un’infrastruttura vocata all’integrazione con processi IoT.
Truspace può così fungere sia da system integrator, per le attività connesse alla gestione del ciclo di vita e dei processi di manutenzione degli asset considerati, sia come navigatore per i modelli, le informazioni, i documenti e i dati IoT attuali e storici.
L’ing. Emilio Ziraldo, co-fondatore di 4Days e Project Manager del progetto, delinea il potenziale applicativo dell’innovazione: «Digitalizzazione e BIM sono i driver dell’evoluzione nel settore AECO (Architecture, Engineering, Construction, and Operations). La possibilità di dotarsi in breve tempo di uno strumento puramente 3D, per la gestione dei dati e dei processi di un asset, è un fatto concreto e misurabile, che muta completamente lo scenario dei servizi per il committente.
La coerenza con uno standard internazionale e la disponibilità su tecnologia cloud permettono di traguardare un potenziale senza precedenti, per la generazione di nuove efficienze e la condivisione delle informazioni. L’integrazione di questa soluzione con tecnologie IoT consente inoltre di rendere efficaci le logiche di sostenibilità e risparmio, in termini di prestazioni degli asset.
È importantissimo mettere a fuoco la portata delle innovazioni nelle organizzazioni e nelle competenze, in particolare la profonda multidisciplinarietà dei progetti e il marcato orientamento verso la capacità di gestire processi e modelli informativi prima ancora che le tecnologie idonee per declinarli, nelle fasi di progettazione e costruzione come nella gestione e ottimizzazione».
Realizzato in pochi mesi il progetto per il Magazzino 71 è scalabile e permette l’implementazione di logiche orientate alla sostenibilità e al risparmio. La sua natura sperimentale aveva anche lo scopo di verificare costi, tempi e potenzialità di estensione al patrimonio costruito dell’intera area portuale, per preparare il terreno a una diffusa e innovativa modalità di gestione.
Sensori e impianti
I sensori installati presso il Magazzino 71 misurano dati:
- ambientali (luminosità interna, temperatura, pressione e umidità dell’aria);
- strutturali (vibrazione su tre assi);
- energetici (consumo orario di elettricità trifase, corrente e tensione delle fasi, con campionamento della corrente ogni 15 secondi).
La tecnologia dei sensori è wireless con standard ZigBee (specifico per la domotica e per collegare dispositivi intelligenti), tranne che per la misurazione della corrente trifase. È stata inoltre implementata l’innovativa soluzione HyperFIELD, un servizio IoT che espone il protocollo MQTT in modo nativo.
In generale, utilizzando una sensoristica IoT e protocolli leggeri ed efficaci come MQTT – che permettono di integrare facilmente informazioni e dati senza complessità infrastrutturale, anche in presenza di impianti datati – la gestione degli asset può essere facilmente estesa all’intera dotazione impiantistica (termofrigorifera, idrotermosanitaria, elettrica, speciale, antincendio, ecc.) e alle relative prestazioni energetiche e ambientali.
