Master: BIM management in construction works
Autori: Arch. Mariangela Capozio – Ing. Nicola Varotto
Relatore: Ing. Giovanni Franchi
Il settore delle costruzioni rappresenta una sfida unica nel suo genere, poiché non può essere strutturato e sintetizzato tramite la creazione di processi facilmente replicabili. A differenza della produzione in serie, che consente di effettuare studi preliminari e miglioramenti continui, ogni progetto edilizio deve integrarsi con specifiche condizioni ambientali. Inoltre, non può essere interamente trasferito in stabilimento. Per evitare problemi nel prodotto finale o durante la sua realizzazione, è fondamentale prendere decisioni corrette fin dall’inizio del progetto, quando la capacità di intervento è maggiore e i costi aggiuntivi sono minimi. È in questo contesto che nascono il Project Management e il Construction Management, due discipline che mirano a gestire e pianificare in modo efficace le fasi di progettazione e costruzione di un’opera. Utilizzare strumenti di pianificazione e controllo è cruciale per individuare aree critiche e migliorare il coordinamento e la comunicazione tra tutti gli attori coinvolti nel progetto. Grazie a questi strumenti, è possibile affrontare le sfide complesse del settore delle costruzioni in maniera più organizzata e sistematica, minimizzando i rischi e ottimizzando i risultati.
Questa tesi di Master esplora la collaborazione tra Construction Management e BIM, focalizzandosi su una procedura flessibile basata su la Work Breakdown Structure (WBS). Il corpo centrale della tesi esamina il caso studio di un complesso del settore terziario composto da un edificio in buona parte interrato. Si costruisce preliminarmente la WBS del progetto secondo le prescrizioni e le necessità della committenza e del General Contractor. Parallelamente, si procede all’implementazione del modello parametrico dell’opera in esame, predisponendo fin da questa fase tutte le informazioni e i parametri necessari per la simulazione della cantierizzazione e l’analisi dei costi. Il modello parametrico dell’edificio è stato sviluppato in modo da consentire un’analisi dettagliata delle diverse fasi di costruzione. Incisiva, nello sviluppo del modello BIM, è stata la scelta di costruire le WBS già considerando le fasi delle lavorazioni in cantiere. Infatti, si è deciso di dare rilevanza allo sviluppo della costruzione dell’opera procedendo in prima analisi con una suddivisione per piani.
Dettaglio wbs di progetto
Questa suddivisione ha permesso di ottimizzare la sequenza delle operazioni e di gestire meglio le risorse. Un’attenzione particolare è stata posta alla gestione dei tempi e dei costi, elementi cruciali per il successo del progetto. Il modello BIM, integrato con la WBS, ha facilitato la previsione dei tempi di realizzazione e dei costi associati a ciascuna fase del progetto. Inoltre, la collaborazione tra Construction Management e BIM ha migliorato la comunicazione tra le diverse figure professionali coinvolte, riducendo i rischi di errori e ritardi.
Questa scelta ha consentito di mantenere un solido controllo sui tempi di realizzazione, un aspetto fortemente richiesto dalla committenza. Grazie a questa decisione, è stato possibile monitorare e gestire in modo efficace l’avanzamento del progetto, assicurando che ogni fase rispettasse i tempi prestabiliti. Le tempistiche sono state costantemente aggiornate e riviste in base alle scelte tipologiche effettuate, permettendo una flessibilità necessaria per adattarsi a eventuali cambiamenti o imprevisti. Nel capitolo dedicato alla quarta dimensione del BIM, viene illustrato come inizialmente sia stata eseguita una formulazione del computo metrico in maniera tradizionale. Questo metodo prevedeva l’intervento di un tecnico che, analizzando i disegni, inseriva manualmente le dimensioni nelle tabelle. Sebbene fosse un processo consolidato, risultava essere lungo e suscettibile a errori, poiché ogni singola misura doveva essere controllata e trascritta accuratamente. Questo approccio manuale non solo aumenta il rischio di inesattezze, ma richiedeva anche un notevole dispendio di tempo e risorse.
L’utilizzo del metodo BIM riduce significativamente il tempo necessario per il computo, nonostante comporti un costo iniziale per la modellazione e l’associazione delle voci dell’elenco prezzi. Questo approccio garantisce un computo più realistico, poiché include tutti gli elementi, anche quelli che spesso vengono trascurati nei metodi tradizionali. Inoltre consente una maggiore interoperabilità tra i diversi software utilizzati per eseguire il computo metrico, facilitando il confronto con l’approccio tradizionale.
La modellazione BIM richiede tempo e una chiara comprensione dei concetti fin dall’inizio. Tuttavia, questi sforzi iniziali sono ripagati dalla precisione e dall’efficienza che si ottengono nel lungo periodo. Nell’approccio tradizionale, molti di questi aspetti non sono considerati, rendendo difficile calcolare gli importi parziali. Questo perché il modello tradizionale era basato principalmente sull’aspetto finale del progetto, piuttosto che sulle diverse fasi di costruzione. L’adozione del BIM permette di superare queste limitazioni, consentendo di procedere con un approccio più dettagliato e basato sulla costruzione per fasi. L’approccio BIM offre anche vantaggi significativi in termini di sostenibilità e gestione delle risorse. Grazie alla sua capacità di modellare in dettaglio ogni componente del progetto, è possibile ottimizzare l’uso dei materiali e ridurre gli sprechi. Questo si traduce non solo in un risparmio economico, ma anche in un minore impatto ambientale.
Nella versione tradizionale, questi aspetti non erano stati considerati, rendendo impossibile calcolare importi parziali perché il modello era basato sull’aspetto finale anziché sulle fasi di costruzione. Per questo motivo, si è deciso di procedere con un approccio BIM basato sulla costruzione per fasi. Il metodo BIM richiede ai tecnici di adattare il loro approccio, lavorando con elementi interattivi anziché con linee statiche. In conclusione, le differenze negli importi sono minime e attribuibili a errori di modellazione, mentre il processo BIM permette di estrapolare un computo completo e dettagliato.
Dall’analisi si è concluso che l’integrazione delle tecniche di simulazione dinamica del cantiere, con un cronoprogramma dettagliato e un modello BIM preciso, migliora notevolmente la gestione dei progetti di costruzione. Questo metodo aumenta l’accuratezza delle previsioni temporali ed economiche, facilita la comunicazione tra gli stakeholder e ottimizza la pianificazione delle risorse. L’uso di strumenti avanzati consente una gestione efficace delle risorse e contribuisce al successo del progetto, riducendo il rischio di errori e imprevisti durante la realizzazione.Inoltre, l’approccio BIM consente di visualizzare in tempo reale il progresso della costruzione, rendendo possibile identificare e risolvere eventuali problemi prima che diventino critici. Questo livello di dettaglio e precisione non sarebbe possibile con i metodi tradizionali. I tecnici possono anche simulare diversi scenari e valutare l’impatto di eventuali cambiamenti, migliorando la capacità decisionale e riducendo i tempi di inattività. Un altro vantaggio significativo del metodo BIM è la possibilità di integrare facilmente nuovi dati e aggiornamenti, mantenendo tutti gli stakeholder informati e allineati sugli sviluppi del progetto. Questo livello di trasparenza e collaborazione è essenziale per garantire che tutti gli aspetti del progetto siano gestiti in modo efficiente e che eventuali ritardi o costi aggiuntivi siano minimizzati. In conclusione, l’adozione del metodo BIM rappresenta un passo avanti significativo nella gestione dei progetti di costruzione. Non solo migliora la precisione e l’efficienza, ma anche la qualità complessiva del progetto, portando a risultati più soddisfacenti per tutti gli stakeholder coinvolti.
FOR INTERNATIONAL STUDENTS
The construction sector presents a unique challenge as it cannot be structured and synthesized through easily replicable processes. Unlike mass production, which allows for preliminary studies and continuous improvements, each construction project must integrate with specific environmental conditions and cannot be entirely transferred to a factory. To avoid issues with the final product or during its execution, it is crucial to make correct decisions from the beginning of the project when the capacity for intervention is greater and additional costs are minimal. It is in this context that Project Management and Construction Management emerge, two disciplines aimed at effectively managing and planning the design and construction phases of a project. Utilizing planning and control tools is essential to identify critical areas and improve coordination and communication among all project stakeholders. These tools enable tackling the complex challenges of the construction sector in a more organized and systematic manner, minimizing risks and optimizing results.
This Master’s thesis explores the collaboration between Construction Management and BIM, focusing on a flexible procedure based on the Work Breakdown Structure (WBS). The core of the thesis examines the case study of a tertiary sector complex comprising a largely underground building. Initially, the WBS of the project is constructed according to the client’s and General Contractor’s requirements and needs. Simultaneously, the parametric model of the work under consideration is implemented, preparing from this phase all the necessary information and parameters for site simulation and cost analysis. The parametric model of the building was developed to allow a detailed analysis of the various construction phases. A crucial aspect in developing the BIM model was the decision to construct the WBS while already considering the phases of on-site operations. In fact, it was decided to prioritize the development of the project’s construction by initially dividing it by floors.
This division allowed for optimizing the sequence of operations and better managing resources. Special attention was paid to managing time and costs, crucial elements for the project’s success. The BIM model, integrated with the WBS, facilitated the prediction of construction times and costs associated with each project phase. Furthermore, the collaboration between Construction Management and BIM improved communication among the different professionals involved, reducing the risks of errors and delays. This decision enabled maintaining solid control over construction times, a highly requested aspect by the client. Thanks to this decision, it was possible to effectively monitor and manage the project’s progress, ensuring that each phase met the predetermined timelines. Timelines were constantly updated and reviewed based on the typological choices made, allowing the necessary flexibility to adapt to any changes or unforeseen events.
The chapter dedicated to the fourth dimension of BIM illustrates how a traditional metric computation was initially formulated. This method involved a technician manually entering dimensions into tables after analyzing the drawings. Although it was a well-established process, it was lengthy and prone to errors, as each measure had to be checked and transcribed accurately. This manual approach not only increased the risk of inaccuracies but also required significant time and resources. The use of the BIM method significantly reduces the time needed for computation, despite involving an initial cost for modeling and associating price list items. This approach ensures a more realistic computation, including all elements, even those often overlooked in traditional methods. It also allows greater interoperability between the different software used for metric computation, facilitating comparison with the traditional approach. BIM modeling requires time and a clear understanding of concepts from the start. However, these initial efforts are rewarded by the precision and efficiency achieved in the long run. In the traditional approach, many of these aspects were not considered, making it difficult to calculate partial amounts because the traditional model was mainly based on the final project aspect rather than the various construction phases. Adopting BIM overcomes these limitations, allowing for a more detailed and phase-based construction approach.
The BIM approach also offers significant advantages in terms of sustainability and resource management. Thanks to its ability to model each component of the project in detail, it is possible to optimize material use and reduce waste. This results not only in economic savings but also in a lower environmental impact. In the traditional version, these aspects were not considered, making it impossible to calculate partial amounts as the model was based on the final aspect rather than the construction phases. For this reason, it was decided to proceed with a phase-based BIM approach.
The BIM method requires technicians to adapt their approach, working with interactive elements instead of static lines. In conclusion, the differences in amounts are minimal and attributable to modeling errors, while the BIM process allows for a complete and detailed computation. The analysis concluded that integrating dynamic site simulation techniques with a detailed schedule and a precise BIM model significantly improves the management of construction projects. This method enhances the accuracy of time and economic forecasts, facilitates communication among stakeholders, and optimizes resource planning. The use of advanced tools enables effective resource management and contributes to project success, reducing the risk of errors and unforeseen events during execution. Moreover, the BIM approach allows for real-time visualization of construction progress, making it possible to identify and resolve issues before they become critical. This level of detail and precision would not be achievable with traditional methods. Technicians can also simulate different scenarios and assess the impact of any changes, improving decision-making and reducing downtime. Another significant advantage of the BIM method is the ability to easily integrate new data and updates, keeping all stakeholders informed and aligned with project developments. This level of transparency and collaboration is essential to ensure that all aspects of the project are efficiently managed and that any delays or additional costs are minimized. In conclusion, adopting the BIM method represents a significant step forward in construction project management. It not only improves accuracy and efficiency but also the overall quality of the project, leading to more satisfying results for all stakeholders involved.