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Digital maintenance

Digital maintenance: fare manutenzione con i digital twin

Tempo di lettura stimato: 7 minuti

Manutenzione di un asset a partire dal suo digital twin: l’esempio della Cittadella dell’Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria


I digital twin rivestono un ruolo cruciale nel contesto del digital maintenance (manutenzione digitale), poiché consentono una gestione avanzata e predittiva degli asset fisici. Queste rappresentazioni virtuali degli oggetti fisici forniscono una replica digitale accurata e in tempo reale di un sistema o di un processo. Grazie alla raccolta continua di dati provenienti da sensori e altri dispositivi IoT, i digital twin consentono di monitorare lo stato operativo degli asset, predire guasti potenziali e ottimizzare le attività di manutenzione.

Questo approccio trasforma radicalmente il modo in cui la manutenzione è pianificata e gestita, consentendo interventi tempestivi e preventivi che riducono i costi di manutenzione, aumentano l’affidabilità degli impianti e prolungano la vita utile degli asset. Inoltre, i digital twin facilitano la collaborazione tra diversi attori coinvolti nella manutenzione, consentendo loro di condividere facilmente informazioni e analisi basate sui dati, migliorando così l’efficienza complessiva del processo di manutenzione.

Scopriamo di più seguendo il caso pratico di analisi per la gestione della manutenzione della Cittadella dell’Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria.

Cosa si intende per digital maintenance

La digital maintenance, o manutenzione digitale, si riferisce all’applicazione di tecnologie digitali e strumenti di gestione dei dati per ottimizzare e migliorare le operazioni di manutenzione degli edifici e delle infrastrutture. Questo approccio integra sistemi di monitoraggio avanzati, come sensori e strumenti IoT e dispositivi di rilevamento, con software di analisi e pianificazione per consentire una gestione più efficiente e predittiva degli asset fisici.

Nel settore delle costruzioni, la digital maintenance è fondamentale per diversi motivi:

  • efficienza operativa: utilizzando i digital twin e i dati in tempo reale, è possibile monitorare lo stato di salute degli edifici e delle infrastrutture, individuando e affrontando i problemi prima che si trasformino in guasti costosi. Ciò consente di pianificare le attività di manutenzione in modo più efficiente e di ridurre al minimo i tempi di inattività;
  • riduzione dei costi: la manutenzione preventiva basata sui dati può contribuire a ridurre i costi complessivi di gestione degli asset. Identificare e risolvere i problemi in anticipo evita costose riparazioni d’emergenza e prolunga la vita utile degli impianti e delle strutture;
  • miglioramento della sicurezza: tenere traccia dei dati relativi alla salute e al funzionamento degli asset consente di identificare i rischi per la sicurezza in modo tempestivo e di intervenire prima che si verifichino incidenti;
  • sostenibilità: la digital maintenance può contribuire a ridurre l’impatto ambientale degli edifici e delle infrastrutture, ottimizzando l’uso delle risorse e riducendo gli sprechi energetici;
  • gestione delle informazioni: utilizzando piattaforme digitali per la gestione dei dati, è possibile archiviare in modo efficiente informazioni dettagliate sugli asset, compresi i dati storici di manutenzione e le raccomandazioni per futuri interventi. Ciò facilita la condivisione delle informazioni e la collaborazione tra i team di manutenzione.

Digital maintenance della Cittadella dell’Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria

Nel contesto del caso studio, è stato condotto un approfondimento per definire le metodologie di programmazione operativa nell’ambito dei processi di produzione edilizia, concentrandosi specificamente sulla fase di manutenzione.

L’obiettivo primario è stato quello di sviluppare metodologie di programmazione operativa, orientate alle esigenze del cliente e in grado di adattarsi alle varie necessità, con l’obiettivo di sperimentare l’utilizzo avanzato di tecnologie mobili, cloud computing, identificazione mediante tag e localizzazione, da parte di differenti operatori e utenti.

La finalità è quella di garantire una gestione efficiente delle informazioni tra i diversi modelli parametrici (architettonico, strutturale, impiantistico), con particolare attenzione all’utilizzo per scopi di manutenzione.

Il caso studio è stato elaborato in riferimento al moderno campus universitario situato sulle colline che si affacciano sul porto di Reggio Calabria, comprendente strutture didattiche e amministrative, dipartimenti, laboratori e servizi per gli studenti, nonché ampi parcheggi, percorsi pedonali e veicolari, spazi verdi e impianti sportivi.

L’analisi BIM (Building Information Modeling) finalizzata alla manutenzione digitale è stata suddivisa in cinque macro fasi:

  • analisi e selezione delle parti del patrimonio edilizio del campus universitario da utilizzare come caso studio;
  • raccolta della documentazione tecnica e di gestione, inclusi disegni, file PDF, file DWG e altre informazioni relative ai progetti architettonici, strutturali, impiantistici, nonché alle operazioni di gestione e manutenzione;
  • valutazione delle informazioni disponibili e identificazione delle lacune nei dati archiviati;
  • rilevamento dello stato di fatto mediante scansioni laser 3D, droni e fotogrammetria digitale per la creazione di un “digital twin” del caso studio;
  • creazione dei modelli digitali BIM utilizzando il software Edificius di ACCA, integrando informazioni dai progetti esistenti, dalle scansioni 3D e da altri formati disponibili, al fine di federare i modelli delle diverse discipline e facilitare la gestione della manutenzione e del Facility Management.

Queste attività hanno consentito di ottenere modelli digitali BIM completi, sia nel formato proprietario (EDF) che in formati aperti come IFC, permettendo inoltre la generazione di render, modellazione in tempo reale e video rendering per valutare le potenzialità dell’uso integrato di strumenti BIM e viewer 3D.

Informazioni necessarie ai fini del digital maintenance di un asset

I modelli 3D, ai fini della gestione e della manutenzione dell’asset, devono essere corredati da un set di informazioni consultabili ed implementabili in ogni fase del processo. Quali informazioni includere? Come si determinano?

La quantità e la qualità delle informazioni contenute nei modelli devono tenere conto delle disponibilità e delle normative di riferimento in termini di livelli informativi. Per gestire la fase di utilizzo e, in particolare, i processi di manutenzione e Facility Management, si considerano le specifiche delle nuove definizioni di fabbisogno informativo (ISO 19650-1).

Per definire il contenuto informativo necessario ai fini del digital maintenance, sono state effettuate le seguenti attività:

  • verifica del fabbisogno informativo del modello BIM per la manutenzione, analizzando le normative di riferimento e i contenuti della UNI EN 17412-1;
  • definizione di una struttura dati basata sulla classificazione degli elementi edilizi introdotta dalla norma UNI 8290;
  • identificazione dei set di proprietà del modello specifici per il Facility Management;
  • redazione del Piano di Manutenzione e verifica dell’integrazione con il formato IFC ed eventuali criticità;
  • sperimentazione di una struttura di identificazione dei dati (IDS) per alcuni componenti, definendo il contenuto informativo necessario per la manutenzione.

Attraverso la redazione del Piano di Manutenzione con ManTus, relativamente ad un esempio pratico, è stato possibile valutare le potenzialità e le criticità dell’interoperabilità tra il software di modellazione BIM (Edificius) e quello per la redazione dei piani di manutenzione (ManTus) e definire i set di proprietà da utilizzare nel modello per il Facility Management.

Sono stati così denominati e classificati i singoli oggetti, per facilitare la loro differenziazione all’interno del modello, e per un loro uso successivo con gli applicativi esterni.

Gestione della manutenzione

Attualmente, non sono pianificate attività di manutenzione programmata per l’intero complesso universitario. Le operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria avvengono in base a segnalazioni e ispezioni periodiche, ma non viene mantenuto un registro strutturato di tali interventi. In caso di guasto o malfunzionamento, gli operatori o gli utenti locali si rivolgono all’ufficio tecnico, il quale contatta le aziende esterne responsabili della manutenzione.

La mancanza di informazioni dettagliate sull’installazione dei dispositivi, sulle aziende coinvolte e sui componenti stessi ha reso impossibile, in questa fase iniziale, compilare i parametri relativi ai costi degli interventi, alla loro durata e alle risorse necessarie. Di conseguenza, si è proceduto a compilare solo alcuni parametri, utilizzando gli abachi, organizzati per tipo e permettendo la compilazione manuale dei parametri di manutenzione in base al Piano di Manutenzione corrispondente.

L’utilizzo di tali parametri, sebbene complesso, è metodologicamente utile poiché arricchisce il modello informativo con i dati necessari per la pianificazione della:

Creazione di tabelle e abachi

Con il software di modellazione BIM, è possibile generare in automatico dal modello 3D, tabelle ed abachi, che permettono di organizzare sotto forma di elenchi gli oggetti BIM e tutte le informazioni ad essi collegate

Compilazione parametri manutenzione

Compilazione parametri manutenzione su modello 3D

La sperimentazione ha condotto ad una prima strutturazione di abachi dei vari oggetti BIM con la relativa classificazione e i parametri del facility management. Il modello BIM, dunque, in questo modo, attraverso l’individuazione dei parametri specifici per la manutenzione, conterrebbe tutte le informazioni necessarie che risulterebbero sempre aggiornate e riesportabili nell’intera fase di esercizio o ciclo di vita dell’edificio.

Ipotesi di strutture dei dati e costruzione di schemi IDS

Alla luce del workflow descritto nei punti precedenti, si è poi proceduto con lo studio e la definizione di schede dati in formato standard IDS.

IDS (Information Delivery Specification) “è un documento che definisce i Requisiti Informativi (Exchange Requirement) all’interno di uno scambio di informazioni basato sull’utilizzo di un modello BIM. La caratteristica principale del documento IDS è di essere scritto in modo da essere interpretabile da un computer. Questo documento stabilisce come gli oggetti di un modello BIM, le classificazioni, le proprietà e persino valori ed unità di misura devono essere consegnati e scambiati.”

L’IDS nasce per rispondere all’esigenza di definire ed ottimizzare la gestione di fabbisogni informativi dinamici e complessi. Con riferimento specifico alla strutturazione di un IDS sperimentata per il caso studio, si riportano le diverse fasi di costruzione.

Compilazione del documento IDS partendo dalla classificazione di ogni singolo elemento, in riferimento alla classificazione definita:

La “classification” finalizzata alla pianificazione e gestione delle attività di digital maintenance è stata creata ex novo e tiene conto della numerazione delle unità tecnologiche. Il ”name” si riferisce alle unità tecnologiche. La “description” si riferisce alle classi ed elementi tecnici. Con riferimento specifico alla strutturazione di un IDS per il caso studio, ed in particolare per i tre elementi presi a campione, si riporta l’individuazione di tre elementi campione in riferimento alla classificazione UNI 8290:

Strutturazione IDS in riferimento alla classificazione UNI 8290

Strutturazione IDS in riferimento alla classificazione UNI 8290

Sono stati definiti PropertySet a partire dall’analisi delle informazioni contenute nel Piano di Manutenzione e nello specifico ai tre documenti operativi:

  • manuale d’uso;
  • manuale di manutenzione;
  • programma di manutenzione.

Pertanto sono stati individuati i seguenti PropertySet del facility management:

PropertySet del facility management

PropertySet del facility management

Ad ogni set di parametri vengono individuate Property definite e le rispondenti:

  • Data Type, il tipo di scrittura del valore;
  • Unit, l’unità di misurazione.

Per la colonna delle choiseList sono stati inseriti i valori che il professionista o l’operatore potrà selezionare per definire le PropertySet. Successivamente sono attribuite le proprietà riferite agli oggetti BIM campione, ed in ultimo potrà avvenire la valorizzazione delle Property assegnate alle entità del modello, dal professionista/operatore con riferimento anche alla disciplina e/o fase operativa di riferimento.

 

ManTus

 

ManTus

 

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