Integrazione BIM-IoT per le Smart factories

Il lavoro di ricerca di Erika Del Monaco parte dall’integrazione di BIM e IoT e dalla creazione di un Digital Twin, il cosiddetto gemello digitale che è una replica digitale di un’entità fisica. Questo abilita lo sviluppo della fabbrica intelligente, figlia della quarta rivoluzione industriale, che rappresenta un approccio totalmente nuovo alla gestione nelle aziende manifatturiere, permettendo di giungere allo scopo finale dell’efficienza energetica. Il lavoro di Erika Del Monaco è stato premiato nella categoria “Ricerca” al concorso BIM&Digital Award 2020.

Il caso di studio reale: un capannone FCA
Il caso di studio è il capannone FCA facente parte del complesso industriale Fiat Mirafiori nella zona sud di Torino. L’obiettivo finale è rappresentato dall’analisi dei dati di temperatura rilevati dai sensori posti nell’area “lastratura” che occupa circa 100.000 m². Tale lavoro di ricerca rappresenta un caso di studio reale, commissionato dalla stessa FCA, e risulta essere un caso ideale per approfondire il concetto di Smart Factory attraverso l’utilizzo del BIM. I sensori prelevano dati dall’ambiente circostante che vengono collezionati nel database InfluxDB.

La metodologia
La metodologia si basa sulla creazione di un Digital Twin tramite tre elementi: prodotti reali nello spazio reale; prodotti virtuali nello spazio virtuale; connessioni di dati e informazioni che legano insieme i prodotti virtuali e reali.
I prodotti fisici nello spazio reale sono rappresentati dai dati rilevati dai sensori collezionati nel database InfluxDB. I prodotti virtuali nello spazio virtuale sono rappresentati dai modelli BIM, i cosiddetti “as-built data”.
La connessione dei dati e delle informazioni che legano insieme i prodotti virtuali e reali si ottiene tramite Dynamo, piattaforma di programmazione visuale tramite la quale si ha possibilità di creare script per gestire i dati e creare dei prodotti visualizzabili in Revit come mappe termiche, grafici, tabelle che saranno utili per poter monitorare la distribuzione dei valori rilevati dai sensori e di conseguenza di apportare se necessario le opportune modifiche in una visione di risparmio energetico.
Il software BIM utilizzato è Revit. In particolare, è stato utilizzato per modellare i sensori sul modello elettrico con il modello architettonico collegato. Per l’intera famiglia dei sensori di temperatura sono stati creati dei parametri di progetto quali ubicazione griglia, identificativo, locale nel quale si trova lo specifico sensore, temperatura e tempo di rilevamento della relativa temperatura che verranno automaticamente compilati tramite Dynamo. Dopo l’inserimento dei sensori si è andata a creare una massa, sulla quale si andrà successivamente a creare l’output finale della mappa termica.
Per collegare il flusso di dati provenienti dal database in Dynamo si è proceduto con la creazione di una query tramite la quale si richiedono i valori rilevati da tutti i sensori in uno specifico giorno con time step di 15 minuti. Una volta eseguito lo script si ottiene la risposta dal server con i dati richiesti

Risultati e conclusioni
Con i dati ottenuti si può procedere in due modi. La prima opzione è quella della selezione dei dati per sensore: si inseriscono i dati di input e si consegue come output le temperature e i tempi di rilevamento di uno specifico sensore che verranno visualizzati in Revit con un grafico di andamento della temperatura e con la visualizzazione del sensore selezionato.
La seconda opzione è la selezione dei dati per tempo: si inseriscono i dati di input e si consegue come output le temperature di tutti i sensori ad uno specifico istante di tempo da visualizzarsi in Revit con l’abaco dei sensori che viene automaticamente compilato con i parametri di tempo e temperatura per ciascun sensore e con una mappa dei sensori e una mappa termica, creata tramite l’ausilio di uno script scritto in Python.
Questa ricerca ha proposto una piattaforma per trasformare i dati provenienti dai sensori in dati visualizzabili in maniera diretta e intuitiva in un modello BIM, la novità di questa metodologia riguarda l’utilizzo del software Revit sia come cruscotto che come visualizzatore grazie all’utilizzo di Dynamo player che dà la possibilità di eseguire gli script Dynamo direttamente nel modello di Revit.
L’integrazione del BIM con i dispositivi IoT, grazie all’interoperabilità usata come veicolo per colmare il salto tecnologico, consente di monitorare in maniera diretta la distribuzione dei valori rilevati dai sensori grazie ad una visualizzazione intuitiva con molteplici prospettive e supportare decisioni complesse che richiedono informazioni interdisciplinari, tutto per giungere al fine ultimo di questa ricerca dell’efficienza energetica.

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Giornalista professionista della redazione di BIMportale, lavora da molti anni nell’editoria B2B per la stampa tecnica e specializzata. Ha scritto a lungo di tecnologia, business e innovazione. Oggi orienta la sua professione nel campo delle tecnologie applicate alla progettazione architettonica e all’imprenditoria delle costruzioni.