23 Dic Lo standard openBIM ifc come supporto alla Direzione Lavori: sviluppo di un’applicazione web per l’accettazione di materiali e lavorazioni

1. Introduzione

Negli ultimi dieci anni il settore delle costruzioni ha attraversato una profonda trasformazione digitale, trainata dall’adozione sempre più diffusa del Building Information Modeling (BIM). Se la fase progettuale è ormai permeata da software avanzati e da flussi di lavoro integrati, la fase esecutiva – quella di cantiere – continua invece a scontare un ritardo significativo.
La Direzione Lavori, attività chiave nel collegamento tra progettazione e realizzazione, opera ancora troppo spesso secondo procedure tradizionali, basate su documenti cartacei, verifiche manuali e processi di controllo frammentati.

L’ing. Daniele Cricchi, sotto la supervisione del prof. Carlo Zanchetta (Università di Padova) e dell’ing. Michele Carradori, Responsabile scientifico di BIS-Lab^®, ha sviluppato questo tema nell’ambito della sua tesi di laurea magistrale in Ingegneria civile dal titolo “Lo standard openBIM ifc come supporto alla Direzione Lavori: sviluppo di un’applicazione web per l’accettazione di materiali e lavorazioni”. La tesi affronta proprio questa distanza, proponendo un’applicazione web in grado di leggere i dati dei modelli IFC (Industry Foundation Classes) e di supportare la Direzione Lavori nell’accettazione dei materiali e delle lavorazioni. L’obiettivo è duplice: da un lato, favorire l’integrazione tra progettazione digitale e controllo di cantiere; dall’altro, rendere più efficiente e trasparente il processo di verifica tecnica e amministrativa.

Figura 1 Schermata iniziale dell’applicazione sviluppata.

 2. La Direzione Lavori: funzioni e quadro normativo

Il Direttore dei Lavori è il soggetto tecnico incaricato dal committente (pubblico o privato) di garantire la corretta esecuzione dell’opera, nel rispetto del progetto approvato, del contratto e delle normative vigenti. È una figura di controllo, ma anche di garanzia e coordinamento, in costante relazione con il progettista, il direttore di cantiere e le altre figure operative.

Il quadro normativo che disciplina la Direzione Lavori è articolato e in continua evoluzione. Dalla Legge Merloni (L. 109/1994), legge quadro che ha introdotto innovazioni nella disciplina degli appalti dei lavori pubblici, ridefinendo istituti e procedure e delineando un nuovo schema di compiti e delle responsabilità all’interno della pubblica amministrazione, si è passati ai diversi Codici dei contratti pubblici, dal D.Lgs. 163/2006, che ha unificato la normativa in un unico testo normativo, al D.Lgs. 50/2016 e il correttivo D.Lgs. 56/2017, che hanno apportato modifiche volte alla trasparenza e coordinamento nell’ambito della contrattualistica pubblica. Infine, il recente D.Lgs. 36/2023, il nuovo Codice dei contratti pubblici, ha dato una spinta verso la transizione digitale della Pubblica Amministrazione e del settore delle costruzioni. Quest’ultimo decreto è particolarmente rilevante, poiché esplicita la facoltà del Direttore dei Lavori di avvalersi di strumenti di gestione informativa digitale, riconoscendo al BIM un ruolo operativo anche nella fase di esecuzione e controllo.

Durante la fase esecutiva, il Direttore dei Lavori assume la responsabilità di verificare che materiali e lavorazioni rispettino le prescrizioni progettuali e le norme tecniche. Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018) dedicano il capitolo 11 proprio alle procedure di identificazione, qualificazione e accettazione dei materiali strutturali. Il processo di accettazione prevede controlli documentali e prove in cantiere. Per i materiali marcati CE, il Direttore dei Lavori deve verificare la validità della documentazione di conformità e, se necessario, richiedere ulteriori certificazioni. Nel caso di materiali non marcati CE, il controllo diventa ancora più articolato, comprendendo verifiche di qualificazione o certificati di valutazione tecnica.

Oltre al controllo documentale, la Direzione Lavori deve garantire che i materiali utilizzati corrispondano prestazionalmente a quanto dichiarato, mediante test di laboratorio e confronti con i parametri di progetto. Queste procedure, tuttavia, risultano spesso lente e inefficienti, soprattutto perché avvengono fuori da qualsiasi flusso informativo digitale integrato. È qui che l’approccio BIM – e in particolare lo standard openBIM IFC – può rappresentare un cambio di paradigma.

3. BIM e standard IFC: la rivoluzione digitale nel cantiere

Il Building Information Modeling (BIM) non è un semplice software, ma un processo collaborativo basato sulla creazione, gestione e condivisione di un modello informativo digitale dell’opera. Ogni elemento del modello – una trave, un serramento, un impianto – è descritto non solo nella sua geometria, ma anche da un insieme di attributi e relazioni: materiali, costi, prestazioni, stato di manutenzione, tempi di posa e molto altro.

Lo standard IFC (Industry Foundation Classes), sviluppato da buildingSMART International, è il linguaggio comune che rende tutto questo interoperabile. Si tratta di un formato aperto e neutro, riconosciuto come standard ISO 16739, che consente di scambiare modelli e dati tra software diversi senza perdere informazioni. Ogni oggetto IFC è strutturato in un sistema gerarchico – progetto, sito, edificio, livello, elemento – e possiede attributi che descrivono materiali (IfcMaterial), proprietà (IfcPropertySet) e relazioni (IfcRelAssociatesMaterial).

L’adozione dello standard IFC è la chiave per un approccio openBIM, dove le informazioni non restano chiuse nei software proprietari, ma circolano liberamente tra i professionisti.
In questo modo, anche la Direzione Lavori può accedere direttamente ai dati del modello digitale per verificare la conformità dei materiali o controllare lo stato di avanzamento, senza dover consultare decine di elaborati cartacei.

4. Un’applicazione web per l’accettazione dei materiali e delle lavorazioni

Proprio per colmare il divario tra progettazione digitale e controllo in cantiere, questa ricerca propone lo sviluppo di una web application dedicata alla Direzione Lavori, denominata “DL Smart Check”. L’applicazione è pensata per leggere i file IFC e restituire, tramite un’interfaccia semplice e accessibile da browser, tutte le informazioni necessarie per l’accettazione dei materiali e la verifica delle lavorazioni.

L’obiettivo è duplice: ridurre gli errori derivanti da una gestione manuale della documentazione e semplificare la tracciabilità dei controlli. Attraverso un sistema di interrogazione diretta del modello, il Direttore dei Lavori può:

• visualizzare i materiali associati a ciascun elemento strutturale (es. calcestruzzo, acciaio, pavimento industriale);
• confrontare i parametri IFC con quelli reali rilevati in cantiere;
• archiviare automaticamente verbali, prove e documentazione di accettazione.

Figura 2 Menù principale dell’applicazione sviluppata.

Lo sviluppo dell’applicazione web è stato realizzato con linguaggi HTML, CSS e JavaScript, con l’obiettivo di creare una piattaforma leggera e accessibile da qualsiasi dispositivo connesso a Internet, senza necessità di installazioni locali.

Per la sperimentazione sono stati scelti tre casi studio:

• un materiale: calcestruzzo, con riferimento al capitolo 11.2 delle NTC 2018;
• un componente: barre d’armatura, B450A e B450C (capitolo 11.3 NTC 2018);
• un manufatto: pavimento industriale, in accordo alle più recenti linee guida nazionali e norme armonizzate.

Ogni caso è stato analizzato nel dettaglio, individuando le proprietà IFC più rappresentative dei parametri reali (come la resistenza a compressione o la classe di consistenza del calcestruzzo) e sviluppando una associazione diretta tra dati del modello e controlli di accettazione. Il risultato è uno strumento che consente alla Direzione Lavori di accedere in modo immediato ai dati tecnici, riducendo tempi e possibilità di errore, e favorendo la trasparenza e la tracciabilità delle verifiche.

L’applicazione DL Smart Check è articolata in due sezioni principali. La prima, non visibile all’utente, ospita il programma Python “Ifc2Json”, che converte le proprietà IFC in formato Json. La seconda costituisce l’interfaccia utente, composta da varie pagine operative. Dopo la schermata introduttiva, l’utente accede a un menù con quattro box funzionali: Accettazione, Conformità, Prelievi e Verifica risultati Lab. I primi due consentono di confrontare dati inseriti con i valori presenti nel database, restituendo un esito di accettazione o rifiuto, con possibilità di esportare i risultati in PDF. Il box Prelievi genera invece una tabella Excel precompilata con dati dal database, che l’azienda fornitrice completa indicando gli elementi da gettare e le date di getto. Una volta ricaricata, l’applicazione calcola automaticamente il numero di provini necessari secondo le norme NTC18, consentendo al direttore dei lavori di inserire i codici identificativi dei campioni. Il box Verifica risultati Lab, pur presente per completezza, non è ancora stato sviluppato. L’applicazione è quindi uno strumento digitale integrato per la gestione e il controllo tecnico dei materiali in cantiere.

Figura 3 Schema Accettazione / Conformità.

Figura 4 Schema calcolo provini.

5. Analisi dei risultati

L’applicazione web DL Smart Check, una volta completata la programmazione, è stata testata per verificare il corretto funzionamento degli script e la gestione di modelli complessi con numerosi parametri.

Il caso studio del calcestruzzo è risultato il più semplice grazie alla ricchezza di informazioni presenti nello standard IFC, che ha reso agevole l’individuazione dei dati necessari. Tuttavia, si è riscontrata la difficoltà di interpretare i codici globalID, identificativi alfanumerici privi di significato per l’utente umano. Scartata l’ipotesi di introdurre un parametro manuale nel modello a causa dell’eccessivo carico di lavoro, è stato implementato un algoritmo per generare un codice identificativo ispirato alla codifica WBS, combinando più parametri descrittivi degli elementi IFC per consentirne un’adeguata tracciabilità. I test hanno dato esito positivo: l’applicazione individua correttamente i materiali, esegue i controlli di conformità e genera verbali in formato PDF. Nella pagina Prelievi vengono elaborate e compilate tabelle Excel per il calcolo dei campioni, oltre alla richiesta ufficiale da inviare al laboratorio.

Figura 5 Esempio di utilizzo della pagina Accettazione CLS.

Figura 5 Esempio di utilizzo della pagina Accettazione CLS.Il caso delle barre d’armatura non ha dato esito altrettanto positivo a causa di criticità riscontrate nella struttura del software di modellazione e nelle peculiarità dell’accettazione dei materiali. Nello specifico:

• la modellazione dell’armatura aumenta esponenzialmente il peso del file, limitando fortemente l’operatività;
• non è stato possibile associare all’armatura un identificativo dell’elemento contenitore (ad esempio, una trave);
• l’identificazione del profilo tramite codice numerico ne complica la riconoscibilità;
• non è possibile associare i codici di produzione dell’acciaio al momento della modellazione, essendo legati alla filiera del prodotto.

La sperimentazione riguardo il pavimento industriale ha dato esito positivo, essendo l’accettazione del materiale e la verifica di conformità molto simili a quelle del calcestruzzo.

Figura 6 Esempio di utilizzo della pagina Verifica di conformità del pavimento industriale.

6. Conclusioni: verso una Direzione Lavori digitale

Questa ricerca ha dimostrato come l’applicazione del BIM – e in particolare dello standard openBIM IFC – possa estendere la digitalizzazione anche alla fase esecutiva del processo edilizio, tradizionalmente considerata la più complessa da informatizzare. L’adozione di strumenti digitali non sostituisce le competenze del Direttore dei Lavori, ma ne potenzia il ruolo, offrendo una piattaforma di controllo basata su dati oggettivi, aggiornati e condivisibili.

L’applicazione sviluppata rappresenta un primo passo verso una Direzione Lavori in cui le attività di accettazione e verifica non siano più procedure isolate ma parti integranti del flusso informativo del progetto. Con l’entrata in vigore del D.Lgs. 36/2023 e la progressiva obbligatorietà del BIM per gli appalti pubblici, strumenti di questo tipo diventeranno sempre più indispensabili.

Inoltre, questa ricerca apre a valutazioni sulla digitalizzazione delle informazioni lato impresa; infatti, l’applicazione cerca di informatizzare un processo a valle della filiera ma sono ancora poche le realtà che mettono a disposizione degli studi tecnici le “versioni digitali” dei loro prodotti in modo che possano essere inseriti nei modelli BIM. Se ogni prodotto e materiale fosse associato ad una copia digitale, sarebbe sufficiente inquadrare un QRcode o un codice a barre per utilizzare l’applicazione, permettendo all’attività di accettazione di raggiungere un altissimo livello di efficienza ed accuratezza.

Il futuro della Direzione Lavori sarà quindi sempre più digitale, collaborativo e basato sui dati: un ambiente in cui i modelli IFC, i controlli di qualità e i verbali di accettazione convivono in un’unica piattaforma, garantendo efficienza, trasparenza e qualità dell’opera costruita.