APPROCCI DIGITAL TWIN PER IL PROGETTO DELL'AMBIENTE COSTRUITO

1_CONTENUTI

Il Corso intende fornire le conoscenze di base teoriche e strumentali che attengono al “digital twinning” (approccio digital twin) applicato alla gestione innovativa dei processi di trasformazione dell’ambiente costruito e declinato alle differenti scale: territorio, città, edificio. Riferimento della fase applicativa sarà principalmente la scala dell’edificio considerata comunque nelle sue imprescindibili e complementari relazioni con le altre scale.

Ambiti di approfondimento specifici del Corso sono i temi interni al dibattito sugli impatti e la sostenibilità ambientale dei processi di riqualificazione e gestione. Ciò in linea con gli obiettivi formativi del CdS (art.2 Regolamento didattico del CdS).

Tali temi nel cogliere le opportunità connesse allo scenario emergente del digital twinning che integra asset fisici, sistemi IoT e strumenti di interoperabilità BIM, istruiscono nuove progettualità digitali e ambientalmente responsabili, rispondenti ai più generali obiettivi formativi del CdS (art.5 Regolamento didattico del CdS).

Punto focale del Corso è la comprensione nonché il governo delle potenzialità connesse al digital twinning, nelle sue diverse componenti: la rappresentazione virtuale di entità reali (Digital twin), la raccolta e gestione di dati mutiscala e real time (IoT) la cui integrazione consente il monitoraggio delle condizioni in uso, valutazioni di rischio, simulazioni e analisi predittive. Aspetti tra loro complementari e interdipendenti che accompagnano il passaggio dal Modeling al Management digitale del patrimonio costruito e l’evoluzione dallo “smart building” al “cognitive building”.

Oggi, il digital twinning è unanimemente riconosciuto quale processo caratterizzante le sfide che la transizione ecologica e digitale sta promuovendo a livello comunitario e nazionale (Green Deal, Agenda 2030, PNRR e PNR); allo stesso modo il Corso, nel assumerne gli aspetti teorici e strumentali, si configura quale potenziale riferimento caratterizzante eventuali percorsi di tesi di laurea (Laboratori e/o Atelier di Tesi), inquanto capace di attivare processi di conoscenza e apprendimento all’interno di una traiettoria, che, già riconosciuta nei richiamati indirizzi programmatici europei, unisce innovazione e sostenibilità, coniugando al tempo stesso didattica e ricerca.

La disciplina è inserita nell’albo dei corsi Erasmus attivi.

2_PROGRAMMA DEL CORSO

La transizione ecologica e digitale e le tecnologie abilitanti che ne esprimono le potenzialità attuative, propongono in linea con i contenuti dei piani programmatici comunitari (Green Deal; Agenda 2030) e dei relativi strumenti attuativi nazionali (PNRR; PNR) un nuovo “ecosistema” progettuale, all’interno del quale il progettista si trova ad operare in sinergia sia con le tradizionali figure del processo edilizio (committenza, professionisti/specialisti, impresa, produzione, ecc) che con nuovi “apparati informativi immateriali” (software di modellazione algoritmica, ambienti di simulazione, sensori, Intelligenza artificiale, piattaforme di comunicazione).

In questo ecosistema, “Digital Twin” è locuzione chiave che, anche nel settore delle costruzioni collega innovazione, sostenibilità e ottimizzazione dei processi. Nel 2011 Michael Grieves la introduceva per la prima volta indicando la sincronizzazione tra due realtà - oggetti fisici nello spazio reale, oggetti virtuali nello spazio virtuale - che, nel corso dell’intero ciclo di vita dell’oggetto, rimangono collegati attraverso il reciproco scambio di dati e informazioni, sia in real-time che in modalità asincrona offrendo notevoli potenzialità di simulazione, predittive e di controllo e monitoraggio.

Il programma del Corso si basa su tali premesse teoriche e sui contenuti dei Sustainable development goals: 9. Industry, Innovation and Infrastructure e 11. Sustainable Cities and Communities.

In particolare, è organizzato in 3 Moduli didattici ciascuno caratterizzato da uno specifico tema di approfondimento che sarà sviluppato attraverso l’analisi del quadro conoscitivo di riferimento avvalendosi anche di contributi offerti da esperti invitati.

Sono previste per ciascun Modulo: lezioni teoriche e seminari specialistici a cui verrà affiancata una fase di esperienza applicativa e/o di workshop tematico volta al raggiungimento di una maggiore consapevolezza e competenza operativa da parte degli studenti.

La partecipazione a tali esperienze costituirà parte integrante dell’esame finale nonché attestazione di frequenza.

- Modulo 1 (10 ore) aspetti teorici, strumentali e normativi degli Approcci Digital Twin per l'ambiente costruito. Focus sulle strategie attuative e gli indirizzi della programmazione comunitaria e nazionale sul tema.

Attività di esercitazione/sperimentazione: Forum di discussione sui temi affrontati

- Modulo 2 (30 ore) Processi di conoscenza, rilievo e modellazione digitale per la sperimentazione di approcci Digital Twin per la gestione del costruito

Attività di esercitazione/sperimentazione: 2 Workshop tematici (Il processo SCAN to BIM; La Modellazione in BIM)

- Modulo 3 (20 ore) Sviluppo di un prototipo di Digital Twin, con livello di complessità compatibile con l’organizzazione didattica e la durata del corso, capace di restituire una realtà stratificata e multivalente.

Attività di esercitazione/sperimentazione: Simulazione di gestione e monitoraggio di un digital twin su piattaforma dedicata

Nell’ambito del Corso saranno svolte attività parallele e/o integrative:

- Attività di internazionalizzazione già in programma nell’ambito del Progetto "From/To Knowledge Talks" con seminari specifici tenuti da Docenti universitari invitati in qualità di visiting esperti in Digital Twin e sostenibilità (Università di Dublino)

- Attività di collaborazione per la fase di sperimentazione con aziende leader nel settore in ambito nazionale e internazionale (Convenzioni attive con Dalux; ACCA software)

Particolare rilevanza avrà il coinvolgimento BIG srl, Spin-off accademico della Mediterranea che opera nell’ambito della gestione innovativa del costruito di cui la docente è Founding partner e Responsabile della sezione Ricerca e sviluppo.

Specifici approfondimenti interdisciplinari saranno utilmente verificati caso per caso, anche attraverso la valutazione di eventuali collaborazioni e sinergie da attivare con Discipline specifiche del CdS.

3_RISULTATI ATTESI

Il percorso didattico, attraverso i contenuti teorici e le specificità operative offerte, consentirà agli studenti di sviluppare capacità critiche e di analisi nell’ambito dello scenario articolato e interdisciplinare del Digital Twinnig, di acquisire altresì conoscenze teoriche e operative di base con riferimento specifico al rilevamento, alla modellazione 3D e alla gestione di database spaziali, anche in ambito GIS, su piattaforma di gestione.

Nello specifico i risultati di apprendimento attesi, espressi in relazione ai descrittori europei (Descrittori di Dublino), sono i seguenti:

- Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding) delle teorie nonché dei principi e degli approcci metodologici relativi ai processi di trasformazione dell’ambiente costruito in chiave digitale ed ecologica, sperimentando contemporaneamente le potenzialità dell’integrazione delle metodologie BIM e delle tecnologie IoT per la gestione dei processi previsionali e di gestione sostenibile del ciclo di vita e le modalità di virtual reality.

- Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding) relative agli strumenti e alle tecnologie ICT che oggi presiedono e caratterizzano la trasformazione digitale del settore delle costruzioni attraverso la loro sperimentazione pratica nei processi Scan to BIM, di Modellazione BIM e di gestione informativa su piattaforma dedicata congruente con lo scenario del Digital Twinning.

- Autonomia di giudizio (making judgements) e capacità di formulazione di osservazioni critiche in merito all’analisi e comprensione critica delle potenzialità degli approcci digitali e della loro attuale effettiva applicazione, capacità sviluppate attraverso l’interazione durante le attività di lezione, i seminari, i forum di discussione attivati a fine modulo e le attività di esercitazione.

- Abilità comunicative (communication skills) attraverso l’utilizzo delle conoscenze teoriche e strumentali acquisite e delle nuove modalità sperimentate. Capacità sviluppate attraverso l’esercizio all’esposizione e l’interlocuzione con il docente e gli altri studenti in occasione dei richiamati forum di discussione collettiva, delle esercitazioni e verifiche collettive che aiutano a migliorare le abilità di presentazione dei propri risultati da parte degli studenti.

Capacità di apprendere (learning skills) attraverso la sperimentazione di nuove modalità di trasferimento delle informazioni e di lavoro di gruppo sollecitata attraverso le attività didattiche e verificata nei diversi momenti di esercitazione e/o di confronto intermedio durante il Corso

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

Aspetti teorici e di inquadramento

- Lauria M., Azzalin M. (2023). Kintsugi Thinking. Manutenzione dell’ambiente costruito nell’era ecologica e digitale. Studi e Progetti, vol. 59, p. 1-175, Santarcangelo di Romagna (RN): Maggioli Editore

- Russo Ermolli S. (a cura di) (2018) The changing architect. Innovazione tecnologica e modellazione informativa per l'efficienza dei processi - Technological innovation and information modeling for the efficiency of processes, Maggioli Editore

Aspetti di sperimentazione

- Lauria, M., Azzalin, M. (2022) “Digital twin approach for Maintenance Management” in: Eugenio Arbizzani et al. (Eds): Technological Imagination in the Green and Digital Transition, The Urban Book Series, Springer Nature

- Azzalin M., (2020), “Towards a Maintenance 4.0. Chance versus need”, in Lauria M., Mussinelli E., Tucci F. (a cura di) (2020), Producing Project, Maggioli Editore, Milano

- Paparella R., Zanchetta C., (2020) BIM & digitalizzazione del patrimonio immobiliare. Dai dati della costruzione alla costruzione del dato. Per la gestione interoperabile della manutenzione assistita, Esculapio

- Ciribini, A.L.C. (2016), BIM e digitalizzazione dell’ambiente costruito, Grafill, Palermo

Letture consigliate

- Carpo, M. (2017), The Second Digital Turn: Design Beyond Intelligence, MIT press, Boston

- Floridi, L. (2017), La quarta rivoluzione. Come l’infosfera sta trasformando il mondo, Raffaello Cortina, Milano

- Ito, J. and Howe, J. (2017), Al passo col futuro. Come sopravvivere all'imprevedibile accelerazione del mondo, Egea editore

- Morton, T. (2013), Hyperobjects – Philosophy and Ecology After the End of the World, University of Minnesota Press, Minneapolis

- Sinopoli, N. (1997), La tecnologia invisibile. Il processo di produzione dell’architettura e le sue regie, Franco Angeli, Milano

Altro materiale didattico

Durante il Corso e in collaborazione dove possibile con gli esperti internazionali ospiti del Corso in qualità di visiting, sarà valutata di volta in volta e per ogni argomento trattato l’opportunità di fornire ulteriore documentazione didattica:

-Report e/o Linee guida europee e internazionali e/o articoli scientifici reperibili in repositories open access

-Indicazioni relative a software open source da utilizzare ai fini della sperimentazione interna al Corso

-Materiali prodotti dal docente sui temi del Corso

-Bibliografie di approfondimento a supporto di lezioni e/o seminari e sperimentazioni specifiche

-Sitografia specifica di riferimento

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

-  Obiettivi formativi qualificanti:

Il Corso si propone di fornire agli studenti strumenti conoscitivi e metodologici che stimolino e attivino capacità e competenze (art.2 Regolamento didattico del CdS) orientate ad una nuova progettualità ambientalmente responsabile, capace di cogliere le potenzialità delle moderne tecnologie digitali inserendosi nello scenario emergente degli approcci Digital Twin.

Prioritario è l’obiettivo di fornire un quadro conoscitivo organico teorico-pratico in grado di sviluppare capacità adeguate alla comprensione delle analisi e delle funzionalità connesse all’utilizzo delle moderne tecniche di 3D model per realizzare modelli digitali efficaci e coerenti rappresentativi degli oggetti fisici reali, tenendo conto dell’eterogenea molteplicità di fattori che devono essere considerati per una progettazione e gestione sostenibile dell’ambiente costruito.

-  Obiettivi formativi specifici con riferimento al tema del corso:

In linea con gli obiettivi formativi del CdS (art.5 Regolamento didattico) il Corso si propone di introdurre gli studenti alle questioni teoriche e operative connesse all’integrazione tra asset fisici, strumenti di interoperabilità BIM, sistemi IoT, sviluppando capacità di gestione e combinazione dei risultati derivati da processi Scan to BIM, rilievo metrico 3D e modellazione da nuvole di punti, e di Modellazione BIM, nella prospettiva di realizzare un modello digitale intelligente e. congruente con lo scenario del Digital Twinning

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

Con riferimento agli obiettivi formativi non si evidenziano propedeuticità specifiche né prerequisiti strettamente vincolanti (art. 19 del Regolamento Didattico vigente).

Vista la collocazione della disciplina nella fase quasi conclusiva del percorso di studi è principalmente richiesta allo studente un’adeguata capacità di sintesi e integrazione delle conoscenze già acquisite con i temi interdisciplinari affrontati nel Corso.

Non rappresenta prerequisito essenziale la conoscenza di specifici software di modellazione BIM authoring né di quelli riferiti all’acquisizione e trasferimento di nuvola di punti. Aspetti che saranno introdotti nel Corso

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

1_TIPOLOGIA DELLE ATTIVITÀ FORMATIVE

Il corso sarà organizzato in lezioni teoriche volte a fornire un quadro di riferimento circa gli approcci digital twins alla scala dell’edificio e le relative tecnologie. (40% circa)

Saranno proposti percorsi di esercitazioni/sperimentazioni applicative comuni a tutti gli studenti organizzati in gruppi di lavoro e/o attività da svolgere singolarmente. (60 % circa)

Sono previste verifiche periodiche sulla base della chiusura delle attività di ciascun modulo e momenti di confronto svolti in forma collegiale e con lo scopo di condividere le differenti esperienze di lavoro in team. Le verifiche intermedie avranno rilevanza nella valutazione finale.

Lezioni: 20 h (ore/anno in aula) pari a 2 cfu

Esercitazioni: 20 h (ore/anno in aula) pari a 2 cfu

Attività pratiche: 20 h (ore/anno in aula) pari a 2 cfu

Calendario delle attività formative

Modulo 1 (10 ore) (1^ e 2^ sett.)

Modulo 2 (30 ore) (3^ e 8^ sett.)

Modulo 3 (20 ore) (9^ e 12^ sett.)

2_LAVORO AUTONOMO DELLO STUDENTE

Oltre a lavorare sugli aspetti teorici – letture di testi consigliati, approfondimenti teorico disciplinari forniti dalla docenza e individuati in relazione ai temi di specifiche lezioni, analisi del quadro normativo – gli studenti dovranno autonomamente produrre approfondimenti tematici sulla base di indicazioni concordate con la docenza relativamente ad aspetti teorici e/o sperimentazioni applicative riferite ai temi affrontati. Lavori che avranno rilevanza nella valutazione finale.

Il tempo da dedicarsi a queste attività sarà calibrato rispetto alle ore che in quota parte servono per raggiungere il monte ore di ogni singolo CFU assegnato al corso.

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

Il corso offre agli studenti opportunità di approfondimento teorico e applicativo dei temi trattati attraverso apporti di esperti in ambito accademico internazionale, della professione e delle imprese di settore.

In particolare:

- Attività di internazionalizzazione già in programma nell’ambito del Progetto "From/To Knowledge Talks" con seminari specifici tenuti da Docenti universitari invitati in qualità di visiting esperti in Digital Twin e sostenibilità (Università di Dublino)

- Attività di collaborazione per la fase di sperimentazione con aziende leader nel settore in ambito nazionale e internazionale (Convenzioni attive con Dalux; ACCA software)

Particolare rilevanza avrà il coinvolgimento BIG srl, Spin-off accademico della Mediterranea che opera nell’ambito della gestione innovativa del costruito di cui la docente è Founding partner e Responsabile della sezione Ricerca e sviluppo.

Specifici approfondimenti interdisciplinari saranno utilmente verificati caso per caso, anche attraverso la valutazione di eventuali collaborazioni e sinergie da attivare con Discipline specifiche del CdS.

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

L’esame finale ha l'obiettivo di valutare il livello di maturità raggiunto dallo studente nella comprensione degli aspetti teorici della disciplina e delle relative interazioni con quelli applicativi.

L'esame finale prevede una discussione orale sui temi affrontati nel Corso e la presentazione di un lavoro di approfondimento originale e autonomo concordato con la docenza. Quest'ultimo potrà essere prodotto dallo studente, singolarmente o in gruppi, e potrà eventualmente essere connesso a tematiche orientate a sperimentazioni progettuali in Laboratori e/o Atelier di Tesi.

Le verifiche intermedie e il lavoro finale concorrono con il colloquio a determinare la valutazione dello studente all’esame finale. (cfr art.14 regolamento didattico/obbligo di frequenza).

Ai fini del risultato finale si terrà conto delle valutazioni in itinere (con peso del 30%), della presentazione e discussione del lavoro finale, del grado di apprendimento e di maturità raggiunto e della capacità di comunicazione e restituzione delle conoscenze acquisite (peso 70%).

Il giudizio nel caso di lavoro di gruppo verrà formulato tramite la valutazione del lavoro complessivamente svolto dal gruppo, ma anche della partecipazione individuale a tale lavoro e alla presenza nei momenti di presentazione collettiva.

La frequenza al corso è certificata attraverso la partecipazione alle attività di esercitazione previste a conclusione di ogni Modulo didattico. 

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023

I contenuti teorici nonchè applicativi del Corso e il relativo Programma intercettano assumendoli come propri i principi di Agenda 2030 e dei relativi Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs).

In particolare:

SDG 9.Industry, Innovation and Infrastructure

SDG 11.Sustainable Cities and Communities

In generale:

SDG 4. Istruzione di qualità

Ultimo aggiornamento: 30-08-2023