MODELLI E SOLUZIONI PER LA DIGITALIZZAZIONE - A CURA DI TOMMASO EMPLER E ALEXANDRA FUSINETTI - IRIS Politecnico di Milano
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C O L L A N A MODELLI E SOLUZIONI PER LA DIGITALIZZAZIONE A CURA DI TOMMASO EMPLER E ALEXANDRA FUSINETTI
ISBN 978.88.496.1942.3 Copyright 2019 DEI s.r.l. TIPOGRAFIA DEL GENIO CIVILE Roma, via Nomentana, 16 - 00161 Roma Tel. 06.4416371 (r.a.) - Fax 06.4403307 Email dei@build.it URL http://www.build.it/ Credit immagine di copertina: Marco Carpiceci 2 3D Modeling & BIM
A cura di Tommaso Empler, Alexandra Fusinetti 3D MODELING & BIM Modelli e soluzioni per la digitalizzazione 3 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
I l volume raccoglie i contributi, dei relatori e degli studiosi, pervenuti in occasione del Workshop 3DModeling&BIM. Modelli e soluzioni per la digitalizzazione, che si è svolto a Roma, Facoltà di Architettura - Sapienza Università di Roma, il 10 e 11 Aprile 2019. La valutazione dei contributi pubblicati è avvenuta con la mo- dalità del double blind review. This book collects contributions, of speakers and scholars, received during the Workshop 3Dmodeling & BIM. Models and solutions for digitalization, which took place in Rome, Faculty of Architecture - Sapienza University of Rome, on the 10th and 11th of April 2019. Contributions are printed under double blind review mode. Organizing Commitee Director • Tommaso Empler Scientific Coordinator 3D Modeling • Fabio Quici Scientific Coordinator BIM • Francesco Ruperto Scientific Coordinator HBIM, Data and Semantics • Graziano Mario Valenti Coordinator • Ivan Paduano • Massimo Babudri • Marco Capobianchi General Coordinator • Alexandra Fusinetti • Carlo Bianchini • Michele Calvano • Andrea Casale • Emanuela Chiavoni • Carlo Inglese • Elena Ippoliti • Alfonso Ippolito • Leonardo Paris • Marta Salvatore • Leonardo Baglioni 4 3D Modeling & BIM
Scientific Commitee • Carlo Bianchini, Sapienza Università di Roma (Italy) • Fabio Bianconi, Università di Perugia (Italy) • Cecilia Maria Bolognesi, Politecnico di Milano (Italy) • Stefano Brusaporci, Università dell’Aquila (Italy) • Marco Capobianchi, Ordine degli Architetti P.P.C. di Roma e Provincia (Italy) • Michele Calvano, Sapienza Università di Roma (Italy) • Roberto de Rubertis, XY Digitale (Italy) • Tommaso Empler, Sapienza Università di Roma (Italy) • Marco Filippucci, Università di Perugia (Italy) • Donatella Fiorani, Sapienza Università di Roma (Italy) • Elena Gigliarelli, itabc-CNR (Italy) • Elena Ippoliti, Sapienza Università di Roma (Italy) • Massimiliano Lo Turco, Politecnico di Torino (Italy) • Giovanna Massari, Università di Trento (Italy) • Anna Osello, Politecnico di Torino (Italy) • Ivan Paduano, Sapienza Università di Roma (Italy) • Leonardo Paris, Sapienza Università di Roma (Italy) • Sandro Parrinello, Università di Pavia (Italy) • Fabio Quici, Sapienza Università di Roma (Italy) • Alberto Raimondi, Università Roma Tre (Italy) • Manuel Ròdenas, UPCT Universidad Politécnica de Cartagena (Spain) • Michela Rossi, Politecnico di Milano (Italy) • Francesco Ruperto, Sapienza Università di Roma (Italy) • Livio Sacchi, Università degli Studi “G. d’Annunzio” di Chieti – Pescara (Italy) • Mario Sacco, BIM Expert (Italy) • Cettina Santagati, Università di Catania (Italy) • Alberto Sdegno, Università di Trieste (Italy) • Graziano Mario Valenti, Sapienza Università di Roma (Italy) • Valeria Zacchei, PhD BIM Expert (Italy) Graphic Design Layout • Atelier Crilo, Cristian Farinella, Lorena Greco Impaginazione • Axf Grafica & Comunicazione, Alexandra Fusinetti, Francesca Fusinetti 5 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
Indice Summary INTRODUZIONE Tommaso Empler IL BIM PER L’INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI Impostazione di un processo collaborativo BIM per il Facility Management — BIM-based collaborative process for Facility Management Andrea Barbero, Francesca Maria Ugliotti 14 Matteo Del Giudice Il modello BIM per la valorizzazione dell’architettura moderna. Il caso Olivetti. — BIM model for enhanching modern architecture. Olivetti’s case Sara Conte, Michela Rossi 30 Modellazione parametrica per il retrofitting energetico dell’edilizia esistente: due possibili strategie. — Parametric modelling for energy retrofitting of existing building. Two possible strategies Fabio Luce 46 Curtain wall ed elementi in replicazione. Un processo di gestione in ambiente BIM attraverso le famiglie nidificate. — Curtain wall and replicating elements. A management process in BIM environment through nested families. Andrea Tonin, Piergiorgio Parisi 64 7 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
Building Information Analysis. Visualizza i tuoi dati — Building Information Analysis. Visualize your data. Matteo Sarrocco, Andrea Reina Rojas 80 Il BIM e gestione tecnica del costruito — BIM and technical management of the built. Alessandro Sepe, Andrea Tiveron 90 Metodologie BIM per l’analisi energetica — BIM methodologies for energy analysis Alessia Maiolatesi 108 I livelli del BIM: metodologie di rappresentazione per il nuovo nodo di scambio di Amatrice — Levels of BIM: methodologic representation for the new exchange node of Amatrice. Maria Grazia Cianci, Matteo Molinari 128 IL BIM PER LA VALORIZZAZIONE E GESTIONE DEL PATRIMONIO ESISTENTE La gamifications incontra il BIM. Pudcad: progressi nello sviluppo di un gioco per l’insegnamento dei principi dell’universal design — Gamifications meets BIM. Pudcad: advances in development of a games to teach universal design principles Giorgio Buratti, Fiammetta Costa, 146 Michela Rossi 8 3D Modeling & BIM
DiGi-DDR-Schools. Processi digitalizzati per la documentazione e riqualificazione dell’edilizia scolastica nell’ex DDR — DiGi-GDR-Schools. Digitized processes for documentation and redevelopment of school buildings in the former GDR Monica Rossi-Schwarzenbeck, Marina Block 166 Cristina Vagnozzi, Simone Castellani Prime riflessioni sulla rappresentazione e parametrizzazione HBIM dell’apparecchiatura costruttiva storica — First steps on HBIM representation and parametrization of historic constructive technologies Stefano Brusaporci, Pamela Maiezza, 182 Alessandra Tata Sapienza e BIM — Sapienza and BIM Giuseppe Paganelli 198 Il Giardino di Ninfa: un’applicazione BIM per la conservazione dei ruderi — The Garden of Ninfa: a BIM application for the conservation of the ruins Elena D’Angelo, Federica Marini, Paola Morrone, 214 Andrea Natalucci, Alessandra Ponzetta BIM negli edifici del patrimonio artistico e culturale: un algoritmo in Dynamo per la rappresentazione della variazione di umidità nelle facciate di edifici storici. — BIM in heritage buildings: A Dynamo algorithm to represent moisture variation in historic façades Danae Phaedra Pocobelli, Jan Boehm, Paul Bryan, 234 James Still, Josep Grau-Bové 9 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
Il computational design per il patrimonio storico diffuso. Aspetti genotipici e fondamenti teorici — Computational design for diffused historical heritage. Genotypic aspects and theoretical foundations Maria Laura Rossi 258 L’architettura romana al tempo del BIM — Roman architecture in the BIM age Martina Attenni 276 3D MODELING Acquisizione della geometria degli edifici con tecnica SFM – un caso studio con diversi software SFM — SFM-based building geometry acquisition for BIM-purposes – a case study with different SFM-Software Christian Musella, Ulrich Weferling, Holger Evers 294 Acquisizione della geometria degli edifici con tecnica SFM – un caso studio con diversi software SFM — Experience of an integrated survey of Fagnoni’s school of war air Silvia La Placa, Marco Ricciarini 310 Processi digitali per l’edilizia scolastica: esperienze didattiche sperimentali — Digital process for school building: experimental educational experience Sergio Russo Ermolli, Giuliano Galluccio 326 Dal rilievo alla ricostruzione storica. Il caso di Villa Palma-Guazzaroni — From survey to historical reconstruction. The case of Villa Palma-Guazzaroni Marco Carpiceci, Marco Angelosanti 342 10 3D Modeling & BIM
Il possibile ruolo dell’università nella rivoluzione BIM. Esperienze di trasferimento di conoscenze e formazione nel territorio umbro. — The possible role of the university in BIM revolution. Transfer experiences of knowledge and training in umbrian territory. Fabio Bianconi, Marco Filippucci, Marco Bifulco 358 Dal set fotografico alla visualizzazione 3D Modellazione delle sorgenti luminose in ambiente informatico e relazioni con la fotografia — Lorena Greco 380 Questioni di stile. Le relazioni tra fotografia, cinema e CG film nell’ambito della visualizzazione 3D — Style issues. The relationships between photography, cinema and CG film in the 3D visualization Christian Farinella 400 Responsive skin: la forma architettonica come variabile — Responsive skin: the architectural form as a variable Massimiliano Lo Turco, Michele Calvano, Michela Barosio, 420 Francesca Thiebat, Gabriele Piccablotto, Rossella Taraglio, Valerio R.M. Lo Verso, Andrea Tomalini — Digital experience for the enhancement of cultural heritage. VR and AR models of the Valentin im Viertel farmhouse. Alessandro Luigini, Stefano Brusaporci, Alessandro 440 Basso, Starlight Vattano, Pamela Maiezza, Ilaria Trizio, Alessandra Tata 11 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
INTRODUZIONE • INTRODUCTION Tommaso Empler Direttore del Workshop 3D Modeling & BIM Dipartimento di Storia, Disegno e Restauro dell’architettura, Sapienza Università di Roma Dal Dlgs. 50/2016, passando per il DM 560/17, art. 1 – Finalità, vengono definite “le modalità e i tempi di pro- gressiva introduzione, da parte delle stazioni appaltanti, delle amministrazioni concedenti e degli operatori eco- nomici, dell’obbligatorietà dei metodi e strumenti elettro- nici specifici, quali quelli di modellazione per l’edilizia e le infrastrutture, nelle fasi di progettazione, costruzione e gestione delle opere e relative verifiche”. Più avanti nel disposto normativo compaiono alcu- ne parole chiave come “modellazione”, “interoperabilità, “flussi informativi”. I termini, presi singolarmente, richia- mano procedure e procedimenti noti dagli anni ’60, ma che solo dal 2002 assumono la struttura del Building Information Modeling (BIM), grazie alla diffusione delle pubblicazioni di Jerry Laiserin. Oggi seguono percorsi tra loro diversi: la modella- zione (3D Modeling), intesa in senso tradizionale, porta alla generazione di immagini virtuali verosimili a quanto potrebbe essere presente nella realtà; il BIM, inteso ini- zialmente come una procedura interoperabile indirizza- ta alle nuove realizzazioni del processo edilizio, assume permutazioni in settori tra loro affini e allo stesso tempo autonomi, come l’Heritage Building Information Modeling (HBIM), il Landscape Information Modeling (LIM), il Geo Building Information Modeling (GeoBIM), ecc. Il 3D Modeling è sempre più indirizzato al 3D artist, figura professionale di diversa estrazione in funzione di diversi ambiti applicativi: architetti per prefigurare l’a- spetto finale degli interventi edilizi ed urbanistici; desi- gner per far comprendere l’aspetto finale di un oggetto di design; videogamer per lo sviluppo di video giochi; video 3D Modeling & BIM 12
artist per film animati o per generare effetti speciali dai documentari ai film. Sono elementi chiave per le diverse fasi di modellazione le tecniche di texturing, shading, sculpting digitale, animazione e rendering della scena virtuale. Il BIM, e le sue permutazioni, è invece sempre più utilizzato da figure tecniche, architetti ed ingegneri, con diversi ambiti di specializzazione: urbanistica, progettazione, restauro, tecnologia dell’architettu- ra, impiantistica, analisi strutturale, geotecnica delle fondazioni, geologia, ecc. Il volume raccogliere studi, ricerche e casi appli- cativi proprio nelle due direzioni individuate del 3D Modeling e del BIM e delle sue numerose variazioni. 13 Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
3D Modeling & BIM 14
SESSIONE BIM per l’industria delle costruzioni AUTHORS Andrea Barbero Matteo Sarrocco Francesca Maria Ugliotti Andrea Reina Rojas Matteo Del Giudice Alessandro Sepe Sara Conte Andrea Tiveron Michela Rossi Alessia Maiolatesi Fabio Luce Maria Grazia Cianci Andrea Tonin Matteo Molinari Piergiorgio Parisi Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
SESSIONE BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente AUTHORS Giorgio Buratti Elena D’Angelo Fiammetta Costa Federica Marini Michela Rossi Paola Morrone Andrea Natalucci Monica Rossi-Schwarzenbeck Alessandra Ponzetta Marina Block Cristina Vagnozzi Danae Phaedra Pocobelli Simone Castellani Jan Boehm Paul Bryan Stefano Brusaporci James Still Pamela Maiezza Josep Grau-Bové Alessandra Tata Maria Laura Rossi Giuseppe Paganelli Martina Attenni Modelli e soluzioni per la digitalizzazione
La gamifications incontra il BIM. Pudcad: progressi nello sviluppo di un gioco per l’insegnamento dei principi dell’universal design Gamifications meets BIM. Pudcad: advances in development of a games to teach universal design principles AUTHOR Giorgio Buratti Fiammetta Costa Michela Rossi Politecnico di Milano EMAIL giorgio.buratti@polimi.it fiammetta.costa@polimi.it michela.rossi@polimi.it 3D Modeling & BIM 148
KEYWORDS Bim, gamification, Universal Design, Design education Bim, gamification, Universal Design, Design education ABSTRACT PudCAD è un progetto patrocinato The goal of PudCAD is to create a dal programma europeo Erasmus+ che gaming platform that involves CAD software and which allows Universi- rientra nelle azioni di cooperazione per ty students of project disciplines (de- l’innovazione e condivisione di buone signers, engineers and architects) to pratiche per gli stati dell’unione euro- learn and use the Universal Design pea. Scopo dell’azione è la modernizza- principles in design practice. zione e l’attivazione, a livello sistemico, This paper presents the methodo- di percorsi di istruzione partecipativi ba- logical path and the results achieved sati sulle ICT. so far by the international working L’obbiettivo di PudCAD è realizzare group. una piattaforma di gioco che coinvol- ga i software CAD e che permetta agli studenti universitari delle discipline del progetto (designer, ingegneri e architet- ti) di apprendere ed utilizzare nella pra- tica progettuale i principi dell’Universal design. L’articolo illustra il percorso metodo- logico ed i risultati conseguiti sinora dal gruppo di lavoro internazionale. PudCAD is a project sponsored by the European Erasmus + program, which is part of the European Union cooperation actions for innovation and sharing of good practices. The main aim of this action is modernization and activation, at a systemic level, of partici- patory ICT-based education pathways. 149 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
Introduzione Introduction Il progetto Pudcad, coordinato da ITU, Faculty of Architectu- The Pudcad project, coordinated by ITU, re di Istanbul, coinvolge cinque istituti universitari europei tra cui Istanbul Faculty of Architecture, involves five Institute of Design and Fine Arts di Lahti; Detmolder School of European university institutes including: Architecture and Interior Architecture; Bahcesehir University di • Institute of Design and Fine Arts di Lahti Istanbul; Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi • Detmolder School of Architecture and Inte- di Firenze; la scuola del Design del Politecnico di Milano e le orga- rior Architecture nizzazioni non governative turche SERÇEV (Association for Well- • Bahcesehir University of Istanbul; being of Children with Cerebral Palsy) ed Occupational Therapy • Dipartimento di Architettura dell’Università Association of Turkey. degli Studi di Firenze; Le attività sostenute da Erasmus+ mirano all’acquisizione di • Scuola del Design del Politecnico di Milano competenze specifiche e al miglioramento dei livelli di prepara- zione di studenti e giovani lavoratori, con il fine di favorirne la and Turkish non-governmental organizations: mobilità internazionale e migliorarne la capacità di operare a li- • SERÇEV (Association for Well-being of vello Europeo. Children with Cerebral Palsy) Tra le azioni promosse è fondamentale l’acquisizione di com- • Occupational Therapy Association of Tur- petenze civiche e sociali capaci di favorire il dialogo intercultura- key. le, l’inclusione sociale e la cittadinanza attiva non discriminante. The activities supported by Erasmus + aim Attraverso lo sviluppo del pensiero critico, l’alfabetizzazione ai to acquire specific skills and improve the pre- media informatici e la creazione di pratiche nuove, o migliori, si paration levels of students and young worker, vuol provvedere alle necessità di gruppi sociali svantaggiati e with the purpose to encourage international far fronte alle diversità derivanti da disparità geografiche, etni- mobility and improve the ability to operate at che ed economiche. European level. Among the promoted actions Secondo l’European Disability Forum[1] infatti, a fronte di un are the acquisition of civic and social skills able aumento di persone con disabilità per la zona UE, sarebbe defici- to support intercultural dialogue, social inclu- taria in molti stati membri l’integrazione in termini di occupazione, sion and non-discriminatory active citizenship. educazione e mobilità. Sebbene molte organizzazioni senza scopo Through the development of critical thinking, di lucro e commissioni combattano contro pregiudizi e discrimina- digital literacy and creation of new or better zioni, l’esclusione dalla normale vita sociale per molti disabili co- practices, they want to provide for the needs of mincia con l’età scolare. disadvantaged social groups and coping with Partendo da questi presupposti il progetto PUDCAD intende the diversity arising from geographical, ethnic diffondere nella pratica progettuale i principi dell’Universal design, and economic disparities. un metodo di progettazione che prevede la fruizioni di ambienti According to the European Disability Forum e prodotti indipendentemente dall’età, dalle abilità fisiche e/o dal- [1] in fact, in the face of an increase in people la condizione sociale dell’utente. Questo approccio è riconducibile with disabilities for the EU area, integration in all’Ergonomia, disciplina indispensabile all’attuazione degli obbiet- terms of employment, education and mobili- tivi di inclusione sociale e non-discriminazione previsti dalla UE, ma ty would be lacking in many member states. Although many non-profit organizations and 150 3D Modeling & BIM
Fig.1 Il gruppo internazionale di studenti nei workshop presso il Politecnico di Milano (sopra) e la Detmolder School of Architecture and Interior Architecture, Germania. Fig.1 Students international team attending the workshops at the Milan Polytechnic and the Detmolder School of Architecture and Interior Architecture, Germany commissions fight against prejudice and discri- mination, exclusion from normal social life for many disabled people begins with school age. On this basis the PUDCAD project intends to disseminate in design practice the princi- ples of Universal Design, a design method that provides for use of environments and products independently of age, physical abilities and/or user’s social condition. This approach is due to Ergonomics, a ne- cessary discipline for the implementation of social inclusion and non-discrimination goals planned by EU, but often not taught or conside- red marginal in future designers training. Pu- spesso non insegnata o considerata marginale nel percorso forma- dcad wants to overcome this gap by providing tivo dei futuri progettisti. Pudcad si propone di ovviare a tale lacuna an application that can be configured not only fornendo un applicativo che si configuri non solo come strumento as a tool for digital drawing, but as a real lear- per il disegno digitale, ma come vero e proprio software per l’ap- ning software. By the implementation of ludic prendimento. Attraverso l’implementazione di dinamiche ludiche i dynamics, future designers will be able to in- futuri progettisti potranno cosi interiorizzare i principi dell’Universal ternalize the principles of Universal design and design e progettare soluzioni che considerino le differenti abilità they provide solutions that consider the skills dei diversi gruppi sociali e permettano autonomia e pari oppor- of different social groups and allow autonomy tunità per tutti. La partecipazione di SERÇEV e dell’Occupational and equal opportunities for all. Therapy Association of Turkey, organizzazioni con una vasta espe- The participation of SERÇEV and the Occu- rienza nel sostenere bambini affetti da diverse forme di compro- pational Therapy Association of Turkey, orga- missione delle funzioni motorie, ha orientato la ricerca verso gli nizations with broad experience in supporting istituti di istruzione secondari. Questo periodo infatti è ritenuto un children with different forms of compromised momento cruciale nel garantire l’occupabilità e la conseguente in- motor function, has oriented research towards clusione sociale per persone affette da disabilità. High School. In fact, this period is considered a crucial moment in guaranteeing employability and consequent social inclusion for people with Metodo disabilities. Il progetto ha durata triennale e prevede il coordinamento tra i diversi gruppi di ricerca attraverso un programma di incontri transazionali incentrato su workshop e conferenze interdiscipli- Method nari (Fig.1). Gli studenti partecipanti contribuiscono attivamente The project has a three-year duration and al processo di ricerca e implementazione dei risultati, integrando provides for coordination among the various re- il lavoro dei ricercatori delle diverse Università e dei consulenti search groups via transactional meetings pro- delle organizzazioni no-profit. gram focused on interdisciplinary workshops 151 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
Ad ognuno degli Istituti universitari è assegnato un ruolo a se- and conferences (Fig.1). Participating students conda delle specificità di ricerca di ciascun gruppo. Il programma actively contribute to the process of research si struttura in 6 fasi: and implementation of results, integrating the 1. Analisi e documentazione work of scholars and non-profit organizations consultants. Each of the university institutes is La prima attività è l’analisi comparativa della legislazione e assigned a task, according to the specific rese- delle politiche per l’accessibilità per i diversi stati partecipanti. Al arch of each group. The program is structured quadro normativo si affianca una valutazione dei diversi metodi e in 6 steps: principi di insegnamento dell’Universal Design. 1. Analysis and documentation 2. Ricerca pilota The first activity is the comparative analysis Questa fase prevede la valutazione del sistema di inclusio- of legislation and accessibility policies in the ne sociale di uno stato campione. Oggetto della ricerca sono gli different participating states. In addition the istituti secondari, e per quanto riguarda le pratiche di supporto different teaching methods and principles of ma soprattutto attraverso metriche che valutino l’accessibilità Universal Design are evaluated. dell’ambiente scolastico e la rispondenza ai principi dell’Universal Design[2]. 2. Pilot Research 3. Implementazione del Database This step involves the evaluation of each state’s inclusion system. The research subjects In questa fase si specificano i parametri che determineranno are the secondary institutes, both as regards la fattibilità e i principi di funzionamento dell’applicazione digitale. support practices through the evaluation of Questo passaggio prevede una mappatura cognitiva ed emotiva school environment accessibility and its corre- e la valutazione, da parte degli studenti, degli specialisti e dei ri- spondence to Universal Design principles. [2] cercatori, dei livelli di capacità individuale conseguenti alle speci- fiche disabilità. 3. Scrutinizing the Game Database 4. Sviluppo dell’architettura software In this phase, the parameters that determi- ne the digital application feasibility and opera- Questa attività evolve i parametri studiati in input di gioco e ting principles are specified. This step includes permetterà la creazione dei primi prototipi digitali. a cognitive and emotional mapping and the 5. Sviluppo del gioco e dei materiali didattici integrativi evaluation by students, specialists and resear- In questa fase sono coinvolti esperti nel settore delle IT che chers of individual capacity levels relating to implementeranno l’applicazione, creeranno i materiali didatti- specific disabilities. ci supplementari e studieranno esperienze interattive su diversi 4. Developing the Infrastructure supporti multimediali (computer, tablet e smartphone). This activity evolves the studied parameters 6. Disseminazione e diffusione nei percorsi formativi internazionali in game inputs and it will allow the creation of Questa è la fase dove, utilizzando anche i social media e i prin- first digital prototypes. cipali convegni del settore, i risultati e l’applicazione saranno resi 5. Developing the Game and Its Supple- noti ai percorsi accademici internazionali che formano i progettisti. mentary Learning Materials Alla stesura di questo articolo il progetto si trova al quarto step. In this phase, an Information Technology company will be involved. This operator will help the research group in application deve- 152 3D Modeling & BIM
Fig.2 Realizzare un’applicazione gamificata: Workflow delle attività di progetto (Rielaborato da BAU Bahcesehir University, Güven Çatak, Çetin Tüker) Fig.2 Implementing a ludic application: Project workflow (Revised by BAU Bahcesehir University, Güven Çatak, Çetin Tüker) loping, in creating additional teaching mate- rials and in studying interactive experiences on different media (computers, tablets and smartphones). 6. Implementing the Game into Universal Design Curricula in International Education Networks This is the phase where, using also social media and technical conferences, the results and the application will be made known to the international didactic paths that train designers. At this writing the project is on the fourth step. Gamifications on Education The study of game dynamics as basis of human being culture and social organization is a subject long investigated by the scientific world.[3] These research explain how game practice satisfies some fundamental human characteristics as the need for self-expression La gamification e l’apprendimento or the will to set new challenges, promoting learning, involvement and motivation. Ga- Lo studio delle dinamiche di gioco come fondamento della mification[4] is a word coming from digital cultura e dell’organizzazione sociale dell’essere umano sono un media industry that proposes again these tema indagato da tempo dal mondo scientifico[3]. Queste ricer- themes, even if it does not present a univocal che chiariscono come la pratica del gioco soddisfi alcune caratte- definition yet, but a concepts stratification. ristiche umane fondamentali, come il bisogno di auto-espressione o la volontà di porsi nuove sfide, promuovendo l’apprendimento, The most accepted definition by academic il coinvolgimento e la motivazione. world means by gamification the transfer of play dynamics to non-game activities[5]. A lar- Gamification[4] è un termine proveniente dall’industria dei ge number of authors also tend to the definition media digitali che ripropone questi temi anche se non presenta a “Serious Game” or “Applied Games”,[6] if the pri- tutt’oggi una definizione univoca, ma una stratificazione di con- mary purpose is not pure entertainment, but an cetti spesso correlati. La definizione più riconosciuta dal mondo educational goal. accademico intende per gamification il trasferimento di dinami- che ludiche ad attività che non hanno direttamente a che fare con Regardless of nomenclature, these systems il gioco[5]. Un numero significativo di autori propende inoltre per general aim is to transfer information promo- la definizione “Serious Game” o “Applied Games”[6], qualora lo ting the active interest of users so that to increa- 153 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
scopo primario non sia il puro intrattenimento, ma un obbiettivo Fig.3 Parametri di gioco individuati ed influenza sugli Avatar educativo o formativo. (Detmolder School of Architecture A prescindere dalla nomenclatura l’obiettivo generale di questi and Interior Architecture, Ulrich Nether, Jan Philip Ley, Kristina sistemi è veicolare informazioni favorendo l’interesse attivo degli Herrmann) utenti di modo da accrescerne le conoscenze, le competenze o mo- Fig.3 Identified game parameters and dificarne i comportamenti. Benchè il termine gamification abbia un influence on the Avatar (Detmolder significato più ampio di videogioco, è attraverso le forme videolu- School of Architecture and Interior diche che si esplicita il legame tra apprendimento e tecnologia. La Architecture, Ulrich Nether, Jan Philip Ley, Kristina Herrmann) digitalizzazione infatti offre il vantaggio di raccogliere dati a partire dalle azioni compiute all’interno del gioco, misurando il compor- tamento dell’utenza e consentendo la profilazione e la categoriz- zazione. L’esito è una partecipazione attiva più efficiente, perché personalizzata nella veicolazione del messaggio e perché attraver- so l’implementazione di comportamenti dinamici i significati si con- nettono ad un’azione favorendo l’apprendimento esperienziale[7]. se knowledge, skills or change their behaviour. Secondo il modello esperienziale il processo di apprendimento Although the term gamification has a wi- principia nell’effettuare una particolare azione, e nel vederne l’ef- der meaning than videogame, it is through vi- fetto nella situazione contingente. Ciò permette di comprendere gli deogame that the link between learning and effetti del caso particolare e anticiparne le conseguenze, genera- technology becomes explicit. In fact, digitiza- lizzando così il principio. L’utilizzatore manipola degli oggetti ed ha tion offers the advantage of collecting data il controllo delle proprie azioni, ma soprattutto è impegnato in un from the actions performed within the game, processo empirico che porta ad imparare facendo. measuring user behaviour and allowing profi- I processi di gamification promuovono quindi la sperimen- ling and categorization. tazione diretta di idee seguita da feedback immediati, capaci di The outcome is a more efficient active evolversi in pratiche e teorie innovative. La possibilità di immer- participation, because it’s personalized in the gersi in attività di consolidamento corrette tramite la simulazione message transmission and because through di progetti reali, evitando al contempo errori che nella realtà po- the implementation of dynamic behaviours trebbero avere effetti disastrosi in termini economici e costruttivi, meanings connect to an action, supporting fornisce all’utente la libertà di sperimentare e concepire approcci experiential learning.[7] According to the innovativi. experiential model, learning process starts in performing a particular action, and seeing its effect in the contingent situation. This ma- Metodologia di progettazione del gioco kes it possible to understand the effects of a PudCad particular case and anticipate its consequen- ces, thus generalizing the principle. The user Progettare un’esperienza di gamification segue un flusso pro- manipulates objects and controls his actions, cedurale ben specifico (Fig.2). Tra i parametri da prendere in con- but above all it is engaged in an empirical siderazione, risultano fondamentali: process that leads to learning by doing. • il target di riferimento The gamification processes thus promote • le meccaniche di gioco the direct experimentation of ideas followed by • le dinamiche di gioco, instantaneous feedback, capable of evolving • Componenti\Risorse di gioco into innovative practices and theories. The pos- Senza una precisa analisi degli stessi diventa aleatorio ogni sibility to immerse yourself in correct consolida- tentativo di creare coinvolgimento attraverso l’attivazione di mec- tion activities via real projects simulation, while caniche ludiche. Ognuna delle unità di ricerca ha approfondito avoiding mistakes that in real life could have ca- uno specifico punto, lavorando in parallelo e coordinandosi con tastrophic effects in economic and constructive le altre unità. Sono stati così sviluppati alcuni aspetti delle com- terms, provides the user with the freedom to ponenti e risorse di gioco che troveranno un legame nell’avanza- experiment and design innovative approaches. mento progettuale. 154 3D Modeling & BIM
Target Methodology of Design and L’obbiettivo di PudCad è sensibilizzare ed istruire gli studenti Development of PudCAD Ga- universitari affinché considerino la diversità umana e promuova- no l’inclusione tramite l’attività progettuale. mes Nella definizione del target si è tenuto conto di come motiva- Designing a gamification experience fol- zioni, contesto e obbiettivi che spingono il giovane adulto siano lows a very specific procedural flow (fig.2). diversi da uno studente della scuola dell’obbligo. Among the parameters to be considered, they Nell’adulto le conoscenze possedute sono la base per il suc- are fundamental: cessivo apprendimento, laddove l’esperienza di bambini o ragazzi • Target su argomenti specifici è scarsa per definizione. Inoltre lo studente • Game mechanics di scuola dell’obbligo persegue la conoscenza per il valore della • Play dynamics conoscenza, spinto solitamente da una pressione esterna, men- • Components \ Game Resources 155 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
Fig.4 Studio degli avatar (Detmolder School of Architecture and Interior Architecture, Detmold Ulrich Nether, Jan Philip Ley, Kristina Herrmann) Fig.4 Making Avatar (Detmolder School of Architecture and Interior Architecture, Detmold Ulrich Nether, Jan Philip Ley, Kristina Herrmann) Without a precise analysis of these factors, any attempt to create involvement through the activation of play mechanics becomes useless. Each of the research units has inve- stigated a specific point, working in parallel and in coordination with other units. Some aspects of game components and resources have been developed, that will find a con- nection in the planning progress. Target The goal of PadCad is to raise awareness and educate university students to consider human diversity and promote inclusion by desi- gning. In target definition it was taken into ac- count how motivations, context and objectives that push the young adult are different from a compulsory school student. In adult the knowle- dge possessed are the basis for the subsequent learning, where the experience of children on specific subjects is poor by definition. In addi- tre un adulto cerca quella conoscenza spinto da diverse possibili tion, the compulsory school student pursues motivazioni, tra cui portare a termine compiti specifici[8]. knowledge for the value of knowledge, usually Meccaniche di gioco driven by external pressure, while an adult seeks A questa categoria appartengono quelle azioni, quei mecca- that knowledge driven by various possible mo- nismi e quei processi utilizzati per creare le basi dell’intera strut- tivations, including completing specific tasks [8] tura logica dell’applicazione, in altre parole ciò che ne stabilisce Game mechanics regole, vincoli e limiti (Fig. 3). Possono essere ricompense che si This category includes those actions, me- ottengono svolgendo azioni mirate o completando sfide di vario chanisms and processes used to create the ba- tipo, oppure meccaniche che puntano a spingere eventuali utenti sis of the application logical structure, in other a collaborare attivamente fra loro allo scopo di ottenere risultati words, what establishes rules, constraints and altrimenti irraggiungibili. limits (Fig.3). They can be rewards that are Dinamiche di gioco obtained by carrying out targeted actions or Sono gli elementi più concettuali ed astratti del processo, il accomplishing different kind of missions, or me- mezzo attraverso il quale si cerca di catturare l’attenzione dell’u- chanics that aim to push any users to actively tenza, aumentandone il coinvolgimento. Questo può avvenire at- collaborate with each other in order to obtain traverso la narrazione di una storia, ma anche tramite l’impiego di otherwise unreachable results. un particolare stile grafico o di un ambientazione specifica. 156 3D Modeling & BIM
Componenti e Risorse Game dynamics Sono gli “strumenti pratici” che possono essere impiegati. They are the most conceptual and abstract Una categoria molto specifica e potenzialmente ampia che va process elements, the means by which we try dalla definizione di Avatar (Fig.4), cioè le rappresentazioni gra- to capture the attention of users, increasing fiche dell’eventuale personaggio impersonato, alla definizione their involvement. This can happen through dell’ambiente di gioco, passando per le modalità di comunicazio- the storytelling, but also by using a particular ne dei progressi, dei premi e dei risultati conseguiti dagli utenti. graphic style or a specific background. Components and Resources These are the “practical tools” that can be Risutati. Il BIM incontra la Gamification used. A very specific and potentially wide cate- Obbiettivo del progetto PudCAD è l’applicazione e la speri- gory that goes from Avatar definition (Fig.4), i.e. mentazione dei principi dell’Universal Design nella modellazio- the graphical representations of any character ne di una scuola inclusiva. La definizione dello spazio, affidata al impersonated, to definition of gaming environ- team del Politecnico di Milano, è stato uno dei punti della ricerca ment, passing through the methods of commu- condiviso tra ricercatori ed il gruppo internazionale di studenti. nicating progress, awards and results achieved Gli studenti partecipanti si sono focalizzati sulla definizione degli by users. ambienti scolastici, identificando alcuni parametri fondamentali della progettazione inclusiva che saranno la basi della meccani- ca del gioco. Questi principi hanno definito un abaco di elementi Experimental results. BIM costruttivi inseribili in una griglia modulare (Fig. 5) che organizza Meets gamifications i diversi ambienti intorno ad uno spazio di distribuzione comune. PudCAD project goal is Universal Design ap- Il compito previsto è comporre le diverse funzioni dello spazio plication and testing in designing an inclusive scolastico in maniera tale da ottimizzare la fruibilità degli ambien- schoolhouse. The game environment design, ti a partire dalle variabili presenti nella popolazione studentesca, entrusted to Politecnico di Milano team, was nel personale docente e di supporto. one of the points of research shared between Una serie di punteggi e di meccaniche di gioco fornirà informa- scholars and the students international group. zioni sull’aderenza dell’organizzazione spaziale ai principi dell’U- Participating students focused on defining niversal Design, mentre livelli di difficoltà sempre crescenti sono school environments, identifying some inclusi- legati ad una maggior articolazione degli spazi e dell’edificio. ve design key parameters that will be the basis I risultati denotano come per questi futuri progettisti l’integra- of game mechanics. These rules have defined zione tra tecnologie digitali e progetto sia un fatto consolidato, così an abacus of constructive elements that can come l’integrazione tra strumenti digitali ed analogici (Fig.6\Fig.7). be inserted in a modular grid (Fig.5) organizing Questi studenti appartengono ad una generazione che ha con- different environments around a common di- vissuto sin dalla nascita con le tecnologie digitali e che quindi ha stribution space. familiarità con il linguaggio del gaming e dei social network. Ciò The intended task is to compose the scho- non significa necessariamente che siano in grado di gestire consa- ol space different functions to optimize envi- pevolmente le dinamiche digitale senza un periodo di formazione, ronments usability starting from the variables ma sono predisposti alla velocità di analisi delle informazioni e alla present in student population and in teaching 157 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
gestione dei processi in maniera parallela e multi-task[9]. D’altron- and support staff. A series of scores and game de, se ci si pensa, l’influenza del software sulla pratica del disegno, mechanics will provide information on spatial del progetto e della fabbricazione è in atto da tempo. organization adherence to the principles of the Già a partire dalla seconda metà degli anni ‘90 i programmi di Universal Design, while ever increasing levels of modellazione tridimensionale hanno condizionato il processo di difficulty are linked to a greater articulation of generazione della forma, arrivando a caratterizzare la morfologia the spaces and the building. degli artefatti. In questi anni i software hanno aiutato i progettisti The results show how for these future desi- ad ampliare notevolmente il proprio vocabolario formale, non solo gners integration between digital technologies promuovendo la ricerca di nuove configurazioni, ma permetten- and design is an established fact, as well as the 158 3D Modeling & BIM
Fig.5 Modellazione Bim dell’ambiente di gioco impostata su griglia modulare (Archicad-Graphisoft) Fig.5 Bim modeling of gaming environment set on a modular grid (Archicad-Graphisoft) do il preciso controllo geometrico richiesto dall’iter progettuale. In combination between digital and analogical in- conseguenza l’industria delle costruzioni ha adottato nuove tec- struments (Fig.6\Fig.7). nologie, provenienti spesso da altri settori industriali, in grado di These students belong to a generation produrre la forma a partire dal modello digitale. Questa migrazio- that has coexisted with digital technologies ne di strumenti e tecnologie ha recentemente promosso un’ulte- since birth and is therefore familiar with the riore rivoluzione, quella del Building Information Modelling. I BIM language of gaming and social networks. This sono in grado di gestire e descrivere con rappresentazioni detta- does not necessarily mean that they are able to gliate notevoli quantità di informazioni progettuali, consentendo consciously manage digital dynamics without la gestione di modelli estremamente complessi. Oltre a rappre- a training period, but they are quick to analy- sentare, consentono di prevedere e verificare il comportamento se information and to manage processes in a e l’interazione dei diversi oggetti nello spazio progettato, in ma- parallel and multi-task way[9]. After all, if one niera simile a quanto avviene nei videogame. Il legame con la re- thinks about it, the influence of software on the alizzazione di applicativi videoludici, è testimoniato anche dalla practice of drawing, design and manufacturing convergenza d’utilizzo degli strumenti. has been going on for some time. Una decina di anni fa nella realizzazione di un videogame la Already since the second half of the 90s, descrizione di un fenomeno quale una deflagrazione era conside- three-dimensional modelling software have rato un problema di rappresentazione, di creazione di un’immagi- conditioned the shape generation process, co- ne che simulasse verosimilmente gli effetti di un’esplosione. Oggi ming to characterize the artifacts morphology. i motori grafici, ma sarebbe più corretto definirli motori fisici, dei In those years, software has helped desi- videogame si basano sull’emulazione del fenomeno, simulando a gners to greatly expand their vocabulary of un livello complesso le leggi fisiche che governano la realtà. I per- form, not only by promoting the search for new sonaggi interpretati sono governati dalla gravità e della cinema- configurations, but allowing the precise geo- tica, spesso modificate oltre i limite del reale a fini ludici. È quindi metric control required by the design process. possibile anche il contrario, ovvero la simulazione di capacità li- As a consequence, the construction industry mitate da vari tipi di disabilità o dall’utilizzo di supporti ausiliatori. has adopted new technologies, often coming La simulazione digitale del comportamento fisico di una sedia a from other industrial sectors, capable of produ- rotelle potrebbe ad esempio aiutare il progettista nello stabilire cing the form starting from the digital model. le pendenze ottimali, mentre la funzione clash detection dei Bim This migration of tools and technologies has permetterebbe di controllare eventuali conflitti fisici evitando pro- recently promoted a further revolution, that of blemi di accessibilità. Numerose ricerche denotano il tentativo di Building Information Modeling. integrazione tra motori grafici usati nei videogiochi associata e BIM are able to manage and describe with software BIM[10]. I risultati sembrano portare a nuovi applicativi detailed representations significant amounts nati nell’industria videoludica e trasferiti ad architetti, designer o of design information, allowing the manage- ingegneri, come è successo anche agli algoritmi che permetto- ment of extremely complex models. Besides no di simulare con precisione l’interazione tra la luce e lo spazio representing, they allow to predict and verify progettato, in base ai parametri di emissione della fonte lumino- the behavior and the interaction of the different sa. L’attività progettuale evolve in una combinazione di elementi objects in the designed space, in a similar way digitali e cognitivi capace di produrre modelli previsionali sempre to what happens in videogames. The link with più efficaci. 159 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
Conclusioni videogame making is also evidenced by the convergence in using this tools. Alla stesura di questo articolo il progetto PudCad entra nella About ten years ago in videogame making, fase alpha: il lavoro delle diverse unità di ricerca deve essere the description of a phenomenon such as a integrato, e l’applicazione risultante sottoposta ad una serie di deflagration was considered a representation test d’utilizzo e debug. Lo sviluppo e la condivisione di esperien- problem. A problem of creating an image that ze e conoscenze tra i diversi gruppi di ricerca permette comun- would likely simulate the effects of an explosion. que di avanzare alcune considerazioni: 160 3D Modeling & BIM
Fig.6 Altra proposta di ambiente di Today the videogames graphics engines, gioco - Modellazione Bim (Archicad- but it would be more correct to define them as Graphisoft) physical engines, are based on the phenomena Fig.6 Other game environment proposal emulation, simulating at a complex level the - Bim modelling (Archicad-Graphisoft) physical laws that rule reality. The avatar are ruled by the laws of gravity and kinematics, often modified beyond the limits of real life for play purposes. The contrary is also possible, i.e. the simulation of capacities limited by various types of disability or by the use of auxiliary sup- ports. For example, the digital simulation of a wheelchair physical behaviour could help de- 1. La necessità di sviluppare un’applicazione digitale ha indotto signer in establishing the optimal slopes, while gli studenti a confrontarsi con un processo computazionale, the Bim clash detection function would allow to ovvero lo sviluppo di un ragionamento logico nell’elaborare control possible physical conflicts avoiding ac- sistemi e processi in grado di risolvere un problema. Questo cessibility problems. Several researches denote avviene solitamente in qualsiasi percorso progettuale, ma il the attempt to integrate videogame graphics fatto di costruire un applicativo informatico ha portato a pen- engine and BIM software. [10] The results seem sare in termini di sequenza e regole efficacemente eseguibili to lead to new applications born in the video- da un agente di elaborazione. Ciò porta lo studente da essere game industry and transferred to architects, un utilizzatore “passivo” della tecnologia a soggetto consa- designers or engineers, as happened also to al- pevole, permettendo un nuovo tipo di modellazione, basata gorithms that allow to accurately simulate inte- sulla logica elaborativa delle informazioni. raction between the light and designed space, 2. Il rapporto tra gamificazione e didattica apre a nuove espe- based on the emission parameters of the light rienze dove l’apprendimento non è basato sulla capacità di ri- source. The design activity becomes more and cordare e ripetere informazioni quanto sull’abilità nel trovarle, more a combination of digital and cognitive valutarle ed utilizzarle in modo coerente nel contesto giusto. I elements that allow ever more effective foreca- docenti hanno la possibilità di incorporare nozioni didattiche sting models. in un contesto narrativo, avviare il processo di apprendimen- to fornendo un problema per il partecipante partendo da un livello elementare a compiti progressivamente più difficili e Conclusion infine valutare i risultati attesi. At the writing of this article the PudCAD 3. La tecnologia è il dispositivo attraverso cui la forma si concre- project enters the alpha phase: tizza e lo strumento con cui il progettista realizza la propria the work of various research units must visione. L’utilizzo del Bim evolve un nuovo metodo di lavoro be integrated, and the resulting application is basato sulla collaborazione e condivisione efficiente delle in- subjected to a use and debugging tests series. formazioni. L’oggetto digitale è in grado di relazionarsi con However, the development and sharing of expe- altre funzioni, fornendo una piattaforma collaborativa atta riences and knowledge between the various re- allo sviluppo di applicativi che superano le dinamiche di mo- search groups allows some considerations to dellazione e visualizzazione di quanto progettato arrivando be made: ad aiutare il progettista nello studio di percorsi ed ambienti 1. The need to develop a digital application fruibili in modo autonomo da parte di persone con esigenze has led students to face a computational e abilità diverse. process, that is a logical procedure deve- lopment in elaboration of systems and pro- cesses able to solve a problem. This usually happens in any project path, but to develop an IT application has led to think in terms of sequence and rules effectively execu- table by a processing agent. This leads the 161 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
Fig.7 Un’ulteriore proposta di scuola inclusiva modellata in ambiente BIM (Archicad-Graphisoft) Fig.7 A further proposal for an inclusive school modeled in a BIM environment (Archicad-Graphisoft) NOTE In questo articolo Giorgio Buratti si è occupato dei processi di gameficazione, dell’analisi dei parametri di gioco in relazione alla disabilità e del rapporto tra BIM e processi ludici; Michela Rossi ha analizzato il rapporto tra modularità e processi di gioco nella definizione dello spazio di gioco e Fiammetta Costa ha analizzato ll’organizzazione del progetto PUDCAD. PUDCAD RESEARCH TEAM • ITU, Faculty of Architecture, Istanbul, Turchia: Dr. Ozge Cor- dan, Dr. Demet Arslan Dincay, Dr. CagılYurdakul Toker, Elif Belkıs Oksuz, Busra Gizem Vayva; • Institute of Design and Fine Arts, Lahti, Finland: Timo Sulkavo • BAU Bahcesehir University, Istanbul, Turchia: Güven Çatak, Çetin Tüker; • Architecture Department, Università degli Studi di Firenze, Italia: Antonella Sera, Francesca Tosi ; • Detmolder School of Architecture and Interior Architecture, Detmold, Germania: Ulrich Nether, Jan Philip Ley, Kristina Herrmann; • Politecnico di Milano, Scuola del Design, Italia: Fiammetta Costa, Michela Rossi, Margherita Pillan, Giuseppe Amoruso, Giorgio Buratti; • SERÇEV, Turchia: Kadir Ülger; • Occupational Therapy Association of Turkey, Turchia: Gonca Bumin; Bibliografia [1] http://www.edf-feph.org/ student not to be a “passive” user of tech- [2] BURATTI G, AMORUSO G, COSTA F, PILLAN M. ROSSI nology but a conscious subject, allowing M. ,CORDAN O., D. A. DINCAY D. A. (2019), PUDCAD Project. a new type of digital modelling, based on Towards a CAD-Based Game for the implementation of Univer- information processing logic. sal Design Principles in Design Education, Springer, Basel. 2. The relationship between gamification and teaching opens up new experiences where [3] HUIZINGA, J, (1971), Homo Ludens: Einaudi; DUKE, learning is not based on the ability to re- R.D., (1974), Gaming, the Future’s Language. Wiley, New York; member and repeat information, but on SALEN, K., ZIMMERMAN, E.,(2003), Rules of Play: Game De- the capacity to find information, evaluate sign Fundamentals, The MIT Press, Cambridge 162 3D Modeling & BIM
and use it coherently in the right context. Teachers have the possi- collaborative platform suitable for applica- bility to incorporate didactic notions in a narrative context, start the tions development that overcome model- learning process by providing a problem for the participant starting ling and visualization dynamics but they from an elementary level to a progressively more difficult tasks and are able to help in the study of paths and finally evaluating the expected results. environments used autonomously by peo- 3. Technology is the device that realized the form and the tool with whi- ple with different needs and abilities. ch the designer creates his own vision. The Bim use evolves a new working method based on efficient collaboration and information sharing. Digital object is able to relate to other functions, providing a 163 Sessione BIM per la valorizzazione e gestione del patrimonio esistente
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