SMART CONSTRUCTION OBJECT - Strumenti per riprogrammare la città
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ARCHITECTURE
AGATHÓN – International Journal of Architecture, Art and Design | n. 10 | 2021 | pp. 84-91
ISSN print: 2464-9309 – ISSN online: 2532-683X | doi.org/10.19229/2464-9309/1082021
ESSAYS & VIEWPOINT
SMART CONSTRUCTION OBJECT
Strumenti per riprogrammare la città
SMART CONSTRUCTION OBJECTS
Tools for reprogramming the city
Riccardo Pollo, Matteo Giovanardi, Matteo Trane
ABSTRACT
L’attenzione al tema della Smart City nella transizione verso modelli di sviluppo circola-
ri deriva dal suo potenziale relativo al governo di fenomeni e processi sempre più com-
plessi. Le informazioni prodotte dalle tecnologie ICT, introducendo approcci di tipo da-
ta-driven, consentono di ‘riprogrammare’ il funzionamento del sistema urbano, quale
ecosistema complesso in cui materia ed energia si trasformano di continuo. A partire
dall’analisi di esperienze di ricerca condotte a livello europeo, il contributo intende far
emergere potenzialità e barriere legate agli Smart Construction Object. L’integrazione
tecnologica-digitale, l’uso dei dati e l’affermarsi di nuovi modelli economici gestionali
basati sui servizi vengono indagati in riferimento ai sistemi di facciata, quali componen-
ti capaci di generare e condividere informazioni in grado di regolare input e output del
sistema metabolico urbano.
The focus on the concept of Smart Cities in the shift towards circular development
models derives from the ability to govern increasingly complex phenomena and pro-
cesses. By introducing data-driven approaches, the information produced by ICT tech-
nologies allows us to ‘reprogram’ the functioning of the urban system, as a complex
ecosystem in which matter and energy are continuously transformed. Starting from
the analysis of research experiences carried out at the European level, this paper aims
to explore potential and real barriers related to Smart Construction Objects in urban
processes. Technological-digital integration, the use of data, and the emergence of
new economic management models based on services are investigated with reference
to façade systems, as components able to generate and share information to govern
the input and output of the urban metabolic system.
KEYWORDS
IoT, processo edilizio, metabolismo urbano, componenti edilizi intelligenti, facciate
intelligenti
IoT, building process, urban metabolism, smart construction object, smart façade
Riccardo Pollo, Architect and PhD, is an Associate Professor in Architectural Tech-
nology at the Interuniversity Department of Regional and Urban Studies and Planning
(DIST), Politecnico di Torino (Italy). His research activity concerns sustainable architec-
tural and urban design, architectural design management and quality. Mob. +39
348/97.92.428 | E-mail: riccardo.pollo@polito.it
Matteo Giovanardi, Architect, is a PhD student at the Department of Management,
Production and Design (DIGEP), Politecnico di Torino (Italy). He carries out research in
the field of IoT technologies in the building process investigating the integration of digi-
tal enabling technologies in innovative façade systems. Mob. +39 339/60.10.339 | E-
mail: matteo.giovanardi@polito.it
Matteo Trane is a PhD student at the Interuniversity Department of Regional and Ur-
ban Studies and Planning (DIST), Politecnico di Torino (Italy). He carries out research
in the field of environmental design and SDGs achievement, with a focus on topics
related to microclimate modelling and simulation, and urban metabolism. Mob. +39
347/67.18.481 | E-mail: matteo.trane@polito.it
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Pollo R., Giovanardi M., Trane M. | AGATHÓN | n. 10 | 2021 | pp. 84-91
Hyperhabitat – Reprogramming the World: capace di ottimizzare/contrarre input e output di ni di riduzione dei tempi/costi – attivabili tramite
era questo il nome scelto per l’installazione cu- processi complessi, tra i quali la gestione dei ri- un approccio feedback-loop – rappresentano
rata da Vicente Guallart per la XI Mostra Interna- fiuti, la fornitura energetica o la mobilità. Ipotiz- un aspetto chiave nella diffusione di tali prodotti
zionale di Architettura della Biennale di Venezia zando una diffusione capillare delle reti è infatti sul mercato. Sempre più frequenti, infatti, sono
(2008), che esplorava il potenziale dell’Informa- possibile prefigurare la modellazione di un Meta- le esperienze legate all’integrazione di sensori
tion Technology (IT) nel ‘riorganizzare’ il mondo, bolismo Urbano Smart (Shahrokni, Lazarevic ed attuatori per il monitoraggio dei consumi idri-
dalla scala del singolo oggetto a quella globale and Brandt, 2015) per il governo delle città attra- ci ed energetici, la regolazione del sistema edifi-
(Figg. 1, 2). Si trattava, dunque, di prefigurare verso il monitoraggio continuo dei flussi di mate- cio-impianto, la logistica o la verifica dello stato
una realtà ‘ibrida’, in cui la sfera del mondo fisico ria, energia e informazione (Pollo, Trane and Gio- di avanzamento di un cantiere. Inoltre, essendo
sarebbe stata interamente riprogrammata se- vanardi, 2021). In questo contesto la città e ogni «[…] elementi consustanziali in grado di modifi-
condo i principi di una rete virtuale (Guallart Ar- sua parte diventano dunque potenziali genera- care la natura e l’identità del produttore di com-
chitects, 2008). In altri termini, l’idea era quella di tori di informazioni, in una logica in cui ogni edifi- ponenti in erogatore di servizi» (Ciribini, 2019),
definire una struttura multiscalare in grado di cio costituisce un nodo di un network globale gli SCO introducono logiche di ‘digital servitiza-
collegare qualsiasi elemento attraverso un’en- (Rifkin, 2019). Come in un sistema interrelato e tion’ nel mercato delle costruzioni. L’espressio-
tità digitale, capace di identificare e infine stabili- connesso, la SC necessita pertanto di una strut- ne, facente riferimento all’erogazione di servizi
re nuovi sistemi relazionali. In questa prospetti- tura capillare e diffusa sul territorio, quale primo digitali incorporati in un prodotto fisico, stimola
va, l’utilizzo delle reti e delle tecnologie dell’infor- livello di conoscenza necessario alla compren- una potenziale ridefinizione della prassi proget-
mazione avrebbe costituito l’opportunità per ri- sione dei fenomeni in atto (Fig. 3). tuale, imponendo il superamento della sola con-
stabilire gerarchie, connessioni e rapporti tra gli Il contributo affronta il tema del cambiamen- sistenza oggettuale: all’oggetto fisico si asso-
elementi dell’ambiente costruito, l’ambiente na- to generato dalle tecnologie ICT nel settore delle ciano dunque nuove funzionalità, customizzabili
turale e l’uomo. costruzioni al fine di promuovere approcci nuovi, e modificabili di continuo grazie proprio all’adat-
A distanza di oltre un decennio, la ‘provoca- in linea con i principi dell’Economia Circolare, mi- tabilità delle tecnologie digitali.
zione’ dell’architetto e urbanista spagnolo pos- rati alla creazione di un modello conoscitivo diffu- Nel dominio del settore delle costruzioni, tali
siede ancora i caratteri della dimensione futura. so di Metabolismo Urbano. In particolare, all’in- tecnologie possono promuovere appalti di ser-
Ad ogni modo, alcune esperienze virtuose lega- terno del perimetro applicativo e concettuale vizi e procedure contrattuali basate sulla perfor-
te alla gestione delle reti di servizi in ambito ur- della SC si intende far emergere il ruolo potenzia- mance (Energy Performance Contract, Project
bano si iniziano ad intravedere nell’ambito dei le dell’informazione prodotta da componenti edi- Financing, Leasing), grazie a un controllo conti-
progetti di Smart City (SC). Il concetto di SC si lizi intelligenti. A partire, infatti, dalla relazione tra nuo e affidabile delle prestazioni e delle risorse
configura infatti quale risposta tecnologica, or- Internet of Things (IoT) e Smart Construction impiegate, sia per il fornitore che per il cliente. La
ganizzativa, gestionale ed etica in grado di ri- Object (SCO), l’articolo indaga i benefici attivabili produzione di dati legati agli interventi di riqualifi-
spondere alle sfide poste dal mutevole contesto dall’introduzione delle logiche di Product As a cazione energetica, ad esempio, incentiva l’in-
ambientale, sociale ed economico. L’attributo Service nei sistemi di facciata, quali componenti troduzione di nuovi attori sul mercato immobilia-
‘smart’ associato al concetto di ‘città’ conferma strategici nella regolazione dei flussi di energia e re favorendo business trasversali a più settori eco-
il ruolo centrale del dato nella gestione dei pro- materia del sistema edilizio, nonché urbano. nomici-produttivi (European Commission, 2020).
cessi urbani, inteso non solo come elemento Il binomio IoT-SCO costituirebbe l’infrastrut-
conoscitivo per la progettazione urbana, ma co- Smart Construction Objects | L’evoluzione del- tura fisico-cibernetica necessaria per un pro-
me informazione diffusa e accessibile su ele- le SC è abilitata da Smart Building (SB) e SCO, gresso nel settore delle costruzioni, un’evoluzio-
menti, infrastrutture e luoghi della città stessa quali integrazione tra conoscenze scientifiche e ne fondata sui flussi di informazioni in grado di
(Losasso, 2015). L’ibridazione in corso tra tec- tecnologiche contemporanee, nonché trasposi- agevolare una maggiore interdipendenza tra le
nologie ICT e ‘città di pietra’ produce asset ur- zione dell’IoT nel sistema edilizio. In particolare, imprese coinvolte (Vendrell-Herrero et alii, 2017).
bani molto diversi da quelli che la storia ci ha gli SCO vengono definiti come materiali, stru- Infatti, un’acquisizione maggiore di dati consen-
consegnato (Faroldi, 2018), all’interno dei quali menti, dispositivi, componenti o strutture capaci te alle istituzioni finanziarie di ridurre drastica-
la presenza diffusa delle reti informative – nuovo di rilevare, elaborare e condividere informazioni mente i rischi di investimento dovuti a una man-
paradigma dell’hyperabitat urbano – promuove in modo che abbiano autonomia e consapevo- cata standardizzazione dei progetti. L’estensio-
processi basati su relazioni peer-to-peer volte a lezza e possano interagire tra loro al fine di con- ne nel tempo del servizio associato a un bene
creare nuove strutture e relazioni multiscalari sentire all’utente un migliore processo decisio- favorisce, infine, l’introduzione di modelli econo-
(Guallart Architects, 2008). Nell’alveo della visio- nale (Niu et alii, 2016). Il loro funzionamento, ba- mici basati sui principi di Product As a Service,
ne hyperhabitat si inserisce anche l’approccio sato anch’esso su un uso attivo e pervasivo delle Pay Per Use e Product Service Systems, grazie
legato alla Self Sufficient City (Guallart, 2010), tecnologie ICT, sfrutta l’intelligenza portata dal- ai quali è possibile ripensare le modalità di pro-
che associa lo scambio di informazioni a scala l’IoT per offrire agli utenti nuove funzioni, servizi e duzione e uso dei beni nel settore delle costru-
globale con la produzione locale dei beni, in una modi di interazione. Al tempo stesso, l’introdu- zioni. L’esperienza condotta dall’Università di
città in cui sia possibile produrre risorse, lavora- zione della componente immateriale all’interno Delft nel promuovere il concetto di Façade Lea-
re, vivere a livello locale pur rimanendo connessi del sistema edificio ne modifica le modalità pro- sing (Azcárate-Aguerre, Den Heijer and Klein,
a livello globale. gettuali e di gestione, prefigurando una diversifi- 2018) costituisce un primo caso applicativo (Fig.
La capacità di produrre e rielaborare una gran- cazione formale e prestazionale. Le applicazioni 4). La trasformazione di un componente edilizio
de mole di dati per migliorare l’efficienza dei ser- in questo contesto, seppur ancora in fase speri- in un servizio multifunzionale e customizzabile
vizi, le modalità d’uso e la competitività eco- mentale, hanno evidenziato come la capacità di direttamente dal cliente consente, da un lato, di
nomica dell’intero sistema portano a concepire un oggetto fisico di produrre e condividere infor- riformulare i legami contrattuali tra cliente e for-
la città come un insieme di istanze misurabili e mazioni sul nostro vissuto o sul suo funziona- nitore, dall’altro, una maggiore attenzione rispet-
in stretta relazione reciproca. Tale fenomeno, mento possa generare nel lungo periodo profitti to ai parametri morfologici e prestazionali del
ascrivibile al concetto di ‘datification’ (Mayer- superiori al suo stesso valore (Ciribini, 2019). Il lo- bene fisico durante l’intera vita utile (Fig. 5).
Schöenberger and Cukier, 2013), comporta la ro campo di applicazione, così come conferma-
codifica in dato – e, dunque, informazione – di to dalle esperienze in corso, è vasto ed in parte Facciate intelligenti | L’evoluzione tecnologica
molti aspetti della nostra vita, cui è attribuibile un ancora inesplorato, ma promette ricadute dirette dei sistemi di facciata presuppone la progetta-
valore. Si prefigura così l’idea di una città in cui sul ruolo che i diversi stakeholder rivestono nella zione di componenti non solo altamente efficienti
Pubbliche Amministrazioni, gestori e progettisti gestione del processo edilizio (Niu et alii, 2016). e capaci di adattarsi al mutare delle condizioni
siano in grado di riprogrammarne costantemen- I vantaggi di una sempre più stretta relazione ambientali (Scalisi, 2020), ma anche digitalmente
te il funzionamento sulla base dei dati raccolti e tra IoT e componenti edilizi si evidenziano oggi avanzate. Il crescente numero di esperienze ri-
rielaborati in real-time grazie ad algoritmi mate- nel monitoraggio delle fasi costruttive e nell’effi- collegabili al tema evidenzia un quadro presta-
matici avanzati. La SC si incardina oggi su un’in- cientamento energetico degli edifici. In entrambi zionale dell’involucro edilizio reso ancora più com-
telligenza ambientale (Ratti and Claudel, 2017) i contesti, i benefici tangibili e immediati in termi- plesso dal suo ruolo strategico nel bilancio ener-
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Figg. 1, 2 | ‘Hyperhabitat’ exhibition, Biennale di Venezia 2008 (credits: Guallart Architects, 2008).
getico ed economico dell’intero edificio (Fig. 6). volontà di creare nuovi legami tra i diversi attori modello Digital Twin in grado di contenere le infor-
La tendenza a trasformare le attività di riqualifica- viene, in parte, superata tramite la condivisione mazioni necessarie alla gestione ottimale dei
zione energetica in nuove forme di investimento dell’informazione, quale linguaggio univoco e mul- flussi materici (Fig. 10). In quest’ottica risulta faci-
economico ha accelerato lo sviluppo di strumen- tiscalare. Se, da un lato, il potenziale materiale le immaginare come una tale infrastruttura infor-
ti in grado di monitorare in continuo i livelli presta- informativo prodotto costituisce la base per ri- mativa possa rappresentare un valore aggiunto
zionali e consentire azioni correttive qualora non pensare anche la connotazione espressiva e per l’immobile stesso. Nelle attività di due dili-
vengano rispettati. percettiva della SF stessa, dall’altro l’attivazione gence, ad esempio, sia per la compravendita sia
In questo contesto si muovono le esperien- di processi di feedback-loop consente di verifi- per l’affidamento di servizi, la possibilità di valuta-
ze del progetto ELISIR che, studiando le poten- care l’efficacia delle strategie adottate e di infor- re il comportamento negli anni di un sistema di
zialità associate al ruolo degli SCO per le attività mare le logiche del Design for Disassembly (Spo- facciata o tracciarne le attività di manutenzione
di retrofit, testa l’idea di un isolamento a cappot- sito and Scalisi, 2020). Il mercato richiede oggi garantirebbe un supporto (o una maggiore tra-
to capace di rilevare eventuali comportamenti una maggior trasparenza nella tracciabilità e nel- sparenza) negli investimenti immobiliari.
statici inconsueti e di serramenti intelligenti in la conoscenza dei materiali utilizzati, al fine di ri- La possibilità di ripensare i sistemi di facciata
grado di controllare gli apporti termici della ra- pensare le modalità di reintroduzione degli stessi come superfici dinamiche, sensibili e responsive
diazione solare (Rinaldi et alii, 2020). Il progetto, nei cicli produttivi una volta giunti al loro fine vita apre infine a scenari di ricerca promettenti an-
nell’ottica di attivare un processo innovativo vir- tecnologico. che nel campo del monitoraggio dei parametri
tuoso nell’ambito della componentistica edili- In quest’ottica, l’approccio del progetto BAMB ambientali. È ipotizzabile, ad esempio, una map-
zia, coinvolge i soggetti della ricerca accade- (Building As a Material Bank) ha consentito l’isti- patura urbana dei principali fenomeni microcli-
mica e di piccole e medie imprese. L’adattività tuzione di un inventario materico per ogni edifi- matici e della propagazione di inquinanti nocivi
del componente edilizio è anche al centro del cio, per prevenire la produzione di rifiuti da de- per la salute dell’uomo mediante una rete capil-
progetto di ricerca RENOZEB (Arnesano et alii, molizione e costruzione e consentirne una cor- lare e diffusa di sensori, di cui le facciate degli
2019) in cui le performance dell’edificio sono ot- retta gestione (Heinrich and Lang, 2019). Il pro- edifici costituirebbero il supporto. Le esperienze
timizzate grazie all’integrazione di sensori e at- getto individua nell’utilizzo congiunto di BIM e in corso al Politecnico di Torino1 nel monitorag-
tuatori in componenti prefabbricati di involucro tecnologie ICT la possibilità di creare una value gio della diffusione delle polveri sottili PM2,5 e
attraverso soluzioni plug&play in grado di co- chain dei materiali, in grado peraltro di fornire, PM10, attraverso sensori low-cost (Fig. 11) inte-
municare con i sistemi di regolazione impianti- dai produttori agli utenti finali, una consapevolez- grabili nei serramenti, testimoniano come la co-
stica (Fig. 7). za nuova rispetto al ‘valore residuo’ della mate- noscenza real-time delle condizioni ambientali
Lo studio di soluzioni digitalmente integrate, ria, innescando potenziali dinamiche comporta- esterne possa rappresentare un vantaggio nel-
frutto della collaborazione e della partecipazione mentali ‘pro-ambientali’ (Fig. 8). A partire da stan- l’evidenziare pattern di distribuzione degli inqui-
di stakeholder differenti, anticipano le richieste dard aperti ed interoperabili tra i diversi software nanti e possibili correlazioni tra questi e i caratte-
di un mercato ancora restio all’introduzione di di progettazione e produzione come gli IFC, Niu ri morfologici e materici dell’ambiente costruito,
componenti ‘attivi’ e complessi. Emergono quin- et alii (2019) hanno messo a punto un sistema nell’ottica di promuovere una città sana (Giova-
di schemi di gestione economica orientati a for- per la produzione di moduli di facciata prefabbri- nardi, Giusto and Pollo, 2020; Fig. 12).
nire un servizio più che un prodotto, nonché la cati in grado di conservare tutte le informazioni
possibilità di convergere verso schemi di econo- tecnico-economiche in una memoria integrata Conclusioni | La transizione digitale verso una
mia circolare, segnati dal continuo recupero e nel componente, ‘dialogando’ con le macchine città in grado di mitigare la propria impronta eco-
reimpiego di materia ed energia. Alle esperienze di movimentazione presenti in cantiere tramite logica richiede un’infrastruttura virtuale integrata
che tentano di regolare i flussi energetici al fine di Bluetooth per ottimizzare i tempi di installazione nell’impianto urbano (Fig. 13). Gli approcci pro-
ridurre i consumi del sistema edificio-impianto si e aumentare la sicurezza in cantiere (Fig. 9). cessuali emergenti (SC e SB) e l’evoluzione del
aggiungono quelle finalizzate al controllo dei L’elaborazione dei dati raccolti, correlati alla prodotto edilizio verso un servizio integrato (SCO
flussi materici, del comfort e alla logistica. La conoscenza della vita utile dei singoli componen- e SF) rappresentano dunque un possibile vola-
promozione di un approccio circolare all’interno ti o allo stato di conservazione degli stessi, po- no verso la transizione ecologica, nell’ottica in
del processo edilizio comporta un’attenzione trebbe incentivare attività di manutenzione pre- cui questi possano garantire un maggiore con-
maggiore alla correlazione tra le diverse fasi del dittiva al fine di estenderne la service life. In que- trollo su processi, fenomeni, eventi più o meno
ciclo di vita, ridefinendo processi produttivi, mo- sto ambito, alcune esperienze integrano i principi prevedibili. La necessità di rinnovamento radi-
dalità di gestione e rapporti economico-finan- della supply chain nella filiera produttiva dei com- cale nei processi e nei prodotti imposta dall’e-
ziari tra i diversi stakeholder coinvolti nella filiera. ponenti edilizi per mezzo di tecnologie RFID (Lee mergenza ambientale comporta dunque una
Una maggior complessità dovuta alla neces- et alii, 2013) e di schemi per la produzione, con- terza transizione, ovvero quella dall’industria del-
sità di governare conoscenze trasversali e alla servazione e gestione dei dati nel tempo, in un le costruzioni all’industria dell’ambiente costrui-
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to, basata su economie digitali ed estesa alla (Rifkin, 2019). Di fatto, la raccolta del dato, ad al- is defined as a technological, organizational, man-
scala urbana. In quest’ottica, il monitoraggio con- ta risoluzione spazio-temporale, e l’informazio- agerial, and ethical response to the challenges
tinuo e la ri-programmazione di fenomeni e pro- ne elaborata, disponibile a produttori e consuma- posed by the ever-changing environmental, so-
cessi alla scala urbana diventano strumenti im- tori, può costituire un potente mezzo verso il ‘de- cial, and economic context. The attribute ‘smart’
prescindibili per uno sviluppo che individua nella coupling’ tra crescita economica e impatto sul- linked to the ‘city’ confirms the central role of da-
sostenibilità la principale strategia future-proo- l’ambiente (Santarius, Pohl and Lange, 2020), ta in the management of urban processes. In-
fing (Del Nord, 2016). Il grado di maturazione attraverso la promozione di una dimensione au- deed, urban data is understood not only as a
tecnologica dell’IoT e la crescente facilità di ac- topoietica dei sistemi insediativi, raggiungibile cognitive element for urban design but also as
cesso alla rete consente di immaginare una città per mezzo di una conoscenza diffusa, accessi- widespread and accessible information on ele-
dotata di un apparato sensibile in cui anche i bile, pervasiva. ments, infrastructures, and places of the city it-
componenti edilizi, e in particolare l’involucro, self (Losasso, 2015). The current hybridization
divengono nodi diffusi dell’infrastruttura ICT, in- between ICT technologies and the ‘stone city’
teragendo con gli utenti e fornendo indicazioni in produces urban assets which are very different
tempo reale sul loro funzionamento, sulla manu- Hyperhabitat – Reprogramming the World: this from those that history has delivered to us (Fa-
tenzione e sui parametri ambientali. was the name chosen for the installation curat- roldi, 2018). The widespread presence of infor-
Il modello economico circolare ridefinisce il ed by Vicente Guallart at the XI International Ar- mation networks – the new paradigm of the urban
processo edilizio nelle modalità produttive, di ge- chitecture Exhibition of the Venice Biennale hyperhabitat – promotes processes based on
stione e nei rapporti economico finanziari tra i di- (2008). It explored the potential of Information peer-to-peer relationships aimed at creating new
versi stakeholder coinvolti nella filiera. Se, da un Technology (IT) in ‘reorganizing’ the world, from multi-scalar structures and relationships (Gual-
lato, la promozione di tali principi impone un’inno- the single object to the global scale (Figg. 1, 2). lart Architects, 2008). This vision includes hy-
vazione di prodotto e di nuove logiche proget- The idea was to prefigure a hybrid reality, in which potheses related to the Self Sufficient City (Gual-
tuali per superare il semplice paradigma del rici- the physical world would be entirely repro- lart, 2010), which associate the exchange of in-
clo, dall’altro richiede un aggiornamento dei pro- grammed according to the principles of a virtual formation on a global scale with the local pro-
cessi, in una dimensione transdisciplinare e di network (Guallart Architects, 2008). In other words, duction of goods, a city in which it is possible to
collaborazione tra gli stakeholders coinvolti. La the concept was to define a multi-scalar struc- produce resources, work and live on a local level
gestione delle informazioni prodotte dalla digita- ture to connect all elements across a digital enti- while remaining connected on a global level.
lizzazione implica infine un decisivo e diretto coin- ty. An information structure capable of identify- The ability to produce and process a large
volgimento della cittadinanza. In quest’ottica, la ing and establishing new relational systems. In amount of data in order to improve the efficiency
gestione degli aspetti relativi alla privacy e all’u- this perspective, the network and information of services, the way they are used, and the eco-
so dei dati da parte di soggetti commerciali coin- technologies would represent the opportunity to nomic competitiveness of the whole system lead
volti nell’infrastruttura ICT e IoT diventano que- re-establish hierarchies, connections, and rela- to conceive the city as a set of measurable in-
stioni dirimenti, che necessitano di maggiore di- tionships between the elements of the built envi- stances in a close mutual relationship. This phe-
battito e regolamentazione, non più rimandabili. ronment, the natural one, and man. nomenon, defined as ‘datification’ (Mayer-Schöen-
Nel campo della cybersecurity gli episodi le- More than a decade later, the ‘provocation’ berger and Cukier, 2013), involves data – and in-
gati ad un uso improprio o non trasparente delle of the Spanish architect and urbanist still has the formation – of many aspects of our lives, to which
informazioni esistono e sono sempre più fre- characteristics of a future dimension. However, a value is attributable. Thus, the idea of a city in
quenti, e necessitano di un condiviso e aggior- some virtuous experiences in Smart City projects which public administrations, managers and de-
nato protocollo globale. È pertanto auspicabile related to the management of complex networks signers can constantly reprogram the function-
anche la presenza di soggetti pubblici nella defi- of services in an urban environment are begin- ing according to data collected and processed
nizione dei protocolli per la gestione delle reti ning to show their first benefits. The SC concept in real-time is reconfigured through advanced
Fig. 3 | Digital urban infrastructure (credit: M. Giovanardi).
Fig. 4 | Façade Leasing project developed by TU Delft (credit: J. F. Azcárate-Aguerre, 2015).
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the design practice, as the product is much
more than just an object; in other words, the
physical object is associated with new function-
alities that can be customized and modified
continuously thanks to the adaptability of digital
technologies.
In the domain of the construction sector, these
technologies can further promote service con-
tracts and contractual procedures based on
performance (e.g., Energy Performance Contract,
Project Financing, Leasing), thanks to continu-
ous and reliable control of performance and re-
sources used, both for the supplier and the
client. The production of data related to energy
requalification interventions, for example, pro-
motes the introduction of new players in the real
estate market by fostering cross-sectoral busi-
ness across multiple economic-productive sec-
tors (European Commission, 2020).
The IoT-SCO combination would thus con-
stitute the physical-cybernetic infrastructure re-
quired for continuous progress in the construc-
tion sector, an evolution based on continuous
Fig. 5 | Stakeholder map in façade sector (credit: M. Giovanardi). flows of information and knowledge that can fa-
cilitate greater interdependence among the busi-
nesses involved (Vendrell-Herrero et alii, 2017).
mathematical algorithms. SC today hinges on ing, and sharing information so that they have Indeed, increased data acquisition allows finan-
an environmental intelligence (Ratti and Claudel, autonomy and awareness and can interact with cial institutions to drastically reduce investment
2017) able to optimize/contract inputs and out- each other to enable better decision making by risks due to a lack of project standardization. Fi-
puts of complex processes, including waste man- the user (Niu et alii, 2016). Their operation, also nally, the extension over time of the service asso-
agement, energy supply or mobility. Assuming based on the active and pervasive use of ICT ciated with an asset favours the introduction of
a widespread diffusion of networks, it is possible technologies, takes advantage of the intelligence economic models based on services. The Prod-
to prefigure the Smart Urban Metabolism (Shah- brought by the IoT to offer users new functions, uct as a Service, Pay Per Use and Product Ser-
rokni Lazarevic and Brandt, 2015) implementa- services and ways of interacting. At the same vice Systems approaches allow us in fact to re-
tion for the governance of cities through the con- time, the introduction of the immaterial compo- think how goods are produced and used in the
tinuous monitoring of matter, energy and infor- nent within the building system changes its construction sector. The experience carried out
mation flows (Pollo, Trane and Giovanardi, 2021). design and management methods, prefiguring by the University of Delft in promoting the Façade
In this context, the city and each of its parts be- both formal and performance diversification. Al- Leasing concept (Azcárate-Aguerre, Den Heijer
come potential generators of information, ac- though still in an experimental phase, applica- and Klein, 2018) constitutes a first application
cording to a logic by which each building consti- tions in this context have shown how the ability case (Fig. 4). The transformation of the building
tutes a node in the global network (Rifkin, 2019). of a physical object to produce and share infor- component into a multifunctional and customiz-
As in an interrelated and connected system, the mation about our experience or its operation able service directly on behalf of the customer al-
SC, therefore, needs a capillary and widespread can generate profits higher than its own value in lows, on the one hand, to redesign the contrac-
structure on the territory, as the first level of knowl- the long run (Ciribini, 2019). Their field of appli- tual ties between customer and supplier, and
edge required to understand the phenomena in cation, as confirmed by current experiences, is on the other hand, a greater attention with re-
action (Fig. 3). wide and in part still unexplored, but promises gard to the morphological and performance pa-
This paper addresses the issue of change direct spillovers on the role that different stake- rameters of the physical asset throughout its
brought by ICT technologies in the construction holders play in the management of the building useful life (Fig. 5).
sector in order to promote new approaches, in process (Niu et alii, 2016).
line with the principles of Circular Economy, aimed The benefits that can be derived from the in- Smart façade | The technological evolution of
at the creation of a widespread cognitive model creasingly close relationship between IoT and façade systems develops from designing com-
of Urban Metabolism. Within the SC boundary, building components are now evident in the mon- ponents that are highly efficient, adaptive to en-
the authors intend to bring out the potential role itoring of construction phases and the energy ef- vironmental conditions (Scalisi, 2020) and digi-
of information produced by intelligent building ficiency of buildings. In both contexts, tangible tally advanced. The growing number of experi-
components. Starting from the relationship be- and immediate benefits in terms of time/cost re- ences in this field sheds light on the complexity
tween Internet of Things (IoT) and Smart Con- duction – which can be activated through a feed- of the performances attributable to a building
struction Object (SCO), this article explores the back-loop approach – represent a key aspect in framework, considering also its strategic role in
benefits that can be activated by the introduc- the market diffusion of such products. More and the energetic and economic balance of the en-
tion of the logic of Product as a Service in façade more frequent are the experiences related to the tire building (Fig. 6). The tendency to transform en-
systems, as a strategic component in the regu- integration of sensors and actuators for the mon- ergy requalification into new forms of economic
lation of energy and matter flows on the building itoring of water and energy consumption, the investment has been boosting the development
and urban scale. regulation of the building-installation system, lo- of tools able both to continuously monitor per-
gistics or the verification of the progress of a con- formance levels and correct them if needed.
Smart Construction Object | The evolution of struction site. Moreover, ‘being consubstantial In this context, the experience of the ELISIR
SC is enabled by the spread of the concepts of elements able to change the nature and identity project is researching the potential of the role of
Smart Building (SB) and SCO, as integration be- of the component manufacturer into a service SCOs for retrofit activities, testing a coat insula-
tween contemporary scientific and technolog- provider’ (Ciribini, 2019), SCOs introduce ‘digi- tion, detecting suspected static movements and
ical knowledge, as well as the transposition of tal servitization’ approaches in the construction a smart window regulating thermal contribu-
IoT into the building system. Specifically, SCOs market. This expression, which refers to the pro- tions via solar radiation (Rinaldi et alii, 2020).
are defined as materials, tools, devices, compo- vision of digital services embedded in a physical Broadly speaking, the project aims to activate a
nents, or structures capable of sensing, process- product, encourages a potential redefinition of virtuous innovation process in the field of build-
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ing components, and it involves both academic tion of a circular approach within the building waste and promoting its proper management
research and small and medium enterprises. In process involves greater attention to all phases (Heinrich and Lang, 2019). The project jointly
the research project RENOZEB (Arnesano et of the life cycle, redefining production process- uses BIM and ICT technologies to create a value
alii, 2019), the adaptivity of the building compo- es, management methods and economic-finan- chain of materials, to finally provide new aware-
nents is further investigated. Here the building cial relationships between the different stake- ness about the ‘residual value’ of the material
performances are optimized thanks to the inte- holders involved in the chain. to both producers and users, triggering new
gration of sensors and actuators in prefabricat- Governing transversal knowledge and creat- forms of ‘pro-environmental’ behaviour (Fig. 8).
ed envelope components; plug&play solutions ing new links between various players is com- Starting from open and interoperable stan-
eventually communicate with plant regulation plex, but these could be partially overcome by dards between different designs and produc-
systems (Fig. 7). sharing information, as a unique and multi-scalar tion software such as IFC, Niu et alii (2016) have
The research on digital integration is likely to language. Indeed, the potential information pro- developed a system for the production of pre-
be the result of the collaboration between differ- duced might lead to rethinking the SF as a sys- fabricated façade modules able to both store
ent stakeholders, whose participation anticipates tem where the activation of feedback-loop pro- technical-financial information in an integrated
the demands of the, market sometimes still re- cesses would make it possible to assess the ef- memory and to communicate with the handling
sistant to the introduction of complex and multi- fectiveness of the strategies adopted, eventually machines via Bluetooth to optimize their installa-
functional components. Therefore, what is emerg- enabling the Design for Disassembly (Sposito tion (Fig. 9).
ing is that new economic management schemes and Scalisi, 2020). Nowadays the market requires Data processing pertaining to the quality
are more and more oriented towards providing a greater transparency in the traceability and pro- and the maintenance status of single compo-
service rather than a product, as well as a gener- filing of the materials used, to finally rethink the nents could finally stimulate predictive mainte-
al converging towards circular economy schemes, ways of reintroducing them into production cy- nance activities in order to extend the single
with the continuous recovery and reuse of mate- cles once they have reached their technological components’ service life. In this context, some
rials and energy. In addition to these experi- end of life. experiences integrate the supply chain concept
ences, aimed at reducing the energy consump- With this in mind, in the BAMB (Building as a in the building components production by using
tion of the building-plant system, there is also Material Bank) project, they created a material RFID technologies (Lee et alii, 2013). They also
ongoing research-oriented to the control, com- inventory for each building, aimed at preventing set a data production, storage and manage-
fort and logistics of material flows. The promo- the production of demolition and construction ment scheme over time in a Digital Twin model
Fig. 6 | Multifunctional façade concept (credit: M. Giova-
nardi).
Fig. 7 | Plug&Play façade developed in RENOZEB pro-
ject (credit: RENOZEB).
Fig. 8 | Open BIM platform to show, stock, and share
building information (credit: BAMB Project).
Fig. 9 | The autonomy lab test for the SCO management
system (source: Niu et alii, 2019).
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containing the information for the optimal man-
agement of material flows (Fig. 10). From this per-
spective, it should be easy to imagine how such
an information infrastructure could represent
added value for the building itself. In due diligence
activities, for example, both for buying and sell-
ing and for contracting services, assessing the be-
haviour over time of a façade system or the trace-
ability of maintenance activities would ensure
greater transparency for real estate investments.
Finally, the possibility of rethinking façade
systems as dynamic, sensitive, and responsive
surfaces opens up promising research scenar-
ios also in the field of monitoring environmental
parameters. As an example, a digital infrastruc-
ture for mapping the main microclimatic phe-
nomena and the propagation of pollutants could
Fig. 10 | Potential information collected over the life of a façade using RFID sensors (credit: M. Giovanardi). be enabled by the communication between these
Fig. 11 | PM sensor case developed by DAUIN, Politecnico di Torino (credit: M. Giovanardi). diffused smart components and a central urban
Fig. 12 | Proof of concept for Smart Windows (credit: M. Giovanardi). data centre. The ongoing experiences in progress
at the Polytechnic of Turin1 in monitoring the
spread of particulate matter (PM2.5 and PM10)
by low-cost sensors (Fig. 11) that can be inte-
grated into the windows are proving how real-
time knowledge of outdoor environmental con-
ditions can highlight patterns of pollutant distri-
bution and possible correlations between these
and the morphological and material characteris-
tics of the built environment, with a view to pro-
moting a healthy city (Giovanardi, Giusto and
Pollo, 2020; Fig. 12).
Conclusions | The digital transition to a city able
to mitigate its ecological footprint needs a virtual
infrastructure to be embedded in the urban sys-
tem (Fig. 13). The emerging SC and SB approach
with the evolution of the building product to-
wards an integrated service (SCO and SF) can
result in a driver towards the ecological transi-
tion. From this perspective, their pervasive pres-
ence is likely to guarantee greater control over
processes, phenomena, and more or less pre-
dictable events. Therefore, the current environ-
ment emergency needs a deep process and
product renewal, thus implying a (third) transi-
tion: from the construction industry to a built en-
vironment industry, based on digital economies
and extended to the urban scale. Urban pro-
cesses and phenomena monitoring and re-pro-
gramming could be generally assumed to play a
key role in a sustainable and future-proof devel-
Fig. 13 | Future ‘senseable’ façade concept (credit: M.
Giovanardi).
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opment (Del Nord, 2016). The technological ma- hand, it calls for an update of the processes, in a fact, the collection of high spatio-temporal res-
turity of the IoT and the increasingly easy ac- transdisciplinary dimension and collaboration olution open data and the information arising
cess to the network may lead to imagining a city between the stakeholders. Finally, the manage- might represent the enabling element for the ‘de-
equipped with a sensitive apparatus. Here the ment of information produced by digitalization coupling’ between economic growth and envi-
building components, and the envelope in par- implies a decisive and direct engagement of citi- ronmental impact (Santarius, Pohl and Lange,
ticular, would become widespread nodes of the zenship. From this perspective, the issues con- 2020). To this end, the autopoietic dimension of
ICT infrastructure, interacting with users and cerning privacy and use of data by entities which settlement systems would be achieved also by
providing real-time indications on their actions, are part of the ICT and IoT infrastructure be- means of widespread, accessible and pervasive
maintenance and environmental parameters. come central and still need more debate and knowledge.
As discussed, the circular economic model regulation, no longer postpone-able.
redefines the building process in the production, The risks of improper or non-transparent use
management and financial relationships between of information (cybersecurity) exist and are going
the stakeholders involved, too. On the one hand, to become more and more frequent. Its regula-
adopting such a renewed approach requires tion would require a shared and updated global
product innovation and new design logics to protocol, for which the active role of governmen-
overcome the recycling paradigm. On the other tal bodies would be desirable (Rifkin, 2019). In
Acknowledgements Giovanardi, M., Giusto, E. and Pollo, R. (2020), “In- Rifkin, J. (2019), Un Green Deal globale – Il crollo
frastrutture digitali nei componenti di involucro per la della civiltà dei combustibili fossili entro il 2028 e l’au-
The contribution is the result of a common reflection gestione degli edifici”, in Perriccioli, M., Rigillo, M., dace piano economico per salvare la Terra, Mondadori,
of the authors. Nevertheless, the introductory paragraph Russo Ermolli, S. and Tucci, F. (eds), Design in the digi- Milano.
has to be attributed to M. Trane, the paragraphs ‘Smart tal age – Technology, nature, culture, Maggioli, Santarcan- Rinaldi, S. Bellagente, P., Ciribini, A. L. C., Taglia-
Construction Object’ and ‘Smart façade’ to M. Giova- gelo di Romagna (RN), pp. 238-242. bue, L. C., Poli, T., Mainini, A. G., Speroni, A., Cadena,
nardi and ‘Conclusions’ to R. Pollo. Guallart Architects (2008), Hyperabitat – Reprogram- J. D. B. and Spagnolo, S. L. (2020), “A Cognitive-Driv-
ming the world. [Online] Available at: guallart.com/pro- en Building Renovation for Improving Energy Efficien-
Note jects/hyperhabitat-reprogramming-the-world [Accessed cy – The Experience of the ELISIR Project”, in Elec-
12 October 2021]. tronics, vol. 9, pp. 1-20. [Online] Available at: doi.org/
1) The experiences mentioned refer to the PRIN 2017 Guallart, V. (2010), Self-sufficient city, Actar Publish- 10.3390/electronics9040666 [Accessed 10 October 2021].
‘TECH-START – Key enabling TECHnologies and Smart ers, New York. Santarius, T., Pohl, J. and Lange, S. (2020), “Digital-
environmenT in the Age of gReen economy, convergent Heinrich, M. and Lang, W. (2019), Material Pass- ization and the decoupling debate – Can ICT help to re-
innovations in the open space/building system for cli- ports – Best practice – Innovative solutions for a transi- duce environmental impacts while the economy keeps
maTe mitigation’ (Associated Investigator of the Re- tion to a Circular Economy in the built environment, TUM growing?”, in Sustainability, vol. 12, pp. 1-20. [Online]
search Unit of the Politecnico di Torino: Prof. R. Pollo). University, Monaco. [Online] Available at: bamb2020.eu/ Available at: doi.org/10.3390/su12187496 [Accessed 05
wp-content/uploads/2019/02/BAMB_MaterialsPass- October 2021].
References ports_BestPractice.pdf [Accessed 15 October 2021]. Scalisi, F. (2020), “Adaptive facade and Phase Change
Lee, J. H., Song, J. H., Oh, K. S. and Gu, N. (2013), Materials (PCMs) – A sustainable approach for building
Arnesano, M., Bueno, B., Pracucci, A., Magnagni, S., “Information lifecycle management with RFID for ma- construction”, in Scalisi, F. (ed.), From Mega to Nano |
Casadei, O. and Revel, G. M. (2019), “Sensors and con- terial control on construction sites”, in Advanced Engi- The Complexity of a Multiscalar Project, Palermo Uni-
trol solutions for Smart-IoT façade modules”, in 2019 neering Informatics, vol. 27, pp. 108-119. [Online] Avail- versity Press, Palermo, pp. 44-69. [Online] Available at:
IEEE International Symposium on Measurements & Net- able at: dx.doi.org/10.1016/j.aei.2012.11.004 [Accessed doi.org/10.19229/978-88-5509-189-3/432020 [Accessed
working (M&N), pp. 1-6. [Online] Available at: ieeex- 15 October 2021]. 17 October 2020].
plore.ieee.org/document/8805024/ [Accessed 24 Octo- Losasso, M. (2015), “Rigenerazione urbana – Prospet- Shahrokni, H., Lazarevic, D. and Brandt, N. (2015),
ber 2021]. tive di innovazione | Urban regeneration – Innovative “Smart Urban Metabolism – Towards a Real-Time Un-
Azcárate-Aguerre, J. F., Den Heijer, A. and Klein, T. perspectives”, in Techne | Journal of Technology for Ar- derstanding of the Energy and Material Flows of a City
(2018), “Integrated façades as a Product-Service System chitecture and Environment, vol. 10, pp. 4-5. [Online] and Its Citizens”, in Journal of Urban Technology, vol.
– Business process innovation to accelerate integral prod- Available at: doi.org/10.13128/Techne-17492 [Accessed 22, issue 1, pp. 65-86. [Online] Available at: doi.org/
uct implementation”, in Journal of Façade Design and 11 October 2021]. 10.1080/10630732.2014.954899 [Accessed 21 October
Engineering, vol. 6, issue 1, pp. 41-56. [Online] Avail- Mayer-Schöenberger, V. and Cukier, K. (2013), Big 2021].
able at: doi.org/10.7480/jfde.2018.1.1840 [Accessed 17 data – Una rivoluzione che trasformerà il nostro modo di Sposito, C. and Scalisi, F. (2020) “Ambiente costruito
October 2021]. vivere e già minaccia la nostra libertà, Garzanti, Milano. e sostenibilità – Materiali riciclati e Design for Disas-
Ciribini, A. L. C. (2019), “Gli Smart Construction Ob- Niu, Y., Lu, W., Chen, K., and Huang, G. Q. (2016), sembly tra ricerca e buone pratiche | Built environment
ject – Illustri sconosciuti”, in Ingenio, 11/02/2019. [On- “Smart Construction Object”, in Journal of Computing and sustainability – Recycled materials and Design for
line] Available at: ingenio-web.it/22561-gli-smart-con- in Civil Engineering, vol. 30, issue 4, pp. 1-10. [Online] Disassembly between research and good practices”, in
struction-object-illustri-sconosciuti [Accessed 18 Octo- Available at: dx.doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487. Agathón | International Journal of Architecture, Art and
ber 2021]. 0000550 [Accessed 15 October 2021]. Design, vol. 8, pp. 106-117. [Online] Available at:
Del Nord, R. (2016), “Potenzialità dell’area tecnolo- Niu, Y., Lu, W., Xue, F., Liu, D., Chen, K., Fang, D. doi.org/10.19229/2464-9309/8102020 [Accessed 17 Oc-
gica in tema di ‘ricerca progettuale’”, in Perriccioli, M. and Anumba, C. (2019), “Towards the ‘third wave’ – An tober 2020].
(ed.) Pensiero tecnico e cultura del progetto – Riflessioni SCO-enabled occupational health and safety T manage- Vendrell-Herrero, F., Bustinza, O. F., Parry, G. and
sulla ricerca tecnologica in architettura, FrancoAngeli, ment system for construction”, in Safety Science, vol. Georgantzis, N. (2017), “Servitization, digitization and
Milano, pp. 121-126. 111, pp. 213-223. [Online] Available at: doi.org/10. supply chain interdependency”, in Industrial Marketing
European Commission (2020), Private finance for en- 1016/j.ssci.2018.07.013 [Accessed 10 September 2021] Management, vol. 60, pp. 69-81. [Online] Available at:
ergy efficiency – New solutions for funding Europe’s en- Pollo, R., Trane, M. and Giovanardi, M. (2021), “Ur- doi.org/10.1016/j.indmarman.2016.06.013 [Accessed 23
ergy transition. [Online] Available at: cordis.europa.eu/ ban Metabolism, modelli interdisciplinari e progetto a October 2021].
article/id/422225-private-finance-for-energy-efficiency- scala microurbana | Urban Metabolism, interdisciplinary
new-solutions-for-funding-europes-energy-transition models and design at micro-urban scale”, in Techne |
[Accessed 13 September 2021]. Journal of Technology for Architecture and Environment,
Faroldi, E. (2018), “Architectural intelligence”, in vol. 21, pp. 154-164. [Online] Available at: doi.org/10.13
Techne | Journal of Technology for Architecture and En- 128/ techne-9857 [Accessed 22 October 2021].
vironment, vol. 1, special series, pp. 7-8. [Online] Avail- Ratti, C. and Claudel, M. (2017), Le città di domani –
able at: doi.org/10.13128/Techne-23561 [Accessed 21 Oc- Come le reti stanno cambiando il futuro urbano, Einau-
tober 2021]. di, Torino.
91
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