Droni in cantiere: utilizzi e vantaggi

In questi ultimi decenni, a livello globale, le attività economiche in molteplici settori hanno costantemente migliorato la propria produttività attraverso l’innovazione e l’adozione di nuove tecnologie. In controtendenza il settore edile, una delle più importanti realtà del panorama imprenditoriale, ha mantenuto in gran parte gli stessi vecchi processi analogici, facendo registrare una crescita annuale della produttività solamente dell’1% annuo negli ultimi 20 anni.

L’edilizia, specialmente in Italia, dal punto di vista della pianificazione e della gestione non è un settore fortemente digitale. I grandi progetti di costruzione in genere richiedono il 20% in più di tempo del previsto per essere completati e, troppo spesso, un aumento considerevole del budget inizialmente preventivato. 

Oggi per le imprese costruttrici sono disponibili molteplici strumenti che, aggregati, costituiscono una solida piattaforma di cambiamento e trasformazione. La tecnologia dei droni applicata alle costruzioni ne è un esempio perfettamente calzante. Il loro utilizzo può migliorare significativamente i processi con cui gli appaltatori gestiscono i loro cantieri, fungendo da pilastro centrale di un approccio più moderno e tecnologico al lavoro edile.

Ma in che modo un drone può favorire il flusso di lavoro di un cantiere?

Gli strumenti principali sono la produzione di filmati con l’utilizzo di tecnologia GNSS, la produzione di foto tramite la programmazione di Points of Interest e Waypoint ed infine lo strumento principe: i processi di aerofotogrammetria.

Filmati ad alta definizione

Ogni drone è equipaggiato con una fotocamera stabilizzata tramite la quale è possibile generare filmati in alta definizione. Pianificare un volo al di sopra del cantiere, ad un’altezza e con un percorso specifici per la situazione, aiuta ad avere una visione d’insieme dall’alto dell’area dei lavori. Pianificare più voli a scadenze predeterminate, oltre che a fornire questa visione d’insieme, crea un archivio delle varie fasi di avanzamento nel tempo. Il tracciato di volo, grazie ai sistemi GNSS, viene precedentemente programmato e ripetuto ogni volta seguendo lo stesso identico percorso, alla stessa identica altezza, con la stessa identica angolazione di camera. I filmati così ottenuti saranno dunque ogni volta assolutamente identici gli uni agli altri, con la sola differenza di essere stati catturati in differenti momenti nel tempo, facilmente confrontabili, condivisibili ed archiviabili.

Piccolo excursus: a fine lavori sarà possibile utilizzare gli stessi filmati per creare degli hyperlapse video dell’intero processo di vita del cantiere ad uso più prettamente ludico o pubblicitario.

Fotografia ad alta definizione

Le fotocamere stabilizzate equipaggiate dai droni sono estremamente performanti. Montate su gimbal, dotate di tutti gli strumenti delle camere classiche e di obiettivi professionali sono in grado di scattare, in volo, foto di altissima qualità. Individuare POI (Point of interest) specifici all’interno dell’area di cantiere (particolari costruttivi complessi,  punti di carico permanente, zone ad alto fattore di rischio infortunio, aree di approvvigionamento materiale, ecc.) sui quali scattare fotografie a scadenze temporali predeterminate, contribuisce in maniera significativa a mantenere un controllo più efficace sulle attività complesse in corso. Come per i video, i sistemi GNSS equipaggiati sui droni sono in grado di registrare ogni posizione dalla quale il drone ha scattato le foto, salvando una serie di Waypoint tramite i quali sarà possibile ripetere la stessa identica ispezione fotografica in momenti diversi nel tempo, creando così un archivio di semplice ed immediata consultazione.

Aerofotogrammetria in cantiere

Tramite l’utilizzo di droni adeguatamente equipaggiati e software dedicati è possibile trasformare una serie di scatti fotografici in quella che viene comunemente chiamata “nuvola di punti” e da questa ricavare un modello tridimensionale, controparte reale di ciò che e stato acquisito dalle fotografie scattate dal drone in precedenza, un vero e proprio Digital Twin dell’intera area e delle strutture al suo interno. Queste fotografie, tutte georeferenziate, restituiscono dunque un modello che, oltre a presentare un dettaglio visivo notevole, risulta geograficamente posizionato nello spazio in modo corretto e proporzionato nelle sue dimensioni, con errori stimabili nell’ordine dei centimetri. Il modello ottenuto, oltre che essere manipolabile come un qualsiasi modello tridimensionale (orbit, pan, zoom) può essere utilizzato anche e soprattutto per procedere a misurazioni di tipo lineare e volumetriche, per ricavare sezioni in un qualsivoglia punto del modello, curve di livello, modelli di elevazione digitale e molto altro.

Andiamo brevemente a vedere quali sono alcune delle effettive applicazioni di queste tecnologie,  anche se molto spesso capita che siano gli stessi addetti ai lavori, una volta capito il funzionamento, a trovare nuovi modi di utilizzarle per migliorare la qualità e l’efficienza del loro lavoro.

Rilevamento iniziale e misurazione del sito

Nella fase di pianificazione di progetti complessi su larga scala la consultazione di mappe topografiche è fondamentale e troppo spesso capita di doversi affidare a carte non aggiornate in tempi recenti. L’utilizzo di un drone e dei processi fotogrammetrici per effettuare una  mappatura del sito, consente ai progettisti di iniziare a lavorare con dati alla mano precisi ed aggiornati.

Inoltre il rilievo effettuato, oltre a restituire un più classico ortomosaico, fornirà anche un modello tridimensionale dell’intero sito e questo, come visto in precedenza, permette di procedere a misurazioni oltre che di tipo lineare anche di tipo volumetrico.

Come primo evidente vantaggio, questo permette di valutare con estrema precisione i volumi di esistente da demolire, le quantità di materiale da rimuovere o introdurre evitando di sovrastime o sottostime che portano ad errori nel calcolo delle tempistiche e di conseguenza nel calcolo dei  costi da preventivare.

Brevemente: con la metodologia di rilievo classica si decide a priori cosa è importante rilevare e lo si mette in pratica sul campo, con un rilievo da drone si acquisisce tutto lo spazio e, a posteriori, si decide quali sono le misure di proprio interesse.

Monitoraggio da remoto e report di avanzamento lavori

Un altro aspetto importante da tenere in considerazione quando si utilizza un drone in edilizia è la possibilità di monitorare lo stato di avanzamento dei lavori ed i risultati conseguiti  in tempo reale. Utilizzando come visto in precedenza video, foto, aerofotogrammetria (o una combinazione di queste), oltre a migliorare la qualità, la rapidità e la precisione delle informazioni, si eliminano le controversie sullo stato di un progetto in un determinato momento. Il rilevamento infatti può e deve essere esteso a tutto il ciclo di vita di un progetto per valutare e registrare cambiamenti e progressi del cantiere nel tempo, fornendo informazioni chiare e dettagliate su ciò che sta accadendo e permettendo così di prendere decisioni nella maniera più informata e rapida possibile. 

I voli, in base alle esigenze del cantiere, possono essere programmati settimanali, bisettimanali o mensili.  Possono inoltre essere, come abbiamo visto, automatizzati e configurabili per soddisfare le esigenze specifiche dell’appaltatore. Effettuando diversi passaggi, con le stesse coordinate di volo, in date diverse si ottiene una registrazione cronologica precisa del flusso di lavoro, uno “stato di fatto” a cui tutto il team di progettazione potrà accedere verificando dati e rilevando eventuali errori da correggere in tempi utili.   

Gestione delle scorte

La possibilità di misurare le scorte di materiali da costruzione rappresenta un altro importante contributo in cantiere e un enorme valore aggiunto alla gestione degli inventari e al controllo dei costi.

Una stima accurata dei materiali nelle aree di stoccaggio può fare la differenza durante tutte le fasi della vita di un cantiere. Senza sapere esattamente quanto materiale viene immagazzinato, l’appaltatore corre il rischio di acquisti eccessivi, o di contro se la fornitura si esaurisce, di dover sostenere il costo aggiuntivo e l’eventuale ritardo nell’approvvigionamento del materiale presso la struttura più vicina e disponibile.

Attraverso l’aerofotogrammetria, come visto in precedenza, è possibile eliminare questo rischio; sarà possibile infatti monitorare e misurare quantità, dimensioni e volumi delle scorte di ogni materiale stoccato direttamente dal modello tridimensionale.

Monitoraggio delle risorse

Il  rilievo effettuato nella fase iniziale del progetto può aiutare il  project manager a pianificare il layout del cantiere in maniera preventiva e con la massima efficacia direttamente in ufficio, per poi applicarne le direttive una volta sul sito.

I rilievi effettuati nella fasi successive (settimanali, bisettimanali, mensili a seconda delle esigenze) saranno in grado di evidenziare con chiarezza se le disposizioni date stanno portando ai risultati sperati e nel caso, intervenire per correggerle nella maniera più informata possibile. I rilievi (video, foto, modelli 3D) infatti possono essere consultati per  determinare il posizionamento delle attrezzature, automezzi, del personale al lavoro, delle materie prime e a gestire la sicurezza del cantiere nella maniera più efficiente possibile.

Monitoraggio delle informazioni sull’edificio (BIM)

La caratteristica distintiva del BIM è l’uso di un modello tridimensionale della struttura. Confrontando i dati BIM più recenti con modelli più datati, realizzati quando l’edificio era nelle sue fasi di pianificazione, è possibile visualizzare in modo semplice lo stato di avanzamento dei lavori.

L’utilizzo di un drone aiuta a risolvere uno dei principali problemi che un tecnico può incontrare dopo l’implementazione del BIM. Se l’effettivo avanzamento dei lavori di costruzione differisce dalla proiezione creata in fase di pianificazione, lavorare sui modelli tridimensionali costruiti in precedenza può risultare molto impegnativo. Avere un Digital Twin della costruzione o, ancor meglio, dell’intero cantiere a scadenze regolari da implementare nel processo ne aumenta la precisione, l’efficacia e la facilità di utilizzo in maniera considerevole.

Gestione del rischio e della sicurezza

La sicurezza dei lavoratori è da sempre una delle massime priorità delle imprese edili.

Purtroppo nei cantieri italiani si continua a morire con una media di 1 vittima ogni 48 ore e le cadute rappresentano il 34% degli incidenti mortali.

Nonostante le ispezioni una tantum vengano perlopiù utilizzate in cantieri di piccole dimensioni e quasi mai prese in considerazione in quelli di medie e grandi dimensioni, l’utilizzo di un drone può e deve assolutamente essere preso in esame ogni qualvolta si presenti una situazione di rischio, anche minore, per la quale un essere umano può facilmente essere sostituito da una macchina. Il drone è uno strumento ideale per eseguire delle ispezioni, in totale sicurezza, di parti di una costruzione difficilmente raggiungibili in altro modo, prima di pianificare un qualsiasi intervento umano necessario.

A maggior ragione concorre il fatto che l’intervento di un pilota con i giusti mezzi a disposizione può essere richiesto ed ottenuto in cantiere in tempi molto rapidi.

Immagini termiche

Oltre che con videocamere ad alte prestazioni un drone può essere equipaggiato con altri tipi di sensori. Uno fra tutti la termocamera in grado di rilevare dati utili a diversi tipi di analisi anche in fase di costruzione oltre che di verifica della posa e della qualità di alcune lavorazioni: cappotti termici, isolamento di coperture planari orizzontali, dispersioni elettriche, efficienza degli impianti fotovoltaici, ecc.

Qui potete trovare un articolo che ne spiega il funzionamento, l’affidabilità e gli utilizzi più comuni in diversi settori. 

Conclusione

Come abbiamo visto i droni sono strumenti versatili che possono aumentare notevolmente la sicurezza, l’efficienza e la qualità del lavoro in cantiere di diverse figure professionali ma devono essere gestiti da mani esperte.

Schierare un drone sul tuo cantiere non è così semplice come potrebbe sembrare a prima vista. I droni, nonostante spesso vengano scambiati per tali, non sono giocattoli ma strumenti che vanno maneggiati con serietà, cura e professionalità. Se gestiti in modo improprio possono produrre il risultato opposto, diventando un pericolo per la sicurezza delle squadre al lavoro. Un drone in volo è regolamentato da una serie consistente di normative stilate da agenzie quali ENAC (Italia) ed EASA (Europa), le regole da rispettare sono a volte complesse e possono cambiare, anche a distanza di pochi mesi, in maniera significativa a seconda dello spazio aereo in cui ci si trova a volare.

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