Il blog di Archicad Italia

Gli strumenti a disposizione dei progettisti nel lavoro di ogni giorno sono in continua evoluzione. In questo articolo analizziamo in particolare le differenze tra fogli di calcolo e database; il tutto senza dimenticare le basi terminologiche e tecniche, con l'obiettivo di fare chiarezza in un contesto altamente specializzato.

Dal foglio di calcolo ai Database

Il passaggio dal disegno tecnico a mano a quello con il CAD mi ha inevitabilmente suscitato interesse per l’informatica, oltre che posto di fronte alla necessità di imparare a utilizzare software per la progettazione. Per fornire un paio di riferimenti temporali: nel 1994 ero al quinto anno del mio corso di studi presso un Istituto Tecnico per Geometri, e tra il 1996 e il 1997 ho iniziato ad avvicinarmi al CAD. Durante il mio percorso di studi devo aver sentito nominare il CAD una volta sola, proprio al quinto anno. Me ne sono dimenticato subito: già pensavo alla libertà che mi attendeva dopo il diploma. 

La curiosità mi ha spinto a interessarmi anche ad altri software: modellazione tridimensionale, fotoritocco, word processor e fogli di calcolo. Quest’ultimo si è rivelato un aiuto importante nelle fasi di calcolo per verificare che la progettazione rispettasse alcuni criteri, accelerando le operazioni matematiche. Non è un caso che parli di accelerazione. Come accade oggi per l’intelligenza artificiale, all’epoca uno strumento veniva considerato valido solo se permetteva di accelerare alcune operazioni ripetitive, ottimizzando i tempi. Lo è stato il CAD e oggi lo sono il BIM e l’intelligenza artificiale. Chissà cosa ci riserverà il futuro!

Più tardi, durante la mia carriera accademica, mi accorsi che il foglio di calcolo incomincia a starmi stretto. Era come se le operazioni di ricerca e ordinamento fossero limitate, macchinose. Avevo bisogno di uno strumento semplice che, senza dover spendere tempo ed energie, mi permettesse di trovare i numerosi blocchi CAD che avevo collezionato in un paio d'anni. Mi capitava di sapere qual era il disegno del blocco, magari ricordavo il nome, ma facevo fatica a trovarlo.

Secondo un amico di vecchia data, che all’epoca studiava informatica ed oggi è un Data Expert, dovevo approcciarmi a un programma per la gestione dei database. Mi disse di iniziare esercitandomi con una cosa semplice, e che poi mi sarebbe tornato comodo in futuro.

Database: di cosa si tratta

Non avendone mai sentito parlare, provai ad aprire il software per la creazione e la gestione di database e scoprii che l’aspetto era molto simile a un foglio di calcolo, forse anche troppo. All’epoca non riuscivo a trovare differenze.

Il mio primo esperimento fu abbastanza semplice: creare una rubrica telefonica. Devo ammettere che le possibilità offerte mi avevano entusiasmato. Iniziai a proiettare, sia nel breve che medio termine, un suo utilizzo nel campo dell’edilizia. Pensai a un database che potesse associare a ogni tipo di materiale edilizio una serie di caratteristiche, il prezzo medio e un link al sito del produttore.

Anche il linguaggio di programmazione (SQL) iniziava a interessarmi, ma con una laurea da conseguire, lasciai perdere senza approfondire. Però, quel riferimento di un utilizzo futuro dei database continuò a ronzarmi in testa. In effetti, intorno al 2010, i database sono ricomparsi nella mia vita professionale, questa volta sotto forma di modello tridimensionale informativo all’interno della filosofia BIM.

I Database nel contesto BIM

Ogni progetto BIM è un enorme database: ogni oggetto utilizzato per creare il nostro modello tridimensionale memorizza dati che possono essere trasferiti in varie tabelle e uniti insieme.

Iniziamo, quindi, dai dati. Un dato è "la manifestazione concreta di una certa quantità di informazione, per mezzo della sua codifica" (fonte: Wikipedia). In altre parole, un dato è tutto ciò che creiamo nei nostri progetti, ad esempio:

• Un file pdf di una scheda tecnica;
• Un’email inviata ad un collega;
• Una fotografia di un cantiere;
• La resistenza REI di un materiale.

Se pensi che questa definizione sia complessa, non hai tutti i torti: un progetto contiene una moltitudine di dati, compresi quelli che non ricadono all’interno di un modello tridimensionale informativo. Tuttavia, in questo vasto insieme di dati possiamo iniziare differenziando tra dati strutturati e dati non strutturati.

I dati strutturati (o modello di dati) sono un insieme di dati organizzati e relazionati tra di loro attraverso una struttura. Un esempio a cui potresti aver pensato è un comune oggetto BIM. In particolare, un modello di dati che rappresenta un muro è definito da altri elementi, come spessore, lunghezza, caratteristiche REI, materiale, ecc. La cosa interessante è allora guardare la fase di creazione di un muro da un altro punto di vista. Per crearlo, si fa necessario l'uso di uno schema (la scheda Impostazioni dell’oggetto in Archicad) che permette di inserire i dati che lo contraddistinguono, relazionati e strutturati. La questione dello schema è importante e ci tornerà utile più avanti.

I dati rimanenti possiamo raggrupparli nell’insieme dei dati non strutturati. Proprio in relazione agli esempi di dati citati sopra, a questi manca una struttura. Quest'ultima sarebbe una specie di traduttore che consente di estrarre alcune informazioni. Ad esempio, una fotografia di un’area di cantiere può contenere dati come ora di scatto, localizzazione, ecc. Per estrarre i dati più riconducibili al nostro scopo, però, è necessaria una persona esperta del mondo delle costruzioni e che possa tradurre in dati il numero di piani, i materiali utilizzati, le dimensioni della costruzione, per citare qualche esempio.

Tornando al modello tridimensionale informativo, si può approssimare dicendo che ogni proprietà è un dato e che l'utente può crearne di nuove, nel caso in cui le proprietà non bastassero o servissero requisiti aggiuntivi. Tutti questi dati a loro volta si possono suddividere in due grossi insiemi, facili da ricordare:

• Il dato grafico;
• Il dato non grafico.

Per capire meglio, possiamo aprire un modello in Archicad e passare alla vista tridimensionale. Guardandolo, noteremo che i dati grafici (ovvero spessore e tipo di linea, colore, caratteri, simboli, ecc.) sono quanto si vede sullo schermo. Invece, i dati non grafici sono tutte le informazioni che si trovano all’interno dei disegni o dei modelli, come un’area di una stanza o il volume.

Inoltre, i dati grafici e non grafici possono essere raggruppati in set. Ad esempio, il file IFC ha un suo raggruppamento, ma l'utente può anche voler creare un set di proprietà. Se per caso state lavorando in un team di professionisti, è bene fare prima attenzione al BIM Execution Plan, in cui si trovano la loro descrizione e le relative regole, anziché sbizzarrirsi con la personalizzazione dei seti di dati!

Del resto, uno dei problemi che si possono incontrare quando non si ha controllo di dati è scoprire che i database all’interno di un progetto possono a malapena comunicare tra di loro, o addirittura non comunicare affatto. A tal proposito le cose stanno cambiando, come visto nell'articolo sull'interoperabilità.

Se invece aveste pensato al file IFC come ministro per l’unione tra database diversi, non siete sulla strada giusta. Dai file IFC possiamo estrarre dei dati, ma otterremo un semplice foglio di calcolo che può incontrare qualche limitazione intrinseca del software quando si lavora su centinaia di colonne e migliaia di righe. Essendo il foglio di calcolo e il database due strumenti essenziali nel contesto lavorativo odierno, è fondamentale affrontare anche le principali differenze.

Foglio di calcolo e Database: le differenze

I fogli di calcolo offrono un approccio più flessibile all'organizzazione dei dati grazie all'utilizzo di uno schema di celle simile a una griglia, offrendo la possibilità di inserire e manipolare facilmente i dati. Il loro impiego è perfetto per set di dati e attività di piccole dimensioni su cui si possono applicare calcoli ed ottenere grafici con analisi semplici. Ad esempio, sono facili da usar in cantiere in quanto permettono di ottenere calcoli in modo veloce e, una volta, che hanno svolto il loro compito si possono chiudere. Quando però ad aumentare sono la complessità dei dati e del foglio di calcolo, le risorse del computer si vanno inesorabilmente a saturare, impattando anche il software.

Nonostante la somiglianza con lo strumento precedente, i database operano in tutt’altro modo. Innanzitutto, possono gestire set di dati complessi e di grandi dimensioni grazie all'utilizzo di tabelle strutturate e celle speciali. In questo modo si possono archiviare dati mantenendo la relazione tra diversi elementi, favorendo l’interconnessione tra loro e la loro analisi avanzata. I database garantiscono, quindi, l’uso collaborativo tra più utenti.

La questione delle relazioni è un concetto fondamentale rispetto all'utilizzo di database nel contesto BIM, proprio perché vengono mantenute le relazioni tra tabelle diverse di dati. In altre parole, un software di BIM authoring non è altro che un software di progettazione potenziato da un database relativo alle informazioni e ai dati del modello tridimensionale che mantengono tutte le relazioni tra loro. Come ci insegna l'industria delle costruzioni, ma anche il mondo che ci circonda, i dati sono fondamentali e saperli gestire correttamente è cruciale. 

Altra questione fondamentale relativa ai database è approcciarsi alla terminologia corretta. Infatti,  questo è un ambito altamente specializzato ed è essenziale che tutti parlino la stessa lingua.

La terminologia dei database

Come accennato in precedenza, il database è composto di tabelle, simili a quelle di un foglio di calcolo, ma con differenze fondamentali: le tabelle sono organizzate in righe (chiamate record) e colonne (o campi), e interconnesse tramite relazioni.

Generalmente, il record contiene tutte le informazioni relative ad un elemento, una persona o una cosa specifica, mentre il campo rappresenta una categoria specifica di informazioni (come nomi, età, indirizzo, ecc.). Bisogna però prestare attenzione alla questione del campo: questo è in pratica una colonna a cui viene associata almeno una categoria di dati.

Tutti i record (o righe) hanno una chiave primaria. Si tratta di un ID univoco con il compito di assicurare che ogni riga abbia un valore distinto ma non nullo. Quando, invece, parliamo di più tabelle diverse, entra in gioco la chiave esterna: un campo che stabilisce un collegamento tra una relazione e i dati delle varie tabelle, mantenendo la coerenza tra i vari dati.

Infine, arrivando al cuore della questione terminologica sui database, è ben noto che immettere i dati nei modelli BIM non sia necessariamente la parte più entusiasmante della progettazione per un architetto, a meno che questi non vengano generati automaticamente o semi-automaticamente durante le fasi di disegno e progettazione. Tuttavia, esiste un’operazione propria dei database che svolgiamo in modo trasparente e inconsapevolmente quando iniziamo a guardare agli abachi di Archicad. 

Questo fulcro della questione è identificabile con un termine ben preciso: Query. In sostanza, una query è una domanda specifica posta al database. Un abaco, ad esempio, può far vedere tutti materiali presenti nel modello. Questo, dal punto di vista del database informativo, si traduce semplicemente in una query che restituisce i dati del modello che hanno un valore impostato nel campo materiali.

Questo semplice esempio serve a introdurre i concetti base per capire come usare i termini corretti quando si parla di database. Questi sono strettamente legati anche alla nostra progettazione BIM e alla realizzazione di un modello informativo tridimensionale.

Business Intelligence

Tipicamente lascio sempre uno spunto di riflessione relativo ad argomenti tecnici, con l’intento di stimolare la ricerca e la sperimentazione. Anche in questo articolo ho un pensiero da proporti. Suppongo che tu abbia intuito che anche il file IFC è un database, solo presentato in modo che sia comprensibile da altri software tramite uno schema condiviso.

A questo punto, però, vale la pena chiedersi: perché non utilizzare strumenti alternativi all’analisi dei dati all’interno del nostro database, come quelli dedicati al business intelligence? Essa sfrutta strumenti come le Power Query per estrarre dati da molte fonti diverse, pulirli, trasformarli e caricarli perché questi vengano poi analizzati seguendo il paradigma ETL (Extract, Transform, Load). Un mondo parallelo ma altrettanto fruttuoso, sopratutto nelle mani di esperti. Per chi volesse scoprirne di più, potete visitare la pagina di Microsoft Excel Power BI o Microsoft Power BI.

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