Bim and virtuality continuum : applications of a virtual reality prototype for the safety training on construction sites

This thesis provides the foundation for a thorough knowledge of Building Information Modeling (BIM) and its applications on virtuality continuum. In particular, it is proposed the development of an innovative prototype for virtual reality simulation, created for the safety training on construction sites. Its structure is organised in three sections. In the first section the attention is drawn to the nowadays reality where BIM is adopted, its applicative models in mobility and cloud systems, thus making clear the concepts of Maturity Levels and Levels of Development (LOD). Then the guidelines about BIM and safety will be analysed, regarding both the Italian context and the international one. In the second section the concept of virtual reality simulation is introduced, by focusing on the principal benefits in the engineering field. Once the theoretical and practical notions of VR simulations are described, the document shall proceed with the analysis of the prototype examined, by describing its software structure and the execution functioning with practical examples. Then the user’s typologies and possible integration will be defined, as well as the potentialities of the Artificial Intelligence within the system and the relating boundary conditions. After having talked about VR simulation technology, the third section provides a full picture of the virtuality continuum, analysing the notions of augmented reality and mixed reality, from the beginning till nowadays applicative models. The attention of this last section is focused also on the social influence, conscious or not, of the virtuality continuum, and therefore on its modern idea both in entertainment sector (movies, books, videogames) and in the construction one (architecture and building/civil engineering). The aim of this dissertation is to provide a clearer and more complete understanding of both BIM and virtual reality, often subjected to various and chaotic interpretations, and then to demonstrate their possible and effective mutual integration. The methodology adopted for the development of this thesis is structured throughout several bibliographic sources, documentation, interview, as well as direct testing on the prototype’s software.

Con il presente documento si forniscono le basi per una conoscenza approfondita del Building Information Modeling (BIM) e delle sue applicazioni nel contesto del virtuality continuum. In particolare, si propone lo sviluppo di un innovativo prototipo di simulazione in realtà virtuale, creato per la formazione sulla sicurezza in cantieri edili. La sua struttura si articola in tre sezioni. Nella prima si evidenziano le realtà in cui trova impiego il BIM, i suoi modelli applicativi in mobility e cloud, chiarendo quindi i concetti di Livelli di Maturità e Livelli di Sviluppo (LOD). Si prosegue analizzando le linee guida in materia di BIM e sicurezza, in ambito sia italiano che internazionale. Nella seconda sezione viene introdotto il concetto di simulazione in realtà virtuale, focalizzando i principali benefici in ambito ingegneristico. Una volta descritti i concetti teorici e applicativi delle simulazioni in realtà virtuale, si prosegue quindi con l’analisi del prototipo preso in esame, descrivendone la struttura software e il funzionamento di esecuzione con esempi pratici. Si arriva pertanto a definire le tipologie di utenti e le possibili integrazioni hardware e software, nonché ad analizzare le potenzialità dell’Intelligenza Artificiale interna al sistema e le relative condizioni al contorno. Dopo aver discusso della tecnologia di simulazione in realtà virtuale, la terza sezione offre un quadro completo del virtuality continuum analizzando i concetti di realtà aumentata e realtà mista, dalle origini fino ai modelli applicativi attuali. L’attenzione di questa ultima sezione è posta anche sull’influenza, consapevole o meno, del virtuality continuum a livello sociale, e dunque sulla sua concezione moderna sia in ambiti di intrattenimento (cinema, libri, videogames) sia nell’ambito delle costruzioni (architettura e ingegneria edile/civile). Obiettivo di questa tesi è offrire una visione più chiara e completa sia del mondo BIM che della realtà virtuale, entrambi spesso soggetti a molteplici e confusionarie interpretazioni, e dimostrare la loro possibile ed efficace integrazione. La metodologia di sviluppo è articolata attraverso numerose fonti bibliografiche, documentazioni, interviste, nonché test diretti sul software del prototipo.