El proyecto BIM to Blockchain, busca dar trazabilidad durante toda la ejecución de un proyecto BIM, apoyándonos en la herramienta Autodesk BIM 360, creando una solución integral que incluya, diseño, desarrollo y despliegue de redes distribuidas, garantizando la neutralidad del sistema.

La Nueva Dimensión de BIM: BIM to Blockchain 

Introducción

¿Qué es BIM?

BIM (Building Information Modeling) es una metodología de trabajo que se define en el contexto de la cultura colaborativa, y que supone una auténtica transformación que afecta a los procesos de diseño, constructivos y de gestión que se conocen hasta la fecha.

En esta nueva metodología se integran a todos los agentes intervinientes en el proceso de construcción (desde las promotoras, los estudios de arquitectura, ingenierías, constructoras, o empresas de mantenimiento, entre otros) estableciendo una conexión trasversal entre ellos a lo largo del ciclo de vida del activo.

¿Qué es BIM 360 Docs?

BIM 360 Docs es una herramienta de Autodesk que permite a todos los stakeholders involucrados en el proyecto de construcción tener acceso a toda la información en tiempo real, en un repositorio único, que además permite gestionar y revisar todos los documentos del proyecto, planos y modelos en la nube, entre otras funcionalidades.

La herramienta establece un control de acceso en base a unos niveles de permisos. Esto le permite establecer diferentes roles asociados a cada una de las actividades de los stakeholders, con acceso limitado a la información que sea relevante para ese perfil.

Este modelo de permisos que se establece en BIM 360 Docs se ha empleado por igual para el visor desarrollado dentro del marco del proyecto.

¿Qué es Blockchain?

Blockchain es una tecnología basada en una cadena de bloques que realiza un registro contable de transacciones. Cada uno de estos bloques contiene información que está criptografiada, tiene una marca temporal (timestamp) y es inmutable.

Blockchain se protege gracias a su propia arquitectura. Cada bloque contiene:
- La información (emisor, receptor, fecha)
- El Hash (número de identificación del bloque que es único e irrepetible).
- El hash del bloque anterior

De esta manera cada bloque queda conectado con su predecesor y su sucesor, creando entre ellos una cadena.

Si se cambiara la información de alguno de los bloques, automáticamente el hash asociado al mismo cambiaría, rompiéndose la cadena.

¿Cómo se relaciona BIM con Blockchain?

BIM supone la evolución de los sistemas de diseño tradicionales basados en el plano, ya que incorpora información geométrica (3D), de tiempos (4D), de costes (5D), ambiental (6D) y de mantenimiento (7D).

La idea principal de la metodología BIM supone que todos los agentes participen y colaboren en un mismo modelo alojado en un entorno común. Es por ello que distintos agentes, que en ocasiones pueden ser externos y desconocidos a nuestra organización participarán del mismo modelo. Gracias a Blockchain se podrá aportar una nueva dimensión a esta metodología, la dimensión de seguridad, transparencia y confianza (8D).

FIGURA 1: DIMENSIONES BIM
Figura 1: Dimensiones BIM. 

Descripción de la Solución Técnica

Planteamiento General

Dados los requisitos iniciales establecidos, se propuso un diseño de red de registro distribuido híbrida, público – privada. La parte privada se organiza en un marco de consorcio, dada la potencial multiplicidad de organizaciones participantes en un proceso BIM; mientras que la parte pública servirá de prueba de determinados hechos del proceso, tanto para las propias organizaciones como para terceros.

La solución se desarrolló sobre una arquitectura de referencia que facilita la creación de redes de negocio basadas en Hyperledger Fabric1, para las capacidades de blockchain privadas permisionadas, combinadas con registro público en redes como Ethereum2.

Por otra parte, dado que los activos asociados a los procesos BIM (modelos, documentos, etc.), podían presentar dificultades por su tamaño en su persistencia en redes blockchain, se ha incorporado el componente SEDAS (SEcure and Distributed electronic Asset Storage), que habilita un repositorio distribuido de documentos basado en IPFS 3 (Interplanetary Filesystem) y con la seguridad ofrecida por la propia blockchain.

 

FIGURA 2: ARQUITECTURA DE LA SOLUCIÓN
Figura 2: Arquitectura de la Solución. 

Por otra parte, la arquitectura sigue un patrón event-driven, patrón de arquitectura software que promueve desarrollos basados en la producción, detección, consumo y reacción a eventos. Este patrón es aplicable a los requisitos de integración entre plataformas, como ha sido en este caso la integración con BIM 360. La solución reaccionará a eventos producidos para compartirlos y distribuirlos a través de la infraestructura basada en blockchain.

En el siguiente apartado profundizaremos en los aspectos clave de esta arquitectura, y esencialmente en lo que respecta a la aportación de los componentes de blockchain.

Aspectos Clave de la Arquitectura

Desde una perspectiva de arquitectura, se debe considerar a la blockchain como un componente más de la misma, como podría ser también una base de datos. En concreto, blockchain aporta un registro compartido, distribuido e inmutable, y por eso esta tecnología forma parte del concepto de Distributed Ledger Technologies, o DLTs. Estas características ofrecen un enorme valor a escenarios como los relacionados con procesos BIM, en los que potencialmente múltiples organizaciones deben cooperar en el desarrollo de un conjunto de activos digitales, pero, con un marco que garantice que dichos activos no puedan ser manipulados sin el conocimiento y consentimiento de los involucrados correspondientes, siendo dicho marco gobernado de forma descentralizada.

También desde la perspectiva de arquitectura, se debe considerar los diferentes tipos de blockchain para seleccionar la solución más adecuada a cada contexto.

  • En primer lugar, se debe diferenciar entre redes de blockchain públicas y privadas.

 - Las redes públicas están abiertas a muchos participantes desconocidos entre sí, en ellas todos pueden registrar y leer datos en la blockchain, y contemplan mecanismos de consenso basados en pruebas (de trabajo, participación, etc.) que tienen un alto coste computacional.
 - En las redes privadas, por otra parte, los participantes son conocidos entre sí, pudiendo formar parte de una organización o de diferentes organizaciones, con permisos de escritura y lectura acordados entre los miembros, pudiendo establecerse gobernanzas centralizadas o descentralizadas.

  • También cabe diferenciar entre redes permisionadas y no permisionadas.

- Las permisionadas facilitan el acceso a la información registrada en función a permisos.

- En las no permisionadas, al contrario, la información está en claro para todos los participantes.

FIGURA 3: TIPOS DE BLOCKCHAIN
Figura 3: Tipos de Blockchain. 

Partiendo de estos tipos de blockchain, se adoptó una solución híbrida para el proyecto, combinando una red privada permisionada, basada en Hyperledger Fabric, y un registro en una red pública no permisionada, como es Ethereum (red de pruebas Robsten).

La ventaja de Hyperledger Fabric es que sus capacidades facilitan la traslación de procesos de negocio complejos entre múltiples organizaciones, ofreciendo un particionado físico de la información a través del concepto de canales ente organizaciones, y un particionado lógico que proporciona la posibilidad de establecer qué cosas puede hacer cada participante de la red. El registro en la red pública, por otra parte, sirve para el registro de resúmenes de mensajes de los eventos registrados en la red privada, lo que permite ser tratado como prueba ante terceros.

Finalmente, el último elemento a destacar de la arquitectura es el repositorio SEDAS. SEDAS es un repositorio también compartido y distribuido, que viene a complementar a las soluciones blockchain con la capacidad de almacenar activos digitales de gran volumen (ficheros grandes, documentos, etc), en un modelo peer to peer equivalente a soluciones de compartición de archivos como bittorrent5. Esta característica proporciona la capacidad de mantener una copia de los activos digitales modificados dentro del proceso BIM, con las ventajas de permisionado y seguridad que ofrecen las redes de blockchain.

Para entender mejor la aportación de estos elementos, resulta más ilustrativo trasladarlo a un ejemplo. En un proceso BIM donde un participante de una organización modifica un activo (un modelo, por ejemplo), la plataforma Autodesk BIM 360 genera un evento que nuestra plataforma captura. La información del evento incluye el identificador del activo modificado, por lo que lo descargamos para persistirlo de forma segura en SEDAS. Al mismo tiempo, se registra en Hyperledger Fabric el evento, y un resumen del mismo en la red Ethereum de pruebas Robsten. Ante una disputa entre participantes en el proceso, el registro del evento en claro en Hyperledger Fabric, la copia del activo en SEDAS, y la prueba pública registrada sumarían un conjunto de evidencias que resolverían de forma automática dicha disputa.

La integración requerida para esta solución implicaba la captura de todos los eventos producidos por BIM 360 Docs en un proceso BIM, procurando ser al mismo tiempo poco invasivos con la plataforma. Esto puede parecer complejo, pero nada más lejos de la realidad. En siguiente apartado veremos con más detalle cómo se ha realizado dicha integración, aprovechando la gran expresividad de las API (Aplication Program Interface) que ofrecen las plataformas de Autodesk.

Integración con Autodesk BIM 360

Al realizar el estudio sobre la mencionada integración, se observa que las APIs disponibles a través de Autodesk Forge satisfacen los supuestos establecidos para la solución, destacando sobre todo la API Webhook. Esto es así, porque ante el planteamiento del patrón de arquitectura dirigida por eventos, esta API permite suscripciones a notificaciones de eventos en todo el ecosistema que ofrece Autodesk Forge. Pero, además de esta API, la integración se ha realizado con otras tres: Authentication API, Data Management API y BIM 360 API.

  • Comenzando por la Authentication API, la función dentro de la integración era la de autenticarse con la plataforma, recibiendo un identificador (token) que proporcione los permisos necesarios para el resto de acciones a realizar. Se basa OAuth 2.06, un estándar abierto para la autenticación y autorización basado en identificadores (tokens), y, que es de uso habitual en soluciones en la nube.
  • La siguiente integración fue con la Webhook API, que evita el envío de peticiones de forma explícita para capturar los eventos que están ocurriendo. En su lugar, facilita el registro a los eventos que se necesitan gestionar, recibiendo notificaciones ante su ocurrencia. El siguiente diagrama, extraído de la documentación de Autodesk Forge, describe perfectamente ese comportamiento. 

 

FIGURA 4: INTEGRACIÓN CON WEBHOOK API
Figura 4: Integración con Webhood API.

  • Posteriormente, una vez producido un evento, se obtienen los identificadores de los elementos afectados por dicho evento. Con la Data Management API se puede acceder a la información sobre los mismos, e incluso descargarlos para ser persistidos en el sistema compartido y distribuido que ofrece el componente SEDAS. Señalar que, aparte de facilitar información sobre los elementos asociados al proceso BIM, se cuenta con la capacidad de cargar y descargar dichos elementos, lo que permite interaccionar de la misma forma que con otros servicios de almacenamiento en la nube.

  • Finalmente, y en lo que respecta a la integración, la BIM 360 API aporta la información sobre quién ha provocado el evento en la plataforma, y a qué organización pertenece.

Como resultado de todo este proceso se ha desarrollado un visor de uso sencillo por los distintos usuarios y con el mismo nivel de permisos y de acceso a la documentación con el que se contaba en la plataforma de BIM 360 Docs. La siguiente figura muestra una relación de eventos.

FIGURA 4: VISOR DE EVENTOS

Seleccionando un evento obtenemos un detalle del mismo. En dicho detalle se incluye un botón para descargar el fichero asociado al evento.

FIGURA 5: DETALLE DE UN EVENTO
Figura 5: Detalle de un Evento.

Conclusiones

Mediante este desarrollo, ACCIONA ha conseguido mejorar la trazabilidad y auditabilidad de todos los eventos asociados a archivos sobre BIM 360. Además, gracias al visor, el acceso a esos eventos es fácil e intuitivo, la solución es transparente para todos los participantes, no hay nadie que controle la herramienta por lo que solo existe una versión de la verdad a la que todos los stakeholders pueden acceder en caso de ser necesario y, además al estar registrado en una blockchain pública se consigue el no repudio de la información gestionada.

Una nueva dimensión BIM no solo es posible, sino que es necesaria para permitir un entorno colaborativo basado en la confianza entre partes y, ¿qué mejor herramienta que BLOCKCHAIN para llevarlo a cabo?

Leire Pastrana Torres, Graduada en Edificación por la Universidad Politécnica de Madrid y BIM Manager desde 2017, Técnica de Promoción en Proyectos, división Inmobiliaria de ACCIONA. Centrado en el segmento residencial y desarrollo de promociones de obra nueva. En ACCIONA ha desarrollado tareas de estudio de suelos, revisión de proyectos, visitas de obra, así como de implantación de nuevas metodologías de trabajo basadas en la tecnología, BPM o BIM. También ha colaborado en la implementación de Blockchain en ACCIONA participando en el proyecto piloto BIMTOBLOCKCHAIN.

Diana Martin Romero, Ingeniera Civil desde 2009 y Director Program por la EOI en 2018; es Manager del Skill Center de Blockchain y Nuevas tecnologías del Digital Innovation Hub de ACCIONA. Durante los últimos tres años, Diana ha liderado la implementación de Blockchain en ACCIONA como parte de la estrategia de transformación digital de la compañía en sus diferentes áreas. Anteriormente, formó parte del Centro Tecnológico de la Construcción de ACCIONA, que busca aportar nuevas soluciones a los retos tecnológicos a los que se enfrenta el sector de la construcción.

Maialen Calderón Perez, Graduada en Ingeniería de Edificación (Arquitecta Técnica) desde 2014 y BIM Manager desde 2018; Técnica del Departamento de Proyectos de la división de Inmobiliaria de ACCIONA. Maialen ha participado en la implementación de Blockchain en ACCIONA, siendo una de sus principales tareas el desarrollo de nuevas tecnologías como BIM y nuevas soluciones de gestión de negocio como BPM. Colabora en la gestión de proyectos de edificios de vivienda colectiva, individual y oficinas desde la fase de compra de suelo hasta la fase de construcción en obra.

Sobre ACCIONA

ACCIONA es una compañía internacional líder en soluciones sostenibles de infraestructuras y energías renovables. El grupo proporciona acceso al agua, genera energía 100 % renovable y construye infraestructuras transformadoras en línea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Antonio Estévez García es Director de I+D en Open Canarias, SL. Comenzó su carrera profesional como desarrollador de software independiente en 1985. En 1989 entró a formar parte del Gabinete de Análisis y Planificación de la Universidad de La Laguna como analista de procesos. En el año 1993 fue nombrado Responsable de Informática de Gestión en dicha Institución, para pasar a ocupar la Dirección de Informática del Centro de Comunicaciones y Tecnologías de la Información en 1997.

Sobre Open Canarias

Open Canarias, SL, es una empresa de ámbito nacional especializada en Tecnologías de la Información y Comunicaciones TIC, con especial foco en la modernización de sistemas heredados, consultoría TI, seguridad y desarrollo software a medida.

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