欢迎来到胡振中的个人网站   English Version

BIM专题


    注:本专题并非是对国内外BIM技术研究和应用的综述,其内容全部来源于清华大学土木工程系张建平教授团队(包括本人)十多年的研发成果,是我们团队对BIM的概念、技术和应用的思考,所列举的应用也是我们团队的实际工作。


IFC/IFD/IDM简介

【IFC简介】

    IFC(Industry Foundation Classes)作为一个实现BIM的有效工具,是由IAI组织(International Alliance for Interoperability,国际协同工作联盟)为建筑行业发布的建筑产品数据表达标准。利用IFC标准,可以实现建筑工程项目各个参与方之间的信息交流与共享,实现不同应用软件系统之间的数据交换。同时,由于IFC标准能对建筑工程中各方面的数据集成到一个完整统一的信息模型中,也有助于实现信息的综合利用。
    IFC是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准,其目标是提供一个不依赖于任何具体系统的,适合于描述贯穿整个建筑生命期内产品数据的中性机制,可以有效地支持建筑行业各个应用系统之间的数据交换和建筑生命期内的数据管理。在IFC标准出现之前,建筑行业不同领域应用系统之间的数据交换是杂乱无章的,每个系统为了能够和其他系统交换数据,都需要开发专门的数据转换接口,以支持不同的数据格式,系统的升级和维护工作量非常大。而IFC提供了一个统一的共享建筑信息模型,每个软件只要有一个标准的数据接口输入和输出信息,就能够和其他软件交换数据,从而大大降低了系统的升级和维护成本。
    1997年,IAI推出IFC 1.0版本,在此后的十多年间,IFC标准一直在不断地发展。至2006年2月推出2x3版本为止,共已发布大小十余次的扩展和更新版本。

【IFD简介】

    1999年,ISO组织为了对信息交换过程中所使用的术语进行规范开始了相应标准的开发,形成建筑领域面向对象的信息组织框架,标准号ISO 12006-3。ISO 12006-3定义了一个语言无关的数据模型,利用该模型可以开发用于存储和提供建筑工程信息的字典,并提供了将信息与分类系统、信息模型、对象模型和过程模型相关联的机制。在此基础上,于2005年6月,在荷兰鹿特丹成立了IFD编制组织,标志着IFD库建立的工作正式开展。IFD全称为International Framework for Dictionaries,中文通常翻译为国际字典框架,为多语言术语字典的形成提供了一种机制。IFC是面向建筑工程领域,基于ISO 12006-3标准建立的术语库,具有开放性、国际化和多语言的特点,可作为对IFC的补充和扩展。
    基于属性集的信息描述与关联机制具有易冲突、不易识别的缺点,其根源是属性集采用字符串(通过Name属性)作为标识。字符串是语义信息的表达,在描述同一概念时具有不确定性。例如,同一概念既可由英文又可由中文表达。而且即使使用同一种语言表达,各地方的习惯用法也不尽相同。另外还存在全称、简称、俗语等多种表达方式。当由计算机处理属性集信息时,首先要通过属性集的名称识别属性集。正是由于上述属性集名称不确定性的问题存在,会导致出现即使有属性集,但计算机仍然无法正确处理的困境,进而影响计算机的自动化处理,造成数据的丢失或冲突。
    IFD库则在国际标准框架下对建筑工程术语、属性集的标准化描述。IFD将同一概念(概念可细分为对象、活动、属性和单位)与一个GUID(全局唯一标识,Global Unique Identifier)关联,存储在全局服务器中,提供给项目各参与方访问,而这个概念可以使用多种语言或多种方式进行描述。
    GUID作为术语及属性集的唯一标识符,在同一概念的不同形式的字符串表达间建立了桥梁。计算机在识别概念的语义信息时,通过识别GUID区分不同的概念,忽略字符串描述,从而避免了由字符串描述带来的不确定性。而且,IFD呈现出来的是对应于相应概念的便于理解的字符串,因此可以通过读取相应语言的文字描述获取概念定义的语义信息。

【IDM简介】

    IAI于2006年提出了IDM(Information Delivery Manual,信息传递手册)的概念,即提出一种通过过程建模,识别某一特定交换流程中信息交换需求的方法。IDM的目的在于针对任意特定的工作流程(标准的或自定义的)识别数据交换需求,并基于数据描述标准(譬如EXPRESS)描述交换需求,用于辅助实现特定业务流程中各参与方之间的高质量、高效率的信息交换和共享。事实上IDM定义建筑全生命期中某个特定任务所需要的信息的标准。
    IDM具有与数据标准无关的特性,可以支持商业需求,支撑软件设计,支持过程建立,同时改善建筑过程,保证当需要某些信息时,这些信息是存在的和可用的,并且保证了信息的质量。
    下图展示了IFC与IDM的关系。其中,左图表示IFC标准将整个建筑生命期的所有数据都包含在内,以支持所有的信息交换需求。然而,在实际应用中并不是总要交换整个信息模型,事实上也无法实现所有信息的完全交换,所需要的仅仅是其中的一部分,或称之为一个子集。例如,结构设计时,仅需要提供建筑模型的结构部分的几何信息,忽略了其建筑做法等在内的建筑设计时所特有的其他属性信息,但同时又将附加结构构件的材料信息、结构体系所承担的荷载信息和结构边界信息等结构设计阶段所需要的属性信息。因而,如右图所示,不同目标所确立的需要交换的信息只是整体信息的一个子集,这个自己即可能跨领域,也可能跨阶段,甚至是即跨领域又跨阶段。
    应用方需要基于应用目标,对IFC的交换需求进行一个归纳和定义,提出基于IFC的交换需求模型。而这样的某个特定的交换需求模型实际上是IFC大纲的子集,该子集包括了特定流程中所需的所有数据,同时剔除了无关的数据,从而降低信息的大小和复杂度,减少信息解析和传输负担,提高信息交换质量和效率。