鲁班研究院 | 国际BIM标准系列之IFC、IFD与IDM

在开放的BIM环境中，项目以协作渐进的方式完成，项目参与人员共同为项目各方各面建立建议和解决方案。

“小型BIM（Little BIM）”和“大型BIM（Big BIM）”描述了BIM的使用程度。"封闭式BIM "和 "开放式BIM "区分了使用单一供应商的软件产品或是使用开放的公共的数据交换格式。

BIM应用的不同维度

BIM的关键是要解决信息交换的问题，一个项目中存在很多格式的信息，需要各方扩展信息格式以达到信息共通。在BIM发展成熟度中的第三级是基于大型开放式BIM的实施（Big Open BIM），即采用ISO标准进行数据交换和流程描述，并在整个生命周期内使用深度集成的数字模型。运用云技术来管理项目数据，从而使数据在建筑的生命周期中得到统一的不间断的维护。

英国标准协会（BSI）定义的BIM成熟度等级

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IFC （Industry Foundation Class）工业基础分类

Industry Foundation Class（IFC）产生于1994年Autodesk公司发起的一项产业联盟IAI（现buildingSMART），用于定义建筑信息可扩展的统一数据格式，以便在建筑、工程和施工软件应用程序之间进行交互。2013年，该数据格式被作为ISO标准的一部分（ISO 2013），成为许多国家BIM标准的基础。

IFC为数字建筑模型的供应商相对公开公平的交流提供了全面、标准化的数据格式，在横向上支持各应用系统之间的数据交换，在纵向上解决了建筑全生命周期过程中的数据管理。因此，它是建立大型开放式BIM（Big Open BIM）的重要基础。

IFC的版本历史

继承层次结构在IFC中起着至关重要的作用。它定义了特殊化和一般化的数据关系，即说明了哪些类的哪些属性可以被其他类继承。继承层次结构遵循语义学基本方法：对象的意义是建立继承关系模型的基础。

IFC标准的层次结构

IfcRoot：该类提供了基本的功能，用于使用全球唯一标识符（GUID）唯一地识别一个对象，描述一个对象的所有权和起源，并映射对其所做更改的历史。IfcRoot为管理对象分配全局ID和其他信息，例如谁创建它以及何时创建它。

IfcObject：一个IfcObject代表一个单独的物体（一个东西），是建筑项目的一部分。如某成果、某过程、某资源、某行动、某组别。

IfcProduct：是所有与几何或空间环境有关的对象的抽象表示。所有用于描述虚拟建筑模型的类都是IfcProduct的子类。这些类既可以用来描述物理对象，也可以用来描述空间对象。IfcProduct对象可以被分配一个几何形状的表示和一个位置。

IfcElement：指构件与其他元素的关系，例如墙边界关系，以及墙分隔的空间。

IFC标准整体的信息描述分为四个层次, 从下往上分别为资源层、核心层、共享层、领域层。每个层次又包含若干模块, 相关工程信息集中在一个模块里描述。资源层里多是基础信息定义, 例如材料、几何、拓扑等;核心层定义信息模型的整体框架, 例如工程对象之间的关系、工程对象的位置和几何形状等;共享层定义跨专业交换的信息, 例如墙、梁、住、门、窗等;领域层定义各自领域的信息, 例如暖通领域的锅炉、风扇、节气阀等。

STEP Standard for the Exchange of Product model data (ISO 10303)

STEP由国际标准化组织（ISO）工业自动化与集成技术委员会（TC184）下属的第四分委会（SC4）制定，ISO正式代号为ISO 10303。IFC数据一般以STEP格式进行存储。IFC相关的STEP标准格式定义包括有：数据描述语言 EXPRESS （第11部分）、数据交换模板 STEP 物理文件 （Physical File, 第21部分）、STEP XML （第28部分）以及几何拓扑表达（第42部分）。基于ISO-STEP的技术方法,用EXPRESS语言描述的两个主要的公开的建筑产品数据模型是IFC和CIS/2。CIS/2是钢结构设计、分析与制造的工业标准,广泛应用于北美。IFC则是用于支撑建筑全生命周期的产品数据模型。

EXPRESS：IFC的数据建模语言标准

EXPRESS是用于面向对象的信息描述语言，在STEP中处于基础与核心的地位。现在EXPRESS语言已经成为工业领域用于产品建模的中央机制，在制造业、电力系统及造船行业中已经有超过20种基于EXPRESS语言描述的交换架构。尽管IFC的发展独立于ISO标准化机构和STEP程序，但它共享许多ISO相同的基础技术，比如定义在STEP标准的第11部分(ISO 10303-11）中的数据建模语言EXPRESS。使用EXPRESS定义的IFC标准的数据模型如下例所示。

EXPRESS定义的IFC标准的数据模型示例

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IFD (International Framework for Dictionaries)国际字典框架

ISO 12006的三个部分提供了一个在国际层面上定义分类系统的框架。它源自瑞典的SfB系统，被称为 "国际字典框架"(IFD)，是buildingSMART组织的一个官方标准, 列出了可作为标准化产品目录基础的术语和结构。

IFD与IFC、IDM的关系

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IDM (Information Delivery Manual)

信息交付手册

为了一致地描述BIM流程和伴随的信息交换要求，buildingSMART开发了一种标准化的方法，称为《信息交付手册》(IDM, ISO 29481). 信息交付手册（IDM）方法要求在流程图（PM）中对基本业务流程进行结构化设计并为项目参与者之间的交接提供必要的信息。

ISO 29481系列标准目前已发布两个分册，分别是：

ISO 29481 Part 1: 方法与格式

描述全生命周期过程和信息流；记录已存在的以及新的流程；描述项目参与者之间交换的信息；

ISO 29481 Part 2：交互框架

描述交互框架的方法；映射职责和交互的适当方法，可为信息流动提供过程；说明被指定格式的交互框架。

MVD (Model View Definition) 模型视图定义

IDM这种预先定义的统一结构和呈现流程模型的方法使用户能够开发、同意并准确记录BIM流程。相应的与单个IDM规范相对应的技术是所谓的模型视图定义（MVD），它定义了整个IFC数据模型的具体子元素，以满足IDM的具体交换要求。因此，MVDs可以作为希望支持IFC的软件供应商的技术规范。在BIM软件的IFC导入/导出设施的用户界面上，用户可以选择相关的MVDs。

用于基于IFC的信息交换的IDM/MVD方法概述

创建IDM中以下步骤是必不可少的：

1. 建立一个针对具体情况的规划过程的子过程概览。使用标准化的流程图（Process Maps, PM）详细说明这些子流程。流程图(PM)的形式化符号来阐述这些子流程。

2. 创建一个正式的数据交换规范程序，被称为交换要求(Exchange Requirements, ER)

3. 将这些信息映射到数据模型上，如工业基础类，被称为模型视图定义（Model View Definitions, MVD）。

总结

工业基础类别（IFC）、国际字典框架（IFD）、信息交付手册（IDM）、模型视图定义（MVD）是一整套面向对象的建筑信息交互标准。IFC是数据组织的模式，IFD是数据对象的定义，IDM是数据交换的需求，MVD是IFC的子集，也是数据交换的实现。

IDM，MVD，IFC以及IFD的关系

在建筑信息模型领域，关于数据的基础标准一直围绕着三个方面进行，即:数据语义（Terminology）、数据存储（Storage）和数据处理（Process）。由国际BIM专业化组织buildingSMART提出，并被ISO等国际标准化组织采纳，上述三个方面逐步形成了三个基础标准，分别对应为国际语义字典框架（IFD）、行业 （工业） 基础分类（IFC）和信息交付手册（IDM），由此形成了BIM标准体系。核心层是围绕IFD、IFC、IDM，衍生出了MVD（Model View Definition，模型视图定义）、Data Dictionary（数据字典）等拓展概念。在核心层之外是应用层，直接面向用户数据应用的各项标准。核心层标准面向数据描述，应用层标准规定数据使用方法。

BIM应用标准架构

*资料主要来源《Buildig Information Modeling-Technology Foundations and Industry Practice》（André Borrmann, Markus König, Christian Koch, Jakob Beetz Eds.），由鲁班研究院进行翻译和整理编辑。

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