IFC标准在建筑信息模型(BIM)技术中的应用浅析

IFC 标准在建筑信息模型（BIM ）技术中的应用浅析1

李占仓1，2 刘占省1 徐瑞龙1

北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京100039 ；天津职业大学，天津 300410

摘要：基于建筑信息模型（BIM ）技术的应用系统，可以创建虚拟建筑模型。在工程建设的实施过程中，需要处理大量复杂的工程数据信息，如何有效地组织和利用这些信息，实现与工程项目相关的各单位、以及不同专业应用系统之间的信息交流和共享，是目前我国建设领域信息化亟待解决的问题。IFC 是建筑行业的数据标准，它通过提供通用的建筑模型和开放的数据交换标准，实现建筑生命周期中不同专业、不同阶段设计软件之间的信息交互与共享。本文对BIM 技术进行了简要的介绍，然后由建筑信息的交互与共享引出IFC 标准，并对IFC 在BIM 中的应用进行了探讨。

关键词：BIM ，IFC 标准，数据接口

1 建筑信息模型(BIM)技术简介

在建筑的信息时代，将二维建筑信息转变为一个包含真实建筑所有信息的虚拟建筑，并实现横向整个建筑行业内，纵向整个建筑生命周期的信息共享和交流，成为提高建筑业生产效率的一个重要途径。

建筑信息模型（BIM ），是信息技术应用于建筑业的产物。在建筑设计中，基于 BIM 技术的应用系统所创建的虚拟建筑模型，如图1所示，包含了大量建筑材料、建筑结构、建筑工艺等信息。该虚拟建筑模型是一个综合数据库，不仅可以用于建筑设计，还可以用于结构设计、工程量统计、物业管理、成本计算等，可以在整个建筑业中管理建筑生命周期的全部信息[1]。

图1 虚拟建筑模型

1.1 BIM 技术的产生

计算机辅助设计 (CAD)技术的应用，让设计师们摆脱了制图板的束缚，使传

业主 承建单位

产品制造商

信息提供者 工程师 政府管理机构 用户 设备管理者 开发商 工程量统计 成本预算

统的纸质图纸电子化，为设计的增添和修改带来了很大的便利。但是，CAD技术只是通过点、线、面等几何图形机械地表示建筑意图，各个建筑构件之间没有相互的联系和制约，CAD软件只是一种画图工具，二维图形数据在后续阶段的再利用也不理想。在这种情况下建筑信息模型(BIM)技术产生并发展起来。

BIM 是建筑信息模型（Building Information Model）的简称，这个概念是由美国乔治亚技术学院建筑与计算机专业的查克·伊斯曼博士提出的：“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息”[2]。

1.2 BIM 技术的原理

BIM是一种基于对象的CAD 技术，用于对建筑进行数字描述。利用BIM 技术可以在一个模型中存储完整的建筑信息。BIM 技术创建的建筑信息模型在多个专业学科之间的信息交互，以及在整个建筑生命周期中信息使用方面，具有强大的优势。根据需要，可以将数据表现为3D 模型、或者2D 施工图，或者转化为二进制数据流输出到其他软件中。

BIM 软件不再是简单的几何绘图工具，操作的对象也不再是点、线、圆等简单的几何对象，而是墙体、门、窗等建筑构件；在计算机上建立和修改的也不再是没有关联的点和线，而是由一个个建筑构件组成的建筑整体[1]，如图2所示。

图2 绘图软件与BIM 软件进行建筑设计的比较

在BIM 应用系统中，建筑构件被数字化的对象通过编码去描述真实的建筑构件[3]。一个对象有一系列参数来描述其属性。这些参数信息构成了建筑对象的属性。例如，一个墙对象是一个具有墙的所有属性的对象，不仅包括几何信息，还包含了材料、保温、隔热性能、墙体规格等。

2 IFC标准简介

BIM技术的虚拟建筑模型，包含了真实建筑的全部信息，但如何使用这些信息，保证不同公司开发的软件无障碍地应用到同一个项目中，保证不同系统之间进行数据和信息的共享和交互，是BIM技术能够得到推广的重要前提，这就需要有国际上统一的数据标准[4]。

2.1 IFC标准的产生

建筑行业从纸质的图纸转到CAD制图大大提高了工作效率，但是不同制图软件支持不同的内部数据格式，比如：Autodesk公司产品AutoCAD的dig格式，

Bentley 公司产品Micro Station 的den 格式，Graph soft 公司产品的Archibald 的gem 格式。

上世纪80年代末期，随着大型机械制造的需求，制造业发展了基于产品模型的数据交互标准(STEP)， ISO-10303标准系列。该标准系列包含了EXPRESS 语言标准，以及应用该语言来描述的模型数据标准。

制造业中的标准是由行业中的几个主要的制造公司及其合作伙伴推动的。而建筑业中的合作往往是基于具体的工程项目，合作时间也是根据项目而定，历时往往仅有2~3年左右。这使得建筑行业更适合于采用类似于开源标准的模式，采用公开的数据格式来推行建筑信息交互的标准[5]。

采用统一的数据格式和交换标准，让不同的应用软件设计基于这个标准的数据接口，就可以实现与其它应用软件的信息交互。IAI 制定了一种数据标准使绘图信息可以方便的转换和分享，称为IFC 标准。协同工作的软件有一个共同的核心数据模型，每个软件只要有一个标准的数据接口输入和输出信息，就能和其他软件交换，如图3 所示。

图3 IFC 标准的研究目标

2.2 IFC 标准的体系架构

IFC 体系架构由4个层次所构成，从下到上分别是资源层(Resource Layer)、核心层(Core Layer)、交互层(Interoperability Layer)和领域层(Domain Layer)。每层中都包含一系列的信息模块，并且遵守如下规则：每个层次只能引用同层次和下层的信息资源；当上层资源发生变动时，下层不会受到影响。其体系架构见图4[6]。

(1) 资源层位于IFC 架构的最低层，能为其它层所引用。主要是描述标准中用到的基本信息，不针对具体的行业，是无整体结构的分散信息，它作为描述基础应用于整个信息模型。其中包括材料资源、几何限制资源和成本资源等。

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