Industry Foundation Classes

Industry Foundation Classes (IFC) — это открытый, нейтральный формат данных и стандарт данных для обмена информацией в строительной отрасли и сфере управления жизненным циклом зданий и сооружений. IFC представляет собой объектно-ориентированную модель данных, которая описывает не только геометрию строительных элементов, но и их свойства, взаимосвязи, материалы, стоимость, сроки и другую атрибутивную информацию. Стандарт разработан и поддерживается международной некоммерческой организацией buildingSMART International (bSI). IFC является ключевым компонентом технологии информационного моделирования зданий (BIM), обеспечивая интероперабельность между различными программными продуктами, используемыми на всех этапах жизненного цикла объекта.

История

Предпосылки создания

До появления IFC обмен цифровыми данными в строительстве был затруднён из-за использования проприетарных форматов (например, DWG компании Autodesk). Каждый программный продукт имел собственную внутреннюю структуру данных, что приводило к потерям информации при передаче файлов между разными системами. Возникла потребность в универсальном «языке», который позволил бы описывать строительный объект независимо от конкретного программного обеспечения.

Разработка и версии

Разработка IFC началась в 1994 году по инициативе группы компаний, включая Autodesk, Bentley Systems и Graphisoft. Первая версия, IFC 1.0, была выпущена в 1997 году. С тех пор стандарт активно развивался:

IFC 1.5 (1998): Добавлена поддержка основных строительных элементов (стены, перекрытия, окна, двери).
IFC 2.0 (1999): Расширена модель данных, включены элементы инженерных систем (отопление, вентиляция, водоснабжение).
IFC 2x (2000): Введена модульная структура с использованием платформы IFC (IFC Platform) и отдельных расширений (Extensions). Это позволило упростить процесс стандартизации.
IFC 2x2 (2003): Добавлены элементы для описания мостов и других инфраструктурных объектов.
IFC 2x3 (2006): Стабильная и широко распространённая версия. Исправлены ошибки, улучшена поддержка обмена данными. Долгое время оставалась основной.
IFC 4 (2013): Значительное обновление. Введена новая модель данных на основе EXPRESS и XML (ifcXML). Улучшена поддержка параметрических объектов, материалов, свойств и связей. Добавлены новые элементы для описания систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), электрики и других инженерных сетей.
IFC 4x1 (2018): Небольшое обновление, исправляющее ошибки и добавляющее новые свойства.
IFC 4x3 (2021): Последняя на данный момент версия. Включает поддержку инфраструктурных объектов (дороги, мосты, тоннели, железные дороги, порты), а также улучшенную поддержку геопространственных данных и линейных объектов.

Статус международного стандарта

В 2005 году IFC был принят как международный стандарт ISO 16739. Это официально закрепило его статус как открытого и нейтрального формата для обмена данными в строительстве. В 2018 году стандарт был обновлён до версии IFC4, которая стала ISO 16739-1:2018. Версия IFC 4x3 в настоящее время находится на стадии утверждения в качестве ISO 16739-1:2024.

Структура и модель данных

Объектно-ориентированный подход

IFC основан на объектно-ориентированной парадигме. Каждый элемент здания (стена, окно, колонна, пространство, система) представлен как объект с набором свойств (атрибутов). Объекты могут наследовать свойства от родительских классов, образуя иерархическую структуру.

Основные компоненты модели

Модель данных IFC включает несколько ключевых компонентов:

Объекты (IfcObject): Физические (стена, перекрытие) и логические (пространство, зона, система) элементы.
Свойства (IfcProperty): Атрибуты объектов, такие как размеры, материал, теплопроводность, стоимость, производитель. Свойства могут быть простыми (число, строка) или сложными (наборы свойств).
Отношения (IfcRelationship): Связи между объектами. Например, «стена ограничивает помещение», «окно встроено в стену», «колонна поддерживает перекрытие». Типы отношений включают композицию (часть-целое), ассоциацию (связь с материалом), назначение (связь с пространством).
Геометрия (IfcRepresentation): Описание формы объекта. Поддерживаются различные типы геометрии: твердотельное моделирование (CSG, BREP), поверхностное моделирование, каркасное моделирование, а также параметрические и процедурные описания.
Материалы (IfcMaterial): Информация о материалах, используемых в объектах. Может включать физические, механические, термические и другие свойства.
Процессы (IfcProcess): Описание строительных процессов, задач, графиков работ.
Стоимость (IfcCost): Информация о стоимости материалов, работ, оборудования.

Схема данных

Данные IFC могут быть представлены в двух форматах:

EXPRESS: Текстовый язык описания данных, определённый в стандарте ISO 10303-11. Это основной формат для хранения и передачи IFC-данных. Файлы с расширением .ifc обычно используют синтаксис EXPRESS.
ifcXML: XML-представление модели данных IFC. Позволяет использовать стандартные XML-инструменты для обработки данных. Файлы имеют расширение .ifcxml.

Применение

Информационное моделирование зданий (BIM)

IFC является основным стандартом для обмена данными между различными BIM-программами. Он позволяет:

Объединять модели: Архитектурные, конструкторские, инженерные модели, созданные в разных программах, могут быть объединены в единую информационную модель объекта.
Проверять коллизии: Анализировать пересечения и конфликты между различными системами (например, между вентиляционными каналами и балками перекрытия).
Управлять жизненным циклом: Передавать информацию от этапа проектирования к этапу строительства, эксплуатации и сноса.

Этапы жизненного цикла объекта

IFC используется на всех этапах:

Проектирование: Создание архитектурных, конструкторских и инженерных моделей.
Строительство: Планирование работ, управление поставками, контроль качества.
Эксплуатация: Управление зданием, техническое обслуживание, ремонт, управление энергопотреблением.
Снос: Планирование демонтажа, утилизация материалов.

Примеры использования

Архитекторы: Создают модель здания в программе Revit (Autodesk) и экспортируют её в IFC для передачи инженерам, работающим в программе Tekla Structures (Trimble) или Allplan (Nemetschek).
Инженеры-конструкторы: Импортируют IFC-модель от архитектора, добавляют арматуру и другие конструктивные элементы, затем экспортируют обновлённую модель обратно.
Инженеры-сантехники: Используют IFC для координации систем отопления, вентиляции и водоснабжения с архитектурными и конструкторскими решениями.
Заказчики и эксплуатирующие организации: Получают IFC-модель для управления зданием после завершения строительства. Например, для планирования ремонтов, учёта оборудования, управления арендой.

Классификация и расширения

Основные классы объектов

Стандарт IFC определяет сотни классов объектов. Основные из них:

IfcBuildingElement: Стены, перекрытия, колонны, балки, фундаменты, крыши, лестницы.
IfcDistributionElement: Трубы, воздуховоды, кабели, насосы, вентиляторы, радиаторы.
IfcFurnishingElement: Мебель, оборудование.
IfcSpace: Помещения, зоны, этажи.
IfcSite: Участок земли.
IfcBuilding: Здание.
IfcProject: Проект в целом.

Расширения (Model View Definitions, MVD)

Поскольку IFC содержит огромное количество данных, для конкретных задач (например, обмен только геометрией или только свойствами для расчёта энергопотребления) используются Model View Definitions (MVD). MVD определяют подмножество модели данных IFC, необходимое для конкретного варианта использования. Наиболее известные MVD:

IFC2x3 Coordination View: Стандартный вид для обмена координационными моделями (архитектура, конструкция, инженерия). Это наиболее часто используемая MVD.
IFC4 Reference View: Упрощённый вид для обмена ссылочными моделями (без детальной геометрии и свойств).
IFC4 Design Transfer View: Вид для передачи полной проектной модели с детальной геометрией и свойствами.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, IFC имеет ряд критических замечаний:

Сложность: Модель данных IFC очень сложна и объёмна. Это затрудняет её реализацию в программном обеспечении и требует высокой квалификации разработчиков.
Неполнота данных: При экспорте из одной программы и импорте в другую часто происходит потеря части данных (например, параметрические связи, специфические свойства).
Различия в интерпретации: Разные разработчики могут по-разному интерпретировать спецификацию IFC, что приводит к несовместимости файлов.
Производительность: Файлы IFC могут быть очень большими (сотни мегабайт и более), что замедляет их обработку.
Отсутствие поддержки некоторых областей: До версии 4x3 IFC слабо поддерживал инфраструктурные объекты (дороги, мосты). Также недостаточно проработана поддержка некоторых инженерных систем (например, слаботочных сетей).

Перспективы развития

Дальнейшее развитие IFC направлено на:

Улучшение поддержки инфраструктурных объектов: Дорожное строительство, мосты, тоннели, железные дороги.
Интеграция с геопространственными данными: Использование стандартов OGC (Open Geospatial Consortium) для привязки к координатам.
Развитие семантической модели: Улучшение описания свойств, материалов, процессов.
Поддержка облачных технологий: Разработка методов для работы с IFC-данными в облачных средах.
Упрощение реализации: Создание инструментов и библиотек, облегчающих внедрение IFC в программное обеспечение.

Источники

buildingSMART International. (2021). Industry Foundation Classes (IFC) - Version 4x3. Retrieved from buildingSMART International website.
ISO 16739-1:2018. (2018). Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries — Part 1: Data schema. Geneva: International Organization for Standardization.
Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., & Liston, K. (2011). BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors (2nd ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
Borrmann, A., König, M., Koch, C., & Beetz, J. (Eds.). (2018). Building Information Modeling: Technology Foundations and Industry Practice. Cham: Springer International Publishing.
Лазарев, А. Н. (2019). Информационное моделирование зданий: BIM-стандарты и форматы данных. Москва: Издательство АСВ.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →