建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準的研究

建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準的研究匯報人：王勇指導教師：張建平清華大學土木系2011.11.24建筑設計與施工一體化信息共享技術研究研究成果國家“十一五”科技支撐項目課題“現(xiàn)代建筑設計與施工一體化關鍵技術研究”匯報提綱課題的研究背景IFC標準的研究本標準的主要內容研究成果及應用其它需說明的問題2研究背景本標準是國家“十一五”科技支撐計劃項目“現(xiàn)代建筑設計與施工關鍵技術研究”之課題“現(xiàn)代建筑設計與施工一體化關鍵技術研究”，第三子課題“建筑設計與施工一體化信息共享技術研究”的研究成果。研究內容進一步研究建筑業(yè)國際標準IFC的應用模式及策略、數(shù)據(jù)描述規(guī)范及解析技術、數(shù)據(jù)訪問及數(shù)據(jù)轉換技術、信息建模技術，研究建筑設計與施工數(shù)據(jù)交換標準體系。面向施工階段擴展IFC標準，編制我國建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準。3課題的研究背景IFC標準的相關研究IFC標準提出IFC標準是由國際協(xié)同工作聯(lián)盟IAI（InternationalAllianceforInteroperability）為建筑行業(yè)發(fā)布的建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達標準。IFC標準發(fā)展自1997年1月IAI發(fā)布IFC1.0以來，IFC經(jīng)歷了6個版本的更替。目前官方最新版本是2006年發(fā)布的IFC2x3。因此，本數(shù)據(jù)描述標準采用IFC2x3為平臺藍本，并在此基礎上對其在施工管理領域進行擴展。41997199819992000200320062011IFC1.0IFC1.5IFC2.0IFC2xIFC2x2IFC2x3IFC2x4（數(shù)據(jù)來源：IAI網(wǎng)站）2010IFC2x4RCIFC標準的體系結構IFC模型的結構

IFC模型可以劃分為四個功能層次：即資源層、核心層、交互層和領域層。每個層次都包含一些信息描述模塊，并且模塊間遵守“重力原則”：每個層次只能引用同層次和下層的信息資源，而不能引用上層資源。這樣上層資源變動時，下層資源不受影響，保證信息描述的穩(wěn)定。5擴展IFC標準的擴展機制IFC模型的擴展IFC模型提供的實體類型有限，當這些實體類型無法滿足信息交換需求的時候，需要對實體描述進行擴展。IFC標準作為開放的標準體系，對模型的擴展提供以下三種擴展機制:基于IfcProxy實體的擴展通過增加實體定義的擴展基于屬性集的擴展6IFC標準的擴展機制基于IfcProxy實體的擴展基于IfcProxy實體的擴展方式是利用IfcProxy實體對實體描述進行擴展。IfcProxy實體處于IFC模型的核心層，是一個可實例化的實體類型。通過實例化該實體，并結合屬性集和可選的幾何信息描述實現(xiàn)自定義類型的信息交換。7IFC標準的擴展機制通過增加實體定義的擴展通過增加實體定義的擴展方式與基于IfcProxy實體的擴展機制不同，該機制的實現(xiàn)超出了原有IFC模型框架，是對IFC模型本身定義的更新，一般IFC標準的每一次版本升級便采用該方式。本課題中主要采用這種方式對IFC模型進行擴展，共新增實體91個。下圖是新增實體：流水施工進度計劃的IFC描述。8EXPRESS語言定義EXPRESS-G圖描述IFC標準的擴展機制基于屬性集的擴展屬性集，顧名思義是屬性的集合，對事物及概念的描述可以通過一條條屬性存放于屬性集中。屬性集提供了一種擴展信息描述的靈活方式。本課題中按照建筑施工領域數(shù)據(jù)描述的需要，擴展IFC屬性集126個。9靜態(tài)屬性集預定義屬性集自定義屬性集模型擴展的范圍為滿足我國建筑施工領域利用IFC標準進行信息模型描述的需要，我們首先參照相關規(guī)范、規(guī)程對建筑施工領域的各個子領域進行相關概念、術語的梳理，按照重要性與可描述性雙重標準的考核，最終選定成本管理、進度管理、質量管理、施工安全、綠色施工5個子領域進行IFC模型的擴展。模型擴展的流程調查研究文獻調研社會問卷專家訪談理論與技術研究IFC模型體系IFC擴展機制IFC描述方式建立擴展模型IFC實體擴展模型IFC屬性集擴展模型應用驗證BIMMSBIMDIP4DBIM-GCPSUBIMCCE修改完善擴充實體的定義擴充應用領域建筑施工IFC擴展模型10擴展模型的結構新擴展模型信息統(tǒng)計建筑施工IFC擴展模型115791IFC實體的擴展情況成本管理相關實體的擴展結構層次模塊名稱成

本

管

理

領

域

新

增

實

體

類

型

及

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舉

類

型領域層施工管理領域實體類型

目標成本計劃實體（_IfcTargetCostPlan）

工程進度成本計劃實體（_IfcProjectScheduleCostPlan）

勞務用工成本計劃實體（_IfcLaborCostPlan）

物資使用成本計劃實體（_IfcMaterialCostPlan）

周轉材料使用成本計劃實體（_IfcTemporaryMaterialCostPlan）

機械設備使用成本計劃實體（_IfcEquipmentCostPlan）

現(xiàn)場臨建設施配置成本計劃實體（_IfcTemporaryfacilitiesCostPlan）

固定資產(chǎn)辦公設備配置成本計劃實體（_IfcFixedAssetsCostPlan）

低值易耗品配置成本計劃實體（_IfcLowValueGoodsCostPlan）

目標成本分解實體（_IfcTargetCostBreak）

目標成本控制措施實體（_IfcTargetCostControlMeasure）枚舉類型

分包方式類型枚舉（_IfcSubContractStyleTypeEnum）

目標成本分解類型枚舉（_IfcTargetCostBreakTypeEnum）核心層核心實體類型

信息記錄實（_IfcDataRecord）

材料消耗記錄實體（_IfcMaterialConsumptionRecord）

人工工日記錄實體（_IfcLaborWorkRecord）

設備臺班記錄實體（__IfcEquipmentUtilizationRecord）

設備購買租賃記錄實體（_IfcEquipmentProcurementRecord）

材料購買記錄實體（_IfcMaterialPurchaseRecord）

周轉材料配置記錄實體（_IfcTemporaryMaterialRecord）

現(xiàn)場臨建配置記錄實體（_IfcTemporaryfacilitiesRecord）

固

定資產(chǎn)辦公設備配置記錄實體（_IfcFixedAssetsRecord）

低值易耗品配置記錄實體（_IfcLowValueGoodsRecord）擴展施工成本管理相關IFC實體21個，枚舉類型數(shù)據(jù)2個。其中，領域層擴展實體11個，枚舉類型數(shù)據(jù)2個；核心層擴展實體10個。進度管理相關實體的擴展擴展施工進度管理相關IFC實體16個，枚舉類型數(shù)據(jù)5個。其中，領域層擴展實體3個，枚舉類型數(shù)據(jù)2個；交互層擴展實體3個，枚舉類型數(shù)據(jù)1個；核心層擴展實體10個，枚舉類型數(shù)據(jù)2個。結構層次模塊名稱進

度

管

理

領

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新

增

實

體

類

型

及

枚

舉

類

型領域層施工管理領域實體類型施工進度記錄實體（_IfcConstructionScheduleRecord）施工進度報告實體（_IfcConstructionProcessReport）進度調整措施實體（_IfcScheduleAdjustmentMeasure）枚舉類型進度報告等級類型枚舉（_IfcProcessReportLeverTypeEnum）進度調整措施類型枚舉（_IfcScheduleAdjustmentMeasureTypeEnum）交互層共享管理元素實體類型流水施工進度計劃實體（_IfcFlowConstructionSchedule）施工任務書實體（_IfcConstructionMissionStatement）定額計劃項實體（_IfcNormScheduleItem）枚舉類型流水施工進度計劃類型枚舉（_IfcFlowConstructionTypeEnum）核心層核心實體類型施工隊關聯(lián)程序實體（_IfcRelConstructionTeamToProcess）施工隊組實體（_IfcConstructionTeam）分配到工程關系實體（_IfcRelAssignsToProject）產(chǎn)品信息擴展實體類型施工段實體（_IfcConstructionSection）過程信息擴展實體類型流水施工施工過程實體（_IfcFlowConstructionProcess）流水施工實體（_IfcFlowProcess）施工進度計劃實體（_IfcConstructionSchedule）施工總進度計劃實體（_IfcGeneralConstructionSchedule）子工程進度計劃項實體（_IfcSubProjectScheduleItem）單位工程施工進度計劃實體（_IfcUnitProjectConstructionSchedule）枚舉類型進度狀態(tài)枚舉（_IfcScheduleStatusEnum）進度計劃類型枚舉（_IfcWorkScheduleTypeEnum）質量管理相關實體的擴展擴展施工質量管理相關IFC實體25個。其中，領域層擴展實體21個，核心層擴展實體4個。結構層次模塊名稱質

量

管

理

領

域

新

增

實

體

類

型

及

枚

舉

類

型領域層施工管理領域實體類型

單位（子單位）工程實體（_IfcProjectUnit）

分部（子分部）工程實體（_IfcSection）

分項工程實體（_IfcSubentry）

檢驗批實體（_IfcInspectionLot）

質量管理材料關聯(lián)實體（_

IfcRelMaterialContainedInQualityManagementStructure）質量管理劃分結構對象關聯(lián)實體（_IfcRelContainedInQulityManagementStructure）質量管理檢驗記錄關聯(lián)實體（_fcRelInspectionToQualityManagementStructure）單位工程驗收實體（_IfcIfcProjectUnitAcception）分部工程驗收實體（_IfcSectionAcception）分項工程驗收實體（_IfcSubentryAcception）檢驗批驗收實體（_IfcInspectionLotAcception）設備驗收報告實體（_IfcEquipmentInspectionReport）材料試驗報告實體（_IfcMaterialTestReport）整改記錄實體（_IfcCorrectionReport）驗收項記錄實體（_IfcAcceptionRecord）資料核查記錄實體（_IfcDocumentAuditingRecord）自檢實體（_IfcSelfInspection）隱檢實體（_IfcConcealedInspection）預檢實體（_IfcPrefInspection）交接檢實體（_IfcHandlingOverInspection）旁站監(jiān)理實體（_IfcConstructionSiteSupervisionInspection）核心層產(chǎn)品信息擴展實體類型質量管理劃分結構實體（_IfcQualityManagementStrutureElement）控制信息擴展實體類型工程驗收實體（_IfcAcception）技術交底實體（_IfcTechnologyValidation）工序檢驗實體（_IfcProcessInspection）施工安全相關實體的擴展擴展施工安全相關IFC實體17個，枚舉類型數(shù)據(jù)6個。其中，領域層擴展實體9個，枚舉類型數(shù)據(jù)3個；交互層擴展實體3個，枚舉類型數(shù)據(jù)3個；核心層擴展實體3個；資源層擴展實體2個。結構層次模塊名稱施

工

安

全

領

域新

增

實

體

類

型

及

枚

舉

類

型領域層施工管理領域實體類型

安全管理實體（_IfcSafetyManagement）

安全檢查評分匯總表實體（_IfcSafetyInspectationSummary）

安全檢查組實體（_IfcSafetyInspectationGroup）

安全檢查項目實體（_IfcSafetyInspectationItem）

安全檢查評分實體（_IfcSafetyInspectationScore）

安全檢查結果實體（_IfcSafetyInspectationResult）

安全措施實體（_IfcSafetyMeasure）

結構安全評價實體（_IfcSafetyEvaluation）

檢查組分類枚舉（_IfcInspectionGroupEnum）

安全管理類別枚舉（_IfcSafetyManagementTypeEnum）結構分析領域實體類型

結構動力分析實體（_IfcStructuralDynamicAnalysis）枚舉類型

動力分析方法類型枚舉（_IfcDynamicAnalysisMethodEnum）交互層共享空間元素實體類型

連接件實體（_IfcFormworkConnector）

支承件實體（_IfcFormworkSupport）枚舉類型

連接件類型枚舉（_IfcFormworkConnectorTypeEnum）

支承件類型枚舉（_IfcFormworkSupportTypeEnum）共享建筑元素實體類型

模板實體（_IfcFormwork）枚舉類型

模板類型枚舉（_IfcFormworkTypeEnum）核心層產(chǎn)品信息擴展實體類型

模板系統(tǒng)實體（_IfcFormworkSysElement）

支承件聯(lián)系實體（_IfcRelConnectsFormworkSupport）

連接件聯(lián)系實體（_IfcRelConnectsFormworkConnector）資源層結構荷載實體類型

結構動力荷載實體（_IfcStructuralLoadDynamic）

動力邊界條件實體（_IfcBoundaryDynamicCondition）安全管理相關IFC實體信息模板工程相關IFC實體信息結構安全分析相關IFC實體信息綠色施工相關實體的擴展擴展綠色施工相關IFC實體12個，枚舉類型數(shù)據(jù)6個。其中，領域層擴展實體12個，枚舉類型數(shù)據(jù)6個。

結構層次模塊名稱施

工

安

全

領

域新

增

實

體

類

型

及

枚

舉

類

型領域層施工管理領域實體類型綠色施工實體（_IfcGreenConstruction）綠色施工管理實體（_IfcGreenConstructionManagement）組織管理實體（_IfcOrganizationalManagement）規(guī)劃管理實體（_IfcPlanningManagement）實施管理實體（_IfcImplementationManagement）評價管理實體（_IfcEvaluationManagement）人員安全與健康管理實體（_IfcPersonnelSafetyAndHealthManagement）環(huán)境保護實體（_IfcEnvitonmentalProtection）節(jié)材措施實體（_IfcMaterialsSave）節(jié)水措施實體（_IfcWaterSave）節(jié)能措施實體（_IfcEnergySave）節(jié)地措施實體（_IfcLandSave）枚舉類型施工準備類型枚舉（_IfcConstructionPreparationEnum）施工現(xiàn)場管理類型枚舉（_IfcConstructionPreparationEnum）抑塵控制枚舉（_IfcDustControlEnum）噪聲控制枚舉（_IfcNoiseControlEnum）水污染控制枚舉（_IfcWaterPollutionControlEnum）建筑垃圾類型枚舉（_ConstructionWasteEnum）在IFC2x3中，已經(jīng)定義了一定數(shù)量的屬性集，但遠不能滿足國內施工領域IFC數(shù)據(jù)描述的需要，本標準對施工成本管理、施工進度管理、施工質量管理、施工安全4個子領域進行了IFC屬性集擴展，共擴展屬性集：126個。詳細信息參見附錄A~D。18IFC屬性集的擴展屬性集類型個數(shù)屬性集類型個數(shù)施工成本管理104防腐、保溫、隔熱工程5土石方工程17裝飾工程8砌筑工程9金屬結構制作工程5混凝土及鋼筋混凝土工程22施工進度管理4構件運輸及安裝工程10施工質量管理12門窗及木結構工程14施工安全6樓地面工程5檢查項目3屋面及防水工程8模板系統(tǒng)3本標準的主要內容“建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準”的章節(jié)構成參照建筑領域相關標準，本標準的章節(jié)構成上分為：前言、總則、術語與符號、正文、附錄、條文說明六部分組成。19建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準前言第一章總則第二章術語與符號第三章施工信息的IFC實體擴展第四章施工信息的屬性集描述附錄A-F條文說明前言前言部分介紹標準的編寫背景、編寫目的、主要內容、參編人員及編制單位信息。第1章總則總則部分介紹標準的總體目標、適用范圍等總體原則。第2章術語和符號術語和符號部分介紹本標準用到的專業(yè)術語、相關縮略語及IFC模型的EXPRESS-G圖表達的相關符號。第3章建筑施工信息的IFC實體擴展在IFC2x3模型的基礎上，對建筑施工領域的施工成本管理、施工進度管理、施工質量管理、施工安全、綠色施工5部分的信息進行了IFC實體擴展，共擴展實體：91個，枚舉類型數(shù)據(jù)13個。20本標準的主要內容第4章建筑施工信息的IFC屬性集描述介紹IFC標準中的屬性集擴展模型，為附錄中的建筑施工管理領域IFC屬性集擴展奠定基礎。附錄A~F附錄A施工成本管理相關屬性集擴展：結合《建筑工程工程量清單計價規(guī)范》，分10類擴展了屬性集104個。附錄B施工進度管理相關屬性集擴展：擴展流水施工進度計劃、施工隊組、施工進度計劃、施工進度報告4個屬性集。附錄C施工質量管理相關屬性集擴展：擴展了檢驗批質量驗收記錄相關屬性集12個。附錄D施工安全相關屬性集擴展：擴展了安全檢查項目和模板系統(tǒng)相關屬性集6個。附錄EIFC大綱的組成及新增實體的邏輯存儲：描述了本標準新增實體在IFC大綱中的邏輯存儲位置。21本標準的主要內容附錄A~F附錄F建筑施工領域的IFC實體描述：描述IFC2x3中原有已有與施工相關實體的關聯(lián)關系以及各領域新增實體的關聯(lián)關系。條文說明條文說明部分對標準正文中第3章、第4章的相關內容進行了分條款的解釋、說明。22本標準的主要內容本課題的研究成果222010年10月完成《建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準》的編寫2010年12月8日通過課題專家組的評審評審委員會評價：該標準擴展了IFC標準，為實現(xiàn)建筑工程設計、施工以及運營維護階段的信息交換和共享，提供了數(shù)據(jù)標準，填補了建筑施工統(tǒng)一數(shù)據(jù)描述標準的空白。建議上報行業(yè)管理部門，履行標準報批手續(xù)。2011年7月完成“建筑領域行業(yè)標準”的立項申報本課題的研究成果應用在以下系統(tǒng)中：面向建筑設計與施工的BIM建模系統(tǒng)（BIMMS）基于IFC標準的BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺(BIMDIP)基于BIM的工程項目4D動態(tài)管理系統(tǒng)（4DBIM-GCPSU）基于BIM的建筑成本預測軟件（BIMCCE）在廣州珠江新城西塔、青島跨海大橋、上海金融交易廣場、海軍總醫(yī)院9931工程等大型工程項目進行應用示范，驗證了本文提出的IFC擴展模型和標準的可行性和適用性。研究成果的應用23適用性問題編制的建筑施工IFC數(shù)據(jù)描述標準可滿足國內建筑施工領域通用的數(shù)據(jù)描述，但由于現(xiàn)實應用場景的復雜性，本標準擴展的實體類型和屬性集需根據(jù)實際應用需求進一步擴充和完善。兼容性問題本標準是在IFC2x3final版本的基礎上對國際IFC標準進行了實體擴展和屬性集擴展，本標準的新擴展內容可能與后續(xù)的IFC版本可能存在兼容性問題，建議通過相關途徑，將本標準的擴展內容納入國際IFC標準的框架之內，解決與后續(xù)IFC版本的兼容性問題。25其它需要說明的問題參考文獻在本標準的編寫過程中，我們查閱了與建筑施工相關的大量標準、規(guī)范、技術手冊等文獻資料。下面列出部分主要參考資料：標準規(guī)范：中華人民共和國建設部.建設工程項目管理規(guī)范(GB/T50326-2006).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.中國建筑工程總公司.建筑施工安全標準匯編[S].北京：中國標準出版社，2006.建設部標準定額研究所,建筑對象數(shù)字化定義[S].北京:中國標準出版社,2007.全國工業(yè)自動化系統(tǒng)標準化技術委員會.產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換-11EXPRESS語言參考手冊(GB/T16656.11-1996)，1997.中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中華人民共和國建設部.GB50214-2001.組合鋼模板技術規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2001中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建設工程工程量清單計價規(guī)范（GB50500-2008）.北京，中國計劃出版社，2008.26參考文獻中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局,質量管理體系基礎和術語(GB/T19000-2008/ISO9000:2005),中國國家標準化管理委員會,中國國家標準化管理委員會,2008,中國標準出版社:北京.中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局,質量管理體系要求(GB/T19001-2008/ISO9000:2008),中國國家標準化管理委員會,中國國家標準化管理委員會,2008,中國標準出版社:北京.中華人民共和國國家建設部與質量監(jiān)督檢驗檢疫總局,建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準(GB5003-2001),中國國家標準化管理委員會,中國國家標準化管理委員會,2001,中國標準出版社:北京.技術手冊中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所.應對施工現(xiàn)場常見安全事故的計算機方案及設計軟件[M].中國建筑工業(yè)出版社.2009.7張寶嶺.施工項目成本管理與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社.2009.姜華.施工項目安全控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2003.李鈺.建筑施工安全[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.李坤宅.建筑施工安全資料手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.馬學東.建筑施工安全技術與管理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.27霍爾特,A.J.(Holt,AllanJohn).施工安全原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.杜榮軍.建筑施工安全手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.中國建筑工程總公司.施工現(xiàn)場職業(yè)健康安全和環(huán)境管理方案及案例分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.本書編委會.建筑工程項目管理便攜手冊[M].武漢:華中科技大學出版社,2008.孫秀偉.建筑工程成本管理[M].北京:北京理工大學出版社,2009.卜振華.項目管理模式與組織[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

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