建筑施工IFC数据描述标准的研究

建筑施工IFC数据描述标准的研究汇报人：王勇指导教师：张建平清华大学土木系2011.11.24建筑设计与施工一体化信息共享技术研究研究成果国家“十一五”科技支撑项目课题“现代建筑设计与施工一体化关键技术研究”汇报提纲课题的研究背景IFC标准的研究本标准的主要内容研究成果及应用其它需说明的问题2研究背景本标准是国家“十一五”科技支撑计划项目“现代建筑设计与施工关键技术研究”之课题“现代建筑设计与施工一体化关键技术研究”，第三子课题“建筑设计与施工一体化信息共享技术研究”的研究成果。研究内容进一步研究建筑业国际标准IFC的应用模式及策略、数据描述规范及解析技术、数据访问及数据转换技术、信息建模技术，研究建筑设计与施工数据交换标准体系。面向施工阶段扩展IFC标准，编制我国建筑施工IFC数据描述标准。3课题的研究背景IFC标准的相关研究IFC标准提出IFC标准是由国际协同工作联盟IAI（InternationalAllianceforInteroperability）为建筑行业发布的建筑产品数据表达标准。IFC标准发展自1997年1月IAI发布IFC1.0以来，IFC经历了6个版本的更替。目前官方最新版本是2006年发布的IFC2x3。因此，本数据描述标准采用IFC2x3为平台蓝本，并在此基础上对其在施工管理领域进行扩展。41997199819992000200320062011IFC1.0IFC1.5IFC2.0IFC2xIFC2x2IFC2x3IFC2x4（数据来源：IAI网站）2010IFC2x4RCIFC标准的体系结构IFC模型的结构

IFC模型可以划分为四个功能层次：即资源层、核心层、交互层和领域层。每个层次都包含一些信息描述模块，并且模块间遵守“重力原则”：每个层次只能引用同层次和下层的信息资源，而不能引用上层资源。这样上层资源变动时，下层资源不受影响，保证信息描述的稳定。5扩展IFC标准的扩展机制IFC模型的扩展IFC模型提供的实体类型有限，当这些实体类型无法满足信息交换需求的时候，需要对实体描述进行扩展。IFC标准作为开放的标准体系，对模型的扩展提供以下三种扩展机制:基于IfcProxy实体的扩展通过增加实体定义的扩展基于属性集的扩展6IFC标准的扩展机制基于IfcProxy实体的扩展基于IfcProxy实体的扩展方式是利用IfcProxy实体对实体描述进行扩展。IfcProxy实体处于IFC模型的核心层，是一个可实例化的实体类型。通过实例化该实体，并结合属性集和可选的几何信息描述实现自定义类型的信息交换。7IFC标准的扩展机制通过增加实体定义的扩展通过增加实体定义的扩展方式与基于IfcProxy实体的扩展机制不同，该机制的实现超出了原有IFC模型框架，是对IFC模型本身定义的更新，一般IFC标准的每一次版本升级便采用该方式。本课题中主要采用这种方式对IFC模型进行扩展，共新增实体91个。下图是新增实体：流水施工进度计划的IFC描述。8EXPRESS语言定义EXPRESS-G图描述IFC标准的扩展机制基于属性集的扩展属性集，顾名思义是属性的集合，对事物及概念的描述可以通过一条条属性存放于属性集中。属性集提供了一种扩展信息描述的灵活方式。本课题中按照建筑施工领域数据描述的需要，扩展IFC属性集126个。9静态属性集预定义属性集自定义属性集模型扩展的范围为满足我国建筑施工领域利用IFC标准进行信息模型描述的需要，我们首先参照相关规范、规程对建筑施工领域的各个子领域进行相关概念、术语的梳理，按照重要性与可描述性双重标准的考核，最终选定成本管理、进度管理、质量管理、施工安全、绿色施工5个子领域进行IFC模型的扩展。模型扩展的流程调查研究文献调研社会问卷专家访谈理论与技术研究IFC模型体系IFC扩展机制IFC描述方式建立扩展模型IFC实体扩展模型IFC属性集扩展模型应用验证BIMMSBIMDIP4DBIM-GCPSUBIMCCE修改完善扩充实体的定义扩充应用领域建筑施工IFC扩展模型10扩展模型的结构新扩展模型信息统计建筑施工IFC扩展模型115791IFC实体的扩展情况成本管理相关实体的扩展结构层次模块名称成

本

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类

型领域层施工管理领域实体类型

目标成本计划实体（_IfcTargetCostPlan）

工程进度成本计划实体（_IfcProjectScheduleCostPlan）

劳务用工成本计划实体（_IfcLaborCostPlan）

物资使用成本计划实体（_IfcMaterialCostPlan）

周转材料使用成本计划实体（_IfcTemporaryMaterialCostPlan）

机械设备使用成本计划实体（_IfcEquipmentCostPlan）

现场临建设施配置成本计划实体（_IfcTemporaryfacilitiesCostPlan）

固定资产办公设备配置成本计划实体（_IfcFixedAssetsCostPlan）

低值易耗品配置成本计划实体（_IfcLowValueGoodsCostPlan）

目标成本分解实体（_IfcTargetCostBreak）

目标成本控制措施实体（_IfcTargetCostControlMeasure）枚举类型

分包方式类型枚举（_IfcSubContractStyleTypeEnum）

目标成本分解类型枚举（_IfcTargetCostBreakTypeEnum）核心层核心实体类型

信息记录实（_IfcDataRecord）

材料消耗记录实体（_IfcMaterialConsumptionRecord）

人工工日记录实体（_IfcLaborWorkRecord）

设备台班记录实体（__IfcEquipmentUtilizationRecord）

设备购买租赁记录实体（_IfcEquipmentProcurementRecord）

材料购买记录实体（_IfcMaterialPurchaseRecord）

周转材料配置记录实体（_IfcTemporaryMaterialRecord）

现场临建配置记录实体（_IfcTemporaryfacilitiesRecord）

固

定资产办公设备配置记录实体（_IfcFixedAssetsRecord）

低值易耗品配置记录实体（_IfcLowValueGoodsRecord）扩展施工成本管理相关IFC实体21个，枚举类型数据2个。其中，领域层扩展实体11个，枚举类型数据2个；核心层扩展实体10个。进度管理相关实体的扩展扩展施工进度管理相关IFC实体16个，枚举类型数据5个。其中，领域层扩展实体3个，枚举类型数据2个；交互层扩展实体3个，枚举类型数据1个；核心层扩展实体10个，枚举类型数据2个。结构层次模块名称进

度

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型领域层施工管理领域实体类型施工进度记录实体（_IfcConstructionScheduleRecord）施工进度报告实体（_IfcConstructionProcessReport）进度调整措施实体（_IfcScheduleAdjustmentMeasure）枚举类型进度报告等级类型枚举（_IfcProcessReportLeverTypeEnum）进度调整措施类型枚举（_IfcScheduleAdjustmentMeasureTypeEnum）交互层共享管理元素实体类型流水施工进度计划实体（_IfcFlowConstructionSchedule）施工任务书实体（_IfcConstructionMissionStatement）定额计划项实体（_IfcNormScheduleItem）枚举类型流水施工进度计划类型枚举（_IfcFlowConstructionTypeEnum）核心层核心实体类型施工队关联程序实体（_IfcRelConstructionTeamToProcess）施工队组实体（_IfcConstructionTeam）分配到工程关系实体（_IfcRelAssignsToProject）产品信息扩展实体类型施工段实体（_IfcConstructionSection）过程信息扩展实体类型流水施工施工过程实体（_IfcFlowConstructionProcess）流水施工实体（_IfcFlowProcess）施工进度计划实体（_IfcConstructionSchedule）施工总进度计划实体（_IfcGeneralConstructionSchedule）子工程进度计划项实体（_IfcSubProjectScheduleItem）单位工程施工进度计划实体（_IfcUnitProjectConstructionSchedule）枚举类型进度状态枚举（_IfcScheduleStatusEnum）进度计划类型枚举（_IfcWorkScheduleTypeEnum）质量管理相关实体的扩展扩展施工质量管理相关IFC实体25个。其中，领域层扩展实体21个，核心层扩展实体4个。结构层次模块名称质

量

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类

型领域层施工管理领域实体类型

单位（子单位）工程实体（_IfcProjectUnit）

分部（子分部）工程实体（_IfcSection）

分项工程实体（_IfcSubentry）

检验批实体（_IfcInspectionLot）

质量管理材料关联实体（_

IfcRelMaterialContainedInQualityManagementStructure）质量管理划分结构对象关联实体（_IfcRelContainedInQulityManagementStructure）质量管理检验记录关联实体（_fcRelInspectionToQualityManagementStructure）单位工程验收实体（_IfcIfcProjectUnitAcception）分部工程验收实体（_IfcSectionAcception）分项工程验收实体（_IfcSubentryAcception）检验批验收实体（_IfcInspectionLotAcception）设备验收报告实体（_IfcEquipmentInspectionReport）材料试验报告实体（_IfcMaterialTestReport）整改记录实体（_IfcCorrectionReport）验收项记录实体（_IfcAcceptionRecord）资料核查记录实体（_IfcDocumentAuditingRecord）自检实体（_IfcSelfInspection）隐检实体（_IfcConcealedInspection）预检实体（_IfcPrefInspection）交接检实体（_IfcHandlingOverInspection）旁站监理实体（_IfcConstructionSiteSupervisionInspection）核心层产品信息扩展实体类型质量管理划分结构实体（_IfcQualityManagementStrutureElement）控制信息扩展实体类型工程验收实体（_IfcAcception）技术交底实体（_IfcTechnologyValidation）工序检验实体（_IfcProcessInspection）施工安全相关实体的扩展扩展施工安全相关IFC实体17个，枚举类型数据6个。其中，领域层扩展实体9个，枚举类型数据3个；交互层扩展实体3个，枚举类型数据3个；核心层扩展实体3个；资源层扩展实体2个。结构层次模块名称施

工

安

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类

型领域层施工管理领域实体类型

安全管理实体（_IfcSafetyManagement）

安全检查评分汇总表实体（_IfcSafetyInspectationSummary）

安全检查组实体（_IfcSafetyInspectationGroup）

安全检查项目实体（_IfcSafetyInspectationItem）

安全检查评分实体（_IfcSafetyInspectationScore）

安全检查结果实体（_IfcSafetyInspectationResult）

安全措施实体（_IfcSafetyMeasure）

结构安全评价实体（_IfcSafetyEvaluation）

检查组分类枚举（_IfcInspectionGroupEnum）

安全管理类别枚举（_IfcSafetyManagementTypeEnum）结构分析领域实体类型

结构动力分析实体（_IfcStructuralDynamicAnalysis）枚举类型

动力分析方法类型枚举（_IfcDynamicAnalysisMethodEnum）交互层共享空间元素实体类型

连接件实体（_IfcFormworkConnector）

支承件实体（_IfcFormworkSupport）枚举类型

连接件类型枚举（_IfcFormworkConnectorTypeEnum）

支承件类型枚举（_IfcFormworkSupportTypeEnum）共享建筑元素实体类型

模板实体（_IfcFormwork）枚举类型

模板类型枚举（_IfcFormworkTypeEnum）核心层产品信息扩展实体类型

模板系统实体（_IfcFormworkSysElement）

支承件联系实体（_IfcRelConnectsFormworkSupport）

连接件联系实体（_IfcRelConnectsFormworkConnector）资源层结构荷载实体类型

结构动力荷载实体（_IfcStructuralLoadDynamic）

动力边界条件实体（_IfcBoundaryDynamicCondition）安全管理相关IFC实体信息模板工程相关IFC实体信息结构安全分析相关IFC实体信息绿色施工相关实体的扩展扩展绿色施工相关IFC实体12个，枚举类型数据6个。其中，领域层扩展实体12个，枚举类型数据6个。

结构层次模块名称施

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及

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类

型领域层施工管理领域实体类型绿色施工实体（_IfcGreenConstruction）绿色施工管理实体（_IfcGreenConstructionManagement）组织管理实体（_IfcOrganizationalManagement）规划管理实体（_IfcPlanningManagement）实施管理实体（_IfcImplementationManagement）评价管理实体（_IfcEvaluationManagement）人员安全与健康管理实体（_IfcPersonnelSafetyAndHealthManagement）环境保护实体（_IfcEnvitonmentalProtection）节材措施实体（_IfcMaterialsSave）节水措施实体（_IfcWaterSave）节能措施实体（_IfcEnergySave）节地措施实体（_IfcLandSave）枚举类型施工准备类型枚举（_IfcConstructionPreparationEnum）施工现场管理类型枚举（_IfcConstructionPreparationEnum）抑尘控制枚举（_IfcDustControlEnum）噪声控制枚举（_IfcNoiseControlEnum）水污染控制枚举（_IfcWaterPollutionControlEnum）建筑垃圾类型枚举（_ConstructionWasteEnum）在IFC2x3中，已经定义了一定数量的属性集，但远不能满足国内施工领域IFC数据描述的需要，本标准对施工成本管理、施工进度管理、施工质量管理、施工安全4个子领域进行了IFC属性集扩展，共扩展属性集：126个。详细信息参见附录A~D。18IFC属性集的扩展属性集类型个数属性集类型个数施工成本管理104防腐、保温、隔热工程5土石方工程17装饰工程8砌筑工程9金属结构制作工程5混凝土及钢筋混凝土工程22施工进度管理4构件运输及安装工程10施工质量管理12门窗及木结构工程14施工安全6楼地面工程5检查项目3屋面及防水工程8模板系统3本标准的主要内容“建筑施工IFC数据描述标准”的章节构成参照建筑领域相关标准，本标准的章节构成上分为：前言、总则、术语与符号、正文、附录、条文说明六部分组成。19建筑施工IFC数据描述标准前言第一章总则第二章术语与符号第三章施工信息的IFC实体扩展第四章施工信息的属性集描述附录A-F条文说明前言前言部分介绍标准的编写背景、编写目的、主要内容、参编人员及编制单位信息。第1章总则总则部分介绍标准的总体目标、适用范围等总体原则。第2章术语和符号术语和符号部分介绍本标准用到的专业术语、相关缩略语及IFC模型的EXPRESS-G图表达的相关符号。第3章建筑施工信息的IFC实体扩展在IFC2x3模型的基础上，对建筑施工领域的施工成本管理、施工进度管理、施工质量管理、施工安全、绿色施工5部分的信息进行了IFC实体扩展，共扩展实体：91个，枚举类型数据13个。20本标准的主要内容第4章建筑施工信息的IFC属性集描述介绍IFC标准中的属性集扩展模型，为附录中的建筑施工管理领域IFC属性集扩展奠定基础。附录A~F附录A施工成本管理相关属性集扩展：结合《建筑工程工程量清单计价规范》，分10类扩展了属性集104个。附录B施工进度管理相关属性集扩展：扩展流水施工进度计划、施工队组、施工进度计划、施工进度报告4个属性集。附录C施工质量管理相关属性集扩展：扩展了检验批质量验收记录相关属性集12个。附录D施工安全相关属性集扩展：扩展了安全检查项目和模板系统相关属性集6个。附录EIFC大纲的组成及新增实体的逻辑存储：描述了本标准新增实体在IFC大纲中的逻辑存储位置。21本标准的主要内容附录A~F附录F建筑施工领域的IFC实体描述：描述IFC2x3中原有已有与施工相关实体的关联关系以及各领域新增实体的关联关系。条文说明条文说明部分对标准正文中第3章、第4章的相关内容进行了分条款的解释、说明。22本标准的主要内容本课题的研究成果222010年10月完成《建筑施工IFC数据描述标准》的编写2010年12月8日通过课题专家组的评审评审委员会评价：该标准扩展了IFC标准，为实现建筑工程设计、施工以及运营维护阶段的信息交换和共享，提供了数据标准，填补了建筑施工统一数据描述标准的空白。建议上报行业管理部门，履行标准报批手续。2011年7月完成“建筑领域行业标准”的立项申报本课题的研究成果应用在以下系统中：面向建筑设计与施工的BIM建模系统（BIMMS）基于IFC标准的BIM数据集成与管理平台(BIMDIP)基于BIM的工程项目4D动态管理系统（4DBIM-GCPSU）基于BIM的建筑成本预测软件（BIMCCE）在广州珠江新城西塔、青岛跨海大桥、上海金融交易广场、海军总医院9931工程等大型工程项目进行应用示范，验证了本文提出的IFC扩展模型和标准的可行性和适用性。研究成果的应用23适用性问题编制的建筑施工IFC数据描述标准可满足国内建筑施工领域通用的数据描述，但由于现实应用场景的复杂性，本标准扩展的实体类型和属性集需根据实际应用需求进一步扩充和完善。兼容性问题本标准是在IFC2x3final版本的基础上对国际IFC标准进行了实体扩展和属性集扩展，本标准的新扩展内容可能与后续的IFC版本可能存在兼容性问题，建议通过相关途径，将本标准的扩展内容纳入国际IFC标准的框架之内，解决与后续IFC版本的兼容性问题。25其它需要说明的问题参考文献在本标准的编写过程中，我们查阅了与建筑施工相关的大量标准、规范、技术手册等文献资料。下面列出部分主要参考资料：标准规范：中华人民共和国建设部.建设工程项目管理规范(GB/T50326-2006).北京：中国建筑工业出版社，2006.中国建筑工程总公司.建筑施工安全标准汇编[S].北京：中国标准出版社，2006.建设部标准定额研究所,建筑对象数字化定义[S].北京:中国标准出版社,2007.全国工业自动化系统标准化技术委员会.产品数据表达与交换-11EXPRESS语言参考手册(GB/T16656.11-1996)，1997.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国建设部.GB50214-2001.组合钢模板技术规范.北京：中国计划出版社，2001中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建设工程工程量清单计价规范（GB50500-2008）.北京，中国计划出版社，2008.26参考文献中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,质量管理体系基础和术语(GB/T19000-2008/ISO9000:2005),中国国家标准化管理委员会,中国国家标准化管理委员会,2008,中国标准出版社:北京.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,质量管理体系要求(GB/T19001-2008/ISO9000:2008),中国国家标准化管理委员会,中国国家标准化管理委员会,2008,中国标准出版社:北京.中华人民共和国国家建设部与质量监督检验检疫总局,建筑工程施工质量验收统一标准(GB5003-2001),中国国家标准化管理委员会,中国国家标准化管理委员会,2001,中国标准出版社:北京.技术手册中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所.应对施工现场常见安全事故的计算机方案及设计软件[M].中国建筑工业出版社.2009.7张宝岭.施工项目成本管理与控制[M].北京：机械工业出版社.2009.姜华.施工项目安全控制[M].北京：中国建筑工业出版社,2003.李钰.建筑施工安全[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.李坤宅.建筑施工安全资料手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.马学东.建筑施工安全技术与管理[M].北京：化学工业出版社，2008.27霍尔特,A.J.(Holt,AllanJohn).施工安全原理[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.杜荣军.建筑施工安全手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.中国建筑工程总公司.施工现场职业健康安全和环境管理方案及案例分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.本书编委会.建筑工程项目管理便携手册[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.孙秀伟.建筑工程成本管理[M].北京:北京理工大学出版社,2009.卜振华.项目管理模式与组织[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

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