IAI組織簡介

20 世紀(jì)末，建筑工程軟件之間的信息交換是非常繁雜的。IAI 是建筑行業(yè)一個全球性的工業(yè)聯(lián)盟，它代表整個建筑行業(yè)的利益，并以實(shí)現(xiàn)建筑工程不同專業(yè)軟件之間的協(xié)作為己任。1994 年，美國的12個公司聚集在一起研討使不同應(yīng)用軟件協(xié)同工作的方法。一年后的夏天，在經(jīng)過多方努力并攻克核心問題后，他們在建筑工程系統(tǒng)展示會上演示了他們的研究成果。這項(xiàng)成果引起很多與會的組織的濃厚的興趣，并決定加入進(jìn)來一起研究，接著在北美建立了IAI 組織。1996 年春天在倫敦召開了第一次IAI 國際會議，在這次會議上，將組織的名稱命名為IAI（ Industry Alliance for Interoperability國際協(xié)作聯(lián)盟）。為了推廣應(yīng)用，組織決定將這項(xiàng)成果作為軟件開發(fā)商開發(fā)一個軟件協(xié)同工作的、中立的標(biāo)準(zhǔn)，對建筑工程和設(shè)備管理領(lǐng)域的組織開放，同時也對所有軟件開發(fā)商開放。

 IAI組織的目標(biāo)

定義一種建筑業(yè)的公共標(biāo)準(zhǔn) (如下圖所示的Shared Project Model), 來實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)及不同軟件之間建筑信息的有效交換、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換和共享，這就是IAI組織成立的目的和宗旨。

圖 1  IAI組織實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如上右圖示

當(dāng)時的IAI組織的研究目標(biāo)如圖1所示， IFC標(biāo)準(zhǔn)使每個系統(tǒng)只需要建立一個到中間數(shù)據(jù)格式（IFC 文件格式）的輸入/輸出接口，而不用與其它的系統(tǒng)進(jìn)行交換要建立許多個輸入/輸 出接口。協(xié)同工作的軟件必須有一個共同的核心數(shù)據(jù)模型，這樣一來每個軟件只要有一個標(biāo)準(zhǔn)的輸入和輸出信息，就能和其它軟件交換信息，而這種方式便于維護(hù)和 升級。同時，可以不用為了與其它軟件實(shí)現(xiàn)信息交換而重新編寫接口?？上驳氖浅跗诘难芯砍晒砻鬈浖膮f(xié)同工作是可行的，而且這種協(xié)同工作能力不僅高效便 利，還有很好的市場前景，符合市場經(jīng)濟(jì)以及信息化的要求。更令人驕傲的是，今天這個目標(biāo)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

    隨著工業(yè)界的全球化進(jìn)程加快，跨國項(xiàng)目越來越多，軟件協(xié)同工作成為迫切需要解決的問題，在這種形勢下，IAI 組織得到了很好的發(fā)展，最初是歐洲，然后，是亞洲和澳洲。目前，在19個國家有9個分部（澳大利亞、法語區(qū)、德語區(qū)、北歐國家、北美、英國、日本、新加坡、韓國），650 個會員公司提供研發(fā)資金。

IFC標(biāo)準(zhǔn)概述

上文我們提到的BIM技術(shù)，與IFC有著密切的關(guān)聯(lián)。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成的一個重要前提和基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。從目前發(fā)展的趨勢來看，基于國際互操作聯(lián)盟(IAI)的IFC軟件應(yīng)用成為一種重要途徑。IFC的重要性可見一斑。BIM標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)地成為ISO認(rèn)可的一個標(biāo)準(zhǔn)。目前一些主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在制訂本國的IFC標(biāo)準(zhǔn)，我國的《建筑對象數(shù)字化定義》標(biāo)準(zhǔn)也基于IFC編制，已于2007年編制完畢并發(fā)布實(shí)施。

讓我們從IAI 組織成立的初衷來看，IFC是用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換與共享而定義的一種建筑業(yè)的公共語言?？梢院唵蔚睦斫鉃?，IFC 是建筑業(yè)的一個國際標(biāo)準(zhǔn)，是一個BIM 時代的三維建筑信息交換標(biāo)準(zhǔn)；它同時也是一個文件格式。IFC 全稱為 Industry Foundation Classes ，它建立了一個共享的模型來描述建筑物對象和建筑流程中的必要信息，也包括各部分之間的關(guān)系信息。它是由IAI 針對建筑模型數(shù)據(jù)交換制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，也是AEC (Architecture, Engineering and Construction) 的實(shí)體（如墻、窗戶）類庫。這些詞匯由建筑行業(yè)人員定義，為不同軟件之間實(shí)現(xiàn)建筑信息的交換與共享提供了基礎(chǔ)。IFC 建立在數(shù)據(jù)交換國際標(biāo)準(zhǔn)STEP 的EXPRESS 數(shù)據(jù)定義語言上，目前IFC已經(jīng)從幾何體與圖層走向建筑對象，終端用戶僅需考慮建筑對象即可。應(yīng)用IFC 標(biāo)準(zhǔn)不要求軟件內(nèi)部應(yīng)用這套標(biāo)準(zhǔn)，而只要求在與其它系統(tǒng)交換信息時有一個IFC 標(biāo)準(zhǔn)的接口。

開放是IFC標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)特性。一旦一個工程師建立了基于IFC 標(biāo)準(zhǔn)的信息模型，所有的AEC 工程師們都可以在允許后共享此模型。它采用面向?qū)ο蟮姆椒?，用類來封裝，可以直接借鑒STEP 項(xiàng)目中的大量成熟研究成果。對于那些使用有IFC的數(shù)據(jù)接口的軟件系統(tǒng)的AEC 公司、業(yè)主、管理單位就不需要重新建模，這就大大提高了工作效率還節(jié)省了成本，真正做到了建立后的永久共享。

 IFC與BIM的密切聯(lián)系

IAI的網(wǎng)站上，我們發(fā)現(xiàn)了BIM的字樣，一方面反映了專業(yè)人士對BIM的肯定，另一方面也反映了BIM 與IFC 的密切相關(guān)性?？梢哉fIFC是為BIM 而生，雖然它們的出現(xiàn)相隔了五年。當(dāng)然，作用都是相互的，IFC標(biāo)準(zhǔn)也促進(jìn)著BIM技術(shù)的發(fā)展。

完 全的創(chuàng)新是非常少而且較耗費(fèi)時間的，轉(zhuǎn)移和整合的理念體現(xiàn)了使用不同技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新的思想，它已經(jīng)或很長一段時間都將是技術(shù)發(fā)展的重要方式。所以，新技術(shù)要 保持在各自專業(yè)的方向不斷的發(fā)展，每個專業(yè)相互之間協(xié)同工作能力必定要有一定的飛躍，因此能夠綜合各種系統(tǒng)功能的新技術(shù)成為發(fā)展的方向，這就是所謂的技術(shù) 整合。

CAE 技術(shù)的發(fā)展就是走著這樣一條路。當(dāng)前整個CAE 行 業(yè)處于分散的狀態(tài)，建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工管理、財(cái)務(wù)管理等各個專業(yè)都擁有著成熟的技術(shù)，很大程度上滿足了各個專業(yè)的需要。但當(dāng)分散的專業(yè)軟 件大大的限制了工程人員之間的協(xié)同工作能力而不能滿足日新月異的發(fā)展時，實(shí)際工作中要進(jìn)行的重復(fù)性的繁雜工作，比如建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建立的模型，在進(jìn)行 結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工管理等工作時需要重新進(jìn)行創(chuàng)建，使得工作效率的問題浮出了水面。

在不少BIM的文章中，我們可以發(fā)現(xiàn)IFC被多次提到是適合它的標(biāo)準(zhǔn)。值得慶幸的是，越來越多的人開始了解BIM和IFC并且開始接受BIM和IFC。IFC是建筑業(yè)的一個國際標(biāo)準(zhǔn)，IFC不僅為建筑業(yè)定義了一套通行語言，而且也是BIM 時代的三維建筑信息交換標(biāo)準(zhǔn)。

IFC的發(fā)展歷史

    IFC 信息模型的第一個完整版本于1997 年1 月由IAI 發(fā)布，隨后又陸續(xù)發(fā)布了幾個更新的版本。其中，1998 年發(fā)行的IFC1.5.1 是第一個得到商業(yè)軟件支持的版本；2000 年10 月發(fā)布的IFC2X 標(biāo)志著IFC 開發(fā)和發(fā)布的一個重要的變化。在整個發(fā)展過程中，主要的版本有IFC1.0、IFC1.5、IFC1.5.1、IFC2.0、IFC2X，IFC2X2，IFC2X2_add1，如今IFC2X4已經(jīng)問世。其中，2X版本引入了模塊開發(fā)的框架和平臺。在這個框架中可以用模塊化的方法漸進(jìn)地、穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展模型的范圍。研究項(xiàng)目用IFC2X 平臺開發(fā)模塊，當(dāng)任務(wù)完成后獨(dú)立發(fā)布模塊。IFC2X 的另一個可贊的主要方面是對IFCXML 規(guī)范的引入。這個規(guī)范定義了整個IFC 模型以及EXPRESS 語言到XML 模式定義語言的映射，實(shí)現(xiàn)了用XML 交換工程信息的方法。

目前，除了上文所提及的IAI 組織的發(fā)展和受到的資助外，IAI組織開發(fā)的IFC 模型也已經(jīng)被大部分CAD 軟件以及下游分析軟件所支持，IFC 已經(jīng)真真正正地成為一個全球化的工作。

IFC在國際上各國家主要軟件的實(shí)現(xiàn)情況

    IFC 目前在世界各國的發(fā)展非常迅速，它在北美區(qū)域、太洋洲區(qū)域、歐洲和亞洲都已經(jīng)建立了分部。國際對IFC 標(biāo)準(zhǔn)既開展了有關(guān)于其自身整體框架和目標(biāo)的研究，也開展了基于IFC 的應(yīng)用；同時，也開展了基于IFC 的項(xiàng)目管理研究和物業(yè)管理研究，這是國際對IFC標(biāo)準(zhǔn)的研究在深度和廣度上的體現(xiàn)。行業(yè)軟件對IFC的支持不僅在數(shù)量而且在質(zhì)量上都已經(jīng)相對很高。比如澳大利亞的CMIT (CSIRO Manufacturing & Infrastructure Technology) 正在開發(fā)的建筑生命周期的協(xié)同工作軟件（Building Lifecycle Interoperable Software ，簡稱BLIS） 、房屋能源消耗估算（Life Cycle House Energy Evaluation ，簡稱LICHEE ）；芬蘭的Solibri 開展的項(xiàng)目：用IFC 檢查、分析以IFC為基礎(chǔ)的產(chǎn)品模型和將建筑數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)為IFC 數(shù)據(jù)模型，再將IFC 數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)為其它應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型；韓國和法國利用IFC 來檢查工程數(shù)據(jù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)；德國開發(fā)的IFC Viewer 和IFC Counter 軟件。這些加快了建筑信息的交換，促進(jìn)了集成工業(yè)的發(fā)展。越來越多流行的CAD 工具現(xiàn)在開始支持IFC 執(zhí)行的輸入/輸出能力，允許在這些工具中創(chuàng)造幾何構(gòu)型以便寫入IFC 數(shù)據(jù)或讀出IFC數(shù)據(jù)。于此，我們看到了IFC標(biāo)準(zhǔn)的無限潛力。

我們有理由相信， 隨著CAD 系統(tǒng)的不斷完善和標(biāo)準(zhǔn)化，IAI 組織的各分部把標(biāo)準(zhǔn)化工作與信息化工程建設(shè)和應(yīng)用系統(tǒng)緊密配合，在IFC 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，會有更多更成功的項(xiàng)目會接踵而至，會有更豐厚的成果等著我們?nèi)ナ斋@。不僅僅是現(xiàn)在已現(xiàn)了IFC標(biāo)準(zhǔn)的Autodesk（美）、Data Design System 、Graphisoft（奧地利）、Etabs、HAN Dataport、IAI FS、ideYAPI Ltd、Olof Granlund Oy、Microsoft Corporation……

 IFC在中國的應(yīng)用前景和所面臨的挑戰(zhàn)

機(jī)遇與挑戰(zhàn)始終是并存的。IFC標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用潛力是不容質(zhì)疑的。同樣不容質(zhì)疑的是IFC標(biāo)準(zhǔn)的引入和應(yīng)用對我國軟件市場的沖擊。技術(shù)設(shè)計(jì)的局限性和對已有市場的保護(hù)使得我們的CAD系統(tǒng)基本上是獨(dú)立和封閉的。Autodesk公司推出的ADT建筑軟件是一個很好的提醒。我們大多數(shù)的軟件開發(fā)還停留在自定義數(shù)據(jù)文件的水平上，如果我國在技術(shù)和管理上的缺陷致使再保持一貫的“自我封閉”那么就會失去市場。專心于自己最擅長的部分，避免重復(fù)開發(fā)，避免浪費(fèi)資金和資源，我們才能做出精品，才能真正占領(lǐng)市場。 我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識到只有吸收其他先進(jìn)技術(shù)成果，并且在這個基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，我們才能進(jìn)步。更何況建筑軟件會有更多的新空白領(lǐng)域出現(xiàn)，只要有發(fā)展的存在，開發(fā)高新技術(shù)的動力就會源源不斷。

我國從九五攻關(guān)計(jì)劃開始研究IFC，從剛開始的解讀階段，已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的開發(fā)應(yīng)用階段。IFC標(biāo)準(zhǔn)中包含的內(nèi)容非常豐富，其中我們可以借鑒的東西也很多。IFC數(shù)據(jù)定義模式是我們應(yīng)該借鑒的，我們需要的是一個總體的規(guī)劃和規(guī)范的數(shù)據(jù)描述方式。例如，通過采用IFC標(biāo)準(zhǔn)建立一個企業(yè)應(yīng)用平臺來繼承各個系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。同時，我們也應(yīng)該意識到IFC數(shù)據(jù)定義內(nèi)容也是應(yīng)該借鑒的。IFC目 前將要加入的信息描述內(nèi)容涉及建筑工程方方面面，包括幾何、拓?fù)洹缀螌?shí)體、人員、成本、建筑構(gòu)件、建筑材料等。我們在后續(xù)定義自己的數(shù)據(jù)時，可以借鑒或 直接應(yīng)用先前已經(jīng)模塊化和組織起來的這些數(shù)據(jù)定義。原因是這些信息用面向?qū)ο蟮姆椒ā⒛K化的方式很好地被組織起來，已經(jīng)成為了一個有機(jī)的整體。所以，我 們不能拋開IFC標(biāo)準(zhǔn)，完全自定義信息模型不是一個明智的選擇，當(dāng)然也不是一條很好的出路。

IFC在中國的應(yīng)用領(lǐng)域很多，針對當(dāng)前需求，主要體現(xiàn)在以下的兩個方面：

一方面在于企業(yè)應(yīng)平臺的應(yīng)用。另一方面是電子政務(wù)的需求。比如符合IFC2x標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)的輸出和識別，這樣可以節(jié)省規(guī)范檢查程序的編寫。

盡管IFC標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)和先進(jìn)性是其他任何一個標(biāo)準(zhǔn)無法企及的，但是在我國知道IFC的人員很少，了解其技術(shù)細(xì)節(jié)的就更少。當(dāng)前，我們所面臨的主要問題是人員的在應(yīng)用方面的短缺，這個對目前的市場而言是一個很大的威脅。以此看來，為了開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場，主動和開放地去接受系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)是引入標(biāo)準(zhǔn)的前提條件和首要任務(wù)。

IFC的不足之處 

任何一項(xiàng)技術(shù)對追求更完美的人類來說都是存在缺陷的，IFC 無疑是建筑行業(yè)的一個很好的標(biāo)準(zhǔn)，同樣它也有著自己的不足：

它不易于實(shí)行：這項(xiàng)大型的標(biāo)準(zhǔn)將為價格也不菲的中間件而耗費(fèi)巨資。目前國際上有些公司提供一種實(shí)現(xiàn)IFC 的中間組件，使用這些中間件可以方便地得到需要的IFC 類，從而可以節(jié)省大量的時間和人力。

IFC 類的全面性將使一些簡單的交換變得復(fù)雜。我們都知道一些具體的建筑模型軟件比如ArchiCAD 或Autodesk Revit，他們的內(nèi)部數(shù)據(jù)模型都是經(jīng)過優(yōu)化緊密集成在一起的。由于IFC 的出發(fā)點(diǎn)就是建立一個完整的標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)可以適應(yīng)于幾乎所有能遇到的情況，所以哪怕很小一塊的數(shù)據(jù)交換，也需要將一整套的IFC 類加載進(jìn)來。因?yàn)槿魏挝募袷降奈募笮∨c數(shù)據(jù)模型的組織方式密切相關(guān)，因而描述同一個項(xiàng)目數(shù)據(jù)，IFC文件的大小通常比ArchiCAD或Revit 的文件要大很多，不論是采用STEP的純文本格式還是采用ifcXML 的XML格式。

IFC之所以選擇EXPRESS語言，是因?yàn)檫@種語言是一種面向?qū)ο蟮男畔⒚枋稣Z言，具有很強(qiáng)的建模能力。而且這種語言具有無二義性和一致性的特點(diǎn)。相對而言，C/C++語言更傾向于描述操作而不是描述信息。盡管EXPRESS語言具有面向?qū)ο蟮男阅?，但它?/span>O-O性能并不完備，在結(jié)構(gòu)上可以表達(dá)實(shí)體之間的關(guān)系，但并不具備封裝數(shù)據(jù)和行為、重載方法的功能。因此用EXPRESS語言描述零件幾何信息時存在著以下不足：

1）．EXPRESS中的函數(shù)和過程只能用于規(guī)則說明、實(shí)體派生屬性說明等，而不能在實(shí)體定義實(shí)體的操作，因而實(shí)體內(nèi)只有實(shí)體的靜態(tài)屬性，沒有動態(tài)的服務(wù)。

2）．超類與子類之間只能體現(xiàn)屬性的繼承，不支持服務(wù)的繼承。

3）．沒有描述不同實(shí)體間動態(tài)聯(lián)系的機(jī)制，只能通過實(shí)例連接反映實(shí)體之間的靜態(tài)聯(lián)系。

因此僅使用IFC標(biāo)準(zhǔn)格式的文件雖然能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件信息的交換，但為了對構(gòu)件的再設(shè)計(jì)等提供幫助，同時提供供應(yīng)商等其它相關(guān)信息，還應(yīng)當(dāng)使用零件庫等技術(shù)。

對IFC的補(bǔ)充

    IFC是一個非常優(yōu)秀的對象模型，直到2x版本，重點(diǎn)都是在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如果用于工程管理，我們需要對模型進(jìn)行擴(kuò)展，以增強(qiáng)其表達(dá)能力。在使用IFC進(jìn)行工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，需要進(jìn)行幾個比較大的擴(kuò)展，比如： 增強(qiáng)實(shí)體對象類、增加類型對象類及其子類和其他相關(guān)類、增加關(guān)系類型類等等。令人欣慰的是通過適當(dāng)擴(kuò)展，IFC能夠滿足工程管理的要求。