BIM e IFC: l’interoperabilità dei software e il BuildingSmart International

BIM e IFC, i requisiti per l’interoperabilità dei software e il ruolo del BuildingSmart International in tale contesto

Adottare la metodologia BIM nella propria attività professionale significa orientarsi verso processi di lavoro collaborativi, basati su strumenti informativi in grado di realizzare modelli virtuali del manufatto da realizzare.

Lo sviluppo concettuale di questa nuova metodologia ha consentito negli anni a tali processi collaborativi di definirsi in maniera sempre più accurata, per poi essere codificati e progressivamente raffinati negli standard normativi, linee guida, produzioni accademiche, etc.

Ma come per i processi, anche l’idea stessa di modello virtuale è stata oggetto di riflessioni e ripensamenti, evolvendosi da quella iniziale di un unico file gestito da un unico motore software all’attuale concezione di una federazione di modelli in grado di dialogare tra loro.

Di seguito riportiamo il diagramma sui livelli di maturità del BIM che rappresenta appunto il livello di diffusione e di utilizzazione, e sopratutto di sfruttamento delle potenzialità del BIM.

Si parte dal CAD, che rappresenta il livello più basso (livello 0), fino a giungere al livello 3 corrispondente all’iBIM.

Livelli di maturità del BIM

Il livello 2 è caratterizzato già un da certo grado di capacità di scambio dati tra modelli distinti, ciascuno relativo ai principali ambiti professionali.

Il successivo step, livello 3, che fa riferimento a un grado ormai maturo di utilizzazione, il cui completamento dovrà essere raggiunto attraverso 4 distinte fasi (secondo quanto indicato nel documento del Governo del Regno Unito “Digital Built Britain – Level 3 Building Information Modelling – Strategic Plan “), non modifica l’attuale idea del modello virtuale come federazione di modelli, ma focalizza l’evoluzione nello sviluppo verso un più elevato livello della qualità di scambio dei dati tra di essi.

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Livello 3

La qualità dello scambio dei dati è, dunque, la direzione verso la quale si concentra il maggior impegno ai fini della diffusione del BIM, sia dal punto di vista procedurale che degli strumenti software.

L’emanazione di standard internazionali, di linee guida, di indicazioni con la codificazione dei documenti chiave per lo svolgersi organico delle procedure e le modalità per la loro redazione e i loro contenuti minimi sono gli sforzi che vengono fatti per declinare operativamente la metodologia BIM ai vari casi tipologici e dimensionali.

Ma risulta evidente come il tema della sovrapponibilità dei modelli e la loro capacità di dialogo senza perdita di informazioni, ossia l’interoperabilità, rappresenti l’aspetto cardine per l’effettiva possibilità di utilizzazione della federazione dei modelli.

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BIM e interoperabilità

Per interoperabilità si intende la capacità di scambiare dati tra applicazioni (tra software BIM authoring – vedi precedente articolo “Evoluzione del BIM e del modello virtuale dell’edificio“), consentendo di uniformare i flussi di lavoro e tendendo a facilitarne l’automazione.

Non si tratta di un concetto nuovo: da sempre l’esigenza di dialogo tra applicazioni destinate a scopi specifici ma appartenenti alla medesima filiera produttiva, ha rappresentato un’esigenza; si pensi, ad esempio, all’affermarsi del formato DXF per il trasferimento di dati grafici in formato vettoriale tra applicativi di distinte case software.

L’urgenza di tale esigenza, però, assurge a importanza primaria nel caso della metodologia BIM, dove l’integrazione dei differenti saperi è l’essenza stessa dell’innovazione.

Inoltre anche la qualità delle informazioni da scambiare va ben oltre il semplice dato grafico, in quanto l’uso degli oggetti consente la gestione ed il trasferimento di informazioni relative anche ai materiali, alle quantità, ai costi, ai tempi, alle analisi energetiche e strutturali, etc.

Il tema dello scambio dati, quindi, nel corso del tempo, è stato oggetto di grande attenzione e sforzi da parte di enti di ricerca, associazioni di produttori di software, industrie, etc. costituendo una vera e propria tecnologia a sé stante, che è andata evolvendosi all’evolversi dei software applicativi e delle loro esigenze.

IFC e BuildingSmart International

Oggi in ambito BIM, il formato di scambio dati denominato IFC e sviluppato per anni da BuildingSmart International, sembra essersi affermato sul piano mondiale.

BuildingSmart International nasce nel 1995 come un consorzio industriale privato, composto da 12 aziende con il nome di Industry Alliance for Interoperability; nel 1996 assume il nome di International Alliance for Interoperability (IAI) trasformandosi in un’associazione industriale no-profit ed aprendosi a tutte le parti interessate e solo nel gennaio 2008 assume l’attuale denominazione di BuildingSMART International, per riflettere meglio la natura e gli obiettivi dell’organizzazione.

L’attività svolta da BuildingSMART si focalizza su tre standard, evidenziati anche nella seguente immagine presente nella home del sito www.buildingsmart-tech.org:
data model (IFC), data dictionary (IFD) e processes (IDM)

Triangolo bSI

IFC, acronimo derivato dall’espressione Industry Foundation Classes, è un formato di interscambio di informazioni. Esso è un modello strutturato di dati, un sistema di classificazione e descrizione riferito non solo alle componenti fisiche del manufatto quali muri, porte, solai, etc. o loro attributi come trasmittanze, masse, etc. (grandezze fisiche), ma anche a concetti astratti quali quantità, costi, sequenze temporali delle lavorazioni.

Le IFC definiscono un unico modello di dati object-oriented del manufatto, “interoperabile” tra tutti gli applicativi conformi: è un formato di dati aperto, pubblico e indipendente da qualsiasi produttore software e, pertanto, è possibile scambiare informazioni del manufatto semplicemente scambiando file in formato “.ifc” tra i vari applicativi.
Tale formato è stato recepito dalle ISO (International Organization for Standardization – Ente normativo internazionale con sede a Ginevra) nella norma ISO 16739.
Esistono varie versioni del formato che, evidentemente, è sviluppato continuamente all’emergere delle necessità degli utenti: la più diffusa è la IFC 2×3, ma recentemente è stata rilasciata la IFC 4.

Lo standard IFD (International Framework for Dictionaries, successivamente denominato da BuildingSmart anche Data Dictionary) è essenzialmente un dizionario internazionale volto a definire univocamente termini e relativi significati di entità, prodotti e processi del mondo delle costruzioni. Se, infatti, lo standard IFC descrive gli oggetti (entità e processi), come sono collegati e come devono essere scambiati e archiviati i dati, IFD fornisce il dizionario con le definizioni di tali oggetti, delle relative proprietà, etc. per rendere possibile una comune comprensione indispensabile affinché il flusso di informazioni avvenga senza difficoltà.

Tale standard IFD deriva da standard internazionali aperti sviluppati da ISO, in particolare la ISO 12006-3

Infine lo standard relativo alla metodologia per la definizione dei processi prende il nome di IDM (Information delivery manual).
La necessità di tale ulteriore standard consegue all’esigenza di ottimizzare la qualità della comunicazione tra i diversi partecipanti al processo edilizio. Infatti il coinvolgimento di numerose e differenti professionalità nella realizzazione di una costruzione, dalle fasi di progettazione e realizzazione fino a quelle di gestione, implica una grossa mole di informazioni scambiate, talora non tutte necessarie in una certa fase del processo o, per contro, non completamente sufficienti in altre. Per lavorare in modo efficiente è necessario che tutti i partecipanti al processo conoscano quali e quando i diversi tipi di informazioni debbano essere forniti.
BuidingSMART ha sviluppato una metodologia (IDM) per definire i processi e i relativi flussi di informazioni durante l’intero ciclo di vita di una costruzione, oggi standard internazionale ISO 29481-1, che delinea quando deve avvenire lo scambio di informazioni e cosa è necessario scambiare.

Naturalmente questa metodologia può essere utilizzata per documentare processi nuovi o esistenti, descrivendo le informazioni che dovranno essere scambiate tra le parti, anch’esse univocamente definite.

Gli output dello standard IDM (“manuali per lo scambio di informazioni”) potranno costituire la base per definire dettagliatamente le specifiche necessarie allo sviluppo di procedure software: infatti al fine di rendere operativo “un manuale per lo scambio di informazioni”, esso deve essere supportato dal software. E questo evidentemente perché il suo scopo principale è quello di assicurare che dati rilevanti siano comunicati in maniera tale da poter essere correttamente interpretati dal software di destinazione.

Nasce così il concetto di “vista del modello” (MVD – Model View Definition) collegata allo specifico “manuale per lo scambio di informazioni” ( IDM ), e descrivibile come formalizzazione informatica di specifiche e requisiti individuati in quel manuale.

In altri termini una “vista del modello” (MVD) definisce un sottoinsieme dello schema IFC che è necessario implementare nei software per soddisfare i requisiti di scambio dati di un definito processo o attività, descritto nel relativo “manuale per lo scambio di informazioni” (IDM).

Infatti, come detto precedentemente, le Industry Foundation Classes (IFC) sono uno schema di dati per la rappresentazione di edifici e attività connesse per la loro progettazione, costruzione e mantenimento.
Per supportare l’interoperabilità tra centinaia di applicazioni software, in differenti ambiti produttivi e differenti regioni del mondo, IFC è stato progettato per essere in grado di soddisfare distinte configurazioni e livelli di dettaglio. Ad esempio, un muro può essere rappresentato come semplice segmento di linea (o curva) tra due punti, oppure come un’entità 3D ai soli fini della visualizzazione tridimensionale della costruzione, oppure come un elemento costruttivo 3D corredato di informazioni di dettaglio utili alla sua realizzazione (come singoli perni, raccordi, cablaggio, etc) unitamente a informazioni non grafiche come costi, tempistiche , etc.
C’è la necessità, quindi, di chiarire quali dati sono necessari per ciascun specifico uso: la definizione di una “vista di modello” fornisce un modo per indicare chiaramente quali dati sono necessari.

E’ evidente, a questo punto, l’importanza operativa che risiede nella disponibilità di “viste del modello”: numerose sono attualmente le “viste” in via di sviluppo sia da parte di BuildingSMART che di enti e istituzioni terze (il cui lavoro dovrà essere comunque validato da bSi).

Tutte queste viste, via via che saranno validate, saranno rese disponibili sul sito di BuidingSMART; al momento sono presenti :
– IFC2x3 Coordination View (Version 2.0)
– IFC2x3 Structural Analysis View
– IFC2x3 Basic FM HandOver View

BuildingSMART International, inoltre, ha reso disponibile anche un servizio di validazione dei software, per ora attivo solo per la vista “IFC2x3 Coordination View (Version 2.0)”, che ne attesta la conformità al sottoinsieme delle IFC costituito dalla “vista” prescelta: la certificazione buildingSMART 2.0 è l’unica certificazione ufficiale rilasciata da IFC BuildingSMART Internazionale.

In particolare questa vista è stata la prima ad essere sviluppata da BuildingSMART International ed è destinata al coordinamento dei modelli fisici tra applicativi architettonici, impiantistici e strutturali.