IFC- und Open BIM-Format, alles was man wissen sollte

Worum es sich handelt, warum es wichtig ist, wie es funktioniert, die BIM-Verbindung, die Vorteile und die Liste aller zertifizierten Softwares: Hier eine vollständige Anleitung zum IFC-Format

Eine der Hauptanforderungen für diejenigen die mit BIM-Softwares (Building Information Modeling) arbeiten, besteht darin, sicherzustellen, dass sie eine volle maximale Freiheit haben, die Daten des entworfenen Modells gemeinsam zu nutzen: All dies bedeutet, in einem wirklich offenen System arbeiten zu können.

Es ist bekannt, dass proprietäre Dateiformate, nur von eigenen Softwares und anderen autorisierten Softwares gelesen werden können. Wenn die Projektbeteiligten unterschiedliche Software nutzen, kann die Verwendung von proprietären Formaten die Interoperabilität beeinträchtigen, d.h. die Fähigkeit eines Produkts oder Systems, mit anderen Produkten oder Systemen interagieren zu könne und arbeiten, ohne Einschränkungen des Zugriffs oder der Implementierung.

Stattdessen können offene Dateiformate von jedem gelesen und bearbeitet werden. Um diese Anforderungen gerecht zu werden, wurde das IFC-Format (Industry Foundation Classes) erstellet. Es handelt sich, um ein besonderes offenes Dateiformat, das den Austausch eines Informationsmodells ohne Verlust oder Verzerrung von Daten und/oder Informationen ermöglicht.

Logo IFC Industry Foundation Classes

BIM und IFC

Um ausführlich auf die Frage „Was ist IFC“ zu antworten, ist es notwendig, das BIM Konzept zu veranschaulichen.

BIM ist das Akronym für Building Information Modeling oder Gebäudeinformationsmodell. Es wurde von National Institutes of Building Science (NIBS) als „digitale Darstellung der physischen und funktionellen Eigenschaften eines Objekts“ definiert.

BIM ist eine operative Methodik und nicht ein Werkzeug. Es muss als Digitalisierungsprozess eines Gebäudes identifiziert werden, der ein digitales Informationsmodell verwendet und alle Informationen in Bezug auf den gesamten Lebenszyklus enthält wie z.B. Projekt, Bau, Management, Wartung, Entsorgung.

Zu den wesentlichsten Merkmalen der BIM-Methodik gehört die einfache Zusammenarbeit zwischen allen Teambeteiligten während der Phasen des Lebenszyklus eines Gebäudes wie z.B.:

• Architekt;
• Statiker;
• Sicherheitsverantwortlicher;
• Instandhaltungsleiter;
• und weitere.

Aus diesem Grund ist es notwendig, über ein Standardformat zu verfügen, das Interoperabilität und Datenaustausch auf sichere Weise, ohne Fehler und/oder Informationsverlust ermöglicht.

Interoperabilität in einem geschlossenen und offenen System

Geschichte des IFC

Im Jahr 1994 investierte ein Industriekonsortium in die Erstellung eines Computercodes (Satz von C++-Klassen), um die Entwicklung integrierter Anwendungen zu unterstützen.

Zwölf US-Unternehmen traten in das Konsortium ein, das den Namen “Industry Alliance for Interoperability” annahm. Im September 1995 eröffnete das Konsortium die Möglichkeit einer Mitgliedschaft für alle interessierten Parteien und änderte 1997 seinen Namen in „International Alliance for Interoperability“.

Das neue Bündnis wurde in eine gemeinnützige Organisation umgewandelt, mit dem Ziel, die Industry Foundation Classes (IFC) als neutrales Datenmodell zu entwickeln und fördern, das Informationen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes und seiner Anlagen enthält. Seit 2005 führt das Bündnis seine Aktivitäten über buildingSMART aus.

buildingSMART ist heute eine Organisation, die darauf abzielt den Informationsaustausch zwischen den in der Bauindustrie verwendeten Softwareanwendungen sowie die Entwicklung eines internationalen Standards von Werkzeugen und Schulungen zur Unterstützung der umfassenden Nutzung von BIM zu verbessern.

Eigenschaften des IFC-Formats

Wie bereits erwähnt, ist IFC ein offenes und neutrales Dateiformat, das von buildingSMART International entwickelt wurde, um die Interoperabilität zwischen einzelnen Anwendungen in der Bauindustrie zu unterstützen. Dies wurde als offizieller internationaler Standard ISO 16739:2013 registriert.

IFC, das ursprünglich als offenes und interoperables, austauschbares Dateiformat entwickelt wurde, kann eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen. IFC ist nicht nur ein Austauschformat, sondern ein Schema, d.h. eine Datenstruktur: Das IFC-Schema kann als „Speichersystem“ zur Organisation und Übertragung digitaler Daten betrachtet werden.
Analysieren wir im Detail dieses Schema.

Dateiaustausch

IFC kann als Austauschdatei betrachtet werden, da diese die Übertragung von Geometrien und Informationen ermöglicht, wobei die gesamte Struktur und Teile dieser, unverändert bleibt: Die Objekte haben eine genaue Position im Raum und werden nach Kategorien, Eigenschaften und Funktion unterschieden.

Datenmodell

Unter Datenmodell versteht man die theoretische Struktur, die mit dem Modell verbunden ist und dessen Verwaltung ermöglicht, d.h. die Fähigkeit es abhängig von der Verwendung auf verschiedene Weise zu zerlegen und zusammenzusetzen.

Die grundlegenden Kriterien für den Aufbau des Datenmodells sind folgende:

• Mit dem Datenfilter kann man wählen, welche Komponenten ausgetauscht werden sollen, da für ein bestimmtes Ziel nur wesentliche Informationen und Geometrien nützlich sind;
• Anhand der Eigenschaften kann man berichten, welche Informationen in die Modellobjekte fließen werden und in welcher Beziehung diese untereinander organisiert werden;
• Mit den Attributen werden die Merkmale identifiziert, die die Objekte in der Szene aufweisen sollten.

Element des Archivs

Die Daten müssen von mehreren Betreibern und über einen großen Zeitraum nutzbar sein. Dies stellt das IFC-Format im Vordergrund, da es als offenes Format für jeden zugänglich ist, unabhängig von der verwendeten Softwareversion und dies auch Jahrzehnte später. Die Archivierung der IFC-Datei muss neben ihrer Aufbewahrung eine einfache Abfrage gewährleisten, deshalb sind die Modelldaten so strukturiert, um je nach Verwendung und Funktion identifizierbar zu sein.

Datenschema

IFC ist ein Datenschema, das einen Namen und eine Beziehung zwischen Objekten zuweist, die zur Optimierung des Speichersystems dienen. Es unterstützt auch die Lesbarkeit und Austausch der Objekte unter verschiedenen Softwares.

Zusammenfassend:

• IFC-Modelle umfassen geometrische und nicht-geometrische Einheiten;
• IFC-Modelle enthalten die Gebäude-Geometrie und mit den Elementen verbundenen Daten;
• Durch den Datenexport, eines mit BIM-Methodik erstellten Projekts und unter Verwendung einer IFC-Datei, werden die Daten von einer Anwendung zur anderen übertragen;
• Das IFC-Format ist offen, frei und angemessen dokumentiert. Durch die Bereitstellung einer IFC-Export- und Importschnittstelle, die mit dem IFC-Standard übereinstimmen, können die Softwareanbieter die Interoperabilität mit Hunderten von anderen BIM-Tools und -Anwendungen gewährleisten.

Wie das IFC-Format funktioniert

Das IFC-Format ist ein standardisiertes Datenmodell, das folgendes beschreibt:

• Identität und Semantik: Objekt, Name, Funktion;
• Merkmale: Material, Farbe, Eigenschaften
• Beziehungen unter:
  • Objekte (z.B. Wände, Decken, Fenster);
  • Abstrakte Konzepte (z.B. performance, costing);
  • Prozesse (z.B. Installation, Montage);
  • Personen (z.B. Eigentümer, Entwerfer, Auftragnehmer, Manager).

Das IFC-Schema ist in der Lage, die Bauelemente vorgefertigter Produkte, mechanischer/elektrischer Anlagen oder auch abstrakteste Modelle für Strukturanalyse, Energieanalyse, Kostenteilung, Arbeitsplanung und vieles mehr zu definieren. Das IFC-Schema definiert die Objekt-Klassen und die Beziehungen zwischen ihnen.

Durch eine technische Prüfung kann man festlegen, dass die Klassen dazu bestimmt sind, die Komponenten eines Gebäudes – Anlagen, Räume, Flächen, Möbel, Strukturelemente – zu beschreiben, einschließlich die spezifischen Eigenschaften jedes einzelnen Objekts, wie z.B. Position, Form, physikalische und mechanische Eigenschaften, Verbindungen mit anderen Objekten, Energieleistung, Sicherheit, Kosten und Wartungsanforderungen.

Zum besseren Verständnis verwenden wir ein praktisches Beispiel:

• Das Fenster ist eine Klasse, die in verschiedenen Fenstertypen aufgeteilt werden kann;
• Das Fenster gehört zur Gebäudedomäne;
• Die Definition des Typs erkennt im Projekt und in anderen Projekten, das Fenster, dessen allgemeinen Eigenschaften und Attributen;
• Jedem Typ kann eine gewisse Anzahl von Instanzen entsprechen, die die modellierte und physisch vorhandene Entität innerhalb des Gebäudes darstellen;
• Den Instanzen können Attribute und Eigenschaften zugewiesen werden.

IFC definiert auch die Beziehungen zwischen den Bauelementen und konsequent:

• die Beziehungen, die beschreiben wie die Bauelemente Teil des Gebäudes sind;
• die Beziehungen, die die räumliche Konfiguration umschließen; z.B. wie sich der Ort aus Gebäuden, Stockwerken, Räumen zusammensetzt und wie die Räume in Funktionszonen gruppiert sind,
• andere Beziehungen, die die Elemente-Position in Systemen verknüpft und für den Betrieb und die Wartung nützlich sind.

Das IFC-Schema kann in verschiedenen Dateiformaten ausgedrückt werden, wie in STEP als IFC-SPF, aber auch als XML- oder ZIP-Datei.

• IFC-SPF ist ein Textformat in der Express Datenmodellierungssprache. Dieser hat kompakte Abmessungen und ist das am häufigsten verwendeten IFC-Format;
• IFC-XML ist ein Format in der erweiterbaren Auszeichnungssprache XML. Obwohl XML eine gebräuchlichere Programmiersprache ist, hat IFC-XML eine größere Dateigröße als IFC-SPF und wird weniger verwendet;
• IFC-ZIP ist ein komprimiertes ZIP-Format der IFC-SPF-Datei. Eine .ifcZIP-Datei komprimiert in der Regel eine .ifc-Datei mit 60-80 % und eine .ifcXML-Datei mit 90-95 %.

IFC hat seit ihrer Einführung im Jahr 1995 mehrere Entwicklungszyklen durchlaufen. Es gab mehr als ein Dutzend Iterationen von IFC1 bis zur aktuellen IFC4-Version (einschließlich der ifcXML- und IFCzip-Versionen). IFC4 wurde im März 2013 offiziell freigegeben. Es dauerte jedoch einige Jahre, bis diese aktuelle Version in die Branchensoftwares implementiert wurde.

Seit 2018 beschäftigt sich buildingSMART mit der Software-Zertifizierung für die Implementierung von IFC4, der Prüfung und Zertifizierung von Import- und Exportkapazitäten. Da die IFC4-Software-Zertifizierung noch im Gange ist, ist IFC2X3, (ursprünglich im Jahr 2006 veröffentlicht), immer noch die häufigste verwendete Version der IFC-Spezifikation.

Evolution des IFC-Formats

Die Vorteile von IFC

Wie bereits dargestellt ist es eindeutig, dass der Hauptvorteil des IFC-Formats darin besteht, die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Projektbeteiligten zu fördern, sodass Informationen über ein Standardformat ausgetauscht werden können. Dies bedeutet mehr Kontrolle und Qualität, Fehlerreduzierung, Kostenreduzierung, Zeitersparnis sowie kohärente Daten und Informationen in der Entwurfs-, Ausführungs-, Verwaltungs- und Wartungsphase.

IFC openBIM

Wie durch die Website von buildingSMART International berichtet ist, bezieht sich der Begriff openBIM auf „einen universellen Ansatz für Zusammenarbeit bei der Planung und Bau von Gebäuden auf der Grundlage offener Standards und Arbeitsabläufe„.

Das grundlegende Ziel von openBIM ist es, den Datenaustausch zwischen allen Akteuren zu fördern, die an der Erstellung eins BIM-Modells in allen Anwendungsbereichen beteiligt sind: von der Planung bis zum Bau, vom Betrieb des Gebäudes bis zum Abriss und Recycling von Bauteilen und Materialien, am Ende des Lebenszyklus des Gebäudes.

Eine wesentliche Voraussetzung für openBIM ist die Verwendung offener und neutraler Datenformate. Das IFC-Format ist die praktischste Lösung für openBIM.

IFC-Zertifizierung und Gewährleistung der Software-Konformität

buildingSMART International hat einen Zertifizierungsprozess definiert, der den korrekten Import und Export seiner IFC-Daten gewährleistet und die Einhaltung der Standards garantiert. Es ist daher unerlässlich, dass eine Software die Sicherheit bieten muss, Informationen lesen, schreiben und mit anderen Programmen austauschen zu können.

Sie können die Liste der von buildingSMART international zertifizierten Software einsehen, indem Sie auf diese Seite zugreifen.

ACCA ist die Softwarehouse, mit der weltweit größten Anzahl zertifizierter Software: Bis heute verfügt sie über  19 IFC-Zertifizierungen für 16 Softwareprodukte:

1. CerTus-HSBIM
2. CerTus-IFC
3. CerTus PN
4. Edificius import
5. Edificius export
6. Edificius-MEP import
7. Edificius MEP export
8. EdiLus import
9. EdiLus export
10. ManTus-IFC
11. PriMus-IFC
12. Solarius-PV
13. TerMus
14. usBIM.clash
15. usBIM.code
16. usBIM.editor
17. usBIM.gantt
18. usBIM.platform
19. usBIM.viewer+

ACCA software ist außerdem seit Februar 2022, Multinational Member von buildingSMART international.

Anzeigen und Bearbeiten eines IFC-Modells

Zum Anzeigen und Bearbeiten einer IFC-Modell ist es notwendig, über einen IFC-Viewer zu verfügen. Auch wenn es mehrere IFC-Viewer gibt, ist usBIM.viewer+ die einzige, von buildingSMART international zertifizierte Freeware, mit der Sie die IFC-Datei eines BIM-Modells vollständig ändern können.

Mit usBIM.viewer+ ist es möglich:

• eine IFC-Datei aus einem beliebigen Dateiformat zu erstellen oder zu öffnen, die von einem beliebigen Architektur-, Struktur- oder Anlagenentwurf erstellt wurde. (wie z.B. Revit, ArchiCAD, Edificius, Tecla, Vector Works, AllPlan usw.);
• alle IFC-Objekte anzuzeigen, aus denen das Modell besteht und diese zu bearbeiten indem Eigenschaften hinzugefügt, die Geometrie ersetzt oder gelöscht werden können;
• neue Objekte einzufügen, die aus einem beliebigen Webkatalog in einem beliebigen Format übernommen werden sollen.

Alle am Modell vorgenommenen Änderungen können im IFC-Format exportiert werden.

Was wir hier vorgestellt haben, ist eine Desktop-Lösung, wenn Sie jedoch all diese Funktionen in einer Online-Lösung suchen, können Sie usBIM kostenlos verwenden.

Mit usBIM haben Sie nicht nur einen Viewer für IFC-Dateien, sondern auch für viele andere BIM-Dateiformate wie z.B. einen Online-Viewer für Revit-Dateien, EDF-Viewer, OBJ-Viewer usw.