IFC trong BIM là gì? Tìm hiểu vai trò của định dạng IFC

Phương pháp nào để tất cả các chuyên gia này chia sẻ thông tin một cách liền mạch, có hệ thống? Câu trả lời chính là IFC – một định dạng chuẩn quốc tế trong ngành xây dựng.

1. IFC là gì?

Industry Foundation Classes (IFC) là bộ tiêu chuẩn mở quốc tế trong ngành xây dựng. IFC được định nghĩa là một tập hợp các mô tả số tiêu chuẩn dưới dạng một lược đồ trao đổi CAD nhằm mô tả dữ liệu của ngành kiến trúc, xây dựng và thi công, do tổ chức buildingSMART International, phát triển và duy trì.

Dữ liệu IFC được xây dựng dựa trên kiến trúc hướng đối tượng có phân cấp rõ ràng và logic. Định dạng file IFC dựa trên tiêu chuẩn ISO 10303-21 và các định nghĩa được ghi chép bằng ngôn ngữ EXPRESS cơ bản.

Cấu trúc dữ liệu của IFC được tổ chức theo mô hình lớp với hệ thống kế thừa phức tạp. Ở tầng cao nhất là các khái niệm trừu tượng như IfcRoot, IfcObjectDefinition, sau đó phân nhánh xuống các lớp cụ thể hơn như IfcBuildingElement, IfcWall, IfcDoor. Mỗi lớp được định nghĩa với các thuộc tính riêng và có thể kế thừa các đặc tính từ lớp cha, tạo ra một hệ thống dữ liệu có tính mở rộng cao và dễ bảo trì.

Ngoài thông tin hình học 2D và 3D truyền thống, IFC còn lưu trữ thông tin thời gian (4D), chi phí (5D), và thậm chí thông tin về tính bền vững môi trường (6D). Điều này biến IFC thành một định dạng thực sự toàn diện cho việc quản lý thông tin công trình trong suốt vòng đời của nó.

Dữ liệu IFC cũng được thiết kế với tính linh hoạt cao thông qua hệ thống Property Sets (Psets) và Quantity Sets (Qsets). Các bộ thuộc tính này cho phép mở rộng thông tin của đối tượng mà không cần thay đổi cấu trúc cốt lõi của lược đồ IFC. Điều này đặc biệt hữu ích khi cần thêm thông tin chuyên dụng theo yêu cầu của từng dự án hoặc theo tiêu chuẩn của từng quốc gia.

2. Vai trò và lợi ích của định dạng IFC trong BIM

IFC cho phép chia sẻ dữ liệu khi các nền tảng khác nhau có định dạng file BIM riêng biệt mà không cần phần mềm đúng ngành. Đây chính là vai trò cốt lõi nhất của IFC trong hệ sinh thái BIM hiện tại. Trong một dự án xây dựng điển hình, kiến trúc sư có thể sử dụng Revit, kỹ sư kết cấu sử dụng Tekla, kỹ sư MEP sử dụng AutoCAD MEP, và nhà thầu sử dụng Navisworks để quản lý thi công. IFC đóng vai trò như cây cầu kết nối, cho phép tất cả các bên có thể chia sẻ và sử dụng chung một nguồn thông tin.

Lợi ích về mặt kinh tế của IFC là vô cùng đáng kể. Theo ước tính của các nghiên cứu quốc tế, việc sử dụng IFC có thể giảm đến 15-20% chi phí trong giai đoạn thiết kế và phối hợp dự án. Trước khi có IFC, việc chuyển đổi dữ liệu giữa các phần mềm thường đòi hỏi phải vẽ lại hoặc nhập lại thông tin thủ công, gây lãng phí thời gian và nguy cơ sai sót. IFC loại bỏ được phần lớn công việc trùng lặp này.

Từ góc độ quản lý chất lượng, IFC có khả năng kiểm tra và xác thực dữ liệu tự động. Nhiều phần mềm hiện tại có thể đọc file IFC và thực hiện các phép kiểm tra tự động về tính đồng nhất của thiết kế, phát hiện va chạm giữa các hệ thống, và đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật.

3. Các phiên bản của định dạng IFC hiện nay

Lịch sử phát triển của IFC trải qua nhiều phiên bản quan trọng, mỗi phiên bản mở rộng khả năng và cải thiện hiệu suất tiêu chuẩn. Hiện tại, IFC2x3 vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều dự án do tính ổn định và các phần mềm hỗ trợ tốt. Tuy nhiên, IFC4 Add2 được phát hành vào tháng 7 năm 2016 như một tiêu chuẩn cuối cùng của buildingSMART và là bộ quy tắc trong xuất/nhập dữ liệu IFC.

Phiên bản IFC4 mở rộng khả năng thành lập các khối hình học phức tạp, cải thiện biểu diễn các thông tin về vật liệu và tính chất vật lý, và tăng cường hỗ trợ cho các quy trình làm việc đa ngành nghề. IFC4 về cơ bản là phần mở rộng thứ tư của IFC phiên bản 2, do đó IFC2x3 là một tập con của IFC4. Điều này đảm bảo tính tương thích ngược và giúp quá trình chuyển đổi diễn ra thuận lợi.

Gần đây, ngành xây dựng đang chú ý đến sự phát triển của IFC4.3, một phiên bản chuyên biệt hướng đến lĩnh vực hạ tầng và giao thông. Phiên bản này mở rộng khả năng của IFC ra ngoài phạm vi các tòa nhà truyền thống bao gồm cầu đường, hầm ngầm, đường sắt và các công trình hạ tầng khác. Đây là bước tiến quan trọng giúp IFC trở thành tiêu chuẩn thực sự toàn diện cho toàn bộ ngành xây dựng.

IFC5 hiện đang trong giai đoạn lập kế hoạch sớm, dự kiến sẽ bao gồm đầy đủ tính năng cho các lĩnh vực hạ tầng khác nhau và nhiều khả năng tham số hóa hơn. IFC5 được kỳ vọng sẽ giải quyết những hạn chế hiện tại của IFC4, mang lại cách tiếp cận linh hoạt hơn, phù hợp với xu hướng số hóa và tự động hóa trong ngành xây dựng.

4. Các định dạng phổ biến của file IFC

File IFC có thể được lưu trữ và trao đổi dưới nhiều định dạng khác nhau, mỗi định dạng có ưu điểm riêng phù hợp với các mục đích sử dụng cụ thể. Định dạng phổ biến nhất là IFC-STEP Physical File (.ifc), được thiết kế dựa trên tiêu chuẩn ISO 10303-21. IFC là một tiêu chuẩn mở, văn bản thuần túy cho các mô hình thông tin xây dựng (BIM), cho phép trao đổi thông tin về cấu trúc tòa nhà, các thành phần, không gian và các đối tượng khác trong BIM.

Định dạng .ifc có ưu điểm là kích thước file tương đối nhỏ và khả năng tương thích cao với hầu hết các phần mềm BIM hiện tại. File .ifc có thể được mở bằng bất kỳ trình soạn thảo văn bản nào, cho phép các chuyên gia kỹ thuật có thể kiểm tra và chỉnh sửa dữ liệu khi cần thiết. Tuy nhiên, định dạng này có nhược điểm là khó đọc đối với người không có kiến thức chuyên môn và việc chỉnh sửa thủ công có thể gây ra lỗi cú pháp.

IFC-XML (.ifcXML) là định dạng thay thế sử dụng cấu trúc XML, giúp kết nối với các hệ thống web và các công cụ xử lý dữ liệu hiện đại. Định dạng này có ưu điểm về khả năng đọc hiểu và xử lý tự động, nhưng thường tạo ra file có kích thước lớn hơn so với định dạng .ifc truyền thống. IFC-XML hữu ích trong các ứng dụng web-based và khi cần tích hợp dữ liệu BIM với các hệ thống quản lý doanh nghiệp.

Gần đây, buildingSMART cũng phát triển IFC-HDF5, một định dạng mới tối ưu hóa việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu lớn, dành cho các dự án phức tạp có lượng dữ liệu khổng lồ, như các khu đô thị thông minh hay các công trình hạ tầng quy mô lớn. IFC-JSON cũng đang được nghiên cứu như một lựa chọn cho các ứng dụng web và mobile, tận dụng sự phổ biến của định dạng JSON trong phát triển phần mềm hiện đại.

5. File IFC chứa những thông tin gì?

File IFC như một kho thông tin toàn diện về công trình xây dựng, nội dung file có thể bao gồm các hình dạng 2D và 3D, thuộc tính và đặc tính, khả năng kết hợp các thành phần. IFC có thể số hóa nhiều khái niệm, bao gồm các đối tượng vật lý trong môi trường xây dựng của chúng ta như tường, sàn, cột, đường ống. Mỗi đối tượng này không chỉ được định nghĩa về mặt hình học mà còn chứa thông tin chi tiết về vật liệu, tính chất cơ học, nhiệt học, và các đặc tính kỹ thuật khác.

Ngoài ra, thông tin về lịch trình thi công, thông tin về nhà thầu, ngày bắt đầu và kết thúc của từng công việc, và thậm chí các tài liệu liên quan như bản vẽ chi tiết, hướng dẫn lắp đặt, và thông tin bảo hành cũng được lưu trữ trong file. Tính chất này biến file IFC thành một “hộp kỹ thuật” hoàn chỉnh cho công trình.

IFC đóng vai trò như “cầu nối” giữa các phần mềm chuyên ngành kiến trúc, kết cấu, kỹ thuật MEP và quản lý công trình

6. Thách thức triển khai IFC và hướng phát triển

Công đoạn triển khai IFC trong thực tế vẫn gặp phải nhiều thách thức. Việc chuyển đổi các mô hình CAD thông thường với các bộ phận chia sẻ và cụm con giữa các cụm khác nhau sang định dạng IFC có thể gặp khó khăn do những hạn chế vốn có của định dạng. Điều này đặc biệt trở nên phức tạp khi xử lý các mô hình được thiết kế ban đầu không theo chuẩn BIM hoặc khi cần chuyển đổi dữ liệu từ các phần mềm CAD truyền thống.

Mỗi nhà phát triển phần mềm có thể có cách hiểu và cài đặt riêng về các thành phần của IFC, dẫn đến tình trạng file IFC xuất từ phần mềm này có thể không được đọc chính xác ở phần mềm khác. Cấu trúc cứng nhắc và nguyên khối của IFC4 được kế thừa từ STEP gây cản trở cho việc hợp tác phân tán và tích hợp vào các môi trường linh hoạt và tính tương tác cao. Điều này được gọi là vấn đề khoảng cách về khả năng tương tác mà ngành công nghiệp vẫn đang nỗ lực khắc phục.

Tầm nhìn của buildingSMART tập trung vào việc phát triển các giải pháp cloud-based và API-based giúp cập nhật thông tin tức thời. Công nghệ blockchain, trí tuệ nhân tạo và học máy đang được ứng dụng để đảm bảo tính toàn vẹn, truy xuất nguồn gốc của dữ liệu và tự động phát hiện các lỗi trong file IFC.

Trong tương lai, file IFC không chỉ chứa thông tin thiết kế tĩnh mà còn có thể kết nối với dữ liệu cảm biến, tạo ra một mô hình sống của công trình. Điều này sẽ đem đến cách thức mới trong quản lý và vận hành công trình, biến IFC thành nền tảng cho thành phố thông minh và xây dựng bền vững.

Đất vàng Việt Nam

​​Nền tảng bất động sản Quy hoạch – Dự án – Giá đất

​​Big Data chính xác, phong phú, minh bạch cho nhà đầu tư và mọi đối tượng khách hàng

​​Hotline: 0961.85.0990