IFC資料標準之結構物資訊擷取與建立

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(1)國立交通大學土木工程學系. 碩士論文. IFC 資料標準之結構物資訊擷取與建立 Set up and retrieve structural information based on IFC model. 研究生：樊啟勇指導教授：林昌佑博士. 中華民國九十六年八月.

(2) IFC資料標準之結構物資訊擷取與建立 Set up and retrieve structural information based on IFC model. Student：Chi-Yung Fan Advisor：Dr.Chang-Yu Lin. 研究生：樊啟勇指導教授：林昌佑博士. 國立交通大學土木工程學系碩士論文. A Thesis Submitted to Department of Civil Engineering College of Engineering National Chiao Tung University In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Civil Engineering August 2007 Hsinchu,Taiwan,Republic of China. 中華民國九十六年八月.

(3) IFC資料標準之結構物資訊擷取與建立研究生：樊啟勇. 指導教授：林昌佑博士國立交通大學土木工程系所碩士班. 摘要為增加生產力，提高營建業整體效率，電子化與資訊標準化是必須的途徑。在世界主要工業國家，以國際組織 BuildingSmart(International Alliance for Interoperability/IAI)訂定的 IFC(Industry Foundation Classes)為主之建築資訊模式 (BIM, Building Information Model)已被廣泛採用為營建業資訊標準架構。IFC/BIM 在建築物之生命週期中，從規劃，建築設計，工程分析，估價發包，施工乃至營運維護各階段，不同分工間，皆可利用其來交換資訊乃至於知識與決策。IFC 是一種開放性資料格式作為資訊的交換以及共享使用於整個營建管理上，以純文字檔案存在，採用物件資料庫的概念來處理資料內容，避免資料傳遞時發生錯漏造成財務和時間上的損失。為推動國內在此建築資訊標準之應用，本研究的目的在了解 IFC 資料結構內容並嘗試應用。由於市面上已有多家繪圖軟體宣稱支援 IFC 標準，本研究對於幾家市佔率較高者進行了其支援狀況的探討與比較。由於 IFC 資料能用於營造業各生命週期，特別是設計階段，故冀望結構設計時能提供所需求之資料來銜接建築與結構設計資料傳遞。因 IFC 涵蓋建築物生命週期各階段所需資料，頗為煩雜，針對結構設計所需結構元件如梁柱等之組成資料進行擷取，並建立結構分析相關部分資訊。. 關鍵詞：BIM、IFC、標準化、資訊共享. i.

(4) Set up and retrieve structural information based on IFC model Student : Chi-Yung Fan. Advisor : Dr.Chang-Yu Lin Institute of Civil Engineering National Chiao Tung University. Abstract In order to increase productivity and improve the efficiency of building industry, electronization and standardization information are the essential way. Recently, in main industrial countries, the IFC standard has already been accepted as the information standard for buildings. In order to promote the application of the IFC building information standards in Taiwan, this research is to comprehend IFC information and to utilize it to exchange necessary data. Through the research, compatibility of the public domain software and software from major CAD vendor will be examined. A prototype of user interface to establish and retrieve structural information of IFC data is set up in this research. Some examples will be obtained or derived to see the basic components. In addition, to reduce the complexity in the beginning, only the essential structural building element to form spaces is examined in this preliminary research.. Key. Word:. building. information. modeling,. Standardization, Information sharing. ii. industry. foundation. classes,.

(5) 誌謝在交大兩年來求學與研究過程中，感謝恩師昌佑博士，在學業方面細心的教誨與栽培，在研究方面耐心的指引與建議，並提供良好的研究環境及設備，使論文得以順利完成，學生在此至上最深的敬意。論文口試期間，承蒙洪士林和趙文成教授提供寶貴的意見，使得本文更臻完善，在此表達最由衷的謝意。論文研究及撰寫期間，感謝同窗志偉、弘毅、雅晶，學長奕銘、益世，學弟秉廷、宗穎、銘浩給予的支持與鼓勵，使得我的研究生涯充滿溫馨。在修課期間，感謝信宏、欣晏、志軒、俊成、巍贏、靜芸、振剛、耀邦這些朋友們在課業與生活上的陪伴與扶持。最後要感謝祖父、父母和家人，於我求學期間無微不至的付出及關懷，讓我在學業上無後顧之憂，而能專心致力於課業與研究。在此將論文獻給身邊的所有人，願大家能與我共享這份喜悅。. iii.

(6) 目錄摘要 .....................................................................................................................................i Abstract.......................................................................................................................................ii 誌謝 ...........................................................................................................................................iii 目錄 ...........................................................................................................................................iv 表目錄 .......................................................................................................................................vi 圖目錄 ......................................................................................................................................vii 第一章緒論 ..............................................................................................................................1 1.1 研究背景與動機 ..............................................................................................................1 1.2 研究目的 ..........................................................................................................................2 1.3 研究流程 ..........................................................................................................................2 1.4 研究內容 ..........................................................................................................................2 1.5 論文架構 ..........................................................................................................................3 第二章文獻回顧 ......................................................................................................................4 2.1 營建電子化 ......................................................................................................................4 2.2 營建資訊標準化 ..............................................................................................................5 2.2.1 BIM 建築資訊模型...................................................................................................5 2.2.2 IFC 資料標準 ............................................................................................................7 2.2.3 IFC 與 STEP 之異同.................................................................................................8 2.3 國內相關應用研究 ..........................................................................................................9 2.4 支援 IFC 之軟體 ............................................................................................................10 第三章研究相關技術 ............................................................................................................11 3.1 IFC 資料標準規則 .........................................................................................................11 3.1.1 IfcProject .................................................................................................................13 3.1.2 IfcSite ......................................................................................................................14 3.1.3 IfcBuilding...............................................................................................................16 3.1.4 IfcBuildingStorey ....................................................................................................18 3.1.5 IfcBeam ...................................................................................................................19 3.1.6 IfcColumn................................................................................................................20 3.1.7 IFC 幾何形狀描述 ..................................................................................................21 3.2 相關程式語言 ................................................................................................................22 3.2.1 Fortran 程式語言 ....................................................................................................22 3.2.2 Visual Basic 程式語言............................................................................................23 3.3 相關 BIM 軟體...............................................................................................................24 3.3.1 AutoDesk-Revit .......................................................................................................25 3.3.2 Bentley-Architecture ...............................................................................................25 3.3.3 GraphiSoft-ArchiCAD ............................................................................................26 3.4 其他免費軟體 ................................................................................................................27 3.4.1 IfcStoreyView..........................................................................................................27 3.4.2 Ifc Quick Browser ...................................................................................................27 第四章支援 IFC 格式繪圖軟體之探討 ..........................................................................28 4.1 前言 ................................................................................................................................28 4.2 Autodesk Revit ...............................................................................................................28 4.2.1 Revit→IFC→Revit→IFC .......................................................................................30 iv.

(7) 4.2.2 Revit→IFC→Bentley→IFC....................................................................................30 4.2.3 Revit→IFC→ArchiCAD→IFC ..............................................................................31 4.3 Bentley Architecture.......................................................................................................31 4.3.1 Bentley→IFC→Bentley→IFC................................................................................32 4.3.2 Bentley→IFC→ArchiCAD→IFC...........................................................................32 4.3.3 Bentley→IFC→Revit→IFC....................................................................................32 4.4 Graphisoft ArchiCAD.....................................................................................................33 4.4.1 ArchiCAD→IFC→ArchiCAD→IFC......................................................................34 4.4.2 ArchiCAD→IFC→Revit→IFC...............................................................................34 4.4.3 ArchiCAD→IFC→Bentley→IFC...........................................................................34 4.5 其他 IFC 模型於三大軟體之分析 ................................................................................35 4.5.1 3D 鋼架模型 ...........................................................................................................35 4.5.2 IFCServe 模型.........................................................................................................36 4.6 小結 ................................................................................................................................37 第五章 IFC 資料擷取與建立及 IFCUser 視窗開發 .......................................................39 5.1 前言 ................................................................................................................................39 5.2 IFC 檔案資訊擷取 .........................................................................................................39 5.2.1 程式建構策略 .........................................................................................................39 5.2.2 程式運作步驟 .........................................................................................................40 5.3IFC 檔案資訊建立 ..........................................................................................................40 5.3.1 程式建構策略 .........................................................................................................40 5.3.2 程式運作步驟 .........................................................................................................41 5.4IFCUser 開發 ..................................................................................................................41 5.4.1 程式建構目的 .........................................................................................................41 5.4.2 程式建構策略 .........................................................................................................41 5.4.3 程式運作步驟 .........................................................................................................42 5.5 擷取與建立操作 ............................................................................................................42 5.5.1 擷取步驟 .................................................................................................................42 5.5.2 實例示範—擷取 IFC 資料 .....................................................................................43 5.5.3 建立步驟 .................................................................................................................44 5.5.4 實例示範—建立 IFC 資料 .....................................................................................45 第六章結論與建議 ..........................................................................................................47 6.1 結論 ................................................................................................................................47 6.2 建議 ................................................................................................................................47 參考文獻 ..................................................................................................................................49. v.

(8) 表目錄表 2.1 IFC 與 STEP 之異同[3]................................................................................................ 51 表 2.2 支援 IFC 之軟體[11] ................................................................................................... 51 表 4.1 繪圖軟體對不同斷面描述方法對照表 ...................................................................... 52 表 4.2 繪圖軟體支援 IFC 之轉換率比較.............................................................................. 53. vi.

(9) 圖目錄圖 1.1 研究流程圖 .................................................................................................................. 54 圖 3.1 IFC 架構之層級觀念[13] ............................................................................................. 55 圖 3.2 完整 IFC 檔必要類別樹狀圖...................................................................................... 56 圖 3.3 I 形斷面細部示意圖[11] .............................................................................................. 57 圖 3.4 I 形斷面各點連線圖..................................................................................................... 57 圖 3.5 I 形梁以面組成示意圖................................................................................................. 58 圖 4.1 軟體交叉探討示意圖 .................................................................................................. 58 圖 4.2 Revit 建築柱斷面形狀選擇 ......................................................................................... 59 圖 4.3 Revit 結構柱斷面形狀選擇 ......................................................................................... 59 圖 4.4 Revit 梁斷面形狀選擇 ................................................................................................. 60 圖 4.5 Autodesk Revit 柱樹狀圖 ............................................................................................. 61 圖 4.6 Autodesk Revit 梁樹狀圖 ............................................................................................. 62 圖 4.7 Revit 建模平面圖 ......................................................................................................... 63 圖 4.8 Revit 建模 3D 視圖....................................................................................................... 63 圖 4.9 Revit 建模匯出 IFC 檔以 Notepad 檢視...................................................................... 64 圖 4.10 Revit 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視平面圖.............................................. 64 圖 4.11 Revit 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視立體圖.............................................. 65 圖 4.12 Revit 建模匯出 IFC 再匯入 Revit 平面圖................................................................. 65 圖 4.13 Revit 建模匯出 IFC 再匯入 Revit 3D 視圖............................................................... 66 圖 4.14 IfcBuildingElementProxy 資料結構圖....................................................................... 67 圖 4.15 Revit_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖 ................................................... 68 圖 4.16 Revit_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖 ................................................ 68 圖 4.17 Revit 建模匯出 IFC 再匯入 Bentley 四視圖............................................................. 69 圖 4.18 R Revit_Bentley_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖............................................ 69 圖 4.19 Revit_Bentley_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖............................................. 70 圖 4.20 Revit_Bentley_model 以 IfcStoreyView 檢視 I 斷面放大平面圖 ............................ 70 圖 4.21 Revit 建模匯出 IFC 再匯入 ArchiCAD 平面圖........................................................ 71 圖 4.22 Revit 建模匯出 IFC 再匯入 ArchiCAD 3D 視圖...................................................... 71 圖 4.23 Revit_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖 .......................................... 72 圖 4.24 Revit_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖 ....................................... 72 圖 4.25 Bentley 柱斷面形狀選擇圖........................................................................................ 73 圖 4.26 Bentley 梁斷面形狀選擇圖........................................................................................ 73 圖 4.27 Bentley Architecture 柱樹狀圖................................................................................... 74 圖 4.28 Bentley Architecture 梁樹狀圖................................................................................... 75 圖 4.29 Bentley 建模四視圖.................................................................................................... 76 圖 4.30 Bentley 建模匯出 IFC 檔以 Notepad 檢視................................................................ 76 圖 4.31 Bentley 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視平面圖.......................................... 77 圖 4.32 Bentley 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視立體圖.......................................... 77 圖 4.33 Bentley 建模匯出 IFC 再匯入 ArchiCAD 平面圖.................................................... 78 圖 4.34 Bentley 建模匯出 IFC 再匯入 ArchiCAD_3D 視圖 ................................................. 78 vii.

(10) 圖 4.35 Bentley→IFC→ArchiCAD→IFC 空心圓形梁.......................................................... 79 圖 4.36 Bentley→IFC→ArchiCAD→IFC 其他梁柱.............................................................. 79 圖 4.37 Bentley_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖....................................... 79 圖 4.38 Bentley_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖.................................... 80 圖 4.39 Bentley 建模匯出 IFC 再匯入 Revit 平面圖............................................................. 80 圖 4.40 Bentley 建模匯出 IFC 再匯入 Revit_3D 視圖.......................................................... 81 圖 4.41 Bentley_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖 ............................................... 81 圖 4.42 Bentley_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖............................................. 82 圖 4.43 ArchiCAD 柱斷面形狀選擇圖................................................................................... 82 圖 4.44 ArchiCAD 柱之鋼材斷面形狀選擇圖....................................................................... 83 圖 4.45 ArchiCAD 梁斷面形狀選擇圖................................................................................... 83 圖 4.46 ArchiCAD 梁之鋼材斷面形狀選擇圖....................................................................... 84 圖 4.47 Graphisoft ArchiCAD 柱樹狀圖 ................................................................................ 85 圖 4.48 Graphisoft ArchiCAD 梁樹狀圖 ................................................................................ 86 圖 4.49 ArchiCAD 建模平面圖............................................................................................... 87 圖 4.50 ArchiCAD 建模 3D 視圖............................................................................................ 87 圖 4.51 ArchiCAD 建模匯出 IFC 檔以 Notepad 檢視........................................................... 88 圖 4.52 ArchiCAD 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視平面圖..................................... 88 圖 4.53 ArchiCAD 建模匯出 IFC 檔以 IfcStoreyView 檢視立體圖..................................... 89 圖 4.54 ArchiCAD 建模匯出 IFC 再匯入 Revit 平面圖........................................................ 89 圖 4.55 ArchiCAD 建模匯出 IFC 再匯入 Revit_3D 視圖..................................................... 90 圖 4.56 ArchiCAD_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖 .......................................... 90 圖 4.57 ArchiCAD_Revit_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖 ....................................... 91 圖 4.58 ArchiCAD 建模匯出 IFC 再匯入 Bentley 四視圖.................................................... 91 圖 4.59 ArchiCAD_Bentley_model 以 IfcStoreyView 檢視平面圖....................................... 92 圖 4.60 ArchiCAD_Bentley_model 以 IfcStoreyView 檢視 3D 視圖.................................... 92 圖 4.61 Frame 平面圖.............................................................................................................. 93 圖 4.62 Frame_3D 視圖 ........................................................................................................... 93 圖 4.63 Frame 匯入 Revit 平面圖 ........................................................................................... 94 圖 4.64 Frame 匯入 Revit_3D 視圖 ........................................................................................ 94 圖 4.65 Frame_Revit 以 IfcStoreyView 平面圖...................................................................... 95 圖 4.66 Frame_Revit 以 IfcStoreyView_3D 視圖................................................................... 95 圖 4.67 Frame 匯入 Bentley 四視圖 ....................................................................................... 96 圖 4.68 Frame_Bentley 以 IfcStoreyView 平面圖.................................................................. 96 圖 4.69 Frame_ Bentley 以 IfcStoreyView_3D 視圖 .............................................................. 97 圖 4.70 Frame 匯入 ArchiCAD 平面圖 .................................................................................. 97 圖 4.71 Frame 匯入 ArchiCAD_3D 視圖 ............................................................................... 98 圖 4.72 Frame_ArchiCAD 以 IfcStoreyView 平面圖............................................................. 98 圖 4.73 Frame_ArchiCAD 以 IfcStoreyView_3D 視圖.......................................................... 99 圖 4.74 IFCServer_model 平面圖 ........................................................................................... 99 圖 4.75 IFCServer_model_3D 視圖....................................................................................... 100 圖 4.76 IFCServer_model 匯入 Revit 平面圖....................................................................... 100 圖 4.77 IFCServer_model 匯入 Revit_3D 視圖.................................................................... 101 圖 4.78 IFCServer_Revit_model 以 IfcStoreyView 平面圖 ................................................. 101 viii.

(11) 圖 4.79 IFCServer_Revit_model 以 IfcStoreyView_3D 視圖 .............................................. 102 圖 4.80 IFCSrver_model 匯入 Bentley 四視圖..................................................................... 102 圖 4.81 IFCServer_ Bentley _model 以 IfcStoreyView 平面圖 ........................................... 103 圖 4.82 IFCServer_ Bentley _model 以 IfcStoreyView_3D 視圖......................................... 103 圖 4.83 IFCSrver_model 匯入 ArchiCAD 平面圖................................................................ 104 圖 4.84 IFCSrver_model 匯入 ArchiCAD_3D 視圖............................................................. 104 圖 4.85 IFCServer_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 平面圖 ........................................ 105 圖 4.86 IFCServer_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView_3D 視圖 ..................................... 105 圖 5.1 多對一制對應圖 ......................................................................................................... 106 圖 5.2 IFCUser 柱、梁樹狀圖 .............................................................................................. 107 圖 5.3 IFCUser 起始畫面 ...................................................................................................... 108 圖 5.4 擷取 IFC 檔案............................................................................................................ 108 圖 5.5 選擇載入 IFC 檔案.................................................................................................... 109 圖 5.6 載入 IFC 檔案成功.................................................................................................... 109 圖 5.7 擷取完成 .................................................................................................................... 110 圖 5.8 擷取 AutoDesk Revit 模型 ........................................................................................ 110 圖 5.9 擷取 Bentiley Architecture 模型................................................................................ 111 圖 5.10 擷取 Graphisoft ArchiCAD 模型 ............................................................................ 111 圖 5.11 建立 .......................................................................................................................... 112 圖 5.12 建立對話盒 .............................................................................................................. 112 圖 5.13 建立成功 .................................................................................................................. 113 圖 5.14 選擇另存新檔 .......................................................................................................... 113 圖 5.15 儲存成功 .................................................................................................................. 114 圖 5.17 IFCUser_Frame 以 IfcStoreyView 檢視立體圖....................................................... 115 圖 5.18 IFCUser_Frame_Revit 平面圖 ................................................................................. 115 圖 5.19 IFCUser_Frame_Revit 立體圖 ................................................................................. 116 圖 5.20 IFCUser_Frame_ Bentley 四視圖............................................................................. 116 圖 5.21 IFCUser_Frame_ Bentley 以 IfcStoreyView 檢視平面圖 ....................................... 117 圖 5.22 IFCUser_Frame_ Bentley 以 IfcStoreyView 檢視立體圖 ....................................... 117 圖 5.23 IFCUser_model 平面圖 ............................................................................................ 118 圖 5.24 IFCUser_model_3D 視圖 ......................................................................................... 118 圖 5.25 IFCUser_model 匯入 Revit 平面圖.......................................................................... 119 圖 5.26 IFCUser_model 匯入 Revit_3D 視圖....................................................................... 119 圖 5.27 IFCUser_Revit_model 以 IfcStoreyView 平面圖 .................................................... 120 圖 5.28 IFCUser_Revit_model 以 IfcStoreyView_3D 視圖 ................................................. 120 圖 5.29 IFCUser_model 匯入 Bentley 四視圖...................................................................... 121 圖 5.30 IFCUser_ Bentley _model 以 IfcStoreyView 平面圖 .............................................. 121 圖 5.31 IFCUser_ Bentley _model 以 IfcStoreyView_3D 視圖 ........................................... 122 圖 5.32 IFCUser_model 匯入 ArchiCAD 平面圖................................................................. 122 圖 5.33 IFCUser_model 匯入 ArchiCAD_3D 視圖.............................................................. 123 圖 5.34 IFCUser_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView 平面圖 ........................................... 123 圖 5.35 IFCUser_ArchiCAD_model 以 IfcStoreyView_3D 視圖 ........................................ 124. ix.

(12) 第一章緒論 1.1 研究背景與動機一個營建工程專案的結構組織，具有垂直分工與水平分工的特性。就垂直分工而言，一個營建工程專案從規劃、設計、施工至使用階段，都有不同的組織成員、不同的目標。就水平分工而言，每一個體處於同一階段，需要專業化分工、追求高品質與效率。在複雜的組織需求下，資訊如何在垂直分工有效傳承，水平分工有效分享？所以資訊的儲存、交換與共享就顯得格外重要。在傳承與分工的過程中工程圖檔扮演著極重要的溝通角色。然而每個專業人員所需要及習慣使用的軟體卻不盡相同，不同軟體間難以交流，以至於在不同階段圖檔總是需要重複建置而浪費人力與時間，且容易發生錯誤。建立資訊系統下之資料標準正可減少人為疏失。所謂 IFC 即是一種開放性資料格式作為資訊的交換以及共享，可用於整個營建週期上，以 Express 為描述資料模型的標準語言，以純文字檔案存在，採用關聯性資料庫的概念來處理資料內容，避免資料傳遞時發生錯漏造成財務和時間上的損失，是目前先進國家之營建業所發展的必要趨勢。國際標準組織 (ISO ， International Standard Organization) 所制定的 STEP(Standard for Exchange of Product model data)以及 IAI 組織 (International Alliance for Interoperability)所制定的 IFC(Industry Foundation Classes)分別為整個工業界以及營建產業制定了一套產品資料的交換標準。IFC 以物件導向技術進行 3D 圖元資訊的標準化為基礎，來制訂一個較 STEP 單純且考慮實務性的工業標準，因此，在營建產業，其雖較 STEP 起步晚，卻發展迅度，已有逐漸凌駕 STEP 之趨勢。IAI 組織的 13 個分會、22 個會員國正積極推廣 BuildingSmart 的觀念。數家著名的繪圖軟體公司(包括 Autodesk、Bentley、Graphisoft 等)皆已積極開發結合 IFC 模型標準之繪圖軟體，並隨著 IFC 之完善持續跟進。然而台灣卻初入此領域，相關研究亦少之又少。有鑒於 IFC 為未來業界工程繪圖軟體須遵循之必然趨勢，相關知識的學習與研究實有其必要性。 1.

(13) 1.2 研究目的為推動國內在此模型資訊標準之應用，本研究的主旨在了解 IFC 資料結構內容並嘗試運用。由於 IFC 資料能用於營造業各生命週期，故冀望整體運作時能提供所需求之資料來銜接建築與結構分析資料傳遞。由於 IFC 標準定義廣泛且繁多，目前市面上販售的繪圖軟體繁多，宣稱支援 IFC 標準的也不少，但其實各家軟體的支援情形差異甚遠，沒有任何一家軟體廠商敢宣稱自己的軟體對 IFC 格式的支援是絕對完善的，且對於包裝好的應用軟體，我們無法一窺其內部究竟，我們只能做相對的驗證與了解，以作為我們使用與改善的參考與借鏡。有感其重要性，我們將針對目前市佔率較大的三家軟體公司 (AutoDesk 、 Bentley 及 GraphiSoft)，以他們自己宣稱支援 IFC 資訊標準最具代表性的軟體(AutoDesk Revit、Bentley Architecture 及 GraphiSoft ArchiCAD)來做探討。為嘗試 IFC 之運用，本研究撰寫出一套程式，針對結構元件如梁、柱、板、 Member 等之組成資料進行擷取與建立，且開發使用者介面視窗程式以利於 IFC 資料擷取與建立的操作。希望借此拋磚引玉，以幫助有心投入 IFC 研究之學者入門。. 1.3 研究流程本研究之流程，首先針對近年來營建領域電子化、資訊標準化、BIM 觀念、 IFC 資訊標準、相關技術及國內外研究成果，進行文獻回顧，並擬定研究方向與預期目標；然後深入分析 IFC 資訊標準之語法規範及圖檔架構，選擇適當的軟體工具，確認 IFC 資訊標準之架構及流程，進行 IFC 資訊擷取程式的撰寫及實作。並針對在選擇工具時，因不同軟體工具對 IFC 的支援程度所產生的差異來進行探討與比較。再以這些差異做為參考與借鏡來進行 IFC 資訊建立程式的撰寫及實作。最後，開發 IFCUser 使用者介面系統結合 IFC 擷取與建立功能，以利操作與視覺化展示。詳細流程請參考圖 1.1 所示。. 1.4 研究內容. 2.

(14) 本研究以 Fortran 程式語言擷取 IFC 內物件資訊並格式化輸出。由於 IFC 資料乃是以純文字檔案存在，每一筆資料皆有其描述意義與含有其他筆資料的相關性，即使沒有相關支援 IFC 之配套軟體，仍有其可讀性。但其資料結構相當複雜，且遵循一定的模式，故需開發程式幫助解讀。除了使 IFC 檔案的完整性所必須存有的資訊外，本程式所能擷取的物件只包括各種斷面形狀的梁、柱、板及 Member。接下來，則探討與比較三大繪圖軟體公司所宣稱支援 IFC 格式之軟體，包含 AutoDesk 公司的 Revit 、 Bentley 公司的 Architecture 及 GraphiSoft 公司的 ArchiCAD。雖然這些軟體皆宣稱支援 IFC 格式，但 IFC 本身可描述之範圍廣大，單一繪圖軟體不可能全盤運用到，以至於各家軟體所運用的程度與範圍各有不同，因而產生出相容性、交換性等問題。為了嘗試應用，以 Fortran 程式語言建立 IFC 模型資訊。在了解如何擷取 IFC 資訊後，仍須試著建立 IFC 資料才能達到充分運用的效果。本程式試著補足三大軟體所缺乏的斷面形狀設定，可建立的物件包含 IFC 已定義斷面形狀的梁與柱，依使用者的指令選擇建立各類型的梁或柱。最後以 Visual Basic 程式語言建立 IFCUser 視窗程式。此視窗程式用以提供 IFC 資料擷取與建立程式的輸出輸入介面，筆者命名為 IFCUser，以列表式展示 Fortran 所擷取之物件實用資訊，及開發使用者介面視窗供使用者選擇要建立的物件類型、斷面形狀、坐落座標等 IFC 模型資訊。. 1.5 論文架構本論文共分六章。第一章為緒論，說明本研究之動機與背景、目的、流程、內容。第二章為文獻回顧，針對營建領域電子化、資訊標準化、國內外對 IFC/BIM 之推動、研究、應用等等進行整理與摘錄。第三章為研究相關技術，針對本研究應用之 IFC 資料標準規範、程式語言、應用軟體等等，進行簡介與說明。第四章針對市面上繪圖軟體應用 IFC 之現況，以三套市佔率較高之軟體為例進行交叉探討與比較。第五章針對本研究所開發之 IFCUser 軟體進行解說，包括對 IFC 檔案的擷取、建立與使用者視窗介面的開發觀念及策略等等。第六章為本研究之結論及對未來研究之建議與展望。 3.

(15) 第二章文獻回顧 2.1 營建電子化所謂電子化，主要指使用者透過電腦與網路操作，管理企業內部資訊之資訊管理系統，透過軟體技術的輔助，藉以增加企業內部資訊之流通，同時減少企業處理流程的時間。所以真正的企業電子化，應涵蓋企業與企業間的電子化或稱產業電子化[1]。近年來，由於勞力短缺及加入世界貿易組織後，接踵而來的國際競爭壓力，營建業必須提昇技術水準及生產管理效能來減少人力需求，以達到縮短工期、降低成本及提高品質之目標。為此行政院於 1989 年繼中華民國生產自動化推行計畫後，於 1991 年起實施為期十年中華民國產業自動化計畫，並將營建自動化納入自動化工作。1999 年行政院會議通過產業自動化及電子化推動方案，明訂營建業部分由內政部營建署負責，並於 2000 年起積極展開，其透過資訊整合，建立營建業上、中、下游廠商之關連體系，達成資源分享及有利作業環境，並擬定營建電子化白皮書[2]。營建電子化導入可產生的效益，包含[1]： 1.. 降低營運成本：營建電子化建立初期，系統建構及資料建立的初期成本較高，不過整體架構完成後，將大幅降低人事營運成本，例如常態性資料建檔及整理工作。. 2.. 加速資料傳遞：可透過電子郵件傳送工程相關資訊，節省傳統郵寄時間浪費及遺失風險，其資料散佈能力優於傳統電話傳達效率。. 3.. 加速資訊流通：一旦電子化上路，公司內部對工地或工地對工地的資訊傳遞會明顯加速，例如日報表傳送及工地施工視訊監控等。. 4.. 提升工作效率：可透過視訊系統作為公司內部或工地的協調會議，甚至業主、設計單位及施工單位三方面的溝通會議。. 5.. 提升形象：藉由電子化建立提供相關網頁諮詢服務，提升營建企業形象。. 4.

(16) 6.. 強化文件管理：近年來，營建業大多經由 ISO 驗證制度，建立公司內部及工地的書面資料，惟傳統書面文件管理方式，除佔用空間外，資料整理及搜尋相當不易，若以電子化處理，資料可隨時透過檢索快速取得，同時亦可節省大量書面儲存空間。. 7.. 豐富的供應鏈資訊：電子化系統方便搜尋相關營建物料供應鏈廠商，以提供更多工程發包選擇機會，改善傳統比價及議價的缺點。. 8.. 強化知識系統：電子化可將公司營運及技術層面的資訊，以建檔方式，將其散佈於公司企業內部，作為教育之用，避免對工程經驗之過度依賴。. 2.2 營建資訊標準化在營建業電子化的同時，衍生出許多其他問題有待解決。就營建生命週期，營建工程專業分工介面多，且複雜，造成營建工程資訊繁雜而交換困難。若不能透過電子化與標準化整合各種工程資訊，易造成工程單位各行其事、資訊重覆建置、徒增錯誤、浪費資源、降低效率，進而影響工程品質。因此，建立一套能夠讓大家共同遵守的營建物資料模式標準，以期能順利交換是必要的。資訊標準化的意義在於，採用一致的表達方式，進行資訊交換及共享，解決傳統作業不同格式的資料在不同系統間傳遞時產生的介面問題。圖檔資訊標準是不同圖檔間的共同語言，如同國際間採用英語進行溝通[3]。因此營建產業逐漸孕育出 BIM(Building Information Model)的觀念，將圖形與非圖形資訊整合於模型中，以期達成整個生命週期的需求。. 2.2.1 BIM 建築資訊模型經過多年來不斷的研發與改進，所有與建築產業相關之軟體正處於一個相當關鍵的時刻。專業工作者及事務所多年來不斷的使用電腦輔助進行建築設計，終於開始真正感受到將圖形與非圖形資訊整合於模型中所帶來的效益，並意識到這些資訊不只是可以應用設計施工階段，而是可以應用於建築物的整個生命週期（Building life cycle）[4,5,6]。這種先進的觀念常常以幾種不同的名稱出現，例如建築資訊模型(Building Information Model/BIM)、單一建築模型（Single Building Model/SBM）、或是虛 5.

(17) 擬建築模型（Virtual Building Model/VBM）。這些名稱與意義都極為相近的，且縮寫容易混淆，而目前學術界與專家們所最能接受的就是以建築資訊模型(BIM) 來描述這些觀念。過去十幾年中，建築產業中的專家們與軟體廠商經過不斷的努力，逐漸的朝向 BIM 的方向前進，並從中提升了生產力。BIM 所能達成的目標依使用者對於 BIM 的需求可劃分為幾個不同的層級，由最基本的需求開始，分別為： 1.. 輸入/使用/分析資料（Enter/access/analyze information）：在建物的整個生命週期中，將會有許多不同專業的工作者在不同的階段需要輸入或變更建物資料，他們需要合適、有效率、簡單易學的工具，幫助他們得到適當且精確的資訊，使他們能夠做出正確的決定。. 2.. 分享資訊(Share information)：設計師需要將他們手中的資訊分享給其他人，例如後續工程或營運管理團隊。同時，這些共用的資訊必須能夠由不同的系統，或是由前一個專案匯入。. 3.. 同步分享資訊(Synchronize shared information)：設計師必須確認他們分享及接收的資料，都是已經由團隊中成員適當的更新或檢視，同時所有圖檔的編輯歷程都能被完整的紀錄，隨時能夠查詢誰在何時對於圖檔做了哪些編輯。. 4.. 為工作提供最佳的參考資料(Work in context)：設計師必須在工作時得到最佳的參考資料，使其得以做出正確的決定，提高其生產力。例如空調技師在使用『空調設計軟體』進行工作時，必須同時能夠檢視建物的結構模型及資訊，作為其輔助設計的背景資料。. 5.. 在安全的環境中進行完全的合作 (A secure environment for full collaboration)：所有的設計師必須確保他們的想法能夠被完整的傳達給其他工作伙伴，但此同時，其智慧財產權(Intellectual Property)也必須能被完全的保護。這兩個項目在數位整合的工作流程中是缺一不可的。. 無庸置疑的，BIM 具有更多的優點，因為 BIM 能將的建築師、結構技師、營造廠、及建物之管理/營運團隊更有效的整合，進而產生下列的效益：. 6.

(18) z. 由模型中粹取更多的資訊（在基本之圖形資料上附加更多資訊）將能提高生產力及設計品質。. z. 自動產生並整理文件資料將可大幅減少錯誤與遺漏。. z. 在設計時能夠「跨領域/專業」的提供相關資訊（Design-in-context across disciplines），並以自動化的方式遵循專案繪圖準則，以大幅增加設計的精確度。. z. 前所未有的作業方式：以最新的分析工具減少重複的設計工作。. z. 設計歷程(Design History)記錄將能減少爭議與訴訟。. z. 隨時提供正確的資訊，將有助於做出正確的決定、減少等待/追蹤資料 (waiting/back-tracking)所浪費的時間。. z. 提升使用者智慧財產權(IP)的保障將有助於資訊的自由流通。. z. 由原始建築模型增加更多資訊，產生營運模型及設施圖，將能提升建物經營管理之效率。由於 BIM 需要將大量的資料建立於模型之中，因此對於資料的管理便亦發重. 要。由技術的觀點而言，邁向 BIM 的成功關鍵就取決於其資料結構。一個 BIM 系統若是想要正確且穩定的運作，就必須要能處理並分享大量的、混合的、複雜的資料，這些資料還必須應付建物的整個生命週期所需，包括設計、檢閱、到最後滿足數百種不同使用的需求。這些資料不但常常必須被不同的單位使用，並且是用許多不同的方法來執行，其複雜度不亞於銀行或是航空公司系統，這正是 BIM 最大的挑戰。而 IFC 模型資訊標準的發展正是朝 BIM 的觀念逐步發展努力當中。. 2.2.2 IFC 資料標準 1994 年 8 月，12 家美國軟體公司聯合起來希望建立一套標準，目的是為了促成彼此之軟體能夠互換資訊以降低成本、提高生產力。 1995 年 10 月正式成立 IAI 組織，並逐漸將他們的理想推廣到全世界，目前在全世界已擁有 13 個分會、22 個會員國。為展現出其遠大的目標，IAI 最近已改稱為 BuildingSmart。[7] BuildingSmart(IAI)的使命：. 7.

(19) 1.. 促進營建產業的效率. 2.. 支持產業中開放的資訊交換標準. 3.. 在全世界廣泛推廣 BuildingSmart 的理念. 4.. 發展產業中跨領域的轉譯模式(universal translator)：IFCs(Industry Foundation Classes) 由 BuildingSmart 針對營建工程提出的一套專屬於營建工程的資訊模型標. 準，稱為 IFC(Industry Foundation Classes)標準。BuildingSmart 所制定之 IFC 與 STEP[8]為相類似之研究成果，BuildingSmart 之組成成員為各營建產業相關公司或財團法人組織，由許多著名的繪圖軟體公司與學術界共同主導，其目的在於專為營建相關產業制定一標準資訊格式，使營建產業在其工程生命週期中建立一資訊共享之供應鏈架構，節省資訊轉換成本，提高資訊交換之效率。 BuildingSmart 所進行之標準制定雖包含整體營建產業，但目前仍以建築工程為主，而一般建築工程進行大致分為構想、設計、營造、驗收等四大階段，所以 IAI 乃以此四大階段為主軸，據以設計資訊模型，以構建出完整之建築工程架構。 IFC 是以物件導向技術作為 3D 圖元資訊的標準化基礎，配合各項軟體技術與工具之發展，來制定一個較 STEP 單純且考慮實務性的營建業標準，因此，就營建業領域而言，雖然 IFC 較 STEP 起步晚，卻發展迅速，歷經了 IFC 1.0, IFC 1.5, IFC 1.5.1, IFC 2.0, IFC 2x, IFC 2x2, IFC 2x3,IFCXML 等等版本，已有逐漸凌駕 STEP 之趨勢。. 2.2.3 IFC 與 STEP 之異同就制定的目標而言，IFC 和 STEP 的精神是一致的，亦即針對各產業的產品和作業所需的相關資訊，建立一套標準化的資料表達方式，以利於不同生命週期階段、不同軟體工具、以及不同人員之間有效率地進行資料交換與共享。基於相同的理念，ISO 制定了 STEP 標準，IAI 則制定了 IFC 標準。但是，由於兩個組織的成員特性、制定標準的起源背景有所不同，造成 IFC 和 STEP 的內容、架構和應用範圍並不盡相同。STEP 的需求起源於整合美國國防工業的產品資料，因此其制定範圍涵蓋整個工業界與製造業；IFC 則是營建相關產業的公司與機構，為了商業需求而制定，因此制定範圍針對營建產業與設施管理(AEC/FM)。此外， 8.

(20) 由於 IAI 的成員中許多為軟體工具商，因此為了其自身的軟體需求和商業利益， IFC 的制定和更新速度都較 STEP 來得快。另一方面，由於 ISO STEP 是一套中性的產品資訊表達標準，並廣為各國政府所採用，因此在採用一項新技術之前，必須通盤考量並確認其正反面因素，故制定速度無法完全配合工業界在時間方面的需求。IFC 與 STEP 之異同整理如表 2.1。. 2.3 國內相關應用研究雖然國內在 IFC 標準及 STEP 標準的發展尚不成熟，但仍有少數研究應用在營建產業方面，其中有幾份觸及了此兩項或更多關於標準方面的技術。本研究挑出三份較近幾年的以作為參考之用： 1.. 建築圖形資訊標準於營建業電子商務之應用研究[3]：此研究之目的在於嘗試應用 IFC 資訊標準建立營建圖檔資訊之網路共享機. 制。使營建圖形資訊能夠透過網際網路進行解讀、存取及展示，使得在傳統作業下不同來源、不同格式的營建圖形資訊能夠透過網路機制進行交換及溝通與整合，以作為推展營建業電子商務之基礎。此研究對 IFC 及 STEP 做了些許介紹與比較，而後因 IFC 的制定及更新速度較快而選擇其為實作技術，結合物件導向、虛擬實境技術以及運用網路工具，達成其研究目標。 2.. 建築物生命週期資訊共享之研究[9]：此研究之目的在於建立建築物生命週期資訊共享機制，透過地方政府的建築. 管理單位，實現「建築物生命週期資訊共享」的理想目標。此研究為博士論文，研究方向著重於整體「營建資訊運籌管理」，只有在 5.2 節「建築物資訊標準化之制定」中對 IFC 及 STEP 稍做介紹，並未深入探討。 3.. 建築設施在營運與維護階段資訊共享-以學校教室為例[10]：此研究之目的在於建構建築物於營運與維護階段資訊共享的模型，以提升營. 運與維護階段管理之效率。此研究著重於「營運與維護」的構思與流程，只有在 2.2.1 節「資訊交換標準—圖形資訊」中對 IFC、STEP 及 FMC 稍做介紹，並未深入探討。. 9.

(21) 以上，除了第一篇論文對 IFC 標準探討較深入外，國內可供參考的資料實在不多，就算是國外的資料，能免費取得的也往往缺乏技術性參考價值。. 2.4 支援 IFC 之軟體 IFC 是由多家軟體廠商所支持的 BuildingSmart 組織研發出來的標準，此組織本身並不生產軟體，僅研究、宣導與提供軟體廠商 IFC 諮詢服務，越來越多廠商爭相加入 IFC 的行列，似乎覺得沒有支援 IFC 格式是落伍的一件事。本研究已知幾家支援 IFC 的軟體公司及其軟體(表 2.2)如：Archimen Active3D、Autodesk Revit 等等。. 10.

(22) 第三章研究相關技術 3.1 IFC 資料標準規則 IFC 標準由許多 Schema 所組成。這些 Schema 按照物件導向的觀念和原則，分為 Select、Class、Type 以及 Property Set 等四類；並且透過嚴格的參照與繼承關係，組成了一個包含四個觀念層級(Conceptual Layers)的架構(圖 3.1)：資源層 (Resource Layer)、核心層(Core Layer)、介面層(Interoperability Layer)以及領域/應用層(Domain/Application Layer)[12,13]。 1.. 資源層資源層為 IFC 架構之最低層級。資源層所定義的類別(classes)，為一般性的低. 階觀念與物件，可以不依賴其他類別而獨立存在。在 IFC Release2.0 中所制定的資源層綱目包含測量資料(measure)、輔助資料 (utility)、幾何資料(geometry)、物件性質(property)、以及物件性質型別(property type)。在 Release 2.0 中，則針對 Release 1.5 的內容進行部份的重組，並進行部分擴充。 2.. 核心層核心層為 IFC 架構的第二層級。核心層所定義的類別可被介面層與領域/應用. 層的所有類別所參照(referenced)與特殊化(specialized)。核心層提供了 IFC 物件模型的基本結構並且定義了大部分的抽象觀念。核心層本身包含了兩階抽象內容：基本核心(The Kernel)和核心延伸(Core Extensions)： z. 基本核心基本核心提供了 IFC 物件模型所需的所有基本觀念，並且定義了物件模. 型的結構與組成成分。基本核心所定義的抽象觀念為高層級所必須用到的。基本核心並且包含了關於物件關係、型別定義、屬性及規則的基本觀念。 z. 核心延伸. 11.

(23) 核心延伸的內容包含基本核心的延伸觀念或特殊觀念，提供營建/設施管理相關產業使用所需。每一個核心延伸為基本核心所定義類別之特殊化。 3.. 介面層介面層定義了不同的領域/應用層模型之間所共用的觀念或物件模組。介面層. 的綱目類別包含了共享建築元件(shared building elements)以及共享建築服務元件 (shared building service elements)。 4.. 領域/應用層領域/應用層為 IFC 架構的最高層級，提供了營建和設施管理領域所需要的物. 件模型。目前 IFC 所定義的領域模型(Domain Models)包含建築(Architecture)、設施管理(Facility Management)、估價(Cost Estimating)、以及機電設備(HVAC)。 IFC 之架構遵循「階梯原則」(ladder principle)：每一個層級的類別可參照 (reference)同一層級或較低層級的其他類別，但不能參照較高層級的類別。階梯原則的內容如下[14]： 1.. 資源類別(Resource Classes) 只能參照或使用其他資源類別。. 2.. 核心類別(Core Classes)能參照其他核心類別，以及無限制地參照或使用(use) 資源層的資源類別。核心類別不能參照或使用介面層或領域/應用層的類別。. 3.. 核心層本身亦遵循階梯原則。因此，基本核心類別(Kernel Classes)能被核心延伸的類別所參照或使用，反之則否。基本核心類別不能參照核心延伸類別。. 4.. 介面層的類別能參照任何核心層或資源層的類別，但不能參照領域/應用層的類別。. 5.. 領域/應用層的類別能夠參照介面層、核心層以及資源層的任何類別。. 一份完整的 IFC 檔案所必須包含的類別如圖 3.2 所示，以下將幾項對本研究較重要的類別 (IfcProject、IfcSite、IfcBuilding、IfcBuildingStorey、IfcBeam、 IfcColumn)以及 IFC 幾何描述的方法分別進行簡單說明。. 12.

(24) 3.1.1 IfcProject 通常一個 IFC 檔案內只有一個 IfcProject，它代表一個建築計劃，通常會有一個 IfcRelAggregates 將其和 IfcSite 連結，以表示該 IfcSite 屬於此 IfcProject。一份完整的 IFC 檔案須參照或引用 IfcProject 內容的重要基本資訊[15]，包括： z. 單位系統. z. 世界座標系統. z. 空間座標維度. z. 數值小數點精確度. z. 真北方向與世界座標系統的關係. IfcProject 實例說明： #5=IFCPROJECT('1inSIkC8zBXvvUqXeXO2RS',#13,'DefaultProject','C:\Documents and Settings\',$, '*Project*','design',(#40,#117),#26); 範例中資料代碼為#5，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCPROJECT，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 9 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 1.. GlobalId ：在範例中為'1inSIkC8zBXvvUqXeXO2RS'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體隨機亂數產生，以給於此 IfcProject 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 2.. OwnerHistory：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 3.. 此 Project 的名稱：在範例中為'DefaultProject'。原匯出軟體所給予此 IfcProject 的一個簡短名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 Project 的描述：在範例中為'C:\Documents and Settings\'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcProject 的意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 13.

(25) 5.. 此 Project 的類型：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcProject 的類型作一個簡短的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 6.. 此 Project 的用途：在範例中為'*Project*'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcProject 的用途作一個簡短的描述。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 7.. 此 Project 的工作階段：在範例中為'design'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對工作階段作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 8.. 此 Project 的相關幾何資訊代碼：在範例中為(#40,#117)。所參照的資訊連結代碼，例如：世界座標系統、真北方向的訂定等等皆由此參照而來。括號中的代碼最少一個，最多無限制，視需求增加。. 9.. 此 Project 的單位資訊代碼：在範例中為#26。所參照之單位集合的代碼，例如：時間單位、長度單位、面積單位、體積單位等等皆由此參照而來。. 3.1.2 IfcSite IfcSite 代表一個建地，含有一些簡單的地理資訊，包括在世界座標上的點位，經度、緯度及海拔等等。通常會有兩個 IfcRelAggregates 分別將其和 IfcProject 及 IfcBuilding 連結，以表示該 IfcSite 和 IfcProject 及 IfcBuilding 的關聯性。. IfcSite 實例說明： #10=IFCSITE('25pHYjCjHEHfryUXKQ6EZl',#13,'DefaultSite',$,$,#61,$,'*Site*',.EL EMENT.,(24,28,0),(54,25,0), 0.,$,$)；範例中資料代碼為#10，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCSITE，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 14 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 1.. GlobalId ：在範例中為'25pHYjCjHEHfryUXKQ6EZl'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體亂數產生，以給於此 IfcSite 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 14.

(26) 2.. OwnerHistory ：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 3.. 此 Site 的名稱：在範例中為'DefaultSite'。原匯出軟體所給予此 IfcSite 的一個名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 Site 的描述：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcSite 的意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 5.. 此 Site 的類型：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcSite 的類型作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 6.. IfcSite 相對於 IfcProject 的位置：在範例中為#61。所參照之相對位置與方向的代碼，由此可以知道這個 IfcSite 相對於所屬的 IfcProject 座標系統(世界座標系統)中，座落點與方向。. 7.. Representation ：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常描述此建地在工程架構內的安排。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 8.. 此 Site 的用途：在範例中為'*Site*'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcSite 的用途作一個簡短的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 9.. 建地類型：在範例中為.ELEMENT.。對此建地類型的描述，有 3 種描述可以選擇，COMPLEX、ELEMENT、PARTIAL，COMPLEX 代表多塊建地組合而成的複合建地，ELEMENT 代表一般的建地類型，PARTIAL 代表一塊建地的某個區域。. 10. 建地緯度：在範例中為(24,28,0)。該建地的緯度，24 是度、28 是分、0 是秒，赤道以北的緯度範圍為 0 至 90 度，赤道以南的緯度範圍為 0 至-90 度。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 15.

(27) 11. 建地經度：在範例中為(54,25,0)。該建地的經度，54 是度、25 是分、0 是秒， Greenwich(地名)本初子午線以西的經度範圍為 0 至 180 度，Greenwich 本初子午線以東的經度範圍為 0 至-180 度。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。 12. 建地海拔：在範例中為 0.。該建地的海拔高度，此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。 13. 建地編號：在範例中為$。依各區域的編號系統編制。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。 14. 建地位址：在範例中為$。通常是因郵政目的而給定。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 3.1.3 IfcBuilding IfcBuilding 代表一個建築物。通常會有兩個 IfcRelAggregates 分別將其和 IfcSite 及多個 IfcBuildingStorey 連結，以表示該 IfcBuilding 和 IfcSite 及 IfcBuildingStorey 的關聯性。. IfcBuilding 實例說明： #20=IFCBUILDING('22xjcHSuT5uReWvdMftCm_',#13,'DefaultBuilding',$,$,#33,$,' *Building*',.ELEMENT.,0.,0.,$); 範例中資料代碼為#20，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCBUILDING，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 12 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 1.. GlobalId ：在範例中為'22xjcHSuT5uReWvdMftCm_'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體亂數產生，以給於此 IfcBuilding 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 2.. OwnerHistory ：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 16.

(28) 3.. 此 Building 的名稱：在範例中為'DefaultBuilding'。原匯出軟體所給予此 IfcBuilding 的一個名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 Building 的描述：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcBuilding 的意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 5.. 此 Building 的類型：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcBuilding 的類型作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 6.. IfcBuilding 相對於 IfcSite 的位置：在範例中為#33。所參照之相對位置與方向的代碼，由此可以知道這個 IfcBuilding 相對於所屬的 IfcSite 座標系統中，座落點與方向。. 7.. Representation ：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常描述此建築物在工程架構內的安排。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$ 表示。. 8.. 此 Building 的用途：在範例中為'*Building*'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcBuilding 的用途作一個簡短的描述。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 9.. 建物類型：在範例中為.ELEMENT.。對此建築物類型的描述，有 3 種描述可以選擇，COMPLEX、ELEMENT、PARTIAL，COMPLEX 代表多塊建築物組合而成的複合建築物，例如兩座大樓間以某結構物連結在一起者。 ELEMENT 代表一般的建築物類型，PARTIAL 代表一座建築物被垂直切割後的其中某個區塊。. 10. 建物海拔：在範例中為 0. 。此建築物的海拔高度，通常是由一樓地板算起。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。 11. 基底海拔：在範例中為 0. 。此建築物基底的海拔高度。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 17.

(29) 12. 建物位址：在範例中為$。通常是因郵政目的而給定。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 3.1.4 IfcBuildingStorey IfcBuildingStory 代表建築物中的某個樓層。通常會有一個 IfcRelAggregates 將一至多個 IfcBuildingStorey 和 IfcBuilding 連結，以表示此 IfcBuildingStorey 屬於該 IfcBuilding。. IfcBuildingStorey 實例說明： #30=IFCBUILDINGSTOREY('1iTFK0l4XC8Om5I3Y_OZLe',#13,'GroundFloor','Mo udle',$,#30,$,'3DModel',.ELEMENT.,0.); 範例中資料代碼為#30，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCBUILDINGSTOREY，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 10 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 1.. GlobalId ：在範例中為'1iTFK0l4XC8Om5I3Y_OZLe'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體亂數產生，以給於此 IfcBuildingStorey 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 2.. OwnerHistory：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 3.. 此 BuildingStorey 的名稱：在範例中為'GroundFloor'。原匯出軟體所給予此 IfcBuildingStorey 的一個名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 BuildingStorey 的描述：在範例中為'Moudle'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcBuildingStorey 的意義。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 5.. 此 BuildingStorey 的類型：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcBuildingStorey 的類型作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 18.

(30) 6.. IfcBuildingStorey 相對於 IfcBuilding 的位置：在範例中為#30。所參照之相對位置與方向的代碼，由此可以知道這個 IfcBuildingStorey 相對於所屬的 IfcBuilding 座標系統中，座落點與方向。. 7.. Representation：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，通常描述此樓層在工程架構內的安排。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 8.. 此 BuildingStorey 的用途：在範例中為'3DModel'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcBuildingStorey 的用途作一個簡短的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 9.. 樓層類型：在範例中為.ELEMENT.。對此建築樓層類型的描述，有 3 種描述可以選擇，COMPLEX、ELEMENT、PARTIAL，COMPLEX 代表多個樓層組合而成的複合樓層。ELEMENT 代表一般的樓層類型。PARTIAL 代表一個樓層被水平切割後的其中某小層。. 10. 樓層高度：在範例中為 0.。通常指此層樓地板高度，相對於所屬建築物的一樓地板高度。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 3.1.5 IfcBeam IfcBeam 是一個水平或近乎水平的結構的構件，從結構的觀點來看，它承受較多的剪力與彎矩。. IfcBeam 實例說明： #40=IFCBEAM('37ikST2zL9Ie933pCr0HCc',#13,'BMR-010','Model:2706','*default beam*',#814,#799,$)；範例中資料代碼為#40，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCBEAM，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 8 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 1.. GlobalId ：在範例中為'37ikST2zL9Ie933pCr0HCc'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體亂數產生，以給於此 IfcBeam 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 19.

(31) 2.. OwnerHistory ：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 3.. 此 Beam 的名稱：在範例中為'BMR-010'。原匯出軟體所給予此 IfcBeam 的一個名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 Beam 的描述：在範例中為'Model:2706'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcBeam 的意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 5.. 此 Beam 的類型：在範例中為'*default beam*'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcBeam 的類型作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定 (Optional)，不給定時以$表示。. 6.. 相對位置與方向代碼：在範例中為#814。所參照之相對位置與方向的代碼，由此可以知道這個 IfcBeam 相對於所屬的 IfcBuildingStorey 座標系統中，座落點與方向。. 7.. 此 Beam 的幾何描述代碼：在範例中為#799。所參照之對於此 IfcBeam 幾何描述的代碼，由此可知此 IfcBeam 的長度、斷面形狀、斷面尺寸等等資訊。. 8.. 此 Beam 的標籤：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，對此 IfcBeam 作一個標籤。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 3.1.6 IfcColumn IfcColumn 為一個垂直或近乎垂直的結構構件，從結構觀點來看，它承受較多的軸力。. IfcColumn 實例說明： #50=IFCCOLUMN('2pfKXL$Q95XO3aVGD70cIV',#13,'BMR-012','Model:2708','*d efault column*',#843,#821,$)；範例中資料代碼為#50，以#加上一整數組成之代碼，以方便資料連結與參照。資料名稱為 IFCCOLUMN，前三個字母必為 IFC，所有字母皆需大寫。括號內有 8 項屬性資料，其屬性內容依序指述如下： 20.

(32) 1.. GlobalId ：在範例中為'2pfKXL$Q95XO3aVGD70cIV'。以 22 個字元組成，由原匯出 IFC 軟體亂數產生，以給於此 IfcColumn 一個專屬的、重複機率極低名稱。. 2.. OwnerHistory ：在範例中為#13。所參照的各項歷史紀錄之代碼，藉以參照檔案來源、建立時間、轉換媒介等等歷史紀錄。. 3.. 此 Column 的名稱：在範例中為'BMR-012'。原匯出軟體所給予此 IfcColumn 的一個名稱，通常具有簡單的代表意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 4.. 對此 Column 的描述：在範例中為'Model:2708'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常具有簡單描述此 IfcColumn 的意義。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 5.. 此 Column 的類型：在範例中為'*default column*'。原匯出軟體所給予的一串文字，通常是對此 IfcColumn 的類型作一個簡單的描述。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 6.. 相對位置與方向代碼：在範例中為#843。所參照之相對位置與方向的代碼，由此可以知道這個 IfcColumn 相對於所屬的 IfcBuildingStorey 座標系統中，座落點與方向。. 7.. 此 Column 的幾何描述代碼：在範例中為#821。所參照之對於此 IfcColumn 幾何描述的代碼，由此可知此 IfcColumn 的長度、斷面形狀、斷面尺寸等等資訊。. 8.. 此 Column 的標籤：在範例中為$。原匯出軟體所給予的一串文字，對此 IfcColumn 作一個標籤。此屬性也可以不給定(Optional)，不給定時以$表示。. 3.1.7 IFC 幾何形狀描述在 IFC 標準中有一些對於幾何形狀描述的類別，而同一個建築物件常常可以使用不同的類別來描述。本研究在進行梁柱資訊探討時，接觸到幾種對物件的幾何形狀描述方法，以下針對其描述的方式分類進行說明： 1.. 特定斷面描述法：. 21.

(33) 針對建築常用的均勻(Uniform)斷面桿件，IFC 有定義一些獨特類別來描述其斷面，再給於桿件長度尺寸，便可描述成為立體物件。其中本研究所使用到的如：矩形使用 IfcRectangleProfileDef 描述、圓形使用 IfcCircleProfileDef 描述、空心矩形使用. IfcRectangleHollowProfileDef. 描述、空心圓形使用. IfcCircleHollowProfileDef 描述、C 形使用 IfcCShapeProfileDef 描述、I 形使用 IfcIShapeProfileDef 描述、 L 形使用 IfcLShapeProfileDef 描述、 T 形使用 IfcTShapeProfileDef 描述、 U 形使用 IfcUShapeProfileDef 描述、 Z 形使用 IfcZShapeProfileDef 描述等等。這些獨特描述類別僅針對單一斷面形狀進行描述。以 I 形為例，如圖 3.3 所示，包含該斷面細部尺寸。描述方式精準易判斷，在傳遞時亦較不易出現誤差。 2.. 斷面頂點連線描述法：針對任意且均勻 (Uniform) 斷面形狀桿件， IFC 定義中如：. IfcArbitraryClosedProfileDef 與 IfcArbitraryOpenProfileDef，此兩類別分別可以表示任意封閉形狀與任意開放形狀，描述時依固定順序將點與點做連線。以 I 形為例，如圖 3.4 所示，該斷面有 n(12)個頂點，就以 n+1(13)個頂點座標描述，起始點會再做為終點重複描述一次。但此種描述方式在不同軟體間轉換時容易因為連線順序問題而發生誤差。 3.. 表平面組合描述法：針對任意立體物件，IFC 將其表面切割為複數平面來描述，使用類別為. IfcFacetedBrep。以 I 形梁為例，如圖 3.5 所示，將此立方體以複數 IfcFace(表平面) 組合而成，而每個 IfcFace 以自己所擁有的頂點座標描述該平面，與前一描述法不同之處在於，有 n 個頂點，就以 n 個頂點座標描述，起始點不重覆描述。此描述方法在本研究的實例中沒有使用到，僅供參考。. 3.2 相關程式語言 3.2.1 Fortran 程式語言 Fortran 這個名詞是由 Formula Translate 這兩個字各取前面 3、4 個字母所組成的。所以，很明顯的可以看出這個語言當初的訴求，是為了應用在理工方面的 22.

(34) 計算需求所發展出來的語言。Fortran 是由 IBM 公司的 John Backus 所率領的小組，從 1953 年開始發展，1956 年正式對外公開了一份 Fortran 的程式設計參考手冊。而在 1957 年 4 月，世界上有史以來的第一個 Fortran 編譯程式完工出廠，Fortran 到此時才算正式誕生[16]。隨著世界不斷地進步，程式語言寫做理論屢屢創新。由 Fortran66、Fortran77、 Fortran90 而至國際標準組織 ISO 在 1997 年公布 Fortran95 標準，Fortran 慢慢趨向於結構化，並加入了物件導向的觀念及工具、提供了指標、加強了陣列的功能、改良了舊的 Fortran 語法中的寫作版面格式以及加強了平行運算等等功能，使 Fortran 老而不衰，至今仍為工程界所廣為應用。 Fortran 的優缺點： 1.. 現今的 Fortran 仍主要是程序導向、結構式撰寫為主，因為數值計算都是結構式演算法，雖然新版的 Fortran 也開始強調物件導向，但用 Fortran 寫物件導向是非常不便的事。. 2.. 由於 Fortran 早期是開發用以求解數值問題，所以 Fortran 在浮點運算方面是採截斷誤差，所以在這方面會比 C++與 Java 等等快很多。. 3.. Fortran 主要是以傳址呼叫為主，指標功能容易出錯且難以維護，而新世代的語言都比較傾向傳值呼叫。. 4.. 跨平台問題，Fortran 的跨平台能力滿差，如寫在微軟系統下的，放在 Linux 或 Unix，大概都會有問題。. 5.. 視窗程式撰寫麻煩，雖然 Fortran 也能撰寫視窗程式，但用 Fortran 寫視窗介面，是非常不便的。. 3.2.2 Visual Basic 程式語言 BASIC 是在 1960 年代中期，由 Dartmouth 學院的 John Kemeny 教授與 Thomas Kurtz 教授所開發，用以撰寫簡單的程式。BASIC 的主要目標就是要讓初學者熟悉程式設計的技術。在各種型態的電腦或硬體平台中受到廣泛使用的 BASIC，已經使得程式語言的效能大幅提昇。當比爾蓋茲建立微軟公司時，他在許多早期的個人電腦上實作. 23.