Day16：BIM與IFC標準介紹及數據流架構

17th鐵人賽 openbim ifc door column

Yi-Ping, Fang

2025-08-16 00:23:40

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　　今天開始進入BIM/IFC新單元，我曾在Day02和Day04對它們做了簡單的介紹。本篇主要會介紹OpenBIM的起源、更深入的IFC技術結構、IFC在整個數據流中所扮演的角色，那我們就開始吧！

16.1. OpenBIM的發展與影響

OpenBIM is the practice of BIM in a vendor-agnostic manner.
OpenBIM 是一種與供應商無關的 BIM 實務。
…BIM data must be defined using an open data standard,…[1]
BIM 資料必須使用開放資料標準進行定義。

　　OpenBIM的概念大約發展於2010年前後，它所定義的BIM模型並非由特定商業軟體或專有格式所建置，而是透過開放資料標準(包含IFC、DXF、SVG、STEP…等)等格式建置的模型。

　　早期BIM市場多由少數商業軟體壟斷(~~懂得都懂~~)，造成資料封閉、跨軟體協作困難，於是產業內開始呼籲資料「開放」、「互通」的重要性，這也直接催生了兩大組織：

buildingSMART International（bSI）：[2]
主要為國際標準（如IFC、BCF…）的制訂與產業推廣。
OSArch（Open Source Architecture）：
全球性的BIM與建築數位化「開源」社群平台，致力於推動開放原始碼軟體在AEC（建築、工程、營建）產業的實際應用與發展。

　　OpenBIM 的推動，讓BIM資料能跨越軟體、廠商與專業領域自由流通，也讓資料自主權回到用戶手上，不會因為今天沒有續訂購買軟體，而造成檔案無法開啟的窘況。

16.2. IFC標準介紹

16.2.1. 主流版本

IFC2x3：於2006年發布，最穩定且廣泛使用的版本
IFC4.0：於2013年發布，支援更多專業（尤其是MEP、基礎設施），但部分舊版BIM軟體支援度不足
IFC4.3：於2022年發布，支持更多基礎設施領域，但仍處於推廣與驗證階段

16.2.2. 資料結構

以門（IfcDoor）與柱（IfcColumn）為例，其結構可簡化表示如下：

16.2.2.1. 樹狀階層

# IfcDoor&IfcColumn繼承關係簡圖
IfcDoor                      // 門
 ├── IfcDoorType               // 門的型別定義（如單扇門、雙扇門）
 ├── IfcPropertySet              // 屬性集（防火等級、隔音、是否外門等）
 ├── IfcMaterial               // 材料資訊（鋁、木、鋼等）
 ├── IfcOpeningElement            // 門所填充的開口（由牆或隔間鑿出）
 └── IfcBuildingStorey            // 所在樓層（如 1 樓、2 樓）

IfcColumn                      // 柱
 ├── IfcColumnType               // 柱的型別定義（矩形柱、圓柱等）
 ├── IfcPropertySet              // 屬性集（承重能力、耐火等級等）
 ├── IfcMaterial               // 材料資訊（混凝土、鋼材等）
 └── IfcBuildingStorey            // 所在樓層（如 1 樓、地下室等）

16.2.2.2. 簡化資料語法範例

用 STEP（ISO 10303-21）可簡化表示如下：

# STEP語法範例
// 門
#10 = IFCDOOR('D1', '900x2100mm', $, $, 900., 2100.);        // 門：編號 D1，尺寸 900x2100mm
#11 = IFCDOORTYPE('DT-1', 'SINGLE_SWING_LEFT');             // 門型：單扇左開
#12 = IFCPROPERTYSET('Pset_DoorCommon', (...));             // 屬性集：常用門屬性（防火、隔音等）
#13 = IFCMATERIAL('Aluminum');                               // 材料：鋁

// 柱
#20 = IFCCOLUMN('C1', $, $, $, $, $);                // 柱：編號 C1
#21 = IFCCOLUMNTYPE('CT-1', 'RECTANGULAR');               // 柱型：矩形柱
#22 = IFCMATERIAL('210/280 Concrete');                  // 材料：210/280 混凝土

16.2.2.3. IFC數據流架構概念圖

#  IfcDoor數據流架構
IfcRoot
 └─ IfcObjectDefinition
     └─ IfcObject
         └─ IfcProduct
             ├─ ObjectPlacement → IfcLocalPlacement        // 定位
             ├─ Representation → IfcProductDefinitionShape  // 幾何
             └─ IfcElement
                 └─ IfcBuildingElement
                     └─ IfcDoor
                         ── 草案
                         │   ├─ IfcDoorType / IfcDoorStyle     
                                // *型別/開啟型式
                         │   ├─ IfcBuildingStorey           
                                // *所在樓層
                         │   └─ （可有）IfcOpeningElement       
                                // *開口意向
                         ── 設計
                         │   ├─ IfcPropertySet（Pset_DoorCommon）  
                                // *防火、隔音
                         │   ├─ IfcDoorLiningProperties         
                                // 門框
                         │   ├─ IfcDoorPanelProperties         
                                // 門扇
                         │   └─ IfcMaterial / LayerSet / ConstituentSet
                                // *材料
                         ── 分析
                         │   └─ IfcPropertySet（性能相關項）       
                               // 供能耗/聲學等分析
                         ── 送審
                         │   └─ IfcDocumentReference             
                               // 安裝圖/測試報告
                         ── 施工
                         │   ├─ IfcRelFillsElement → IfcOpeningElement 
                               // 填充開口
                         │   └─ （可有）IfcRelConnectsWithRealizingElements
                               // 五金/感測件
                         ── 運維
                             └─ IfcDocumentReference             
                                // 維修手冊/檢測紀錄

# IfcColumn數據流架構
IfcRoot
 └─ IfcObjectDefinition
     └─ IfcObject
         └─ IfcProduct
             ├─ ObjectPlacement → IfcLocalPlacement      // 定位
             ├─ Representation → IfcProductDefinitionShape  // 幾何
             └─ IfcElement
                 └─ IfcBuildingElement
                     └─ IfcColumn
                         ── 草案
                         │   ├─ IfcColumnType                
                                 // *型別（矩形、圓柱…）
                         │   └─ IfcBuildingStorey / SpatialZone     
                                 // *所在樓層/區域
                         ── 設計
                         │   ├─ IfcPropertySet（Pset_ColumnCommon）    
                                 // *承重、耐火…
                         │   └─ IfcMaterialProfileSet(Usage) / LayerSet 
                                // *剖面/層組
                         ── 分析
                         │   └─ IfcPropertySet（結構性能項）       
                                // 強度/剛度等
                         ── 送審
                         │   └─ IfcDocumentReference           
                                // 設計計算書/合格證明
                         ── 施工
                         │   ├─ IfcRelConnectsElements / WithEccentricity
                                // 與梁板連接/偏心
                         │   └─ （可有）IfcRelHasOpenings / VoidsElement 
                                // 穿孔/開槽
                         ── 運維
                             └─ IfcDocumentReference           
                                // 鑑定/巡檢/維護紀錄