Gestione dei Metadati nei Modelli IFC e Processi di Verifica IDS

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ARTICOLO BIM:


" GESTIONE DEI METADATI NEI MODELLI IFC E PROCESSI DI VERIFICA IDS "



Nel contesto del BIM interoperabile, i metadati IFC (Industry Foundation Classes) rappresentano l’insieme di informazioni strutturate che descrivono, qualificano e contestualizzano gli oggetti di un modello digitale. Una corretta strutturazione dei metadati è fondamentale per garantire qualità informativa, automazione dei controlli, scambio affidabile dei dati e utilizzo del modello lungo l’intero ciclo di vita dell’opera nei processi di interoperabilità del dato, ossia capacità di due o più sistemi, reti, mezzi, applicazioni o componenti, di scambiare informazioni tra loro e di essere poi in grado di utilizzarle.


Per metadati IFC si intendono tutte le informazioni non geometriche che

  • descrivono un oggetto (cosa è),
  • ne specificano le caratteristiche (come è fatto),
  • ne definiscono il ruolo nel processo (perché esiste),
  • ne consentono l’identificazione e il collegamento ad altri sistemi.

I metadati IFC sono leggibili sia da persone sia da software e costituiscono la base per:

  • verifiche automatiche (rule checking, IDS),
  • estrazioni quantitative,
  • integrazione con CDE, digital twin e sistemi gestionali.


L’IFC di un modello BIM è fondamentalmente un grande database strutturato di informazioni, le quali devono essere sovra-ordinate in modo strutturato attaraverso la strutturazione dei Pset, da immaginare come un mobile in cui ad ogni cassetto corrispondono un Set di informazioni ordinate per ogni singolo oggetto (fig. 1).



Concetto di Database di metadati in un modello IFC

1. Strutturazione coerente di Metadati nei Modelli IFC mediante Pset


Spesso nell’esportazione di un modello open BIM IFC vengono fatti errori comuni nella strutturazione dei metadati, che comportano la non corrispondenza tra i contenuti informativi presenti sugli oggetti creati con i Software di BIM Authoring e il corrispondente oggetto IFC. Questa “perdita di informazioni” è spesso dovuta ad una trascuranza strutturata di operazioni di ordinamento e categorizzazione dei dati negli oggetti BIM, con opportune operazioni di creazioni delle informazioni, valorizzazione, raccolta, in modo adeguato al fine di settare opportuni Pset ( Property Set ) da trasferire all’interno dei modelli IFC.


Pertanto è necessario definire una strutturazione coerente di “metadati”, ossia una raccolta di “dati su dati” in modo ordinato e settorializzato in funzione delle proprietà comuni associabili agli oggetti. L’elaborazione del dato che miri al soddisfacimento del LOIN informativo nella rispettiva fase progettuale/costruttiva ed in fase di coordinamento e verifica del Processo BIM, diventa la chiave di volta per l’approvazione di un progetto. Una elevata conoscenza degli Standard Open BIM definiti da BuildingSmart International e dalla ISO 16739/24, UNI 11337 e ISO 19650, nonché le procedure di strumenti operativi per la gestione, categorizzazione, raccolta, valorizzazione, esportazione dati, sui Software di BIM Authoring, permette di avere modelli IFC adeguati e privi di problematiche quali:


  • Duplicazione delle stesse informazioni in più Pset;
  • Uso improprio di campi testuali per dati strutturati;
  • Mancanza di quantità ed unità di misura;
  • Nomi di proprietà incoerenti tra oggetti o modelli;
  • Metadati inseriti ma non verificabili.
  • Categorizzazione impropria di oggetti e dati.


La strutturazione dei metadati IFC non è un’attività accessoria, ma una indispensabile e necessaria scelta strategica che determina la qualità e l’usabilità del modello BIM.


Un IFC ben strutturato:

  • comunica in modo chiaro con tutti gli applicativi open BIM e tutti gli attori;
  • può essere verificato automaticamente secondo gli standard richiesti;
  • abilita processi digitali avanzati di coordinamento, controllo e verifica.


Integrare standard IFC, quali classificazioni oggetti e dati, Pset coerenti e processi di verifica IDS significa trasformare il modello BIM in un vero contenitore informativo affidabile, in cui il valore aggiunto del modello digitale condiviso è appunto la “I” di information.


Ciascuna verifica di coordinamento si sviluppa a partire dalla verifica di una idonea classificazione delle parti del modello digitale su applicativi che riescono a visualizzare le geometrie e la classificazione dei dati sui singoli oggetti. La verifica di code checking su modelli IFC  viene svolta in appositi applicativi di controllo e verifica secondo dei rule-set (regole di controllo) definiti, interrogando ed estrapolando le informazioni utili dai modelli informativi per categoria di oggetto o per proprietà comuni. Le regolo di controllo possono essere costruiti a priori sulla sull’attività di coordinamento e verifica da eseguire, o impostati in maniera automatica-semiautomatica sulla base delle impostazioni predefinite del software di controllo. (fig. 2)

 

Strutturazione metadati in un Visualizzatore di verifica IFC


Una corretta Strutturazione dei Dati sugli oggetti IFC garantisce anche dei processi di interoperabilità tra Software diversi e per scopi diversi, permettendo nel settaggio dei Pset e nella visualizzazione delle geometrie interessate, di creare modelli MVD - (Model View Definition) che è una definizione “formale” per definire un sottoinsieme dello standard IFC, progettata per supportare uno specifico caso d’uso (use case) del modello Open BIM. La MVD stabilisce quali entità IFC, relazioni e proprietà devono essere presenti affinché un modello sia utilizzabile correttamente in un determinato processo. IFC = linguaggio completo ; MVD = “dialetto” IFC per uno scopo preciso

 

 

Lo schema IFC è molto ampio e flessibile. Ma senza una strutturazione alla base di MVD:

  • i modelli possono essere formalmente validi ma inutilizzabili;
  • i software interpretano i dati in modo diverso;
  • non è possibile garantire interoperabilità reale.

La MVD consente:

  • interoperabilità affidabile;
  • scambi dati mirati;
  • controlli automatici di conformità;
  • riduzione delle ambiguità informative.


Esempi di MVD ufficiali IFC: Coordination View ( Coordinamento multidisciplinare - Clash detection - Uso più diffuso storicamente); Quantity Take-Off View ( Computi metrici - Estrazione quantità - Focus su geometria misurabile) ; Reference View / Design Transfer View ( Scambio tra software di authoring - Continuità informativa tra discipline); Il modello Open BIM IFC non è unico ma in funzione agli usi e alle relazioni da soddisfare nei processi di interoperabilità mediante settaggi di appositi di MVD (fig. 3).


Schema MVD – Model View Definition


  • MVD dai modelli IFC serve anche alle certificazione software Open BIM in modo standardizzato, tanto che BuildingSMART utilizza le MVD per verificare le compatibilità di geometrie e dati strutturati tra software diversi; verificare che import/export siano conformi agli standard richiesti; garantire interoperabilità minima tra piattaforme, spesso mediante lo standard “Certificato IFC4 Reference View”.


2. Da MVD a IDS


A Giugno 2024, a Londra, BuildingSmart International ha annunciato la pubblicazione della versione 1.0 dell’IDS (Information Delivery Specification), che ottiene il riconoscimento ufficiale come standard ISO. Concretamente la trasformazione del concetto di MVD di Modelli IFC sui processi di verifica delle informazioni strutturate.


Rappresenta un passaggio chiave per l’interoperabilità in ambiente OpenBIM perché questo nuovo standard introduce uno strumento chiaro, affidabile e nativamente machine readable, pensato per strutturare e condividere in modo rigoroso i requisiti informativi, veicolati dai modelli digitali Open BIM.


MVD = cosa il software deve supportare ; IDS = cosa il modello deve contenere ai fini di verifica ;


MVD e IDS sono processi complementari, non alternativi. Pertanto nel tempo si è eseguita una evoluzione da una conversione da processo prettamente informativo ad un processo operativo; il passaggio da MVD a IDS era necessario perché le MVD sono complesse da sviluppare e poco flessibili e scalabili per progetti specifici, per questo BuildingSMART ha introdotto IDS, che non sostituisce le MVD ma le affianca a livello di processi di progetto e contratto rendendo verificabili i requisiti informativi reali sui modelli e oggetti IFC. In sintesi la MVD è il fondamento informatico dell’interoperabilità IFC e definisce come usare correttamente IFC per uno scopo specifico, cosa essenziale per il linguaggio di scambio tra software diversi, quindi scambio geometrie, dati e certificazioni. Pertanto la MVD lavora insieme a IDS per garantire qualità e conformità dei modelli IFC. (fig. 4)


Schema Standard IFC come unione di MVD & IDS


I requisiti informativi (Information Requirements) definiscono quali informazioni devono essere prodotte, in relazione a macro-obiettivi di processo: costituiscono un elemento fondamentale nello sviluppo di una commessa BIM, poiché orientano la modellazione digitale, agevolano la produzione conforme e il trasferimento dei dati strutturati tra i diversi attori coinvolti nelle varie fasi del processo edilizio.


Uno degli ostacoli principali ad una corretta gestione di una commessa BIM è rappresentata, infatti, dalla formalizzazione dei requisiti informativi ( LOIN ) e quindi dalla loro esplicita e chiara definizione.

Secondo la norma ISO 19650, ed in base alla ISO 7817-1 i requisiti informativi devono sempre rispondere a quattro domande:


  1. Quali informazioni devono essere prodotte?
  2. Quando devono essere fornite?
  3. Come devono essere strutturate?
  4. A chi sono destinate?


L’IDS fornisce una forma chiara e formalizzata alle risposte a queste domande, definendo in sostanza il Livello di Fabbisogno Informativo atteso per ogni oggetto del modello. Tale procesi di verifica vanno a completamento coi formati Open BIM definiti da BuildingSMART nei vari ambiti ( IFC, IDS, BCF, OpenCDE )  (fig. 5),  

In assenza di requisiti informativi chiari, il modello rischia di risultare incompleto, incoerente o poco affidabile nei processi successivi, come il coordinamento interdisciplinare o la gestione dell’opera lungo l’intero ciclo di vita ( Facility Managment ).


Applicazione degli standard nelle fasi del processo openBIM

3. Che cos’è l’IDS come sintassi informatica ?


L’Information Delivery Specification (IDS) è fondamentalmente un documento strutturato ed esportabile in formato XML progettato per essere letto e interpretato sia da persone fisiche che da computer (machine readble document), contenente i requisiti di scambio informativo. La sua struttura si basa su uno schema XSD (XML Schema Definition), che garantisce coerenza e rigore sintattico.


Lo scopo dell’IDS è quindi definire, in modo chiaro e verificabile, i requisiti informativi ( metadati ) associati agli oggetti di un modello digitale IFC. Consente di trasformare ciò che, tradizionalmente, è contenuto in documenti testuali o fogli di calcolo (spesso eterogenei e privi di struttura), in un set di regole standardizzate e facilmente automatizzabili (fig. 6)


Esplicitazione dei requisiti informativi in formato XML

La trasformazione digitale rappresenta un’opportunità per il sistema delle costruzioni ma anche una grande sfida: cruciale diventa l’implementazione di strumenti e procedure volti ad ottimizzare e automatizzare i processi di scambio informativo, di valorizzazione e aggiornamento dei dati inseriti nei modelli informativi e di validazione del contenuto informativo.


Perché gli standard rivestono un ruolo così importante? Essi permettono di creare un vocabolario condiviso, utile non solo all’identificazione degli oggetti digitali, ma anche alla definizione e all’organizzazione di altre informazioni. Consentono, inoltre, di sviluppare procedure automatizzate per l’elaborazione e il controllo dei dati veicolati dai modelli informativi, riducendo al minimo errori e ambiguità, facilitando il confronto e l’integrazione tra software diversi e garantendo interoperabilità e coerenza lungo l’intero processo progettuale e costruttivo.


4. Perché serviva un nuovo standard IDS per i requisiti informativi ?


Attualmente, molti software BIM impiegati per lo sviluppo dei modelli digitali generano soluzioni proprietarie, estensioni native e interfacce grafiche per la gestione e la valorizzazione dei dati. Queste soluzioni sono generalmente valide all’interno dello stesso software, ma non tengono conto di come i dati verranno letti o trasferiti su piattaforme e applicativi differenti.


Questo approccio comporta diverse problematiche ricorrenti:

  • i requisiti informativi vengono comunicati in modo incoerente o troppo generico;
  • manca un linguaggio comune tra software diversi, rendendo difficile l’interoperabilità;
  • diventa complesso verificare automaticamente la qualità dei modelli;
  • è spesso necessario riscrivere regole e specifiche per ogni nuova commessa, aumentando tempi e costi.


Lo standard IDS quindi nasce proprio per superare queste criticità, proponendo un modello “gratuito, leggero e standardizzato” che consente di trasmettere requisiti informativi verificabili in modo automatico. Esso prevede che, già nelle fasi iniziali del processo, vengano definite quali informazioni includere all’interno dei modelli digitali richiesti, evitando così incongruenze tra i dati, lacune o al contrario un eccesso ingiustificato di informazioni.


L’IDS viene redatto definendo in modo strutturato i requisiti informativi, specificando classi IFC, proprietà, vincoli e criteri di validazione. Il file, formalizzato in XML secondo lo schema BuildingSMART, viene trasmesso al responsabile della modellazione, che configura l’ambiente di Authoring affinché le entità e le proprietà richieste siano correttamente istanziate. Completato il modello, i dati vengono esportati in formato IFC e sottoposti a verifica automatizzata tramite un motore di validazione IDS, che confronta le entità del modello con le specifiche richieste, controllando struttura, tipizzazione, proprietà, valori e coerenza semantica. Il processo produce un report di conformità che evidenzia esiti e non-conformità, supportando la revisione e l’eventuale aggiornamento del modello (fig. 7).


Flowchart di verifica dei contenuti informativi con lo standard IDS


5. Creazione di un file IDS: dalla teoria alla pratica


Il passaggio dalla formulazione tradizionale dei requisiti, basata su documenti testuali, tabelle Excel o file PDF, a requisiti formalizzati in formato IDS rappresenta un cambiamento sostanziale nel modo di gestire le informazioni.


L’efficacia dello standard è massimizzata quando applicato a dati strutturati secondo il formato IFC: è, quindi, essenziale considerare il modello digitale come ad un modello dati formalmente strutturato, non solo un contenitore geometrico.


Sul sito di BuildingSMART è disponibile l’elenco aggiornato dei software che supportano la creazione e la lettura dei file IDS: in qualsiasi software o piattaforma, un file IDS risulta sempre organizzato in tre sezioni principali (fig. 8):

  1. Descrizione generale
    Include informazioni sul contesto, lo scopo, la versione e gli attori coinvolti.
  2. Applicabilità
    Definisce a quali oggetti IFC, categorie o modelli si applicano le regole    .
  3. Requisiti
    È il cuore del documento: contiene le proprietà, le loro condizioni, i formati ammessi, le unità di misura, le relazioni e tutti i vincoli necessari per garantire la conformità del modello.


Schermata dell’applicativo per la creazione di un IDS con le tre sezioni principali


La principale difficoltà è rappresentata dal rispetto di una sintassi rigorosa: ciascun requisito deve essere espresso in modo strutturato e non ambiguo, assegnato ad una specifica categoria di oggetti; le informazioni geometriche devono essere tradotte in requisiti (property) espressi secondo una logica coerente e interpretabile da software (fig. 9) 


Esempio di definizione dei requisiti di un IDS secondo una sintassi strutturata


5. Condivisione e integrazione nei processi BIM e verifica del modello in conformità all’IDS


Una volta creato, un file IDS può essere pienamente integrato nei processi BIM, diventando uno strumento centrale per la gestione, la condivisione e il controllo dei requisiti informativi lungo tutto il ciclo di vita del progetto. Può essere:

 

  • pubblicato in un CDE (Common Data Environment) e condiviso tra tutti gli stakeholders;
  • importato nei software di modellazione per guidare la compilazione dei parametri;
  • utilizzato nei software di verifica per automatizzare i controlli;


Questo evita la proliferazione di regole scritte in modi diversi e semplifica notevolmente la gestione dei requisiti lungo l’intero ciclo di vita della commessa.


Una volta che il modello BIM è stato realizzato o aggiornato secondo le prescrizioni dell’IDS, si passa alla fase di model checking.

In questa fase:

  1. il software legge il modello (generalmente esportato in formato IFC);
  2. analizza i parametri e le proprietà degli elementi.
  3. li confronta con i requisiti definiti nell’IDS.
  4. restituisce un report automatico che evidenzia:
  • elementi conformi,
  • elementi non conformi,
  • informazioni mancanti o in formato errato.

Questa fase è cruciale per garantire che il modello sia effettivamente pronto per la consegna o per il passaggio di fase progettuale, evitando rilavorazioni tardive e costose.



Lettura e verifica di conformità di un file IFC rispetto ai requisiti definiti nell’IDS

6. L’IDS come nuova frontiera dell’OpenBIM: benefici e sfide per il futuro


L’introduzione dell’Information Delivery Specification rappresenta un cambiamento profondo nel modo in cui il settore delle costruzioni definisce e gestisce i requisiti informativi. La forza dell’IDS sta innanzitutto nella sua capacità di trasformare un processo tradizionalmente complesso e spesso ambiguo in un sistema chiaro, strutturato e verificabile.


Uno dei principali vantaggi, quindi, è l’assenza di vincoli legati a specifici fornitori di software: essendo basato su linguaggio XML, lo standard è completamente aperto e può essere implementato da qualsiasi piattaforma in grado di leggere e interpretare questo formato.


Accanto a questi vantaggi, è importante riconoscere anche alcuni elementi che rappresentano ancora delle sfide. Le procedure più efficaci per l’applicazione congiunta degli standard IDS e bSDD sono ancora in fase di consolidamento, e la comunità tecnica sta lavorando alla definizione di workflow condivisi che ne massimizzino il potenziale. Inoltre, sebbene lo standard sia aperto, la verifica del contenuto informativo dei modelli richiede spesso l’utilizzo di software dedicati, che in molti casi comportano un investimento economico. Si tratta tuttavia di strumenti fondamentali per garantire un controllo rigoroso e automatizzato della qualità del modello.


Nel complesso, nonostante alcuni aspetti ancora in evoluzione, l’IDS rappresenta un passo decisivo verso processi più chiari, standardizzati e interoperabili, consolidando la direzione intrapresa dall’approccio OpenBIM.


Esempio di verifica informativa a partire da file IDS e generazione di report

AUTORI:

CEO & BIM Manager - Ing. Domenico Spanò - BIMTrainer srls

BIM Expert/BIM Coordinator - Arch. Lucia Pierni - BIMTrainer srls

.... PER CHI VOLESSE COMPRENDERE COSA SIA UN MODELLO IFC E GESTIRE METADATI STRUTTURATI AI FINI DELLE VERIFICHE DI PROGETTI DI OPERE PUBBLICHE BIM...


Il Team di BIMTrainer srls  con i suoi BIM Expert  qualificati BIM Specialist, BIM Coordinator e BIM Manager,  svolge supporto e affiancamento alle Pubbliche Amministrazioni come Supporto ai RUP, Studi di Progettazioni ed Imprese di Costruzione  ai fini di definire le procedure di Documenti di Gara ( CI - Capitolati Informativi / oGI / pGI - Offerta/Piani di Gestione Informativa  ) Creazione di Standard BIM  intErni all'Ente/Organizzazione ( BEST Practice BIM finalizzati anche alla Certificazione SGBIM UNI 74/19 - Prox. UNI 11337/8 ), processi di Coordinamento e Verifica dei Progetti BIM dal PFTE all'AS-BUILT  di Cantiere.

 

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