16º Simpósio Nacional de Geometria Descritiva e Desenho Técnico V International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design Santa Cruz do Sul, RS - Brasil - 08 - 11 Setembro de 2003
UTILIZAÇÃO DE ARQUIVOS IFC NA TRANSFERÊNCIA DE DADOS ENTRE PROJETOS DIGITAIS Claudio Alcides Jacoski1 Universidade Comunitária Regional de Chapecó - UNOCHAPECÓ, Brasil Centro Tecnológico - CETEC
RESUMO O artigo apresenta um estudo realizado junto a escritórios de projeto, com o olhar voltado à interoperabilidade dos sistemas, a partir da solução de problemas existentes quando da transferência de dados, objetos, e informação entre participantes de projetos digitais em CAD. Efetivamente se aborda o uso dos arquivos IFC (Industry Foundation Classes) e sua associação com a linguagem de texto XML (Extended Markup Language), e também as possibilidades geradas por estes, desde a extração de informações textuais de desenhos, até sua circulação através da web. Se apresentam assim inúmeras oportunidades de utilização da Internet como o meio para a troca de informações extraídas do projeto. Ressaltam-se também os esforços na padronização de vocabulários para a transferência de informação entre os agentes participantes do projeto digital. Abordam-se o esforço internacional de padronização com a utilização dos arquivos IFC, e os desdobramentos dados pelo IAI (International Alliance for Interoperability), para a utilização deste tipo de arquivo. Apresentam-se assim, inúmeras possibilidades com a utilização de arquivos textos na transferência dos objetos de desenho, com a redução nos problemas de interoperabilidade entre softwares, tanto de CAD como de outros tipos de aplicativos com finalidades diversas, como: quantificação, catalogação de materiais, orçamento, e outros. Palavras Chaves: interoperabilidade
Arquivos
IFC,
transferência
informação,
ABSTRACT The paper presents a study in design offices, from the solution of existing problems in data transfer, between participants of digital design in CAD. Effectively the use of IFC (Industry Foundation Classes) files is appproached and its association with the XML (Extended Markup Language), and also the possibilities generated for these, since the extration 1
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of literal information of drawings, until its circulation through web. Some chances of use of the Internet are presented as the way for the exchange of information. Many efforts have happened in the attempt of standardization of vocabularies for the information transference enters the participant agents of the digital design. One also approaches some international experiences in the use of IFC files, and the unfoldings given for the IAI (International Alliance for Interoperability), for the use of this file type. As much of CAD as of other applicatory ones with diverse purposes is distinguished that with the use of files texts in the transference of drawing objects, with possibility of reduction in problems of interoperability. Key words: IFC files, transfer of information, interoperability.
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Introdução
O trabalho a que se refere este artigo pauta-se nas possibilidades geradas pelos arquivos IFC (Industry Foundation Classes) para efetivar a transferência de informações em projetos de construção civil. Ao se utilizar ferramentas CAD algumas inconveniências são encontradas para a integração da informação dos projetos, principalmente em se tratando do uso da Internet. A dificuldade de diversos agentes atuarem sobre um mesmo projeto necessitando compartilhar uma série de informações é algo ainda não solucionado. A partir de uma pesquisa realizada junto a escritórios de projeto, buscou-se identificar problemas gerados quando da transferência de informações, ou com o uso dos projetos digitais, no tocante a questões de interoperabilidade entre os sistemas e ferramentas de trabalho. Com o surgimento das linguagens de texto, como o “XML” (Extended Markup Language), foi propiciado um novo direcionamento de esforços no sentido de publicação e divulgação da informação através da Web. Observou-se assim uma possibilidade de compartilhar dados entre agentes participantes do processo do projeto. Neste sentido o trabalho realizado pela International Alliance for Interoperability – IAI, tem agregado os esforços na formalização de um protocolo padrão para os dados de desenho (não somente de desenho, mas no atual estágio de desenvolvimento das classes IFC, é esta etapa que está praticamente concluída), como forma que estes possam a qualquer momento ser extraídos da ferramenta CAD, e transformados em arquivos texto, podendo ser importados em outras ferramentas. Desta forma, outros avanços começam a surgir, como a possibilidade de inclusão de outros elementos no projeto, que comporão o arquivo texto, como por exemplo, informações sobre o processo, sobre a técnica construtiva, orçamento, informações textuais extras no projeto, enfim, dando uma nova perspectiva já no âmbito do projeto.
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A transferência de informação na integração do projeto
A comunicação segura de dados tem oferecido sérias barreiras pelas seguintes razões: Primeiro a interoperabilidade de dados que é um antigo e custoso problema, na maioria das vezes não solucionada. Depois o tamanho dos arquivos a serem transferidos representa uma preocupação. Muitos sistemas de e-mails não permitem a transmissão de
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grandes arquivos, e no caso de ser possível, ocasionam problemas, o mais comum é causar lentidão na rede. Adicionalmente existem várias plataformas de sistemas computacionais na cadeia produtiva e que muitas vezes não são adequadas para suportarem quantidades massivas de dados. Estas razões podem demonstrar a distância existente entre o processo de projeto de engenharia com os processos de outros tipos de indústrias. Estima-se que atualmente de 35 a 70% do tempo despendido pelo projetista, ainda é realizado em tarefas manuais (sem auxílio de ferramentas computacionais), em projetos que tenham como foco o desenvolvimento de projetos de engenharia. A recente história mostra que os softwares utilizados pela indústria da construção – AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção), os CADs em particular, estão longe de serem pioneiros em inovações, se comparados com outras áreas. Ainda há muito que se fazer neste aspecto, também é importante recordar que não há efetivamente uma Norma Brasileira que atenda a classificação e organização da informação do setor. A padronização é geralmente considerada como solução derradeira para o problema de transferência de dados, entre parceiros de projetos. Em processos onde não há troca digital a padronização não é tão bem aceita. Durante os últimos anos alguns tipos de empresas tem desenvolvido padrões para compartilhar documentos eletrônicos, destacam-se na indústria - a automobilística, e nos serviços - o ramo bancário. Ambos possibilitaram a troca eletrônica entre as organizações. Buscando compor um padrão junto a Construção Civil para facilitar o compartilhamento, a transferência de dados e a integração, é que diversas pesquisas internacionais buscam propor uma padronização para linguagens de especificação, transferência de dados, ou documentação de formatos. Segundo o trabalho de ANDRESEN (2001) pode-se citar como padronizações de organismos internacionais: O CSI – Construction Specification Institute (EUA) que tem sob sua responsabilidade o MasterFormat, e o OCCS (Overall Construction Classification System); a ISO (International Organization for Standardization) com a ISO 12006; o sistema STABU da National Buildings Specification of the Netherlands, o NS 3420 da Norwegian Building Standards, na Suécia o SFB, no Reino Unido as especificações do RIBA Royal Institute of British Architects, e enfim, no Brasil, destaca-se o trabalho desenvolvido pelo projeto CDCON (www.cdcon.ufjf.br). 2.1
O formato IFC (Industry Foundation Classes)
Em 1993, algumas das maiores empresas da indústria da construção dos Estados Unidos, iniciaram uma discussão para utilizarem mais efetivamente a Tecnologia da Informação (T.I.) pelo setor. Este grupo formou a IAI (Industry Alliance for Interoperability) em 1994. Foi trazido a publico em 1995 no AEC System Show em Atlanta (EUA) a interoperabilidade de sistemas CAD e softwares de simulação. Ainda naquele ano, se firmou como uma organização global chamando-se International Alliance for Interoperability – IAI. A IAI é um organismo sem fins lucrativos de ação orientada. Sua missão é definir, publicar, promover especificações para classes de objetos da indústria da construção; o Industry Foundation Classes – IFC, foi o padrão definido como base, para possibilitar o compartilhamento de informações de projeto através de todo seu desenvolvimento e em aplicações técnicas. O IFC define um elemento de construção (projeto), através de um modelo orientado a objeto, transferível entre aplicativos que operem com o mesmo. As extensões IFC são públicas e abertas para implementar o uso por qualquer membro, são definidos pela
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indústria, são extensíveis e são desenvolvidos a qualquer tempo conforme a necessidade. Diversas indústrias de software já utilizam o IFC, devido este padrão ser neutro, é possível que o mesmo se torne futuramente um padrão para a indústria. As grandes empresas de CAD, como: Autodesk, Bentley, Nemetschek e IEZ; tem incorporado em seus produtos o “menu” para IFC. Abaixo se apresenta o resultado da extração em IFC de arquivos CAD. O processo seguinte é o da manipulação das “strings” que ainda se desenvolve na pesquisa. ISO-10303-21; HEADER; FILE_DESCRIPTION(('IFC 1.5 Exchange File'),'2;1'); FILE_NAME('ADT.dwg','2002-08-27T22:33:54',('Anyone'),('Autodesk'),'0.9 - IFC Step Toolbox Version 1.5.1 Addendum 1 (24. August 1998)','AutoCAD','AutoCAD'); FILE_SCHEMA(('IFC151')); ENDSEC; DATA; #1=IFCAUDITTRAIL(993646062,$,0,$,0,$,0,()); #2=IFCOWNERHISTORY(0,0,'AecIfcUtility','UNSPECIFIED',#1); #4=IFCPERSON('Anyone',$,$,$,$,(),()); #16=IFCNOTATIONFACET('NotationString',$); #17=IFCCLASSIFICATIONNOTATION((#16)); #18=IFCCLASSIFICATION('WallMaterial',$,#17,'Brick',$); #19=IFCCLASSIFICATIONLIST((#18),1); #24=IFCAUDITTRAIL(993646062,$,0,$,0,$,0,()); #25=IFCOWNERHISTORY(0,0,'AecIfcUtility','UNSPECIFIED',#24); #27=IFCAUDITTRAIL(993646062,$,0,$,0,$,0,()); #28=IFCOWNERHISTORY(0,0,'AecIfcUtility','UNSPECIFIED',#27); #29=IFCRELCONTAINS('*&QEKYQ>/O0RXYK45Q,$',#28,(),.F.,.F.,#22,(#26),.PR OJECTCONTAINER.,.T.); #34=IFCAUDITTRAIL(993646062,$,0,$,0,$,0,()); #35=IFCOWNERHISTORY(0,0,'AecIfcUtility','UNSPECIFIED',#34);
Figura 1: Arquivo texto de extensão IFC gerado a partir de um projeto. Para auxiliar na implementação, a IAI indicou o desenvolvimento de uma ferramenta auxiliar para escrever objetos e atributos em IFC (de linguagem EXPRESS) utilizando linguagem C++. O IFC constitui-se em um modelo central, com imediata interferência em quatro áreas iniciais: Arquitetura, serviços da construção, gerenciamento de obras, e ferramentas gerenciais. Os arquivos de formato IFC podem ser transferidos tanto por via física, e-mail, através de redes, ou também por interface de software. O modelo define objetos, atributos e relacionamento entre as áreas, trazendo a definição da geometria, unidades, e utilidades comuns. O modelo de recursos da geometria, tem múltiplas representações para o objeto: • Geometria Referencial; • Espaço limitante; • Atributo-direção da representação geométrica; • Explícita representação geométrica. Geometria Referencial: Define o ponto de origem do objeto e a orientação no espaço tridimensional; Espaço limitante: Define o recorte retangular onde o objeto físico adapta-se completamente;
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Atributo direção: O atributo-direção da representação define a locação, orientação e dimensão de elementos construtivos que tenham forma (como paredes, janelas, portas, etc...) Explícita representação geométrica: Define elementos construtivos que tenham forma como sólidos (usam protocolo STEP). No projeto mais especificamente, também pode se conjeturar acerca da utilização de uma linguagem padrão de transferência de dados associados a arquivos IFC, permitindo a utilização de mesmos objetos em softwares de CAD, de simulação de ambientes, ou de cálculo estrutural. As possibilidades que se oferecem com esta situação, é a eliminação de uma série de contratempos na adequação de elementos de projetos, paralisações e dificuldades que são enfrentadas atualmente pelos projetistas. 2.2
A necessidade de vocabulários únicos para o setor de projetos
É premente ao setor de projetos de construção civil (engenheiros, arquitetos, escritórios, entidades representativas, etc) uma discussão a respeito da padronização sobre os vocabulários utilizados em desenho. A ASBEA (Associação Brasileira de Escritórios de Arquitetura – http://www.asbea.org.br) demonstrou interesse na resolução do problema com uma sugestão na padronização dos layers. A ASBEA, desenvolveu uma norma para Otimização e Padronização de Informações de projetos em cad, chamada Cad Norma 2.0. Esta padronização sugere a unificação de layers e pastas de trabalho. Softwares como o Architectural Desktop da Autodesk, permitem a configuração de layers, a partir de um sistema externo como é esta sugestão da ASBEA. Com a publicação do livro “Diretrizes Gerais para a Intercambialidade de Projetos em Cad” (2002), formalizou este empenho no sentido de dar uma padronização ao Sistema de Nomenclatura de Diretórios de Projetos, de arquivos e de Layers. Embora a ASBEA tenha adotado o termo intercambialidade, alguns autores têm usado o termo interoperabilidade (JACOSKI e LAMBERTS, 2002) que aparentemente parece ser mais adequado, uma vez que intercâmbio denota a ocorrência da mudança dos dados (câmbio), muitas vezes o que ocorre é somente a transferência destes dados tendo a necessidade, portanto, destes serem interoperáveis entre os sistemas. Segundo BRUNNERMEIER E MARTIN (1999), interoperabilidade é a habilidade para comunicar dados através de diferentes atividades produtivas. É essencial para a produtividade e competitividade de muitas indústrias devido a eficiência requerida pelos projetos e a produção, onde o processo conta com uma representação digital do produto e com a participação de diferentes agentes. O intercâmbio de dados ou como dito acima, a transferência de dados a partir do projeto é uma questão importante para o desenvolvimento de novas soluções na integração dos processos, e na resolução de problemas de comunicação. É um desafio bastante grande a ser vencido, principalmente pela grande quantidade de informações geradas pelos diversos agentes envolvidos, cada qual com uma série de especificidades, produtos, e processos. Além disso pela possibilidade de existir problema de interoperabilidade entre os sistemas concebidos com a finalidade de armazenar, visualizar e gerenciar o manuseio destes dados. Conforme LIMA JÚNIOR E CÂMARA (2002), no cenário atual, é inquestionável o uso de XML como padrão para intercâmbio de dados. Sendo que a grande vantagem apresentada pela XML, é a flexibilidade oferecida para criar “tags” que expressam o significado do dado descrito, obtendo-se um documento rico semanticamente. Mas a simples descrição dos dados por tags XML promove a interoperabilidade semântica, apenas quando houver um software pronto a entender o significado destas e inferir
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relacionamentos entre entidades produzindo novas informações a partir das que recebeu. Torna-se fundamental neste caso aproveitar o poder de descrição semântica do padrão XML para estruturar os dados, explicitando relacionamentos entre as entidades, de forma que novas informações possam ser inferidas a partir do próprio dado.
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A pesquisa nos escritórios de projeto
Realizou-se uma pesquisa junto à Escritórios de Projeto, com objetivo de identificar situações de interoperabilidade geradas pelo uso de ferramentas computacionais principalmente CAD. Foram acompanhados os procedimentos na execução dos projetos, com foco especial nos problemas existentes na fase de transferência dos arquivos e nos problemas existentes em relação ao uso e comunicação de informações no processo do projeto. 3.1
Locais de realização da pesquisa
A pesquisa ocorreu junto a escritórios de projeto de destaque no Estado de Santa Catarina, e foram abrangidos os seguintes tipos de projetos: Projeto Arquitetônico, projeto hidro-sanitário, projeto elétrico, projeto estrutural. Nesta investigação se colheu diversas situações durante o processo de projeto que possibilitaram a execução de um protocolo mínimo de transferência de informação entre os agentes participantes. Outro importante destaque a ser dado foi o levantamento das perdas que é ocasionado pelas interrupções em projetos. Esta pesquisa realizada junto aos diversos escritórios resultou na identificação do percentual de perda de 22,56% no conjunto do processo de projeto. 3.2
Levantamentos realizados
Com a pesquisa busca-se observar os tipos de interoperabilidade existentes, e os problemas de interrupção de projetos. Citam-se alguns deles: • Falta de Interoperabilidade entre os sistemas CAD usados; • Transferência Eletrônica não automática; • Modificação na versão do software utilizado; • Incompatibilidade entre tipo de arquivos; • Perda de dados na conversão de arquivos; • Perda na conversão de layers; • Modificações na dimensão de textos e cotas. Neste sentido a pesquisa derivou então para a discussão do intercâmbio de dados sintáticos e semânticos a partir do projeto como forma de possibilitar avanços no sentido de tornar virtual diversos processos de projeto, sejam eles de comunicação, transferência de dados, compatibilização de arquivos, etc. Com a automatização, os problemas de aquisição de dados geométricos originais, definidos com um compilador de IFC, possibilitam a redução dos esforços e custos de preparação que se tem atualmente. Trabalhos manuais de saída e transferência da informação através de recursos textuais, podem ser eliminados. Além de nenhuma informação ser perdida, pode reduzir os custos de simulação e manipulação dos projetos de simulação. O desenvolvimento dos demonstrativos não é feito numa base única. Isto permitite a todo projetista utilizar os aplicativos adequados à sua empresa, tornando-a mais competitiva e customizando suas informações.
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Considerações Finais
O desenvolvimento do padrão IFC pode contribuir consideravelmente para a troca e distribuição de informações de projeto, dirimindo o problema de interoperabilidade, que associado ao uso de linguagem XML, podem oportunizar uma integração da base de dados, tanto internamente à empresa, quanto de toda a cadeia produtiva. Embora urge o envolvimento dos organismos nacionais para uma efetivação destas inovações junto à Indústria, que pode deparar-se com problemas futuros de adequação de terminologias e sintaxes usadas por estas linguagens de características textuais. Não há como negar as inúmeras contribuições que o uso de informações textuais extraídas do projeto podem representar para a gestão do processo desde sua criação até a implementação.
Agradecimentos Ao programa FAPE/UNOCHAPECÓ pelo financiamento da pesquisa.
Referências ANDRESEN, J. L. Classification of building information – european and IT system. In: CONSTRUCTION IT AFRICA, 2001, Mpumalanga. Anais… Mpumalanga: CIBInternational Council for Building Research Studies and Documentation, n. 9., 2001. Disponível em: . Acesso em: 04 jul. 2001. CAMBIAGHI, H. et al. Diretrizes gerais para intercambialidade de projetos em CADIntegração entre projetistas, construtoras, e clientes. São Paulo: PINI, 2002. 44 p. ISBN 85-7266-140-9. JACOSKI, C.; LAMBERTS R. A interoperabilidade como fator de integração de projetos em construção civil. In: Workshop Nacional: Gestão do processo de projeto na construção de edifícios, II, 2002, PUCRS, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre, PUCRS, 2002. 1 CD-ROM. LIMA JÚNIOR, P. O.; CÂMARA, G. GeoBR: Intercâmbio sintático e semântico de dados espaciais. Informática Pública, vol. 04, n. 02, jul./dez. 2002. BRUNNERMEIER, S. B. e MARTIN, S. A. Interoperability costs in the US automotive supply chain. Supply Chain Management: An International Journal, v.07, n. 02, p. 7182, 2002. Disponível em: . Acesso em: 26 abr. 2002. ROSENMAN, M e WANG, F. A component agent based open CAD system for collaborative design. Automation in Construction, n. 10, p. 383–397, 2001. Disponível em: . Acesso em: 17 jan. 2002.
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