Towards an ontology-based, open data exchange format for interoperability in BIM processes

Professionals and researchers of the Architecture, Engineering and Construction (AEC) field have started implementing Building Information Modelling methods and tools years ago, but their success is limited by the spread of these technologies. Regulators, on the other hand, worked on the harmonization of building processes standards with BIM-based tools of different nature. One of the issues is the possibility of information exchange and tracking throughout the building project and service life according to a standardised data format. With this idea, IFC (ISO 16739) is being developed, as an open data format. Nonetheless, the problems of interoperability are growing with the complexity of the models and the number of operators around the project. With this purpose, Semantic Web technologies, such as the Web Ontology Language (OWL), appear to be an interesting tool to tackle interoperability issues thanks to web services and, furthermore, machine learning tools. The translation of existing data model towards Semantic Web oriented frameworks has started both aligning IFC data model, through IFCowl, and with brand new ontologies, tailored on specific purposes. Linked data technologies enable the link of static building digital models with web-based databases of different domains. The introduction of Semantic Web technologies allows the development of tools for querying and reasoning on large heterogenous datasets, as those of BIM. In the field of building renovation, the European project BIM4EEB aims to study, develop and implement linked data technologies, besides creating a shareable tool-kit for the optimization of renovation in residential existing building. Particular of the work is the harmonisation of existing standards for open BIM, as this topic as been addressed as crucial in the development and integration of web-based technologies on BIM models. This work proposes a general overview of these attempts, showing their principles and their possible application for interoperability in construction field.

Le metodologie BIM (Building Information Modelling) sono oggetto di ricerca da ormai diversi anni e hanno cominciato a diffondersi nel settore delle costruzioni offrendo un affidabile supporto alle fasi di progetto, costruzione e gestione di edifici nuovi o edifici esistenti. Tuttavia, esistono diversi strumenti per gestire tali processi, più o meno specifici a un ambito di applicazione, e non sempre è garantito il corretto scambio di informazioni tra committenza, progettisti e costruttori. Per questo motivo, sia i normatori sia gli sviluppatori di software per il BIM si sono impegnati nello sviluppo di piattaforme di scambio dati standardizzate, rendendo il modello IFC normativa con la ISO 16739. Ciononostante, i problemi di interoperabilità diventano sempre più rilevanti al crescere della complessità dei progetti e al crescere del numero di partecipanti al processo, e in molti casi IFC non rappresenta una valida e affidabile alternativa per una corretta comunicazione nel progetto. Tra le diverse tecnologie per migliorare lo scambio e l’uso delle informazioni riguardanti un edificio, gli strumenti del Web Semantico rappresentano uno degli scenari futuri più concreti per la modellizzazione e l’uso dei dati dei modelli BIM, grazie alla loro capacità di rappresentare e gestire grandi ed eterogenee basi di dati. Per poter sviluppare ontologie e altre tecnologie semantiche nel mondo delle costruzioni uno dei primi passi è stato quello di adattare i modelli esistenti, come ifcOWL, traduzione in linguaggio RDF del ben noto modello IFC, a linguaggi costruiti per applicare queste nuove metodologie. L’utilizzo di strumenti caratterizzati da una forte base semantica apre allo sviluppo di applicazioni che automatizzino alcuni processi di progettazione o ad altre tecnologie di tipo logico e di intelligenza artificiale. In questo contesto il progetto BIM4EEB punta allo sviluppo, alla gestione e alla validazione di un metodo di integrazione di queste tecnologie nel campo della riqualifica energetica di patrimonio immobiliare esistente. Uno degli aspetti fondamentali di questo progetto è l’armonizzazione delle normative esistenti in materia di modelli BIM e la loro caratterizzazione semantica, indicata da diversi ricercatori come punto cruciale per lo sviluppo e la diffusione di tecnologie intelligenti per il BIM. In questo lavoro si propongono un approfondimento sullo stato dell’arte in materia di normativa BIM e di tecnologie di Web Semantico, evidenziandone i principi, le metodologie e i campi di applicazione.