Informationsmanagement u. Numerische Methoden

Transkript

1 Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Bauinformatik, Prof. Dr.-Ing. Raimar J. Scherer Informationsmanagement u. Numerische Methoden Relationale und Objekt-orientierte Datenstrukturen 6. Semester 6. Übung: Objekt-orientierte Datenstrukturen II

2 Übersicht Das IFC-Datenschema Objektorientierte Modellierung Beschreibung einer gemeinsamen Begriffswelt mit a) EXPRESS b) EXPRESS-G (grafische Notation) Informationsaustausch mit dem STEP-Format a) Anwendung von IFC anhand eines Beispiels b) privates STEP anhand des DLT-Modells aus Ü5 6. ÜO Informationsmanagement Folie 2

3 Industry Foundation Classes (IFC) IFC beschreibt eine gemeinsame Begriffswelt, d. h. es werden Objekte aus einem Ausschnitt der Realität in Klassen eingeteilt und Attribute und Beziehungen zwischen den Klassen definiert. IFC verwendet die durch die ISO genormte Sprache EXPRESS mit ihrer grafischen Notation EXPRESS-G Wird in dieser Begriffswelt ein konkretes Gebäude beschrieben, d.h. eine Instanz erzeugt, werden von den Klassen Objekte mit konkreten Attributbelegungen und konkrete Beziehungen zu anderen Objekten erzeugt. Diese (Instanz-)Daten können mit Hilfe des STEP- Dateiformats (STEP physical file, Abk. SPF) unter den Planern ausgetauscht werden. 6. ÜO Informationsmanagement Folie 3

4 IFC-Projektmodell-basiertes System Bauherr Bauingenieur Tragwerksplaner Architekt TGA Planer Facility Manager Projektmanager Bauleitung 6. ÜO Informationsmanagement Folie 4

5 Anwendung von IFC: Von den in den IFC definierten Klassen können konkrete Objekte, die sog. Instanzen einer Klasse, erzeugt werden. D.h. die IFC-Datenbank wird mit Information gefüllt. Dafür werden die Parameter mit Werten belegt und die Beziehungen zu den entsprechenden Instanzen hergestellt. Dies erfolgt mittels eines CAD-Programms. Diese Instanzen können in eine Datei geschrieben und mit anderen Fachplanern ausgetauscht werden. Als Dateiformat wird das STEP-Physical-File Format (SPF) verwendet. 6. ÜO Informationsmanagement Folie 5

6 Veranschaulichung am Beispiel IfcWall: IfcElement IfcProduct LocalPlacement Representations S[0:2] IfcLocalPlacement IfcProductRepresentation IfcBuildingElement HasMaterial IfcOpeningElement IfcMaterialSelect Spezialisierung/ Vererbung IfcWall IfcColumn IfcWindow IfcBeam 6. ÜO Informationsmanagement Folie 6

7 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Verwendung einer STEP-Datei nach der ISO-Norm 6. ÜO Informationsmanagement Folie 7

8 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Hier beginnt die Beschreibung der einzelnen Instanzen 6. ÜO Informationsmanagement Folie 8

9 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand #10 Jede Instanz erhält einen eindeutigen Identifikator 6. ÜO Informationsmanagement Folie 9

10 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand #10=IFCWALL Gefolgt von dem Namen der Klasse zu der diese Instanz gehört 6. ÜO Informationsmanagement Folie 10

11 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt *) #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); Die Klasse IfcWall besitzt 9 Parameter die im IFC-Schema definiert sind. Fast alle Parameter werden durch Vererbung der Klasse hinzugefügt, d. h. IfcWall besitzt mehrere Superklassen (bspw. IfcRoot, IfcObject, ). *) Die Parameter repräsentieren Werte für die Attribute (bzw. Eigenschaften) einer Klasse. Die Reihenfolge und damit die Bedeutung der Parameter ergibt sich aus der EXPRESS-Definition der jeweiligen Klasse. Die Reihenfolge muss daher für jedes Objekt einer Klasse die gleiche sein. 6. ÜO Informationsmanagement Folie 11

12 Der Vererbungsgraph von IfcWall in IFC2x4: ENTITY IfcWall ENTITY IfcRoot GlobalId OwnerHistory Name Description ENTITY IfcObject ObjectType ENTITY IfcProduct ObjectPlacement Representation ENTITY IfcElement Tag ENTITY IfcWall PredefinedType END_ENTITY; : IfcGloballyUniqueId; : OPTIONAL IfcOwnerHistory; : OPTIONAL IfcLabel; : OPTIONAL IfcText; : OPTIONAL IfcLabel; : OPTIONAL IfcObjectPlacement; : OPTIONAL IfcProductRepresentation; : OPTIONAL IfcIdentifier; : OPTIONAL IfcWallTypeEnum; 6. ÜO Informationsmanagement Folie 12

13 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt *) #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); Platzhalter, wenn kein Wert angegeben, erforderlich zur Wahrung der Parameterreihenfolge (nur möglich bei optionalen Eigenschaften) Wenn Anzahl der zulässigen Werte für eine Eigenschaft > 1, dann müssen diese Werte in Klammern gesetzt werden Verweis auf ein anderes Objekt (d.h. der zulässige Wertebereich für diese Eigenschaft besteht aus Objekten einer Klasse) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 13

14 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); GlobalId, OwnerHistory, Name, Description (von IfcRoot) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 14

15 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); GlobalId, OwnerHistory, Name, Description (von IfcRoot) ObjectType (von IfcObject) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 15

16 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); GlobalId, OwnerHistory, Name, Description (von IfcRoot) ObjectType (von IfcObject) ObjectPlacement, Representation (von IfcProduct) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 16

17 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); GlobalId, OwnerHistory, Name, Description (von IfcRoot) ObjectType (von IfcObject) ObjectPlacement, Representation (von IfcProduct) Tag (von IfcElement) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 17

18 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Über diesen Namen ist die Reihenfolge und Bedeutung der folgenden Parameter bekannt #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); GlobalId, OwnerHistory, Name, Description (von IfcRoot) ObjectType (von IfcObject) ObjectPlacement, Representation (von IfcProduct) PredefinedType (von IfcWall) Tag (von IfcElement) 6. ÜO Informationsmanagement Folie 18

19 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #11=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.W1',#2,$,#200,#12); Y X Die Lage der Wand wird über eine Instanz der Klasse IfcLocalPlacement relativ zu der Lage anderer Bau -Objekte definiert. 6. ÜO Informationsmanagement Folie 19

20 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #11=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.W1',#2,$,#200,#12); #12=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#13,#210,#211); #13=IFCCARTESIANPOINT((0.0, 0.0, 2.5)); Y Z = 2.5 X 6. ÜO Informationsmanagement Folie 20

21 Anwendung von IFC am Beispiel einer Wand Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #11=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.W1',#2,$,#200,#12); #12=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#13,#210,#211); #13=IFCCARTESIANPOINT((0.0,0.0,2.5)); #14=IFCPRODUCTSHAPE('PRODUCTSHAPE.W1',#15,'Aussteifungswand'); #15=IFCSHAPEBODY('SHAPEBODY.W1',(#16),$); #16=IFCSHAPEREPRESENTATION((#17),#1008,.BOUNDINGBOX.,$); #17=IFCBOUNDINGBOX(#19,6.00,3.00,0.2); #19=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#20,$,$); #20=IFCCARTESIANPOINT((0.00,0.00,0.00)); Y X 6. ÜO Informationsmanagement Folie 21

22 Austausch von 5 Wänden (Tabellen-Struktur) Y X Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#2,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #20=IFCWALL ('DAm8ua2sd',#3,$,$,$,#21,(#14),#337,$); #30=IFCWALL ('1Mhx03m0f',#4,$,$,$,#31,(#34),#364,$); #40=IFCWALL ('LrNJq2m04',#5,$,$,$,#41,(#34),#364,$); #50=IFCWALL ('pgwr5q8vo',#6,$,$,$,#51,(#54),#364,$); END- 6. ÜO Informationsmanagement Folie 22

23 Erweiterung des Beispiels um eine Öffnung Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #20=IFCOPENINGELEMENT('OPEN.1',#3,$,$,$,#21,(#24),$,$); #21=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.O1',#3,$,#10,#22); #22=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#23,#210,#211); #23=IFCCARTESIANPOINT((1.5,0.0,0.0)); Y X END- 6. ÜO Informationsmanagement Folie 23

24 Erweiterung des Beispiels um eine Öffnung Assoziation Z #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #20=IFCOPENINGELEMENT('OPEN.1',#3,$,$,$,#21,(#24),$,$); #21=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.O1',#3,$,#10,#22); #22=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#23,#210,#211); #23=IFCCARTESIANPOINT((1.5,0.0,0.0)); Y X END- 6. ÜO Informationsmanagement Folie 24

25 Erweiterung des Beispiels um eine Öffnung #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #20=IFCOPENINGELEMENT('OPEN.1',#3,$,$,$,#21,(#24),$,$); #21=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.O1',#3,$,#10,#22); #22=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#23,#210,#211); #23=IFCCARTESIANPOINT((1.5,0.0,0.0)); Y X Z Assoziation Abstand ÜO Informationsmanagement Folie 25

26 Erweiterung des Beispiels um eine Öffnung #10=IFCWALL ('2qGprhiln',#4,$,$,$,#11,(#14),#337,$); #20=IFCOPENINGELEMENT('OPEN.1',#3,$,$,$,#21,(#24),$,$); #21=IFCLOCALPLACEMENT('LOCALPLACEMENT.O1',#3,$,#10,#22); #22=IFCAXIS2PLACEMENT3D(#23,#210,#211); #23=IFCCARTESIANPOINT((1.5,0.0,0.0)); #24=IFCPRODUCTSHAPE('PRODUCTSHAPE.O1',#25, 'Türöffnung'); #25=IFCSHAPEBODY('SHAPEBODY.O1',(#26),$); #26=IFCSHAPEREPRESENTATION((#27),#1008,.BOUNDINGBOX.,$); #27=IFCBOUNDINGBOX(#29,1.01,2.13,0.2); Y X Z Form Assoziation Abstand ÜO Informationsmanagement Folie 26

27 Beispiel eines DLT aus Übung 5 7,40 2,80 q g 0;0 22,80;0 Aufgabe: Erstellen der SPF-Datenaustauschdatei für den dargestellten DLT basierend auf dem DLT- Datenmodell aus Übung ÜO Informationsmanagement Folie 27

28 7,40 q DLT-Objekt 2,80 g 0;0 22,80; Feld Start_Knoten End_Knoten Knoten nr x INTEGER REAL nr länge y REAL INTEGER REAL 6. ÜO Informationsmanagement Folie 28

29 EXPRESS-G: Feld Start_Knoten End_Knoten Knoten nr x INTEGER REAL nr länge y REAL INTEGER Express: REAL wichtig: -Reihenfolge der Eigenschaften -Zulässige Werte entsprechend Datentypen Entity Knoten; nr : integer; x : real; y : real; End_Entity; STEP: #1=Knoten(1,0.0,0.0); #2=Knoten(2,10.20,0.0); Entity Feld; nr : integer; länge : real; Start_Knoten : Knoten; End_Knoten : Knoten; End_Entity; #3=Feld(1,10.20,#1,#2); 6. ÜO Informationsmanagement Folie 29

30 Instanz des DLT-Modells: 2,80 7,40 q g (0;0) (22,80;0) 1 1 2

31 0;0 22,80;0 Feld nr länge Start_Knoten End_Knoten (ABS)Knoten 1 nr x y INTEGER REAL REAL INTEGER REAL RandKnoten FeldKnoten #1=Randknoten(1,0.0,0.0); #2=Randknoten(2,10.20,0.0); #3=Feld(1,10.20,#1,#2); #4=FeldKnoten(3,2.80,0.0,#3); Start_Knoten End_Knoten REAL länge Feld nr Liegt_in INTEGER 6. ÜO Informationsmanagement Folie 31

32 #1=AuflagerStarr(1,0.0,0.0,.F,.T); #2=AuflagerStarr(2,10.20,0.0,.T,.T); #3=Feld(1,10.20,#1,#2); #4=Feldknoten(3,2.70,0.0,#3); (ABS)Knoten 1 nr x y INTEGER REAL REAL drehbar BOOLEAN verschieblich BOOLEAN RandKnoten 1 FeldKnoten Liegt_in AuflagerStarr AuflagerEla Start_Knoten End_Knoten Feld k REAL REAL länge nr INTEGER 6. ÜO Informationsmanagement Folie 32

33 Instanz der Klasse Standardprofil: #105=Standardprofil($,#200,.HEB150.); Feld hat_querschnitt REAL I x (ABS)Querschnitt besitzt_material (ABS)Material 1 Standardprofil FreiProfil Profiltyp DIN_HEB_Enum ProfiltypenSelect DIN_IPE_Enum EXPRESS-Notation: TYPE DIN_HEB_Enum = ENUMERATION OF (HEB100, HEB150, HEB200); END_TYPE; 6. ÜO Informationsmanagement Folie 33

34 Bsp. für Instanzen der Klassen Einzellast Linienlast Lastfall Lastfallkombination siehe nächste Folie bel_knoten lastgröße Lastwert Einzellast STRING bezeichnung 35, 1, Knoten 1 (ABS)Last Darstellbare Linienlast bel_knoten A[2:?] Linienlast lasttyp RK n FK n FK n+2 RK n+1 SBW-g Lastgröße L[2:?] Lastwert LasttypenEnum Lasttypen z.bsp: Eigenlast; Verkehrslast SBW-q Teil-sbw_select sicherheitsbeiwert Lastfall lasten L[1:?] SBW-q_red STRING bezeichnung lastfälle L[1:?] Lastfallkombination 6. ÜO Informationsmanagement Folie 34

35 #100=Einzellast(.Pfette.,.Eigenlast.,80.0,#2); #101=Linienlast(.Schnee.,.Verkehrslast.,(20.0,25.5),(#1,#2)); #102=Lastfall(.G.,(#100),1.35); #103=Lastfall(.Q.,(#101),1.50); #104=Lastfallkombination(.GZT.,(#102,#103)); 6. ÜO Informationsmanagement Folie 35