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La era en que los agentes IA operan automáticamente BIM: Historia y futuro de CAD y BIM según investigación más reciente
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Esta es una traducción automática del texto original en japonés
Introducción
La IA se está popularizando gradualmente y se está utilizando en muchas situaciones, desde la vida cotidiana hasta el trabajo. En el campo de la arquitectura e ingeniería civil, también se espera el aprovechamiento de la IA en diversas situaciones, y entre ellas, la automatización del diseño mediante IA, que ha estado sugiriendo posibilidades desde hace tiempo, se está volviendo cada vez más práctica. Aquí, nos gustaría revisar nuevamente la evolución histórica de cómo las herramientas digitales como CAD (Computer-Aided Design) y BIM (Building Information Modeling) han transformado las operaciones en la industria de arquitectura e ingeniería civil, y reflexionar sobre cómo avanzarán en el futuro, basándonos en las investigaciones académicas más recientes.
Historia del CAD y BIM: BIM no es el sucesor del CAD
Aquí revisaremos la historia del CAD y BIM. Como punto importante que es necesario comprender como premisa, el CAD y BIM tienen líneas genealógicas diferentes, por lo que BIM no es el sucesor del CAD. La diferencia más significativa es que CAD es una herramienta versátil aplicable más allá del ámbito de arquitectura e ingeniería civil, mientras que BIM es una herramienta especializada en el ámbito de arquitectura e ingeniería civil.
Historia del CAD
Años 1950-1960: Nacimiento del concepto y surgimiento de SKETCHPAD
Tecnología para la definición matemática de formas: Las raíces tecnológicas del CAD se remontan a finales de los años 1950, cuando surgieron demandas de automatización en la manufactura en las industrias militar y aeroespacial. En el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el desarrollo de APT, una herramienta de programación automática para máquinas herramienta de control numérico (Numerical Control: NC), se convirtió en la base para la definición matemática de formas. (Ball, 2013; Weisberg, 2008)
Desarrollo de SKETCHPAD: El verdadero precursor del CAD moderno es Sketchpad, desarrollado por Ivan Sutherland del MIT en 1963 como investigación de su tesis doctoral. Este sistema era revolucionario, permitiendo dibujar y manipular figuras de forma interactiva con una computadora utilizando un tubo de rayos catódicos (Cathode Ray Tube: CRT) y una pluma de luz, además de aplicar restricciones geométricas (reglas que definen y limitan las relaciones de posición relativa y forma entre elementos como puntos, líneas y superficies). (Alin & Stăncioiu, 2024; Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
Desarrollo de sistemas internos en grandes empresas: En los años 1960, grandes empresas de la industria automotriz y aeronáutica comenzaron a desarrollar sus propios sistemas 2D/3D utilizando computadoras mainframe. Los ejemplos representativos incluyen DAC-1 de General Motors (GM), CADAM de la empresa Lockheed y UNISURF de Renault. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
Años 1970: Surgimiento de sistemas llave en mano comerciales y establecimiento de fundamentos
Inicio del mercado comercial: Con la fundación de Applicon y Computervision en 1969, la tecnología CAD pasó de los laboratorios de investigación al mercado comercial. Posteriormente, surgieron empresas principales tempranas como Auto-trol, Calma e Intergraph. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
Suministro como sistemas llave en mano: Los sistemas CAD de la época se vendían como sistemas llave en mano (sistemas que, después de la compra, están listos para usar cuando se gira la llave e se encienden), integrando minicomputadoras (como PDP-11 de DEC) con pantallas de almacenamiento de tubos y digitalizadores. Dado que costaban más de $150,000 por unidad, era una tecnología limitada principalmente a grandes empresas. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
El padre del CAD/CAM y el preludio del modelado de sólidos: MCS, fundada por Patrick Hanratty, desarrolló software de diseño y manufactura como ADAM, estableciendo la base para la popularización del CAD al proporcionar licencias a múltiples proveedores. Además, durante este período, Ian Braid y otros avanzaron en la investigación fundamental de técnicas de modelado de sólidos (métodos para crear modelos sólidos tridimensionales llenos) como la representación de fronteras (Boundary Representation: B-Rep) y la geometría sólida constructiva (Constructive Solid Geometry: CSG). (Ball, 2013; Weisberg, 2008)
Años 1980: Popularización de las PC y llegada de AutoCAD
Democratización mediante CAD para PC: Cuando los precios del hardware cayeron drásticamente a principios de los años 1980, la estructura del mercado CAD cambió radicalmente. Con la presentación de AutoCAD, un software económico para computadoras personales (PC) por Autodesk en 1982, el CAD se volvió accesible a empresas medianas y pequeñas e ingenieros de diseño independientes que antes no podían permitírselo, convirtiéndose en el estándar de facto de la industria. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
Transición a estaciones de trabajo: Por otro lado, las empresas que requerían procesamiento más sofisticado pasaron de mainframes a estaciones de trabajo de ingeniería basadas en UNIX, como las de Apollo y Sun Microsystems. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
Surgimiento del diseño paramétrico basado en características: En 1987, Parametric Technology Corporation (PTC) presentó Pro/ENGINEER. Se trataba de un sistema revolucionario que mantenía el procedimiento de diseño del usuario como historial y permitía que todo el modelo se actualizara automáticamente simplemente cambiando parámetros (variables) como dimensiones. Este fue un cambio paradigmático importante llamado la quinta generación en la industria CAD, con un impacto tan significativo que hizo que los sistemas existentes quedaran obsoletos. (Tornincasa & Monaco, 2010; Weisberg, 2008)
Años 1990-2000: Auge del CAD de rango medio y evolución hacia el modelado directo
CAD 3D de rango medio basado en Windows: A mediados de los años 1990, con las mejoras en el sistema operativo Windows e Intel, surgieron CAD 3D de rango medio basados en Windows (CAD entre gama alta y baja) como SolidWorks (1995) y Solid Edge (1996), que eran económicos y ofrecían excelente operabilidad, capturando el mercado de las costosas estaciones de trabajo UNIX. (Tornincasa & Monaco, 2010; Wolfe, July-Sep 2025)
Tecnología de modelado directo: Aunque el modelado paramétrico era poderoso, tenía la debilidad de que cuando las condiciones de restricción iniciales se volvían demasiado complejas, era difícil para otros modificar el modelo. Por ello, a finales de los años 2000 surgió la tecnología de modelado directo (sin historial), que permitía manipular directamente de forma intuitiva superficies y bordes sin estar limitado por el historial. Actualmente, los sistemas CAD híbridos que fusionan las ventajas de ambos enfoques se han convertido en la corriente principal. (Tornincasa & Monaco, 2010)
Integración en PLM: El CAD moderno ha superado ser simplemente una herramienta de modelado geométrico, funcionando ahora como núcleo de sistemas PLM (Product Lifecycle Management) que integran análisis (Computer Aided Engineering: CAE) y manufactura (Computer Aided Manufacturing: CAM), además de gestionar todo el ciclo de vida del producto. (Weisberg, 2008; Wolfe, July-Sep 2025)
Expansión hacia BIM: En el ámbito de la arquitectura y construcción, ha evolucionado hacia Building Information Modeling (BIM), que lleva atributos de información, convirtiéndose en una base de información integral que abarca desde el diseño hasta el mantenimiento y operación. (Sacks et al., 2018)
Historia del BIM
Años 1960-1970: Nacimiento del concepto y desarrollo de prototipos
Predicción del futuro del diseño paramétrico: Douglas C. Englebart predijo el futuro del diseño arquitectónico utilizando elementos paramétricos basados en objetos en su artículo "Augmenting Human Intellect". (Borkowski, 2023; Hız et al., 2023)
Propuesta del concepto de plantilla: El arquitecto Christopher Alexander propuso el concepto de plantilla para automatizar el proceso de diseño, sentando las bases para un enfoque orientado a objetos (que luego conduciría al lenguaje de patrones). (Alexander, 1977; Borkowski, 2023)
Desarrollo del BIM original por el padre del BIM: Charles M. Eastman y otros de la Universidad Carnegie Mellon desarrollaron y presentaron Building Description System (BDS), el primer software con la lógica del BIM actual. BDS poseía una base de datos continuamente actualizada con información sobre materiales y proveedores, y era revolucionario porque podía generar automáticamente y consistentemente plantas, alzados y perspectivas a partir de una única descripción. Tras BDS, Eastman desarrolló GLIDE con una lógica similar, continuando con la demostración de conceptos de modelado de información en el ciclo de vida de la construcción. (Hız et al., 2023)
Años 1980: Albores de la comercialización y surgimiento del "modelado de edificios"
Presentación de Radar CH (posteriormente ArchiCAD): Graphisoft de Hungría presentó Radar CH (posteriormente ArchiCAD), que ofrecía un enfoque 3D basado en objetos sin depender de costosas estaciones de trabajo. Durante el mismo período, sistemas pioneros como RUCAPS y SONATA también fueron desarrollados en el Reino Unido. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008)
Definición de requisitos esenciales del BIM: En un artículo sobre el proyecto de reforma del aeropuerto de Heathrow en Londres utilizando RUCAPS, Robert Aish expresó por primera vez el método que ahora conocemos como BIM utilizando el término Building Modelling (Modelado de Edificios). En este artículo, ya estaban claramente definidos los requisitos esenciales del BIM moderno, como modelado 3D, componentes paramétricos, bases de datos relacionales y fases temporales del proceso de construcción. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
Años 1990: Nacimiento del término "BIM" y desafíos de interoperabilidad
Nacimiento del término BIM: G.A. van Nederveen y F.P. Tolman publicaron el artículo "Modelling multiple views on buildings". Se reconoce ampliamente que este artículo fue el primero en utilizar el acrónimo "Building Information Model (BIM)" en la literatura académica. (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
Establecimiento de IAI (posteriormente buildingSMART): El surgimiento de formatos de datos propietarios específicos de cada proveedor creó una barrera significativa para el intercambio de datos entre disciplinas (interoperabilidad). Para resolver esto, se formó un consorcio empresarial encabezado por Autodesk, y en 1995 se estableció formalmente IAI (International Alliance for Interoperability, actual buildingSMART). (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023; Laakso & Kiviniemi, 2012; Sacks et al., 2018)
Lanzamiento del IFC: IAI lanzó la primera versión (IFC 1.0) del "IFC (Industry Foundation Classes)", un estándar de datos abierto neutral respecto al proveedor, estableciendo una base técnica para la colaboración multidisciplinaria. (Hız et al., 2023)
Años 2000: Establecimiento y adopción como estándar industrial
Nacimiento de Revit: Revit, equipado con un potente motor de cambio paramétrico, fue desarrollado por Charles River Software (adquirido por Autodesk en 2006). (C. Eastman et al., 2008; Hız et al., 2023)
Difusión global del término BIM: A través de las actividades de Jerry Laiserin, un destacado analista de la industria, y los documentos técnicos publicados por Autodesk, el término BIM logró un avance global sin precedentes. La tecnología, que anteriormente era denominada por diferentes nombres como Edificio Virtual en cada empresa, fue integrada bajo el lenguaje común de BIM. (Borkowski, 2023; C. Eastman et al., 2008)
Presentación del modelo de madurez BIM: En el Reino Unido se propuso el modelo de madurez BIM (Bew-Richards ramp), definiendo claramente los niveles de adopción gradual de BIM (Level 0 a Level 3). Este modelo se convirtió en un indicador importante para los gobiernos nacionales al formular políticas de promoción de BIM, y en un criterio de referencia para que las empresas midieran su nivel de dominio del BIM. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018)
Desde la década de 2010 en adelante: Promoción nacional y evolución de estándares abiertos
Obligatoriedad del BIM en diversos países: El gobierno británico publicó una estrategia BIM en 2011 y a partir de 2016 hizo obligatorio el uso de "Level 2 BIM" en todos los proyectos de contratación pública. Además, en Singapur (CORENET), Estados Unidos (GSA), países nórdicos como Finlandia y Corea, se ha promovido y hecho obligatorio el uso de BIM e formato IFC en proyectos públicos. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
Difusión de openBIM: Bajo el liderazgo de empresas como Graphisoft y Tekla, la iniciativa openBIM se aceleró significativamente. Esto permitió escapar del BIM cerrado confinado a software específico, y el enfoque de vincular sin problemas las herramientas óptimas a través de formatos estándar abiertos como IFC se generalizó ampliamente. (Borkowski, 2023; Hız et al., 2023)
Arquitectura de datos CAD
La filosofía del CAD se refleja en las directrices de diseño de datos y la estructura. Aquí organizamos la arquitectura de datos.
Mecanismo del DXF
En el intercambio de datos CAD, el DXF (Drawing Interchange Format) es el estándar de facto ampliamente utilizado en todo el mundo. El DXF, desarrollado por Autodesk para AutoCAD, fue diseñado para que la información de su estructura de datos interna propietaria (DWG) pudiera ser leída y escrita de manera exhaustiva por otros sistemas, en formato de texto ASCII legible por humanos (texto escrito en el código de caracteres más fundamental y universalmente común, que expresa 128 tipos de caracteres como valores de 7 bits), y se generalizó ampliamente en la industria. (Autodesk, 1993)
Descripción de datos mediante el método de códigos de grupo: El mecanismo más característico de los archivos DXF es un método propio de descripción de datos llamado código de grupo. Los datos dentro del archivo no están dispuestos de manera desordenada, sino que siempre están constituidos por pares de dos líneas: un código de grupo (un entero positivo) y su valor. Cuando un programa lee un DXF, solo mirando el código de grupo en la primera línea, puede discriminar de manera precisa el tipo de dato y el significado del valor que sigue en la segunda línea. Específicamente, se define que si el código es "0-9" es una cadena de caracteres, si es "10-59" es un número de punto flotante como coordenada X o escala, y si es "60-79" es un número entero. El código "0" en particular es especial y funciona como marcador para declarar el inicio de una sección o entidad (figura). (Autodesk, 1993)
Estructura jerárquica de todo el archivo: Para evitar que los datos de texto se expandan de manera desordenada, el archivo completo se divide y se almacena en "secciones" lógicas que comienzan con "0" y "SECTION", y terminan con "0" y "ENDSEC". Las cuatro secciones principales son las siguientes: (Autodesk, 1993)
Sección HEADER (Encabezado): Variables del sistema como información de versión del dibujo ($ACADVER) y coordenadas de límite del dibujo ($EXTMIN, $EXTMAX) se guardan seguidas por el código de grupo "9" que indica el nombre de la variable.
Sección TABLES (Tablas): Contiene listas de configuraciones con nombres que se reutilizan repetidamente dentro del dibujo, como tipos de línea, capas (layers) y estilos de caracteres. Al inicio de cada tabla se declara el número máximo de elementos, de modo que el lado de lectura pueda asignar memoria de manera eficiente.
Sección BLOCKS (Bloques): Almacena la definición de "bloques" que reúnen múltiples figuras en una sola. Se convierte en los datos base para reutilizar el mismo grupo de figuras dentro del dibujo, y también se registra la información de ruta a archivos de referencia externa.
Sección ENTITIES (Entidades): Describe la sustancia de datos de figuras geométricas como líneas, círculos y texto que se dibujan realmente en la pantalla. El archivo se cierra con un marcador "0" y "EOF (End of File)".
Almacenamiento de datos de forma: La sección ENTITIES contiene coordenadas y propiedades de figuras como líneas (LINE) y círculos (CIRCLE), pero están optimizadas para prevenir el agrandamiento excesivo del archivo de texto. Por ejemplo, si propiedades de figuras como color o tipo de línea son iguales a valores por defecto como "BYLAYER (seguir la configuración de capa)", esos datos no se escriben en el archivo y la descripción en sí se omite. El programa en el lado de lectura tiene un mecanismo de interpretar automáticamente valores por defecto cuando los datos se omiten. Además, existen restricciones en la representación de cadenas, como que datos de texto largo (MTEXT, etc.) se dividan y se almacenen en fragmentos de 255 caracteres. (Autodesk, 1993)
Aligeramiento de la representación de espacio 3D: Al guardar datos de figuras en espacio 3D, el DXF también utiliza un concepto de compresión propio. En lugar de registrar completamente todas las coordenadas absolutas 3D (Sistema de coordenadas mundial: WCS), se almacenan datos basándose en un plano 2D local llamado "Sistema de coordenadas de entidad (ECS)". Por ejemplo, figuras planas como círculos y texto se registran como coordenadas 2D (X, Y) en el ECS donde reside la figura y altura (Elevation) desde el WCS. Además, para indicar en qué dirección se orienta el plano en el espacio 3D, se registra solamente el "vector de extrusión en dirección del eje Z". El programa que lee los datos utiliza una regla de cálculo matemático llamado "Arbitrary Axis Algorithm (Algoritmo de eje arbitrario)" para generar automáticamente ejes X e Y consistentes a partir de este vector Z, restaurando con precisión la posición de la figura en el espacio 3D original. Esto reduce significativamente la cantidad de datos. (Autodesk, 1993)
Adjunción de datos externos: El DXF no solo guarda figuras geométricas, sino que también posee un mecanismo flexible llamado "Datos de entidad extendida (XDATA)" que permite que software de terceros adjunte datos no geométricos propios (información de atributos, etc.) a las figuras. XDATA se asigna códigos de grupo especiales en la serie 1000 (por ejemplo, 1000 es una cadena de caracteres, 1040 es un número real, etc.), y es posible incrustar información propia dentro de una figura comenzando con el nombre de aplicación registrado. (Autodesk, 1993)
Aceleración de lectura y escritura de datos: El DXF, al ser formato de texto ASCII, posee transparencia legible por humanos, pero presenta desafíos como tamaño de archivo grande, errores de redondeo en números de punto flotante y velocidad de lectura lenta. Para resolver esto, Autodesk también proporciona el formato "DXF binario". Este mantiene la misma estructura de datos que la versión ASCII (método de códigos de grupo), pero los datos se describen directamente como valores binarios (como punto flotante de precisión doble IEEE). Esto permite reducir el tamaño del archivo en aproximadamente un 25% mientras se mantiene completamente la precisión de los datos, y mejora la velocidad de lectura y escritura hasta en 5 veces. (Autodesk, 1993)
Código de ejemplo
Muestra de código de grupo
Con respecto al código de grupo, a continuación se muestra un ejemplo. Utilizamos el formato DXF como analogía de una solicitud presentada a una oficina gubernamental.
—
Supongamos que una solicitud a una oficina gubernamental se describe de la siguiente manera:
Campo 1 (Nombre): Yamada Taro
Campo 2 (Fecha de nacimiento): 1 de enero de 1990
Campo 3 (Dirección): Chiyoda Ward, Tokio...
—
Si escribimos esto simplemente alternando números y contenido, se vería así:
—
1
Yamada Taro
2
1 de enero de 1990
3
Chiyoda Ward, Tokio...
La línea 1 es el número, la línea 2 es el contenido de ese número. Esta es la estructura básica del método de código de grupo de DXF.
—
En un archivo DXF, el número de la solicitud anterior se llama código de grupo, y el contenido se llama valor.
—
0 ← Código de grupo (indica el tipo de entidad/elemento)
LINE ← Valor (significa que es una línea)
8 ← Código de grupo (indica la capa)
0 ← Valor (el nombre de la capa es "0")
10 ← Código de grupo (coordenada X del punto inicial)
0.0 ← Valor (X = 0.0)
20 ← Código de grupo (coordenada Y del punto inicial)
0.0 ← Valor (Y = 0.0)
11 ← Código de grupo (coordenada X del punto final)
100.0 ← Valor (X = 100.0)
21 ← Código de grupo (coordenada Y del punto final)
0.0 ← Valor (Y = 0.0)
—
Esta información representa una línea trazada de (0,0) a (100,0).
Muestra de la estructura jerárquica de todo el archivo
A continuación se muestra un ejemplo de la estructura jerárquica de todo el archivo. Un archivo (DXF) que guarda un plano dibujado en CAD es como un archivador de documentos con 5 cajones.
┌─────────────────────────┐
│ ▼ Archivo DXF (Archivador)
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ HEADER │ ← Información básica de todo el plano
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ TABLES │ ← Registro de configuraciones de uso frecuente
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ BLOCKS │ ← Registro de componentes reutilizables
│ └───ENDSEC──┘
│
│ ┌─ SECTION ─┐
│ │ ENTITIES │ ← Formas realmente dibujadas
│ └───ENDSEC──┘
│
│ EOF ← Cerrar el archivador
└─────────────────────────┘
Cada cajón tiene un nombre, y al principio del cajón dice "0 SECTION" (abrimos el cajón aquí), y al final dice "0 ENDSEC" (cerramos este cajón).
Muestra del HEADER (encabezado)
Esta es la metainformación de todo el archivo. No es el contenido del plano en sí, sino una descripción de qué tipo de plano es. Como ejemplo cotidiano, es como la portada de un libro.
Autor
Editorial
Año de publicación
El HEADER de DXF contiene
Versión de AutoCAD ($ACADVER)
Rango de visualización del plano ($EXTMIN, $EXTMAX)
Unidades (mm / m / inch, etc.)
Configuración de capa actual
Una muestra real es la siguiente:
—
0
SECTION
2
HEADER
9
$ACADVER ← Nombre de variable "Versión de AutoCAD"
1
AC1027 ← Valor "Versión 2013"
9
$EXTMIN ← Nombre de variable "Esquina inferior izquierda del plano"
10
0.0 ← Coordenada X
20
0.0 ← Coordenada Y
9
$EXTMAX ← Nombre de variable "Esquina superior derecha del plano"
10
1000.0
20
500.0
0
ENDSEC
—
El código de grupo 9, que aparece por primera vez aquí, indica un nombre de variable (variable del sistema).
TABLES (tablas): Directorio de configuraciones de uso frecuente
Este es un lugar donde se registran configuraciones reutilizables con nombre. Como ejemplo cotidiano, es como el directorio telefónico de una empresa.
Departamento de Ventas A: Extensión 100
Departamento de Contabilidad B: Extensión 200
Cuando queremos escribir en el cuerpo del documento que contactemos a la persona A, es tedioso escribir cada vez "A (Departamento de Ventas, Oficina Principal de Tokio, ingresó en 1990...)". Por lo tanto, registramos el nombre y los detalles de antemano. Este es el rol del TABLES.
En el TABLES de DXF se escriben
Tabla de capas: correspondencia entre nombre de capa, color y tipo de línea
Tabla de tipos de línea: definición de patrones como "línea discontinua", "línea de trazo y punto"
Tabla de estilos de texto: fuente, tamaño
Tabla de estilos de cota
que se escriben aquí.
Una muestra real (extrayendo solo la tabla de capas) es la siguiente:
—
0
SECTION
2
TABLES
0
TABLE
2
LAYER ← Inicio de tabla de capas
70
3 ← Hay 3 capas (declaración de número máximo)
0
LAYER
2
0 ← Nombre de capa "0"
62
7 ← Número de color 7 (blanco)
6
CONTINUOUS ← Tipo de línea "línea continua"
0
LAYER
2
Wall ← Nombre de capa "Wall"
62
1 ← Número de color 1 (rojo)
6
CONTINUOUS
0
LAYER
2
Door ← Nombre de capa "Door"
62
3 ← Número de color 3 (verde)
6
CONTINUOUS
0
ENDTAB ← Fin de tabla de capas
0
ENDSEC
—
Muestra de BLOCKS (bloques)
Este es un lugar donde se registran componentes que agrupan múltiples formas. Como ejemplo cotidiano, es como la caja de piezas de bloques Lego.
Unidad de ventana (marco + rejilla + etiqueta como conjunto)
Unidad de puerta (marco + puerta + tirador como conjunto)
Bloque de título (el cuadro en la esquina inferior derecha del plano que contiene el nombre del plano, escala y fecha)
Una vez registrados estos como componentes, se pueden reutilizar en muchos lugares en el plano. Al dibujar puertas en 100 ubicaciones, simplemente especificamos colocar la unidad de puerta aquí, en lugar de dibujar la forma de la puerta desde el principio cada vez.
—
Muestra real:
0
SECTION
2
BLOCKS
0
BLOCK
2
DoorUnit ← Nombre de bloque "DoorUnit"
10
0.0 ← Punto de referencia del bloque (X)
20
0.0 ← Punto de referencia (Y)
0
LINE ← Línea 1 que constituye este bloque
8
0
10
0.0
20
0.0
11
800.0
21
0.0
0
LINE ← Línea 2 que constituye este bloque
8
0
10
0.0
20
0.0
11
0.0
21
2100.0
0
ENDBLK ← Fin del bloque "DoorUnit"
0
ENDSEC
—
Y en el cuerpo del documento (ENTITIES), escribimos así:
—
0
INSERT ← Insertar bloque
2
DoorUnit ← Llamar "DoorUnit"
10
1000.0 ← Posición X de colocación
20
0.0 ← Posición Y de colocación
—
Solo con esto, se dibuja una puerta en esa posición.
ENTITIES（Entidades）de ejemplo
Este es el cajón principal. Aquí se alinean las líneas, círculos, textos y otros elementos realmente dibujados en la pantalla. Como ejemplo cercano, sería el cuerpo principal de una carta de motivación. ENTITIES es el protagonista del archivo.
Muestra del objeto real
—
0
SECTION
2
ENTITIES
0
LINE ← Primera línea
8
Wall
10
0.0
20
0.0
11
1000.0
21
0.0
0
LINE ← Segunda línea
8
Wall
10
0.0
20
0.0
11
0.0
21
500.0
0
CIRCLE ← Círculo
8
Door
10
500.0
20
250.0
40
50.0
0
INSERT ← Invoca y coloca "DoorUnit"
2
DoorUnit
10
800.0
20
0.0
0
TEXT ← Texto
8
Annotation
10
500.0
20
600.0
40
20.0
1
LIVING ROOM
0
ENDSEC
—
Esto representa un estado en el que se han dibujado 2 muros, 1 círculo que indica una puerta, 1 componente de puerta y 1 texto que dice LIVING ROOM. El contenido descrito aquí es exactamente lo que se ve en la pantalla de CAD (líneas, círculos, texto, etc.).
Muestra de EOF (End of File)
Al final, hay un marcador que indica el fin del archivo.
—
0
EOF
—
Si no está escrito aquí, el lado del CAD interpreta que "el archivo está cortado" y emite un error. Es equivalente a la página al final del libro que dice "fin, terminado".
Proceso desde que se dibuja un plano en CAD hasta que se guarda en DXF
En CAD, el proceso en el que se dibuja un plano y se guarda como DXF (Drawing Interchange Format), un formato que permite el intercambio de datos entre diferentes sistemas, se fundamenta en una serie continua de cálculos precisos y conversiones de datos.
Disposición de figuras geométricas (proceso de dibujo): El diseñador crea planos combinando figuras geométricas (primitivas) como segmentos de línea, arcos y texto en una tableta de dibujo digitalizada llamada CAD. A diferencia de BIM, el sistema CAD en sí no entiende que la línea dibujada es una "pared" en términos de significado, sino que la procesa como un conjunto puro de elementos gráficos (líneas y texto). (Ball, 2013; C. M. Eastman, 1989)
División lógica de secciones del archivo: Cuando comienza el guardado (exportación) en formato DXF, los datos no se escriben de manera desordenada, sino que se dividen estrictamente en secciones lógicas como HEADER (variables del sistema), TABLES (configuración de capas y tipos de línea), BLOCKS (grupos de figuras reutilizables) y ENTITIES (entidades gráficas reales), que se generan en un archivo de texto. (Autodesk, 1993)
Serialización de datos mediante el método de código de grupo: Todos los datos escritos en el archivo se serializan como un par de dos líneas: un código de grupo (entero positivo) y su valor. Por ejemplo, el código "10" va seguido de la coordenada X, y "8" va seguido del nombre de la capa. Esto permite que otros programas que lean datos de texto interpreten precisamente el tipo de dato y su significado. (Autodesk, 1993)
Optimización de datos mediante la omisión de valores por defecto: El formato de texto ASCII tiende a aumentar el tamaño de los datos, por lo que se aplica automáticamente una optimización durante la salida. Cuando propiedades como el color o el tipo de línea de una figura son iguales a valores por defecto como BYLAYER (seguir la configuración de la capa), la descripción misma se omite del archivo para reducir su tamaño. (Autodesk, 1993)
Reducción del peso de la representación espacial mediante ECS: Al guardar figuras en el espacio 3D, en lugar de registrar todas las coordenadas absolutas, se registran solo las coordenadas en un plano 2D local llamado sistema de coordenadas de entidad (ECS) y el vector de extrusión del eje Z. Cuando se lee el archivo, se restaura matemáticamente la posición 3D original utilizando el algoritmo de eje arbitrario (Arbitrary Axis Algorithm), reduciendo significativamente la cantidad de datos. (Autodesk, 1993)
De esta manera, el proceso de guardado de CAD a DXF es un procesamiento preciso que optimiza los datos geométricos dibujados utilizando mecanismos como códigos de grupo y ECS, convirtiendo los datos en un formato de texto estándar legible por programas externos.
Arquitectura de datos de BIM
La filosofía de BIM se refleja en las directrices de diseño de datos y su estructura. Aquí se organizará la arquitectura de datos.
Cómo funciona IFC
IFC (Industry Foundation Classes) es un formato abierto neutral de proveedor para el intercambio de datos BIM, desarrollado por buildingSMART y estandarizado internacionalmente como ISO 16739. Mientras que los datos de CAD tradicionales eran principalmente un conjunto de información geométrica de figuras, IFC está diseñado como un modelo de datos orientado a objetos que puede describir de manera integral la información semántica (semántica) de edificios e infraestructuras, información de forma (geometría) y complejas relaciones entre objetos.
Definición de datos orientada a objetos mediante el lenguaje EXPRESS: El esquema de datos de IFC (definición de la estructura de datos) se describe utilizando EXPRESS, un lenguaje de modelado de datos establecido en ISO 10303 (estándar STEP). EXPRESS incorpora conceptos de programación orientada a objetos, permitiendo definir estrictamente clases (entidades), atributos y relaciones de herencia. Además, se utiliza EXPRESS-G, un método de descripción gráfica, para representar visualmente el esquema de IFC. (Ball, 2013; Borrmann et al., 2018)
Arquitectura de esquema rigurosa basada en 4 capas: El esquema de IFC está dividido en 4 capas (niveles) con reglas de dependencia rigurosas (solo se permite la referencia de capas superiores a capas inferiores) para gestionar de manera eficiente la información de proyectos de construcción masivos y complejos, manteniendo la extensibilidad futura. (Borrmann et al., 2018)
Capa de recurso (Resource Layer): Se encuentra en la capa más baja y proporciona estructuras de datos fundamentales como representaciones geométricas, topología, materiales y cantidades. Los datos en esta capa no tienen un ID propio y existen solo cuando son referenciados por objetos de capas superiores.
Capa central (Core Layer): Es la capa que forma el esqueleto del modelo de datos. Contiene clases abstractas fundamentales como IfcRoot e IfcObject, que sirven como origen de todos los elementos físicos y conceptuales, y mantiene metadatos como identificadores globales únicos (GUID) e historiales de cambios.
Capa compartida/interoperabilidad (Shared/Interoperability Layer): Define elementos generales que se utilizan comúnmente en múltiples disciplinas especializadas como arquitectura e instalaciones, tales como "muros (IfcWall)" y "losas".
Capa de dominio (Domain Layer): Se encuentra en la capa superior y define grupos de clases altamente especializadas en campos específicos como arquitectura, análisis estructural y climatización (HVAC).
Separación completa de significado (semántica) y forma (geometría): Una de las características fundamentales del almacenamiento de datos en IFC es la separación completa entre "definición semántica del objeto" y "representación geométrica". Por ejemplo, la información semántica de que un objeto "es una pared" se define independientemente de sus datos de forma. Esto permite que a un único objeto de pared con un único significado se le adjunten simultáneamente múltiples representaciones de forma para diferentes usos, como un modelo sólido 3D preciso para herramientas de autoría BIM, un modelo de superficie simplificado para análisis de energía, o un símbolo 2D para planos. (Borrmann et al., 2018)
Objectificación de relaciones (Objectified Relationships): El enfoque más innovador de IFC es la "objectificación de relaciones". En IFC, en lugar de vincular directamente elementos con punteros de atributo, las relaciones en sí se definen y se almacenan como objetos independientes (subclases de IfcRelationship). Por ejemplo, el estado de "una ventana está integrada en una pared" no se registra vinculando directamente la pared y la ventana, sino a través de una entidad de relación independiente llamada "relación de relleno de abertura (IfcRelFillsElement)". Asimismo, estructuras jerárquicas espaciales como "un edificio agrega múltiples pisos" se registran como "IfcRelAggregates" que indica la relación de agregación. Esto permite que la razón lógica de por qué los elementos están relacionados se guarde explícitamente en el modelo. (Borrmann et al., 2018)
Extensibilidad dinámica mediante conjuntos de propiedades (Property Set): Si se incorporaran en el esquema estándar todas las innumerables propiedades específicas de cada región y proyecto (valores específicos de resistencia al fuego, información del fabricante, etc.), el modelo de datos se volvería enorme. Para evitar esto, IFC utiliza un mecanismo llamado conjunto de propiedades. Los atributos personalizados se definen como IfcPropertySet y se asignan dinámicamente al elemento de destino después utilizando objetos de relación (IfcRelDefinesByProperties). Este mecanismo permite agregar metadatos flexibles sin necesidad de modificar el esquema en sí. (Borrmann et al., 2018)
Formato de almacenamiento físico mediante archivos STEP e ifcXML: Cuando los datos de IFC construidos en memoria se guardan como archivos reales, el formato más estándar es un archivo de texto ASCII (extensión .ifc) basado en la codificación de texto plano STEP (ISO 10303-21). Dentro de este archivo, se divide en una sección HEADER y una sección DATA. Los datos almacenados en la sección DATA se escriben línea por línea, y cada línea recibe un ID de instancia único como "#123". Cada objeto dentro del archivo se refiere mutuamente utilizando este ID como puntero, reconstruyendo así una compleja red de datos en un archivo de texto plano. Además, para facilitar la integración con servicios web, también es posible almacenar e intercambiar datos en formato "ifcXML" basado en tecnología XML. (Borrmann et al., 2018)
Extracción de datos por aplicación mediante MVD (Model View Definition): En intercambios de datos reales, es ineficiente intercambiar toda la información de un modelo IFC gigante. Por esta razón, se utiliza un mecanismo llamado MVD, que define los requisitos empresariales de "quién, cuándo y qué información necesita" como IDM (Information Delivery Manual) y lo traduce a un subconjunto de IFC técnicamente implementable (condiciones de filtrado de información). El software cumple con un MVD específico (por ejemplo, Coordination View) para outputear y almacenar datos de manera selectiva, previniendo la inflación del tamaño del archivo mientras realiza intercambio de datos confiable y sin excesos ni deficiencias. (Borrmann et al., 2018)
Código de ejemplo
Si un archivo CAD (DXF) es un dibujo del aspecto del edificio, IFC es el registro civil y diagrama de relaciones del edificio.
DXF: hay una línea aquí, hay otra línea en otro lugar
IFC: hay una persona llamada "pared" aquí, hay una "ventana" en otro lugar, estas dos tienen una relación de "estar incrustada"
El registro civil registra "quién es padre e hijo de quién, quién está casado con quién, dónde vive" y las relaciones. IFC es igual. Se expresan las relaciones entre los componentes del edificio. Con esto en mente, organizamos el código de ejemplo.
Ejemplo de definición orientada a objetos mediante lenguaje EXPRESS
Esto es similar a la clasificación de clases en una escuela.
—
Humano (clase base)
├─ Estudiante (hereda de humano, agrega número de estudiante)
│ ├─ Alumno de primaria (hereda de estudiante, agrega atributo de mochila)
│ └─ Estudiante de secundaria (hereda de estudiante, agrega atributo de viaje en bicicleta)
└─ Profesor (hereda de humano, agrega atributo de materia)
—
Aquí, "alumno de primaria" tiene todas las características de "estudiante" y agrega sus propias características sobre eso.
Si escribimos lo mismo en IFC se vería así:
—
IfcRoot (la raíz de todo, tiene GUID e historial)
├─ IfcObjectDefinition
│ └─ IfcObject
│ └─ IfcProduct (tiene posición y forma)
│ ├─ IfcElement (elementos físicos del edificio)
│ │ ├─ IfcWall (pared)
│ │ ├─ IfcSlab (losa)
│ │ ├─ IfcColumn (columna)
│ │ └─ IfcWindow (ventana)
│ └─ IfcSpatialElement (elementos espaciales)
│ ├─ IfcSite (sitio)
│ ├─ IfcBuilding (edificio)
│ └─ IfcBuildingStorey (planta)
—
"Pared (IfcWall)" tiene todas las características de "elemento físico del edificio (IfcElement)" y se agregan atributos específicos de la pared sobre eso.
El esquema real de IFC (simplificado) se vería así:
—
ENTITY IfcWall
SUBTYPE OF (IfcBuildingElement);
PredefinedType : OPTIONAL IfcWallTypeEnum;
END_ENTITY;
—
Dice "IfcWall hereda de IfcBuildingElement y tiene un atributo adicional llamado PredefinedType".
Arquitectura de 4 capas
El esquema de IFC está estructurado como un edificio de 4 pisos, con una regla de que solo se puede hacer referencia de arriba hacia abajo. Por analogía, es como un organigrama de una empresa.
—
[Capa superior] Capa de dominio (específica de arquitectura, estructura, instalaciones)
↓ se puede hacer referencia
[Capa media] Capa compartida (elementos comunes del edificio como paredes, losas)
↓ se puede hacer referencia
[Capa media] Capa central (clases abstractas como IfcRoot, IfcObject)
↓ se puede hacer referencia
[Capa inferior] Capa de recursos (datos de componentes como coordenadas, materiales, cantidades)
—
Regla: la capa superior puede usar la inferior, pero la inferior no conoce la superior. Esto es similar a un diseño organizacional saludable donde "los departamentos especializados pueden usar los servicios de departamentos comunes, pero los departamentos comunes no necesitan saber sobre negocios especializados específicos".
• La capa de dominio (especializada en campos específicos) se vería así:
—
# IfcSensor (sensor) se utiliza en el campo de instalaciones (HVAC, BMS)
sensor = IfcSensor(global_id=\"xyz789\", name=\"TempSensor1\")
—
• La capa compartida (elementos utilizados en múltiples campos) se vería así:
—
# IfcWall (pared) se utiliza en arquitectura, estructura e instalaciones
wall = IfcWall(global_id=\"abc123\", name=\"W1\")
—
• La capa central (objetos abstractos que heredan de IfcRoot) se vería así:
—
# IfcRoot es el antepasado de todos los elementos
class IfcRoot:
GlobalId # GUID (ID único)
OwnerHistory # Quién lo creó y cuándo
Name # Nombre
Description # Descripción
—
• La capa de recursos (capa inferior, datos de componentes sin ID) se vería así:
—
# IfcCartesianPoint (coordenada)
point = IfcCartesianPoint(coordinates=[0.0, 0.0, 0.0])
# IfcMaterial (material)
material = IfcMaterial(name=\"Concrete\")
—
Separación del significado (semántica) y la forma (geometría)
En IFC, "esto es una pared" (significado) y "la forma de la pared es este cuadrilátero" (forma) se registran por separado. Esto es similar a una presentación personal.
Cuando hay una persona A, es como si varias fotos para diferentes usos estuvieran vinculadas a ella.
Foto de rostro A: foto frontal para currículum
Foto de rostro B: foto de fondo blanco para pasaporte
Foto de rostro C: sonrisa natural para icono de redes sociales
Lo mismo ocurre en IFC. A una única existencia semántica de "esto es una pared" se pueden vincular múltiples formas para diferentes aplicaciones.
# Primero crear la existencia semántica de "esto es una pared"
wall = IfcWall(
global_id="abc123",
name="LivingRoomWall_W1"
)
# Luego, vincular varias formas a esa pared
# Forma 1: sólido 3D detallado (para visor BIM)
representation_3d = IfcShapeRepresentation(
type="SweptSolid",
items=[detailed_solid_geometry]
)
# Forma 2: superficie simplificada (para análisis energético)
representation_simple = IfcShapeRepresentation(
type="Surface",
items=[simple_surface]
)
# Forma 3: símbolo para planta de planos (para dibujos 2D)
representation_2d = IfcShapeRepresentation(
type="Annotation2D",
items=[wall_symbol]
)
# Vincular 3 representaciones a 1 pared
wall.Representation = IfcProductDefinitionShape(
representations=[representation_3d, representation_simple, representation_2d]
)
Esto permite utilizarlo de la siguiente manera.
El visor BIM muestra el "sólido 3D"
El software de análisis energético utiliza la "superficie simplificada" para calcular
La herramienta de salida de planos utiliza el "símbolo 2D" para crear planta de planos
Como todo se deriva de la misma pared, si la pares, todas las representaciones se sincronizan.
Objetivación de relaciones
La relación de "B está dentro de A" no se registra conectando directamente A y B, sino registrando "la relación misma" como una existencia independiente. Esto es similar al registro de un matrimonio.
Relación matrimonial
├─ Parte A
├─ Parte B
├─ Fecha de matrimonio: 10 de octubre de 2020
└─ Lugar de matrimonio: ciudad XXX
La relación "hay una ventana dentro de la pared" se escribiría en IFC así:
・Describir muro, ventana y abertura
pythonwall = IfcWall(global_id="wall001", name="W1")
window = IfcWindow(global_id="win001", name="WIN1")
opening = IfcOpeningElement(global_id="op001", name="OP1")
・La relación «hay una abertura en el muro»
pythonrel_voids = IfcRelVoidsElement(
global_id="rel001",
relating_building_element=wall, # Elemento de construcción con abertura = Muro
related_opening_element=opening # La abertura = OP1
)
・La relación «una ventana entra en la abertura»
pythonrel_fills = IfcRelFillsElement(
global_id="rel002",
relating_opening_element=opening, # Abertura a ser llenada = OP1
related_building_element=window # Elemento que llena la abertura = WIN1
)
De esta manera, la relación «muro → abertura → ventana» se registra a través de tres objetos de relación.
La conversión de relaciones en objetos ofrece los siguientes beneficios:
Se pueden adjuntar atributos a la relación misma (por ejemplo: «cuándo se agregó la relación», «quién la aprobó»)
Se puede conservar el motivo de la relación («esta pared y esta viga están conectadas por razones estructurales»)
Las relaciones se pueden buscar posteriormente («obtener todas las relaciones asociadas con este muro»)
Extensión dinámica mediante conjuntos de propiedades
Existe un número infinito de atributos necesarios según la región y el uso. Para evitar que el esquema se vuelva demasiado grande si se incluyeran todos, existe un mecanismo que permite agregar atributos libremente más adelante. Es similar a una tienda de aplicaciones para smartphones.
Núcleo (esquema): solo con funciones estándar
Aplicaciones (conjuntos de propiedades): se agregan según sea necesario
Cada usuario instala solo las aplicaciones que necesita
Si todas las funciones se incluyeran en el núcleo desde el principio, el núcleo se volvería demasiado grande.
Los atributos que tiene el IfcWall estándar son los siguientes:
pythonwall = IfcWall(
global_id="wall001",
name="W1",
description="Muro sur de la sala de estar"
)
Cuando desee agregar atributos adicionales, cree un conjunto de propiedades. Por ejemplo, para agregar atributos relacionados con el rendimiento del muro sería así:
—
fire_props = IfcPropertySet(
global_id="ps001",
name="Pset_WallCommon",
has_properties=[
IfcPropertySingleValue(name="FireRating", value="1H"),
IfcPropertySingleValue(name="ThermalTransmittance", value=0.35),
IfcPropertySingleValue(name="AcousticRating", value="D-45")
]
)
—
Use un objeto de relación para vincular el conjunto de propiedades al muro
—
rel_defines = IfcRelDefinesByProperties(
global_id="rel003",
related_objects=[wall], # Muro objetivo
relating_property_definition=fire_props # Conjunto de propiedades a vincular
)
—
De esta manera, se agreguen posteriormente al muro la información «resistencia al fuego de 1 hora, transmitancia térmica de 0,35, clasificación acústica D-45».
Esto tiene los siguientes beneficios:
Se pueden agregar atributos sin modificar el esquema central
Se pueden satisfacer requisitos específicos de país, región o proyecto
Se puede compartir el mismo conjunto de propiedades entre múltiples elementos
buildingSMART ha definido muchos conjuntos de propiedades estándar (Pset_*), lo que ha fomentado el desarrollo de un vocabulario común en la industria
Formato de archivo físico (.ifc / ifcXML)
Los datos IFC en memoria se guardan como archivos de texto en formato de archivo físico STEP (STandard for the Exchange of Product model data (ISO 10303), un formato de archivo intermedio estándar internacional diseñado para transmitir con precisión datos de forma entre diferentes software CAD 3D). Se referencian mutuamente mediante ID como #1, #2.
Un archivo .ifc real se ve así (simplificado).
—
ISO-10303-21;
HEADER;
FILE_DESCRIPTION(('ViewDefinition [CoordinationView]'),'2;1');
FILE_NAME('example.ifc','2025-05-05T10:00:00',('Author'),('Org'),'IFC4','Software','');
FILE_SCHEMA(('IFC4'));
ENDSEC;
DATA;
#1=IFCPROJECT('0YvctVUKr0kugbFTf53O9L',$,'ExampleProject',$,$,'ExampleProject',$,(#10),#5);
#2=IFCSITE('1xS3BCk291UvhgP2dvNMKI',$,'Site',$,$,#15,$,$,.ELEMENT.,$,$,$,$,$);
#3=IFCBUILDING('2YeQrjMKTBLRrCu0v9wTAF',$,'Building',$,$,#20,$,$,.ELEMENT.,$,$,$);
#4=IFCBUILDINGSTOREY('1aAabcDeFgHiJkLmNoPqRs',$,'Level 1',$,$,#25,$,$,.ELEMENT.,0.);
#10=IFCWALL('3xYzAbcDe1234567890fGh',$,'W1','LivingRoomWall',$,#30,#40,$,.STANDARD.);
#11=IFCWINDOW('4xYzAbcDe1234567890fGh',$,'WIN1','LivingRoomWindow',$,#31,#41,$,1.5,1.0,.WINDOW.);
#50=IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE('5relA12345',$,$,$,(#10,#11),#4);
#60=IFCRELVOIDSELEMENT('6relB12345',$,$,$,#10,#70);
#70=IFCOPENINGELEMENT('7opA12345',$,'OP1',$,$,#32,#42,$,.OPENING.);
#80=IFCRELFILLSELEMENT('8relC12345',$,$,$,#70,#11);
ENDSEC;
END-ISO-10303-21;
—
Cómo leerlo
#1=IFCPROJECT(...) → ID #1 es un proyecto
#2=IFCSITE(...) → ID #2 es una parcela
#10=IFCWALL(...) → ID #10 es el muro W1
#11=IFCWINDOW(...) → ID #11 es la ventana WIN1
#50=IFCRELCONTAINEDINSPATIALSTRUCTURE(...,(#10,#11),#4) → La relación «los elementos #10 y #11 están contenidos en #4 (Nivel 1)»
#60=IFCRELVOIDSELEMENT(...,#10,#70) → La relación «la abertura #70 está abierta en el muro #10»
#80=IFCRELFILLSELEMENT(...,#70,#11) → La relación «la ventana #11 entra en la abertura #70»
Todos los elementos están dispuestos como filas planas y se hacen referencia mutuamente por ID. De esta manera se expresa una estructura de red (un estado en el que los datos de cada disciplina de diseño, estructura e instalaciones no son independientes, y elementos como muros, columnas y tuberías tienen atributos —tamaño, material, costo, etc.— y están interrelacionados entre sí).
Extracción de datos por uso mediante MVD (Definición de vista de modelo)
Dado que los archivos IFC contienen una enorme cantidad de información, existe un mecanismo (MVD) para extraer solo la parte necesaria según el uso. Esto es similar a la diferencia entre un currículum vitae y un historial laboral detallado.
Currículum vitae: información básica, educación, resumen de historial laboral (para departamento de recursos humanos)
Historial laboral detallado: detalles del proyecto, stack tecnológico, números de desempeño (para entrevistador técnico)
Certificado de registro de número de identificación: información de identificación personal legal (para administración)
Es decir, toda la información es sobre la misma «persona», pero el conjunto de información que se proporciona difiere según el destinatario.
Hay varios MVD estándar en IFC. Los siguientes son MVD comúnmente utilizados.
—
CoordinationView 2.0
Propósito: Coordinación entre diseñadores y detección de conflictos
Información incluida: Geometría, estructura espacial, relaciones entre elementos
Información excluida: Parámetros detallados, información de fabricación
ReferenceView
Propósito: Visualización de referencia (versión ligera)
Información incluida: Geometría simplificada, información de identificación
Información excluida: Propiedades detalladas
DesignTransferView
Propósito: Intercambio bidireccional de datos de diseño
Información incluida: Casi todo
Información excluida: Limitado
BasicFMHandoverView
Propósito: Entrega de gestión de instalaciones
Información incluida: Equipos, espacios, información operativa
Información excluida: Geometría detallada
—
En el cuadro de diálogo real de Revit «Exportar a IFC», hay opciones como estas:
—
[Configuración de exportación]
Versión IFC: [IFC4 ▼]
MVD: [Reference View ▼]
Opciones:
- Coordination View 2.0
- Reference View
- Design Transfer View
- Basic FM Handover
- GSA Concept Design BIM 2010
—
Dependiendo del MVD seleccionado, el contenido del archivo IFC generado cambia. Si selecciona Reference View, es ligero; si selecciona Design Transfer View, tiene más información. Hay una compensación, y puede elegir según el uso.
Representación de lo anterior en un ejemplo de código único
El código de creación del modelo IFC mínimo que resume todas las características anteriores es el siguiente. (Biblioteca ifcopenshell de Python)
—
pythonimport ifcopenshell
from ifcopenshell.api import run
# Crear un nuevo archivo IFC
model = ifcopenshell.file(schema="IFC4")
# Crear jerarquía: Proyecto → Sitio → Edificio → Planta
project = run("root.create_entity", model, ifc_class="IfcProject", name="ExampleProject")
site = run("root.create_entity", model, ifc_class="IfcSite", name="Site")
building = run("root.create_entity", model, ifc_class="IfcBuilding", name="Building")
storey = run("root.create_entity", model, ifc_class="IfcBuildingStorey", name="Level 1")
# Registrar relaciones jerárquicas como "relaciones de agregación"
run("aggregate.assign_object", model, relating_object=project, product=site)
run("aggregate.assign_object", model, relating_object=site, product=building)
run("aggregate.assign_object", model, relating_object=building, product=storey)
# Crear un muro
wall = run("root.create_entity", model, ifc_class="IfcWall", name="W1")
# Incluir el muro en la planta (objetivar la relación)
run("spatial.assign_container", model, product=wall, relating_structure=storey)
# Añadir propiedades al muro, como rendimiento de resistencia al fuego
pset = run("pset.add_pset", model, product=wall, name="Pset_WallCommon")
run("pset.edit_pset", model, pset=pset, properties={
"FireRating": "1H",
"ThermalTransmittance": 0.35
})
# Guardar como archivo .ifc
model.write("example.ifc")
—
Con un único código anterior, se expresan todas las características que hemos descrito.
Orientación a objetos: IfcWall hereda de IfcRoot
Cuatro capas: IfcWall (capa compartida) hereda de IfcRoot (capa central) y utiliza IfcCartesianPoint (capa de recursos)
Separación de significado y forma: el significado del muro ya está creado, la forma puede añadirse por separado
Objetivación de relaciones: aggregate.assign_object y spatial.assign_container crean objetos de relación en segundo plano
Conjunto de propiedades: pset.add_pset añade dinámicamente atributos
Archivo físico: model.write("example.ifc") lo guarda en formato STEP
Proceso desde la creación de planos en BIM hasta su almacenamiento en IFC
En BIM, el proceso desde que se crean (dibujan) los planos hasta que se guardan en IFC, el formato internacional de intercambio de datos, se basa en un mecanismo de procesamiento de bases de datos altamente avanzado, completamente diferente de la tarea de "trazar líneas" en el CAD tradicional.
Construcción de una base de datos integrada y "extracción" de planos
Construcción de la edificación virtual mediante modelado paramétrico: En un entorno BIM, el diseñador no dibuja formas en un lienzo, sino que coloca objetos inteligentes que poseen información semántica (como "muro" o "puerta") e información geométrica en un espacio virtual, construyendo una base de datos integrada del edificio. (Azhar, 2011; C. M. Eastman, 1991)
Generación de planos como informes: Como señalan Eastman y otros, los planos en BIM (planta, sección, alzado) funcionan como "informes especialmente formateados" extraídos dinámicamente estableciendo planos de corte virtuales sobre este único modelo 3D. (C. M. Eastman, 1991)
Actualización bidireccional y garantía de coherencia: Dado que los planos son simplemente una vista específica del modelo, cuando se modifica una parte del modelo 3D, todos los planos y cuadros de cantidades relacionados se actualizan automáticamente, garantizando una coherencia completa en la información de diseño. (C. Eastman et al., 2008)
Exportación a IFC y filtrado mediante MVD
Definición de requisitos de intercambio de datos (IDM): Al pasar un modelo BIM a otro sistema, si se escriben todos los datos, el archivo se vuelve demasiado grande. Por lo tanto, basándose en el concepto de ISO 29481 (IDM: Manual de Entrega de Información), se define "qué información se necesita en qué proceso empresarial". (Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
Extracción de información mediante MVD: MVD (Model View Definition) es la traducción de este requisito a especificaciones técnicas que el software puede procesar. El sistema filtra y extrae, siguiendo el MVD especificado, solo el subconjunto de objetos y atributos necesarios para el uso deseado de la enorme base de datos BIM. (Borrmann et al., 2018; Sacks et al., 2018)
Separación de significado y forma, y mapeo de estructura de datos
Conversión a esquema orientado a objetos: Los datos extraídos se mapean al esquema de datos estricto de IFC definido en el lenguaje EXPRESS de ISO-STEP. En este proceso, la "información semántica" de que el objeto es "un muro" y la "representación geométrica" de "su forma 3D" se separan completamente en la estructura de datos y se vinculan entre sí. Además, las conexiones entre elementos también se definen independientemente como "objetos de relación". (Borrmann et al., 2018)
Serialización en archivo físico STEP (almacenamiento)
Serialización en archivo de texto: La red compleja de información construida en memoria se guarda finalmente (se serializa) como archivo de texto ASCII (con extensión .ifc) basado en "STEP Clear Text Encoding (ISO 10303-21)". (Borrmann et al., 2018; Laakso & Kiviniemi, 2012)
Reconstrucción de la red mediante IDs de instancia: El archivo se divide principalmente en una sección HEADER y una sección DATA. Todos los objetos (elementos físicos, relaciones, datos de forma, etc.) escribidos en la sección DATA reciben un ID de instancia único por línea (como "#124"). Cada dato se vincula entre sí mediante referencias de puntero utilizando este ID, registrando precisamente la estructura de red compleja original en un archivo de texto plano. (Borrmann et al., 2018)
De esta manera, el proceso de guardado de BIM a IFC no es una tarea de dibujar y guardar formas, sino un proceso muy preciso de ingeniería de datos en el que se extrae dinámicamente información de un modelo virtual inteligente según el uso previsto, se traduce y se registra en texto de estándar internacional como una red altamente estructurada de objetos.
Aclaración de las diferencias entre CAD y BIM
CAD y BIM han impulsado la digitalización en la industria de arquitectura y construcción (AEC), pero ambos adoptan enfoques completamente diferentes en el "proceso de creación de planos" y la "estructura de archivos para almacenar datos".
Diferencias en conceptos básicos y estructuras de datos
CAD (conjunto de formas): Se ha desarrollado como una "tableta de dibujo electrónica" que traslada la tableta de dibujo tradicional a un entorno digital. Los datos de CAD se expresan como un conjunto de formas geométricas (primitivas) como segmentos de línea, arcos y superficies, y el sistema en sí no entiende la información semántica (semántica) de que esa línea es "un muro" o "una tubería". (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018)
BIM (base de datos integrada con significado): Su objetivo es la construcción de un modelo digital virtual inteligente que incluya no solo información geométrica (geometría), sino también atributos no geométricos e información semántica (semántica). El edificio se construye como un conjunto de objetos con parámetros como dimensiones, materiales y rendimiento en una única base de datos integrada. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; C. Eastman et al., 2008; Liu et al., 2019)
Diferencias en el proceso de creación de planos
CAD (dibujo manual): El diseñador coloca explícitamente líneas y formas una por una en un lienzo 2D o 3D para crear los planos. Cuando ocurren cambios de diseño entre planos, es necesario modificar manualmente y de forma individual todos los planos relacionados. (Borrmann et al., 2018)
BIM (extracción del modelo): En un entorno BIM, los planos como planta y sección no se dibujan manualmente. Se generan como informes extraídos dinámicamente estableciendo planos de corte virtuales sobre un único modelo 3D integrado. Si se modifica una parte del modelo, todos los planos y cuadros de cantidades se actualizan automáticamente, garantizando una coherencia completa de la información. (Borrmann et al., 2018; C. Eastman et al., 2008)
Diferencias en formatos de almacenamiento e intercambio de datos
CAD (DXF): DXF, el formato estándar de facto, se especializa en la transmisión precisa y eficiente de formas geométricas, utilizando una estructura de lista plana para almacenar datos de formas. (Autodesk, 1993)
BIM (IFC): IFC, el estándar internacional, es un modelo de datos orientado a objetos para el intercambio de información de edificios. Almacena la definición semántica de objetos y la representación geométrica de manera estrictamente separada, y también almacena las relaciones entre elementos (por ejemplo, "una ventana encaja en un hueco en una pared") como datos independientes en una red compleja. (Borrmann et al., 2018; Laakso & Kiviniemi, 2012)
Diferencias en el papel en los proyectos
CAD (herramienta de apoyo al dibujo): Se utiliza como una herramienta pasiva cuyo propósito principal es automatizar la creación de planos en la fase de diseño y mejorar la eficiencia de las tareas de modelado geométrico. (Ball, 2013; C. Eastman et al., 2008)
BIM (plataforma de colaboración): Desempeña el papel de una plataforma activa que promueve la "capitalización de información" a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio, desde el diseño hasta la construcción, mantenimiento (FM) y demolición, así como la colaboración entre los participantes del proyecto. (Borkowski, 2023; Deng et al., 2021; C. Eastman et al., 2008; Olawumi et al., 2017)
En conclusión, mientras que CAD es una tecnología especializada en la "digitalización de formas geométricas y la eficiencia del dibujo", BIM es una plataforma de información basada en una epistemología completamente diferente que "integra información semántica y relaciones de los edificios, gestionándolas y compartiéndolas a lo largo de todo su ciclo de vida".
El futuro de CAD y BIM
CAD y BIM se han desarrollado a partir de líneas genealógicas diferentes y recientemente han convergido en el ámbito del diseño arquitectónico. Aquí describimos el futuro de CAD y BIM.
¿Cómo evolucionarán CAD y BIM?
El diseño asistido por computadora (CAD) y el modelado de información de edificios (BIM) en la industria de la arquitectura, ingeniería y construcción (AEC) se han desarrollado especializándose en cómo crear planos y modelos eficientes y precisos. Sin embargo, actualmente, estas tecnologías se están fusionando con tecnologías emergentes como la inteligencia artificial (IA), el Internet de las cosas (IoT) y la realidad extendida/virtual (XR), evolucionando hacia plataformas de información autónomas e inteligentes.
Los puntos clave son los siguientes:
Fortalecimiento de la computación en la nube y la colaboración: Tradicionalmente, el software CAD dependía de estaciones de trabajo de alto rendimiento personales, pero ahora está migrando hacia plataformas basadas en la nube. Con los avances en la tecnología de hardware, es posible procesar modelos enormes y realizar análisis e simulaciones intensivas en la nube de forma rápida, permitiendo que los equipos de proyecto de todo el mundo accedan en tiempo real a una única fuente de datos y colaboren simultáneamente con facilidad. (Alin & Stăncioiu, 2024)
Inclusión de CAD por BIM y cambio de paradigma: En la industria AEC, así como CAD reemplazó alguna vez el papel del papel y el lápiz, actualmente su función está siendo reemplazada por BIM. Los sistemas CAD tradicionales que dibujan simples líneas y superficies (2D/3D) se están integrando en un entorno BIM basado en objetos con información semántica, y se espera que el desarrollo de CAD como entidad independiente se transforme en su papel como motor de modelado geométrico que constituye la plataforma BIM. (Borrmann et al., 2018; Hız et al., 2023)
Realización de gemelos digitales mediante integración con IoT: Uno de los avances más importantes de BIM es la construcción de gemelos digitales mediante la integración con sensores IoT. Los datos de sensores instalados en edificios e infraestructuras reales, como temperatura, humedad, consumo de energía y estado operativo de equipos, se retroalimentan en tiempo real al modelo BIM. De esta manera, BIM evoluciona de una simple base de datos de diseño estático a un modelo vivo que refleja el estado del edificio en tiempo real, realizando mantenimiento autónomo y predicción de anomalías. (Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; Izbash & Babayev, 2024)
Promoción de AI BIM y automatización mediante IA y aprendizaje automático: Se predice que hacia la década de 2030, BIM entrará en la era de "AI BIM" profundamente integrado con inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML). La IA puede aprender de vastos datos históricos y proponer autónomamente diseños energéticamente eficientes, o verificar automáticamente la conformidad con complejas leyes de construcción en tiempo real (verificación automática de normativas). Esto permitirá que los diseñadores se liberen de las tediosas verificaciones normativas y tareas repetitivas, dedicándose a actividades más creativas. (Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021; Sacks et al., 2018)
Colaboración con robótica y vehículos aéreos no tripulados (UAV): En los sitios de construcción, los datos de BIM se utilizarán directamente como base de control para robots y drones. Los drones (UAV) equipados con cámaras o escáneres láser patrullarán autónomamente el sitio, y comparando los datos de nubes de puntos 3D obtenidos con el modelo BIM, se evaluará automáticamente el progreso de la construcción y la calidad sin intervención humana. Además, los robots de construcción y las impresoras 3D grandes que leen datos de BIM están progresando hacia la aplicación práctica de ensamblar edificios autónomamente en el sitio o en la fábrica. (Borrmann et al., 2018; Izbash & Babayev, 2024)
Construcción de entornos intuitivos mediante tecnología XR (VR, AR, MR): Los modelos BIM se integran con tecnologías de realidad extendida (XR) como realidad virtual (VR), realidad aumentada (AR) y realidad mixta (MR). En la fase de diseño, los clientes y diseñadores pueden usar pantallas montadas en la cabeza para experimentar el edificio en el espacio virtual y tomar decisiones intuitivas. Además, en los sitios de construcción y mantenimiento, los trabajadores pueden superponer a través de gafas AR la ruta oculta de tuberías de BIM o los pasos de trabajo en el espacio frente a ellos, permitiendo una construcción precisa y segura. (Izbash & Babayev, 2024; Sacks et al., 2018)
Avance de la prefabricación y arquitectura modular: Basándose en los datos precisos e consistentes en 3D proporcionados por BIM, la industria de la construcción está haciendo una rápida transición hacia la prefabricación (producción previa en fábrica) y la arquitectura modular similar a la manufactura. Con máquinas herramienta CNC (control numérico por computadora) directamente integradas con BIM, incluso las piezas de forma compleja pueden producirse en masa personalizadas (mass customization) con alta precisión en la fábrica, realizando una reducción significativa del tiempo de trabajo en el sitio y la uniformidad de la calidad. (Sacks et al., 2018)
Expansión hacia ciudades inteligentes mediante integración con GIS: El alcance de aplicación de BIM está ampliándose más allá del marco de un único edificio hacia el nivel urbano. Con la integración de Sistemas de Información Geográfica (GIS) y BIM, es posible realizar simulaciones vinculadas con grandes volúmenes de datos de infraestructura circundante y el entorno natural. De esta manera, funcionará como la base de información central de "ciudades inteligentes (CIM: City Information Modeling)" que simula y optimiza el consumo de energía y el movimiento del tráfico en la comunidad local y la ciudad en su conjunto. (Borkowski, 2023; Borrmann et al., 2018; Deng et al., 2021)
¿Cómo se relacionan CAD y BIM con los agentes de IA?
Respecto a la IA en particular, se detalla más aquí. Se organiza en la fase de diseño, fase de construcción y fase de operación y mantenimiento respectivamente.
Fase de diseño
Fusión con IA generativa (AIBIM): En el futuro, BIM se integrará con IA generativa (GenAI) y evolucionará hacia el concepto de "AIBIM (BIM Impulsado por IA)". Cuando los diseñadores ingresan sus solicitudes, los agentes de IA utilizarán redes generativas adversarias (GAN) y otros métodos para generar automáticamente miles de propuestas de diseño, proponiendo en tiempo real diseños optimizados para las necesidades del cliente y el entorno. (Izbash & Babayev, 2024)
Verificación automática de conformidad normativa y cumplimiento continuo: Al convertir reglas complejas como el código de construcción a un formato legible por máquinas, los algoritmos de IA analizarán el modelo BIM y verificarán automáticamente y de manera continua que no haya violaciones normativas. Esto garantiza que el diseño cumpla con las regulaciones desde la etapa inicial de diseño, y los agentes de IA también pueden predecir violaciones y proponer soluciones de forma autónoma. (Izbash & Babayev, 2024)
Enriquecimiento semántico (atribución automática de información semántica): Los agentes de IA utilizan aprendizaje automático y redes neuronales para interpretar datos puramente geométricos derivados de CAD o datos de nubes de puntos de escaneo láser, inferir automáticamente (o semiautomáticamente) información semántica y relaciones como "esto es una pared", y atribuirlas al modelo BIM. (Sacks et al., 2018)
Fase de construcción
Participación de máquinas impulsadas por IA en proyectos: Tradicionalmente, los proyectos de construcción se han centrado en la colaboración entre humanos, pero en el futuro, máquinas, robots y drones equipados con agentes de IA participarán como "partes interesadas (stakeholders)" del proyecto, proporcionando información, tomando decisiones y ejecutando tareas basadas en datos de BIM. (Izbash & Babayev, 2024)
Gestión autónoma del progreso y la calidad: Los drones equipados con visión por computadora patrullarán autónomamente los sitios de construcción, comparando directamente los datos obtenidos con el modelo BIM, generando automáticamente modelos de como construido (as-built) y evaluando el progreso y la calidad de la construcción sin intervención humana. (Borrmann et al., 2018; Izbash & Babayev, 2024)
Optimización automática de planes de construcción: Han aparecido herramientas de IA como ALICE (Ingeniería de Construcción Impulsada por Inteligencia Artificial), que generan automáticamente un gran número de planes de construcción considerando diversos métodos de construcción y tamaños de personal basados en el modelo BIM, y la IA identifica y propone el cronograma óptimo. (Sacks et al., 2018)
Fase de operación y mantenimiento
Control autónomo del edificio mediante gemelos digitales de próxima generación: En la etapa final (Nivel 5) del gemelo digital que integra BIM y sensores IoT, los agentes de IA no solo analizan datos reales, sino que también retroalimentan y controlan automáticamente y en tiempo real sistemas de edificios como aires acondicionados e iluminación basándose en estrategias de optimización. (Deng et al., 2021)
Mantenimiento predictivo mediante aprendizaje automático: Los agentes de IA aprenden datos de sensores IoT y registros de mantenimiento históricos, predicen futuras condiciones de degradación de equipos (componentes MEP) y ciclo de vida útil (LCC), y elaboran de forma autónoma planes de mantenimiento óptimos. (Deng et al., 2021)
Diagnóstico de IA de edificios históricos (HBIM): En el campo de HBIM (Heritage BIM) para la gestión de edificios históricos, también se está acelerando la aplicación práctica de tecnologías en las que los agentes de IA analizan imágenes de drones y modelos 3D, detectando y diagnosticando automáticamente grietas en edificios, deterioro de materiales y daños estructurales de forma rápida. (Zhang & Zou, 2022)
Conclusión
Al revisar la historia de CAD y BIM, se observa que ambos han evolucionado de formas con diferentes linajes e ideologías, pero gradualmente se han acercado e integrado en el contexto de la colaboración con datos de estructuras arquitectónicas y de ingeniería civil. Además, a medida que se integran diversos datos, emergen diversas posibilidades sobre cómo estos se articularán con los agentes de IA, cuyo progreso ha sido notable en años recientes. Para muchas empresas, creemos que la aplicación del diseño automático utilizando agentes de IA podría convertirse en el catalizador para la rápida adopción de BIM, que hasta ahora no se ha generalizado ampliamente.
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