BIM IFC LOIN & Data Quality Validator

Assistente specialistico per il BIM Coordinator, il BIM Manager e il Quality Manager nella validazione tecnica e audit automatizzato di modelli in formato aperto IFC (IFC4, IFC4.3 / ISO 16739-1:2024 e IFC2x3) rispetto alle matrici LOIN (Level of Information Need - UNI EN 17412-1 / UNI 11337-4), alle specifiche standard buildingSMART IDS (Information Delivery Specification) e ai requisiti contrattuali del Capitolato Informativo (CI), prima del rilascio formale ai gate di consegna dell'ACDat.

Scope

Questa skill guida la verifica automatica e l'assicurazione qualità informativa dei modelli digitali:

• Validazione dello Schema e dell'Integrità IFC: verifica della sintassi del file SPF, schema dichiarato (IFC4.3, IFC4, IFC2x3), unicità assoluta dei GlobalId (GUID) e correttezza delle unità di misura di progetto (IfcUnitAssignment).
• Audit della Struttura Spaziale Gerarchica: verifica della corretta aggregazione IfcProject → IfcSite → IfcBuilding → IfcBuildingStorey, controllo delle quote altimetriche e rilevamento di "elementi orfani" privi di relazione di contenimento spaziale (IfcRelContainedInSpatialStructure).
• Verifica del LOIN (Geometria, Dati, Documentazione ex UNI EN 17412-1): controllo di coerenza tra fase di commessa (PFTE, Progetto Esecutivo, As-Built) e grado di dettaglio informativo.
• Audit Parametrico dei Property Set (Pset Standard e Personalizzati): verifica di presenza, tipologia di dato e completezza dei pset ufficiali buildingSMART (Pset_*Common) e dei pset di commessa della Stazione Appaltante (Pset_SA_*, Pset_CAM_*).
• Controllo Antifrode su Valori Vuoti o Placeholder: scansione automatizzata per intercettare testi nulli, campi vuoti o stringhe fittizie (es. TBD, XXX, N/A, None, 000, DA DEFINIRE).
• Integrazione con lo standard buildingSMART IDS (Information Delivery Specification): esecuzione di controlli basati su file .ids leggibili da macchina per la certificazione interoperabile dei requisiti informativi.
• Generazione Report di Non Conformità (Audit Report & BCF Export): produzione di cruscotti riassuntivi per i gate di transizione ACDat (WIP → Shared → Published) ed esportazione delle anomalie in formato standard BCF (BIM Collaboration Format) per il tracciamento rapido da parte dei modellatori.

NON fa

• Non modifica in alcun modo la geometria o i dati del modello IFC sorgente (opera esclusivamente in modalità read-only).
• Non esegue clash detection geometrica o controllo delle interferenze fisiche (attività demandata alla skill clash-detection).
• Non certifica la conformità statica, termica o strutturale del manufatto (attesta la completezza e correttezza informativa dei dati).
• Non genera nuovi file IFC da zero (valuta e audita modelli esistenti).

Normativa e Standard di Riferimento

1. UNI EN 17412-1:2021:
   • Level of Information Need (LOIN): framework fondato su tre pilastri inscindibili:
     1. Informazione Geometrica (LoG): dettaglio, dimensionalità, localizzazione, aspetto;
     2. Informazione Alfanumerica (LoI): proprietà identificative, fisiche, meccaniche, energetiche e manutentive;
     3. Documentazione Collegata: schede tecniche, certificati DoP/EPD, relazioni di calcolo.
2. UNI 11337 (Parti 4 e 5):
   • Parte 4: Livelli di sviluppo informativo e schede LOIN per oggetti e modelli;
   • Parte 5: Requisiti di qualità informativa per il passaggio tra stati nell'ACDat.
3. ISO 16739-1:2024 (Industry Foundation Classes):
   • Edizione vigente della norma, corrispondente a IFC 4.3; l'edizione precedente (ISO 16739-1:2018) corrispondeva a IFC4. Mappatura formale di entità, attributi, relazioni e property set standard.
   • In validazione conta lo schema dichiarato nel file, non l'edizione della norma: i modelli di commessa dichiarano ancora prevalentemente IFC4 o IFC2X3, e le regole vanno applicate a quello schema. IFC4X3 è oggi rilevante soprattutto per le opere infrastrutturali.
4. buildingSMART IDS 1.0 (Information Delivery Specification, pubblicata giugno 2024):
   • Specificazione XML computer-interpretabile per definire requisiti di scambio dati su classi IFC, attributi, pset, materiali e classificazioni. Essendo la 1.0 una versione stabile e non una bozza, un file .ids può essere allegato al Capitolato Informativo come requisito contrattuale verificabile automaticamente.
5. D.Lgs. 36/2023 & D.Lgs. 209/2024 (Allegato I.9 Artt. 5, 8, 11):
   • Obbligo di formati aperti interoperabili e relazione specialistica di attestazione di conformità al CI.

Prerequisiti Software e Moduli Python

La skill opera tramite script Python basati sulla libreria open-source standard ifcopenshell (supporto alle versioni stabili 0.7.x e 0.8.x):

pip install ifcopenshell

(Opzionale per validazione automatica IDS: pip install ifctester).

Workflow Operativo di Validazione

graph TD
    A[Modello IFC + Matrice LOIN / File IDS] --> B[Fase 1: Schema & Integrità Sintattica<br>Schema IFC4/2x3, Unicità GUID, Unità]
    B --> C[Fase 2: Struttura Spaziale<br>IfcProject > Site > Building > Storey + Check Orfani]
    C --> D[Fase 3: Audit Proprietà & Pset Obbligatori<br>buildingSMART Pset_*Common + Pset_SA_Custom]
    D --> E[Fase 4: Rilevamento Placeholder & Valori Nulli<br>Scansione 'TBD', 'XXX', '', 'None']
    E --> F[Fase 5: Verifica Classificazione & CAM<br>UNI 8290 / Uniclass + Pset_CAM_Edilizia]
    F --> G[Fase 6: Generazione Output<br>Audit Report Markdown + Export BCF Issue]

Fase 1: Verifica dello Schema, Integrità e Struttura Spaziale

Ogni modello IFC deve superare i controlli strutturali fondamentali:

1. Schema e Header:
   • Verifica della versione dichiarata nell'header SPF (IFC4, IFC4X3, IFC2x3);
   • Controllo dell'assegnazione delle unità di misura (IfcUnitAssignment): lunghezza in metri o millimetri, angolo in gradi o radianti, superficie in metri quadri, volume in metri cubi.
2. Unicità dei GUID:
   • Scansione dell'intero file per garantire che non esistano due entità con il medesimo GlobalId (un GlobalId duplicato corrompe l'issue tracking BCF e la federazione).
3. Gerarchia Spaziale Obbligatoria (ISO 16739-1):
   • Deve esistere una struttura univoca: IfcProject → IfcSite → IfcBuilding → IfcBuildingStorey
   • Ciascun piano (IfcBuildingStorey) deve recare il parametro Elevation numericamente valorizzato.
4. Rilevamento Elementi Orfani (Orphan Elements Check):
   • Tutti gli elementi fisici (IfcProduct) devono essere associati a un piano o a uno spazio tramite la relazione IfcRelContainedInSpatialStructure.
   • Eventuali elementi orfani generano Non Conformità di Severità Alta (impossibile posizionarli correttamente nella gestione 4D/5D).

Fase 2: Pset Standard IFC4 per Disciplina (buildingSMART)

Verifica sistematica della presenza e corretta compilazione dei property set standard:

1. Architettura & Involucro:

• Pset_WallCommon: Reference, IsExternal, LoadBearing, FireRating, ThermalTransmittance, ExtendToStructure, Compartmentation;
• Pset_DoorCommon / Pset_WindowCommon: Reference, IsExternal, FireRating, AcousticRating, SecurityRating, ThermalTransmittance, HandicapAccessible;
• Pset_SlabCommon: Reference, IsExternal, LoadBearing, FireRating, ThermalTransmittance, PitchAngle;
• Pset_SpaceCommon: Reference, GrossPlannedArea, NetPlannedArea, PubliclyAccessible, HandicapAccessible.

2. Strutture Portanti:

• Pset_BeamCommon: Reference, LoadBearing (= True), FireRating, Span, Slope;
• Pset_ColumnCommon: Reference, LoadBearing (= True), FireRating, Slope;
• Pset_FootingCommon: Reference, LoadBearing (= True);
• Pset_ReinforcingBarCommon: SteelGrade, BarDiameter, NominalLength.

3. Impianti MEP (Meccanici ed Elettrici):

• Pset_FlowTerminalAirTerminal: FlowrateRange, AirflowType, TemperatureRange;
• Pset_DistributionChamberElementTypePipe: PipeNominalDiameter, OperatingPressure, Medium;
• Pset_CableCarrierSegmentCommon: NominalWidth, NominalHeight, FireResistanceRating.

4. Requisiti CAM Edilizia (DM 24/11/2025):

• Pset_CAM_Edilizia:
  • ContenutoRiciclatoPercentuale (Tipo: IfcPositiveRatioMeasure o numero percentuale ≥ soglie minime di legge);
  • DisassemblabilitaPercentuale (Tipo: IfcPositiveRatioMeasure per recuperabilità a fine vita ≥ 70%);
  • PresenzaSostanzePericolose (Tipo: IfcBoolean = False);
  • CodiceCertificazioneEPD (Tipo: IfcLabel, es. numero registrazione EPD).

Fase 3: Script Python di Validazione Avanzata (validate_ifc_loin.py)

Di seguito lo script di automazione per il controllo dei modelli, integrabile in pipeline CI/CD o eseguibile localmente dal BIM Coordinator:

import sys
import ifcopenshell
import ifcopenshell.util.element
import ifcopenshell.util.classification

PLACEHOLDER_VALUES = {
    "", "TBD", "XXX", "000", "N/A", "N/D", "NONE", "NULL",
    "DA DEFINIRE", "NON DEFINITO", "TEMP", "TEST"
}


def audit_ifc_model(ifc_path, phase="PE"):
    print(f"\n--- AVVIO AUDIT LOIN: {ifc_path} (Fase: {phase}) ---")
    model = ifcopenshell.open(ifc_path)
    issues = []

    # 1. Controllo Unicita GlobalId
    guids = set()
    for element in model.by_type("IfcRoot"):
        if element.GlobalId in guids:
            issues.append({
                "severity": "CRITICA",
                "entity": element.is_a(),
                "id": element.GlobalId,
                "msg": f"GlobalId duplicato rilevato: {element.GlobalId}"
            })
        guids.add(element.GlobalId)

    # 2. Controllo Struttura Spaziale
    sites = model.by_type("IfcSite")
    buildings = model.by_type("IfcBuilding")
    storeys = model.by_type("IfcBuildingStorey")

    if not sites:
        issues.append({"severity": "CRITICA", "entity": "IfcSite", "id": "-", "msg": "IfcSite mancante"})
    if not buildings:
        issues.append({"severity": "CRITICA", "entity": "IfcBuilding", "id": "-", "msg": "IfcBuilding mancante"})
    if not storeys:
        issues.append({"severity": "CRITICA", "entity": "IfcBuildingStorey", "id": "-", "msg": "Nessun IfcBuildingStorey definito"})

    for st in storeys:
        if st.Elevation is None:
            issues.append({"severity": "ALTA", "entity": "IfcBuildingStorey", "id": st.GlobalId, "msg": f"Elevazione non definita per piano: {st.Name}"})

    # 3. Controllo Elementi Orfani
    contained_elements = set()
    for rel in model.by_type("IfcRelContainedInSpatialStructure"):
        for el in rel.RelatedElements:
            contained_elements.add(el.id())

    for element in model.by_type("IfcElement"):
        if element.id() not in contained_elements:
            issues.append({
                "severity": "ALTA",
                "entity": element.is_a(),
                "id": element.GlobalId,
                "msg": f"Elemento orfano: non assegnato a nessun piano spaziale ({element.Name})"
            })

    # 4. Controllo Pset Obbligatori per Elemento
    checks_matrix = {
        "IfcWall": {
            "pset": "Pset_WallCommon",
            "props": ["IsExternal", "LoadBearing", "FireRating", "ThermalTransmittance"]
        },
        "IfcDoor": {
            "pset": "Pset_DoorCommon",
            "props": ["IsExternal", "FireRating"]
        },
        "IfcSlab": {
            "pset": "Pset_SlabCommon",
            "props": ["LoadBearing", "IsExternal", "ThermalTransmittance"]
        },
        "IfcBeam": {
            "pset": "Pset_BeamCommon",
            "props": ["LoadBearing"]
        }
    }

    for ifc_class, req in checks_matrix.items():
        elements = model.by_type(ifc_class)
        for el in elements:
            # get_psets con should_inherit=True recupera proprieta sia di istanza che di tipo
            psets = ifcopenshell.util.element.get_psets(el, psets_only=True)
            target_pset = req["pset"]

            if target_pset not in psets:
                issues.append({
                    "severity": "CRITICA",
                    "entity": ifc_class,
                    "id": el.GlobalId,
                    "msg": f"Property Set '{target_pset}' assente sull'elemento {el.Name}"
                })
                continue

            pset_data = psets[target_pset]
            for prop in req["props"]:
                val = pset_data.get(prop)
                if val is None:
                    issues.append({
                        "severity": "ALTA",
                        "entity": ifc_class,
                        "id": el.GlobalId,
                        "msg": f"Proprieta '{prop}' mancante in '{target_pset}' ({el.Name})"
                    })
                elif isinstance(val, str) and (val.strip().upper() in PLACEHOLDER_VALUES or len(val.strip()) == 0):
                    issues.append({
                        "severity": "MEDIA",
                        "entity": ifc_class,
                        "id": el.GlobalId,
                        "msg": f"Proprieta '{prop}' valorizzata con placeholder/vuota: '{val}' ({el.Name})"
                    })

    # 5. Report di Sintesi
    print(f"Scansione completata. Totale anomalie riscontrate: {len(issues)}")
    critiche = [i for i in issues if i["severity"] == "CRITICA"]
    alte = [i for i in issues if i["severity"] == "ALTA"]
    medie = [i for i in issues if i["severity"] == "MEDIA"]

    print(f"- Critiche (bloccanti): {len(critiche)}")
    print(f"- Alte (risoluzione obbligatoria): {len(alte)}")
    print(f"- Medie (placeholder/avvisi): {len(medie)}")

    return issues

Fase 4: Validazione Standard con buildingSMART IDS (Information Delivery Specification)

Quando il Capitolato Informativo o il pGI forniscono una specifica machine-readable in formato .ids, l'agente attiva la verifica automatica:

import ifctester
import ifctester.reporter

def validate_ids(ifc_file_path, ids_file_path, output_html_path):
    # Carica la specifica IDS
    my_ids = ifctester.open(ids_file_path)
    
    # Esegue la validazione sul modello IFC
    my_ids.validate(ifc_file_path)
    
    # Genera il report formale HTML
    reporter = ifctester.reporter.Html(my_ids)
    reporter.report()
    reporter.to_file(output_html_path)
    print(f"Report IDS generato con successo: {output_html_path}")

Fase 5: Modello di Report di Validazione LOIN

# AUDIT REPORT QUALITÀ INFORMATIVA LOIN (UNI EN 17412-1)

**Modello Analizzato**: `SCUOLA01-ARCHS-ED01-ZZZ-ARC-MOD-0001-R01.ifc`
**Schema Rilevato**: IFC4 (schema dichiarato nell'header; norma vigente ISO 16739-1:2024) — **Fase Progettuale**: Progetto Esecutivo (PE)
**Data Audit**: 03/09/2026 — **BIM Coordinator**: [Nome e Cognome]

## 1. Indicatori Sintetici di Qualità (Data Quality Index)
- **Totale Entità Fisiche**: 1.240
- **Indice di Completezza LOIN**: **94.2%** (Soglia minima di accettazione gate: 95.0%)
- **GUID Unici**: 100% (Nessun duplicato)
- **Elementi Orfani**: 4 elementi rilevati fuori dalla gerarchia spaziale

## 2. Tabella di Dettaglio Non Conformità Rilevate

| ID Entità (GlobalId) | Classe IFC | Categoria Errore | Proprietà / Parametro Contestato | Severità | Azione Correttiva Necessaria |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :---: | :--- |
| `2v$01A8xD7$uV9_k2` | `IfcWall` | Struttura Spaziale | `IfcRelContainedInSpatialStructure` | **ALTA** | Assegnare il setto murario al piano `P01` |
| `3a_98L0xK8$wR1_m0` | `IfcWall` | Pset Mancante | `Pset_WallCommon.ThermalTransmittance` | **ALTA** | Inserire valore trasmittanza certificata (U) |
| `0j$11X9xD4$yT8_b1` | `IfcDoor` | Valore Placeholder | `Pset_DoorCommon.FireRating = 'TBD'` | **MEDIA**| Sostituire con classe REI/EI effettiva (es. EI 60) |
| `1k_44M2xP3$zQ5_c9` | `IfcSlab` | Requisito CAM | `Pset_CAM_Edilizia.ContenutoRiciclato` | **ALTA** | Valorizzare percentuale riciclato ex DM 24/11/2025 |

## 3. Esito del Gate di Transizione ACDat (WIP -> Shared)
**ESITO: RESPINTO (Codice CR)**. Il modello presenta un indice di completezza pari al 94.2% (inferiore alla soglia di gate del 95%) e 4 elementi orfani.
I ticket di anomalia sono stati esportati nel file BCF allegato (`SCUOLA01-ARC-MOD-0001-NCR01.bcfzip`) per la rapida risoluzione entro 5 giorni lavorativi.

Anti-pattern nella Validazione IFC

Output Strutturato

Quando invocata, la skill genera:

1. Audit Report LOIN Completo in formato Markdown (con percentuali di completezza e matrice non conformità).
2. Script Python di Validazione Eseguibile personalizzato sulla matrice LOIN della specifica commessa.
3. Specifica Machine-Readable IDS (.ids) buildingSMART pronta per essere distribuita al team di progettazione.
4. Archivio BCF (.bcfzip) contenente i topic delle non conformità rilevate con screenshot e GUID collegati.

Limiti

• La skill analizza la qualità alfanumerica, strutturale e sintattica del modello IFC; la verifica di rispondenza delle quantità estratte (computo metrico) rispetto al prezzario regionale richiede l'uso combinato con la skill quantities-cost-linking.
• Modelli IFC federati di dimensioni eccezionali (> 1 GB) devono essere analizzati suddividendoli per disciplina o per piano per ottimizzare l'uso della memoria RAM in ambiente Python.