ÁP DỤNG MÔ HÌNH “BIM” KẾT NỐI CÁC KHỐI THAM GIA DỰ ÁN MỘT CÁCH LIỀN MẠCH VÀ HIỆU QUẢ ​

1. BIM tạo ra giá trị toàn diện

BIM là quá trình tạo và quản lý thông tin số xuyên suốt vòng đời của một dự án xây dựng. BIM thể hiện mô tả dưới dạng số về tất cả các khía cạnh của tài sản được xây dựng. Mọi khía cạnh thông tin này được chi tiết trong suốt các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành. Về mặt ngữ nghĩa BIM (Building Information Modeling) tức là “Mô hình thông tin về công trình”, gồm 2 loại là thông tin hình học (các kích thước dài, rộng, cao, khoảng cách giữa các cấu kiện công trình như dầm, cột, sàn, cửa, cầu thang, mái,…) và thông tin phi hình học (thông tin về đặc tính sản phẩm, thông số kỹ thuật, như chậu rửa Lavabo từ nhà cung cấp nào, model ra sao, giá bao nhiêu; khối lượng thép để, vật liệu, cường độ,… để ước tính giá,…). BIM cho phép tương tác trong toàn bộ chuỗi cung ứng để tối ưu hóa các hành động ở từng cấp độ, từ đó tạo ra giá trị toàn diện vượt trội cho tài sản. Hình vẽ sau thể hiện mức độ tiến hóa và giá trị chung BIM đem lại:

2. Bốn mức độ tiến hóa của công nghệ BIM

Mức 0 (Level 0): Các công trình xây dựng chưa dùng bất kỳ mô hình số nào, ví dụ chưa dùng phần mềm CAD, khi đó mức độ cộng tác trong làm việc từ thiết kế, thi công và vận hàng rất thấp (low collaboration)

Mức 1 (Level 1): Các công cụ số có thể mô hình hóa thông tin hình học (2D, 3D – chiều dài, rộng, cao) sẽ tăng mức độ cộng tác làm việc ở cấp bộ phận (partial collaboration), ví dụ dựa trên mô hình 3D các kỹ sư phòng thiết kế sẽ dễ dàng thảo luận đưa ra giải pháp tối ưu

Mức 2 (Level 2): Các công cụ số ngoài mô hình hóa thông tin hình học (2D, 3D) còn cộng thêm thông tin phi hình học 4D (tích hợp thêm các yếu tố về thời gian, tiến độ của công trình) hoặc 5D (BIM 5D tích hợp thêm các yếu tố về hao phí, chi phí). Thông tin hình học, cộng thêm thông tin liên quan đến thời gian, tiến độ và thông tin chi phí sẽ cho phép tất cả các bộ phận phòng ban liên quan dễ dàng cộng tác toàn diện (full collaboration), ngoài ra thông tin có được còn giúp các cấp quản lý thuận tiện quản lý tổng thể dự án, quản lý dự án, quản lý chi phí, quản lý thi công, quản lý chất lượng, quản lý rủi ro,…

Mức 3 (Level 3): Là một nâng cấp của mô hình 5D BIM, kiểm soát thêm yếu tố năng lượng trong và ngoài công trình thành 6D, ví dụ kỹ sư thiết kế ứng dụng để kiểm soát các chỉ số năng lượng, nhiệt độ, ánh sáng của công trình. Ngoài ra tích hợp thêm thông tin về các thiết bị được sử dụng trong công trình với độ chi tiết cao dùng trong việc bảo trì bảo dưỡng trong quá trình vận hành của công trình. Khi tiến hóa tới mức 3, công nghệ BIM sẽ có tính mở (Open BIM) cho phép tích hợp đầy đủ với những thông tin khác giúp cho việc mô hình hóa thông tin không chỉ ở trong phạm vi xây dựng mà sang phạm vị khác như năng lượng, thông tin chi tiết các thiết bị cần bảo dưỡng,…

2. Mô hình thông tin BIM

Mô hình BIM còn có thể được gọi là mô hình thông tin BIM. Đây là một nguồn dữ liệu chứa các tài nguyên về đồ họa, phi đồ họa, các tệp hình ảnh, chú thích,… các tài nguyên dữ liệu này được liên kết với nhau tạo thành thông tin BIM. Số lượng thông tin BIM sẽ phát triển dần theo vòng đời của dự án. Ví dụ ở giai đoạn thiết kế ta có mô hình ý định thiết kế hay mô hình thông tin dự án (PIM – Project Information Model). Mô hình này sau đó được phát triển thành một mô hình xây dựng ảo. Cuối cùng, Mô hình Thông tin Tài sản (AIM – Asset Information Model) được phát triển để sử dụng trong giai đoạn vận hành và sử dụng.

Mô hình thông tin có chức năng kết nối các đối tượng (bao gồm cả các đặc điểm vật lý và chức năng) với các đối tượng khác trong không gian.

Các đối tượng này chứa thông tin đồ họa và phi đồ họa, cho phép thực hiện các loại phân tích khác nhau, chẳng hạn như định lượng vật liệu cần thiết.

Mô hình thông tin của một cơ sở có thể bao gồm một tệp mô hình hoặc nhiều tệp mô hình trong đó mỗi mô hình có miền riêng biệt (kiến trúc, kết cấu, dân dụng, v.v.) được đưa hoặc liên kết với nhau trong Môi trường dữ liệu chung (CDE).

2.1 Mô hình Thông tin Dự án (PIM)

PIM được phát triển trong giai đoạn thiết kế và xây dựng của một dự án để đáp ứng các yêu cầu đặt ra trong yêu cầu thông tin của chủ đầu tư (EIR). Trong giai đoạn đầu của một dự án xây dựng, PIM sẽ là một tài liệu chứa rất nhiều thông tin như sơ đồ đơn giản và các ký hiệu 2D đại diện cho các yếu tố đồ họa của thiết kế. Đương nhiên, khi dự án tiến triển, các yếu tố này sẽ được lấp đầy với nhiều thông tin hơn và chi tiết được bổ sung.

Khi kết thúc dự án, một số yếu tố của PIM được chuyển vào AIM. Điều này có nghĩa là thông tin có trong PIM có thể được sử dụng trong giai đoạn vận hành của tòa nhà.

2.2 Mô hình Thông tin Tài sản (AIM)

AIM là một mô hình biên dịch các dữ liệu và thông tin cần thiết để hỗ trợ quản lý tài sản. Nó cung cấp tất cả các dữ liệu và thông tin liên quan đến, hoặc cần thiết cho hoạt động của một tài sản.

AIM đóng vai trò là một nguồn thông tin đã được xác thực và phê duyệt liên quan đến tài sản được xây dựng và được sử dụng trong giai đoạn vận hành của một tòa nhà. Nó là một thuật ngữ  có thể liên quan đến một tài sản duy nhất, một hệ thống tài sản kết hợp hoặc toàn bộ danh mục tài sản của một tổ chức.

2.3 Thông tin BIM có tác dụng

Điều quan trọng là phải nhận ra rằng BIM khác với CAD (Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính).

Nếu không được đào tạo thích hợp, rất có thể nhiều người sẽ cố ép BIM hoạt động như hệ thống CAD. Điều cần thiết là dành thời gian để xác định mục đích của mô hình, vì nó quy định lượng thông tin đồ họa và phi đồ họa cần thiết từ đó quyết định đầu ra.

Mô hình thông tin trở thành một phần không thể thiếu của quá trình ra quyết định trong suốt quá trình thiết kế, xây dựng và quản lý tài sản. Để cung cấp thông tin và dữ liệu này, một chiến lược rõ ràng được áp dụng cùng với quy trình BIM.

Mục tiêu là tối đa hóa lợi tức đầu tư bằng cách xác định cách sử dụng dữ liệu một cách linh hoạt và hiệu quả trong toàn bộ vòng đời của dự án. Khách hàng sẽ nhận được thông tin đầy đủ hơn, từ đó nâng cao chất lượng, hiệu quả của sản phẩm xây dựng.

Trong quy trình BIM, một mô hình thông tin được tạo ra bằng phần mềm BIM. Mô hình có thể được xem và thao tác trong không gian 3D. Thêm vào đó là phần mềm phát hiện xung đột, phát hiện xung đột giữa các bộ phận xây dựng riêng lẻ, chẳng hạn như giữa các tiện ích và các yếu tố cấu trúc. Điều này giúp giảm tổng chi phí vận hành, thông qua thiết kế được cải tiến và do đó ít phải sửa đổi. Điều này làm cho các cơ sở đã xây dựng trở nên đáng tin cậy hơn, có thể bảo trì và dễ tiếp cận hơn.

Hơn nữa, mô hình thông tin có thể được liên kết với phần mềm lập kế hoạch, cho phép giao tiếp tốt hơn giữa các nhà thầu và những người tham gia dự án khác. Tiến độ dự án trở nên đáng tin cậy hơn và quy trình làm việc trực quan hơn, điều này một lần nữa làm cho việc quản lý cung ứng vật tư, thiết bị và nhân công hiệu quả hơn.

3. Giá trị mới của BIM xuyên suốt chuỗi giá trị ngành xây dựng

Công nghệ BIM đem lại những giá trị mới đột phá xuyên suốt chuỗi giá trị ngành xây dựng từ thiết kế tới thi công và vận hành. Với tất cả các công đoạn gồm: thiết kế (degisn and engineering), thi công (construction), vận hành (operations) công trình, BIM sẽ đưa đến những giá trị mới khác nhau. BIM, áp dụng xuyên suốt vòng đời dự án:

Thứ nhất: Giai đoạn lập kế hoạch: Xây dựng các thông tin cơ bản về mô hình BIM: Quyết định việc sử dụng BIM, ý nghĩa của việc sử dụng BIM, xác định các nhà thiết kế chịu trách nhiệm cho các bước trong quy trình. 

“Con người chẳng bao giờ lên kế hoạch để thất bại; chỉ đơn 

giản là con người đã thất bại trong việc lên kế hoạch để thành công.”

Thứ hai: Giai đoạn thiết kế công trình đồng thời và hiệu quả: Những việc kỹ sư, kỹ thuật thường làm trong giai đoạn này là lên ý tưởng (concept), thiết kế (design), phân tích (analysis). Công nghệ BIM có thể tăng năng suất bằng các công cụ, thông tin giúp thực hiện các tác nghiệp song song, hiệu quả, trực quan. Có những hướng có thể tiếp cận mang lại giá trị như:

Xây dựng mô hình tham số và thư viện các đối tượng vật lý bằng cách tích hợp thông tin từ thực địa . (1) Phân tích khả năng xây dựng và phát hiện xung đột (Có sự xung đột về vị trí giữa hai yếu tố trong giai đoạn xây dựng của một dự án có thể gây tốn kém và mất thời gian); (2) Tạo ra những nguyên mẫu thực tế nhanh; (3) Tích hợp dữ liệu thực địa thông qua quét Laze; (4) Kho dữ liệu để phân tích nhằm tối ưu thiết kế; (5) Mô hình hóa giúp mô phỏng và tạo nguyên mẫu nhanh;

 

6) Tích hợp điều phối dữ liệu để phân tích hiệu quả; (7) Thư viện mô hình hóa đối tượng vật lý; (8) phân tích liên quan đến tiền hoặc khả năng thi công; (9) Khả năng phối hợp khi thiết kế; (10) Quy trình thiết kế thi công tích hợp;

  Thứ ba: Giai đoạn thi công (Lập kế hoạch, kết cấu, xây dựng, bàn giao), chia sẻ, tích hợp và điều phối dữ liệu thời gian thực : (1) Trao đổi dữ liệu với các công cụ an ninh và giám sát xây dựng; (2) Đầu vào mô hình cho thiết bị tự động; (3) Trao đổi dữ liệu với các công cụ quản lý dự án; (4) Mô hình hóa tiền thi công; (5) Tích hợp hệ thống liên tục với các Bên liên quan; (6) Điều phối thầu phụ và nhà cung cấp; (7) Đấu thầu hiệu quả, giàu thông tin; (8) Lập kế hoạch thi công;

Thứ tư , Giai đoạn vận hành, bảo dưỡng, sửa mới: Những việc cần thực hiện như vận hành, bảo dưỡng và cải tạo, công nghệ BIM sẽ lưu trữ, bảo trì và sử dụng thông tin tòa nhà bao gồm rất nhiều loại dữ liệu: thông tin cơ sở hạ tầng, tài sản, quản lý,… Việc khai thác các dữ liệu này sẽ giúp cho quá trình vận hành, bảo dưỡng và cải tạo nâng cao bằng công nghệ BIM: (1) Giám sát tình trạng, dự đoán bảo trì (thực hiện bảo trì đúng chỗ, đúng thời điểm) nhằm nâng cao tuổi thọ công trình; (2) Xác định việc cải tạo công trình được nhanh chóng, đúng phạm vi. (3) Hỗ trợ thông tin xây dựng để cải tạo và phá dỡ công trình; (4) Nền tảng dữ liệu để theo dõi hiện trạng và dự đoán bảo trì. (5) Kho lưu trữ dữ liệu cho hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng và tài sản; (6) Nền tảng cho bàn giao trực tuyến;(7) Lưu trữ bảo trì và sử dụng thông tin xây dựng.

Việc quản lý thông tin thiết bị , công trình trong không gian nhiều chiều của BIM phục vụ quản lý, vận hành tài sản không thể không nhắc đến công nghệ Bản sao số (Digital Twins) trong công tác vận hành và sửa chữa bảo trì. Digital twin là bản sao kỹ thuật số ảo (thường là 3D) của một vật thể hay hệ thống thực tế. Digital Twins tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (machine learning) và phân tích phần mềm với dữ liệu để tạo một mô hình mô phỏng số sống cập nhật và thay đổi khi các đối tượng vật lý thay đổi. Giữa bản sao và vật thể thực tế có một luồng dữ liệu (dataflow) và thông qua các cảm biến trên hệ thống thực tế, bản sao được cập nhật để có thể theo dõi trạng thái của hệ thống theo thời gian thực. Đối với một nhà máy thông minh, Digital twins sẽ bao hàm từ tổng thể giá trị cung cấp và vòng đời của thiết bị, công trình, giả lập đại diện cho tất cả các hoạt động của nhà máy từ quy trình đến hoạt động vận hành, bảo trì thiết bị , tài sản, cơ sở hạ tầng và hoạt động khác liên quan. Kết quả của Digital twins sẽ tác động trực tiếp quá trình sản xuất hướng đến việc quản lý nhà máy thông minh và quy trình sản xuất thông minh.

Những giá trị của BIM đem lại xuyên suối chuỗi công đoạn tạo ra sản phẩm công trình đem lại những lợi ích to lớn như: Giảm bớt 40% các yêu cầu thay đổi; Sai lệch của quyết toán với dự toán chỉ là +/- 3%; Giảm 80% thời gian lập dự toán; Tiết kiệm về chi phí lên đến 10%; Giảm 7% tiến độ,… (3)

Thứ năm: Kỷ nguyên tối ưu, Kỷ nguyên kết nối, Kết quả từ Connected BIM

Kỷ nguyên tối ưu: Sự phát triển của phần cứng máy tính và công nghệ đồ họa đã mở ra một tiềm năng rất lớn cho ngành xây dựng thông qua việc chuyển đổi từ dạng bản vẽ 2D sang mô hình 3D - từ đó BIM ra đời, trờ thành một quy trình hiệu quả cho các dự án. Mô hình BIM 3D cho phép nhiều bên cùng tham gia cộng tác trên một mô hình duy nhất, trích xuất và đồng bộ bản vẽ 2D với mô hình 3D. Đồng thời tận dụng cho những công tác mô phỏng, phân tích và tối ưu thiết kế trước khi đưa vào xây dựng.

Kỷ nguyên kết nối: Quy trình BIM mang đến những giá trị không thể chối bỏ cho dự án, đặc biệt là về mặt thông tin.