Định hướng vai trò của mô hình thông tin công trình BIM trong ngành xây dựng tại Việt Nam

108T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª Định hướng vai trò của mô hình thông tin công trình BIM trong ngành xây dựng tại Việt Nam Defining Building Information Modeling - BIM role in Vietnam construction industry Lê Anh Dũng, Phạm Thành Tóm tắt Bài báo này đưa ra góc nhìn và nhận định về BIM, cũng như khả năng ứng dụng BIM cho ngành xây dựng ở Việt Nam. BIM không đơn thuần là sử dụng công vụ vẽ 3D, BIM nên được nhìn như một giải pháp mới có thể thay thế và cải tiến nhiều về cách thức quản lý và phối hợp dự án xây dựng trong ngành xây dựng tại Việt Nam từ đó nâng cao chất lượng và năng suất lao động, đem lại lợi ích cho tất cả các bên. Chuyển dịch sang môi trường làm việc sử dụng BIM không đơn thuần là cách tạo mô hình mà còn là cách sử dụng các ứng dụng từ mô hình như thế nào tại các giai đoạn kết hợp với quy trình, các thiết bị máy hỗ trợ và các nền tảng trao đổi dữ liệu đồng bộ. Từ khóa: BIM, hợp tác, điều phối, quản trị BIM, tích hợp Abstract This paper presents perspective and definition of BIM, as well as the ability to apply BIM to Vietnam construction industry. BIM is not only a tool for 3D visualization, it should be considered as a new solution to replace and increase collaboration or project management in Vietnam; therefore, improve labour efficiency and brings benefit to all stakeholder in the project. Switching to BIM working environment does not means to learn a new 3D modeling method, it is how to apply BIM into each project phrase inherent to the best process practice which would integrate the data to highly advantage mobile, survey, scan equiments and common data environment. Keywords: BIM, collaboration, coordination, BIM project management, integration PGS.TS. Lê Anh Dũng Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Ths. Phạm Thành Công ty TNHH tư vấn và ứng dụng Công nghệ BIM Việt Nam 1. Đặt vấn đề. Building Information Modeling-BIM hay Mô hình thông tin công trình hiện đang là chủ đề chiếm được sự quan tâm trong ngành xây dựng tại Việt Nam. Sau Quyết định số 2500/QĐ-TTg của Thủ tướng Chỉnh phủ về Đề án áp dụng BIM tại Việt Nam nhu cầu tìm hiểu về BIM lại càng lớn hơn bao giờ hết. Vậy BIM có thực sự hữu ích và đóng vai trò gì trong điều kiện bối cảnh của ngành xây dựng và mức độ phát triển xã hội hiện tại ở Việt Nam. Muốn BIM đi vào thực tiễn như đúng kỳ vọng thì hướng tiếp cận nào sẽ phù hợp nhất. 2. Thực trạng việc sử dụng các phần mềm BIM ở Việt Nam - BIM không đơn thuần là việc sử dụng các công cụ phần mềm khác AutoCAD phục vụ các hoạt động vẽ thiết kế. Sự xuất hiện các phần mềm hỗ trợ vẽ thiết kế nhanh hơn cho kiến trúc sư bắt đầu xuất hiện ở Việt Nam từ những năm 2006÷2008, ban đầu các phần mềm này đã giúp các kiến trúc sư Việt Nam nhanh chóng thể hiện các hình chiếu bản vẽ nhanh hơn nhưng chất lượng thể hiện chưa thực sự làm hài lòng yêu cầu tuân thủ các tiêu chuẩn thể hiện bản vẽ kỹ thuật. Theo thời gian, việc thể hiện bản vẽ đã tương đối hoàn thiện sang các bộ môn khác như Kết cấu và Cơ điện, tuy nhiên phạm vi sử dụng các ứng dụng của phần mềm ứng dụng BIM vẫn chưa vượt qua khỏi quan điểm của người làm công tác thiết kế và trong giai đoạn thiết kế. - Do đó khái niệm BIM ở Việt Nam vẫn nằm trong khoảng hiểu biết về một hay vài phần mềm 3D phục vụ vẽ kỹ thuật với tốc độ sản xuất chậm, không đáp ứng kỳ vọng triển khai dự án hiện tại và yêu cầu một sự thay đổi lớn giữa các bên liên quan trong dự án mới đưa BIM trở nên rộng rãi và khả thi tại Việt Nam. Vậy các phần mềm ứng dụng BIM có đơn thuần chỉ để vẽ và BIM nên được sử dụng như nào cho phù hợp với bối cảnh hiện tại? Thực tế phần mềm chỉ là một trong những thành phần cơ bản của BIM, hiện nay, phát triển phần mềm cho BIM đang là một lĩnh vực công nghệ xây dựng rất phát triển trên thế giới. Cần phải hiểu một thực tế rằng, BIM không phải là bất kỳ phần mềm nào cả, mà là tập hợp rất nhiều các phần mềm và công nghệ được sử dụng trong suốt vòng đời của dự án. Con người mới chính là yếu tố huyết mạch để có thể phát huy được vai trò của việc sử dụng các phần mềm/ công nghệ BIM trong dự án một cách hiệu quả nhất. Bên cạnh đó, các phần mềm vẫn chưa có một tiêu chuẩn chung, đồng bộ nên khả năng phối hợp vẫn còn kém, tạo ra những khó khăn trong việc ứng dụng BIM. 3. Thực trạng ngành xây dựng Việt Nam - Với đặc thù sử dụng vật liệu xây dựng chủ yếu chế tạo và đổ tại chỗ không phức tạp, thiết bị kỹ thuật công trình mang tính điển hình hóa cao, công nghệ xây dựng còn Hình 1. Các loại phần mềm ứng dụng trong Mô hình thông tin công trình BIM 109 S¬ 28 - 2017 hầu hết sử dụng sức người. Do đó sự phức tạp của công trình không nằm ở yếu tố kỹ thuật hay giải pháp thiết kế thi công mà lãng phí của ngành xây dựng tại Việt Nam hiện nay chủ yếu hiện nằm trong phương pháp quản lý phối hợp giữa các giai đoạn và các bên liên quan trong dự án do dự án không có một nền tảng trao đổi dữ liệu có tính tích hợp cao và sai sót do bất đối xứng thông tin giữa các sản phẩm thiết kế đang là thực trạng hiện hữu. - Đối với công trình dân dụng và công nghiệp, hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công được lập thông qua ba bộ môn chính Kiến trúc, Kết Cấu, Cơ điện. Hầu hết phương pháp vẽ thiết kế truyền thống dựa vào phần mềm vẽ kỹ thuật AutoCAD 2D với dữ liệu rời rạc và nhiều sai sót, sai sót đến từ phương pháp thể hiện hình vẽ và quản lý yếu kém khi có sự thay đổi mang tính đồng bộ. Ngoài ra, thực trạng quản lý thiết kế mang tính phân tán cao, nền tảng phối hợp giữa các bộ môn gần như dựa vào kinh nghiệm do đó chất lượng thông tin trong bản vẽ thiết kế rất thấp, đặc biệt hồ sơ thiết kế bản vẽ bộ môn Cơ điện. Sự yếu kém trong quá trình quản lý và phối hợp các hệ thống công trình làm giảm giá trị của sản phẩm thiết kế, lãng phí nguồn lực và thời gian. Các đối tượng chính có liên quan vẫn chưa có một hệ thống văn bản ràng buộc những vai trò, trách nhiệm và các yêu cầu rõ ràng ngay từ thời điểm bắt đầu dự án. Hình 2. Các dữ liệu thiết kế-thi công truyền thống rời rạc thông tin Hình 3. Mô hình chứa tham số thông tin điều khiển 110 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª - Ở giai đoạn thi công, do đặc thù thực tế có nhiều bên nhà thầu tham gia dự án với các cấp độ khác nhau việc liên kết thông tin giữa các bản vẽ tại giai đoạn thiết kế và các chỉnh sửa trong giai đoạn thi công thường xuyên không đồng bộ. Các thông tin chỉnh sửa thường xuyên không được cung cấp tức thời cho các bên liên quan và việc sử dụng bản vẽ giấy 2D đã làm cho công tác quản lý phối hợp thực sự gây nhiều phiền phức và lãng phí thời gian lớn giữa các bên, đồng thời sự liên hệ giữa ý đồ thiết kế và hiện trường gần như không có sự kết nối mà hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng và kinh nghiệm của cán bộ hiện trường. Chủ đầu tư hoặc Ban quản lý dự án là người đầu tiên chịu ảnh hưởng của các phát sinh này như các phát sinh về khối lượng, biện pháp thi công, điều chỉnh giải pháp, tiếp sau các nhà thầu và đơn vị tư vấn thiết kế cũng mất nhiều thời gian để chỉ xử lý các thông tin không đồng bộ hoặc thiếu sót đó. Sự thiết sót và liên kết rời rạc này không chỉ gây ra những lãng phí nặng nề về chi phí mà còn là những mối đe dọa lớn về an toàn lao động tại công trường, an toàn trong quá trình khai thác và sử dụng sau thi công. - Tại giai đoạn sau đầu tư, một lần nữa thông tin bản vẽ hoàn công hoặc các tài liệu liên quan đến quản lý không gian và tài sản trong công trình không được tập hợp và quan tâm đúng mức gây khó khăn trong công tác quản lý vận hành, gây thất thoát và trực tiếp góp phần ảnh hưởng đến người đầu tư và người sử dụng công trình sau này. 4. Định hướng vai trò của BIM qua giải pháp phối hợp, quản lý mang lại những lợi ích thiết thực cho ngành xây dựng Việt Nam. - Đi từ những phân tích về thực trạng đang diễn ra trong ngành xây dựng tại Việt Nam, cũng như từ thực tế của các nước phát triển đi đầu trong công nghệ BIM, việc ứng dụng BIM sẽ gặp nhiều khó khăn nhưng BIM là giải pháp tốt nhất ở thời điểm hiện tại có thể giúp cải cách và thúc đẩy ngành xây dựng phát triển. BIM ra đời là cuộc cách mạng áp dụng các tiến bộ công nghệ tin học, đem đến các giải pháp mang tính phối hợp cao giữa các bên và các giai đoạn dự án, giúp toàn bộ quá trình hoạt động xây dựng được tối ưu và giảm thiểu các lãng phí phát sinh. Tuy nhiên BIM không phải là phần mềm và cũng không hẳn chỉ là công nghệ, BIM nên được hiểu nhiều hơn là một quy trình xây dựng và quản lý thông tin dự án, công trình theo cách mới mang hướng hỗ trợ các phương pháp triển khai truyền thống trong việc xác định các vấn đề chồng chéo một cách trực quan và tập trung hơn. 4.1. Hiệu quả từ quy trình phối hợp chặt chẽ. - BIM mở ra khả năng và cũng yêu cầu một quy trình phối hợp chặt chẽ. Trước hết việc áp dụng BIM không thể không nói đến việc thiết lập một nền tảng trao đổi dữ liệu xuyên suốt giữa các bên và các giai đoạn dự án. Đây là yêu cầu đầu tiên cần được quan tâm đối với một dự án áp dụng BIM, môi trường trao đổi dữ liệu nên được lập thông qua công nghệ lưu trữ đám mây nơi mọi người có thể truy cập từ bất kỳ nơi nào, thông tin được chia sẻ có thể là các thông tin liên quan đến dự án như các mô tả, các yêu cầu, các tiêu chuẩn quy định, vị trí để các tập tin dữ liệu mô hình thiết kế, vị trí để các tập tin mô hình phối hợp So sánh với phương thức trao đổi dữ liệu theo phương thức hiện nay, hầu hết là qua Email. Lợi thế của phương thức này là nhanh chóng, đơn giản. thuận tiện, nhưng với một số lượng email quá lớn cho một dự án cần có sự phối hợp của nhiều bên tham gia, cách thức này sẽ làm các file trao đổi bị chồng lấp, không xác định được thông tin đầu, thông tin cuối, đâu là bản chỉnh sửa đâu là bản hoàn thiện. Các bên tham gia khó theo dõi, làm sự phối hợp bị ngắt quãng và không hiệu quả. Sự ra đời của BIM kéo theo sự phát triển của các công nghệ cho phép quá trình trao đổi dữ liệu trong quá trình triển khai dự án BIM được tốt hơn nhưng việc áp dụng trong dự án tại Việt Nam vẫn còn rất khó khăn, do các cá nhân chưa có thói quen sử dụng và cơ sở hạ tầng mạng còn kém. Các công nghệ này đều đáp ứng yêu cầu về sự trao đổi dữ liệu có hệ thống, không trùng chéo để đảm bảo sự phối hợp diễn ra được hiệu quả, công nghệ dùng cho môi trường trao đổi dữ liệu cần đảm bảo các yếu tố: o Chạy trên nền tảng đám mây (truy cập bất cứ vị trí, thời gian nào) o Tự động cập nhật các file mới nhất o Lưu lại lịch sử thực hiện thao tác tạo lập, chỉnh sửa, download, upload, xóa các file dữ liệu Hình 4. Bộ tài liệu cần thiết quản lý thông tin dự án BIM Hình 5. Môi trường trao đổi dữ liệu tập trung trên công nghệ đám mây 111 S¬ 28 - 2017 o Có thể tìm được các file dự án dựa theo quy tắc đặt tên đã xác định từ trước Môi trường trao đổi dữ liệu chung là điều kiện tiên quyết để bắt đầu một dự án BIM. - Công tác thiết kế và lập kế hoạch được thông tin hóa và bổ sung hình ảnh 3D trực quan giúp các bên có thể hình dung giải pháp theo một cách giống nhau. Việc xuất bản vẽ từ mô hình nâng cao tính chính xác do trực tiếp trích xuất từ mô hình thông tin 3D, các thông tin ghi chú hoặc bảng thống kê được đồng bộ hóa dựa vào ưu thế vượt trội của công tác tạo lập và quản lý tham số mà phần mềm BIM đem lại. - Trước thực trạng giai đoạn thiết kế tại các dự án ở Việt Nam có chất lượng quản lý và thể hiện bản vẽ còn nhiều sai sót và thiếu thông tin, hồ sơ bản vẽ khi chuyển qua giai đoạn thi công còn cần cập nhật điều chỉnh và phối hợp lại, do đó sai sót hoặc thông tin nhầm phiên bản đang là mối lo ngại tồn tại trong thực tế thi công và quản lý dự án. Công tác phối hợp đa hệ kỹ thuật công trình giờ đây được mô phỏng thông qua hình học 3 chiều và tương thích chặt chẽ với mô hình thiết kế thông qua các quy trình phân tách và quản lý khoa học, các va chạm hình học hoặc các thiếu sót giữa các bên khi cùng thiết kế dễ dàng được nhìn thấy trong các mô hình tổng hợp, việc quản lý các lỗi và thông báo lỗi được chuẩn hóa theo một quy tắc đặt tên thống nhất ngay từ đầu do đó nâng cao khả năng phối hợp và sớm điều chỉnh các lỗi thiết kế có thể ảnh hưởng đến công tác thi công. BIM cũng giúp mô phỏng chi tiết quá trình thi công, biện pháp thi công giúp tất cả các bên tham gia có thể hiểu và thống nhất các hướng triển khai ngoài công trường từ công tác thi công, vận chuyển, lưu kho, điều hướng di chuyển khi có nguy hiểm từ đó giảm thiểu các rủi ro về an toàn lao động có thể phát sinh, giảm các trường hợp thi công sai, thi công lại, tránh thất thoát chi phí và thời gian. - Thực tế cho thấy khả năng quản lý thiết kế giữa các bên thiết kế và nhà thầu thi công sao cho khớp nối trong bối cảnh thay đổi và cập nhật đã đem lại lợi ích to lớn trong triển khai dự án áp dụng BIM, giúp chủ đầu tư yên tâm và ra quyết định đầu tư nhanh chóng. BIM giúp chủ đầu tư cũng như nhà thầu số hóa, quản lý khối lượng, chi phí và thời gian thi công từng giai đoạn trong suốt vòng đời dự án. Các dự án ứng dụng BIM hầu hết đều cho thấy, BIM đóng vai trò lớn trong việc đáp ứng tiến độ đề ra, từ đó dự án tiết kiệm được các khoản chi phí phát sinh như chi phí sửa chữa, làm lại, chi phí quản lý, lãi suất ngân hàng trong thời gian vượt tiến độ. - Khả năng tích hợp cao của BIM không đơn thuần chỉ trong nội bộ luân chuyển các tham số tin học giữa các phần mềm BIM khác nhau mà còn mở ra khả năng tích hợp với các thiết bị máy khảo sát, trắc đạc và tự động hóa thi công giúp ý nghĩa tạo lập mô hình giàu thông tin từ giai đoạn thiết kế và phối hợp chặt chẽ trong giai đoạn thi công được toàn diện nâng cao hiệu quả đầu tư và sử dụng trong toàn vòng đời dự án. - Việc sử dụng mô hình BIM đi kèm với sự ra đời của các thế hệ máy quét laser điểm đám mây, đây là công nghệ tích hợp giữa lấy kích thước hiện trạng bằng mô hình chính xác cao và tích hợp sử dụng trong các phần mềm tạo mô hình thông tin. Ứng dụng quét laser ngoài thực tế rất cần thiết cho các dự án có yếu tố địa hình phức tạp (hang, đèo, núi) giúp có được hồ sơ hiện trạng chính xác, các vật cản, vết nứt tránh được những nguy hiểm, rủi ro khi thi công; trường hợp dự án xây chèn giữa 2 công trình hiện hữu khác, cho phép kiến trúc sư chèn thiết kế công trình mới vào môi trường thực, kiểm tra công trình có bị chồng chéo với công trình cũ không, nếu việc này xảy ra sai sót ngay từ đầu mà không được phát hiện sớm sẽ gây ra những sai phạm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chi phí, tiến độ và an toàn lao động trong quá trình thi công. Ngoài ra mô hình thi công còn có thể tự động chuyển dữ liệu vị trí tọa độ của các cấu kiện công trình hoặc vị trí công trình vào máy toàn đạc điện tử, ứng dụng này đem lại lợi ích to lớn cho giai đoạn thi công khi tận dụng triệt để công tác phối hợp trong mô hình BIM thiết kế, giúp giảm thiểu thời gian thi công thực tế và nâng cao tính chính xác. Hình 6. Mô hình BIM phối hợp các hệ kỹ thuật công trình Hình 7. Tích hợp thông tin mô hình vào máy toàn đạc điện tử Hình 8. Kết hợp dữ liệu quét hiện trạng điểm đám mây chính xác 5mm 112 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª 4.2. Tăng cường sử dụng dữ liệu điện tử - Có thể nhận thấy việc trao đổi, phê duyệt thông tin tài liệu bằng giấy như hiện nay gây ra nhiều lãng phí, bộ máy quản lý, lưu trữ hồ sơ cồng kềnh, mất nhiều thời gian, thủ tục rườm rà và không hiệu quả. Giảm thiểu sử dụng hồ sơ giấy 2D ngoài công trường thông qua việc quản lý hồ sơ bản vẽ điện tử giúp việc truy cập nhanh chóng, chính xác phiên bản và gọn nhẹ, ngoài ra các thiết bị di động được sử dụng để trao đổi thông tin vướng mắc là bước tiến mới trong quản lý thi công. Mô hình BIM giúp tạo ra hồ sơ bản vẽ điện tử chứa nhiều thông tin thuộc tính hơn, dễ dàng truy xuất thông tin đối tượng trên bản vẽ và đặc biệt có thể so sánh sự khác nhau giữa các phiên bản, nhờ đó thông tin được lưu trữ xuyên suốt giữa các thành viên dự án tạo sự kết nối và giảm thiểu các hiểu lầm thiết kế. Công nghệ sử dụng dữ liệu điện tử còn cho phép kiểm tra, nhận xét, phê duyệt và đóng dấu trên tài liệu một cách trực tuyến. Các ghi chú này ngay lập tức sẽ được thông báo tự động cho đối tác, giúp quá trình phản hồi và thực thi nhanh chóng và rõ ràng. - Không những thế, mô hình BIM tổng hợp các hệ kỹ thuật công trình chứa thông tin thuộc tính các cấu kiện, thiết bị, vật tư dễ dàng được xem xét bởi cán bộ hiện trường thông qua các thiết bị di động, nhờ đó việc phối hợp và ra quyết định nhanh chóng được thực hiện ngoài hiện trường giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi lãng phí. 4.3. Dự báo sớm chi phí tổng mức đầu tư - Không chỉ giai đoạn thiết kế và thi công, mô hình BIM còn thực sự rất hữu ích trong giai đoạn đấu thầu thi công, trong đó đặc biệt lập biện pháp thi công và dự toán chi phí nhờ khối lượng chính xác. Việc bóc khối lượng theo phương pháp truyền thống đang đem lại rủi ro lớn cho các nhà thầu nếu có sơ suất trong việc kiểm tra bản vẽ 2D hiện tại, bên cạnh đó phương thức bóc truyền thống có thể chỉ phù hợp với các cấu kiện beton, dầm sàn, cột còn với các trang thiết bị và hoàn thiện kiến trúc thì không khả thi, làm mất nhiều thời gian mà không chính xác. Với sự hỗ trợ của các phần mềm, mô hình BIM được lập phục vụ công tác bóc khối lượng chính xác là điểm cộng giúp các nhà thầu tự tin ra giá thầu với mức cạnh tranh và đem lại tỉ lệ thắng thầu cao. Đây cũng chính là điểm nổi trội của các phần mềm BIM sử dụng tham số để kiểm soát thông tin cấu kiện thiết kế, khối lượng hoàn toàn có thể được kiểm soát dựa trên nhu cầu thể hiện thông tin, biện pháp thi công dự kiến. Tuy nhiên, các công ty khác nhau sử dụng phần mềm và phương pháp bóc tách, dự toán cũng khác nhau nên số liệu đầu vào nhiều khi khác nhau. Bởi vậy, nếu chỉ dùng các chức năng trích xuất khối lượng có sẵn của các phần mềm thì số liệu đầu ra cũng có thể không dùng được, nên các công ty vẫn cần phải sử dụng và phát triển các công cụ riêng đi kèm với phần mềm phù hợp để có được thông số bóc tách chính xác nhất. 5. Kết luận - Những lợi ích vượt trội của BIM ở trên hiện không còn ở trên lý thuyết hoặc chỉ được áp dụng tại nước ngoài, đã có các đơn vị tại Việt Nam áp dụng một phần hoặc đã kiểm soát toàn bộ quy trình công nghệ trên. Thực tế, các đơn vị áp dụng đã nhận ra những vai trò của BIM và định hướng sẽ sử dụng BIM tạo giá trị và lợi thế cạnh tranh trong ngành. - BIM không đơn thuần là việc thay thế bởi các phần mềm vẽ kỹ thuật chỉ cho giai đoạn thiết kế, nó đã mở ra khả năng thay thế cho phương pháp và các quy trình sản xuất thông tin truyền thống 2D ở tất cả các giai đoạn. BIM sẽ gián tiếp đem lại thành công cho các dự án thông qua việc mở ra khả năng tích hợp và phối hợp cao từ các thông tin kỹ thuật đến các bên liên quan tham gia trong dự án, và cuối cùng Chủ đầu tư sẽ là người được hưởng lợi nhất từ kết quả quản lý chặt chẽ khoa học thông qua một nền tảng công nghệ ứng dụng toàn diện trong suốt vòng đời dự án. Đây chính là điểm mấu chốt giúp giảm thiểu lãng phí và nâng cao chất lượng công trình tại Việt Nam./. Nội dung bài báo và các tài liệu hình ảnh được sử dụng từ sản phẩm và tài liệu nghiên cứu của Công ty TNHH Tư vấn và ứng dụng công nghệ BIM Việt Nam (VIBIM) – Địa chỉ Tầng 10, tòa nhà CIT, số 06 ngõ 15, Phố Duy Tân, Phường Dịch Vọng Hậu, Cầu Giấy, Hà Nội. Hình 9. Hệ thống quản lý dữ liệu số từ mô hình ra công trường Hình 10. Thống kê khối lượng trực quan giảm bỏ sót