Ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng công trình

BIM là công nghệ mới, được phát triển dựa trên nền tảng công nghệ số, đang được áp dụng rộng rãi trong ngành Xây dựng ở nhiều quốc gia.BIM được coi là một trong những giải pháp quan trọng để tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 trong ngành Xây dựng. Có nhiều định nghĩa khác nhau về BIM, nhưng có thể hiểu chung nhất, đó là tiến trình tạo dựng và sử dụng mô hình kỹ thuật số cho cả vòng đời công trình, từ giai đoạn thiết kế, xây dựng đến vận hành, bảo trì và tháo dỡ công trình. Toàn bộ dữ liệu liên quan đến các hoạt động này được lưu trữ, khai thác thông qua mô hình thông tin thống nhất và được liên kết với nhau. Do đó, áp dụng công nghệ BIM sẽ tạo điều kiện thuận lợi trong trao đổi, hợp tác giữa các bên tham gia, tối ưu hóa việc thiết kế, thi công và quản lý công trình.

Cơ sở dữ liệu sử dụng thống nhất trong toàn vòng đời công trình.

Hiện nay, công nghệ BIM được áp dụng bắt buộc trong ngành Xây dựng ở nước Mỹ, Anh, Singapore… với các cấp độ khác nhau. Tại Việt Nam, việc áp dụng BIM trong thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành công trình đang được triển khai theo Đề án “Ứng dụng BIM trong hoạt động thiết kế, xây dựng và vận hành công trình” được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016. Bộ Xây dựng đã ban hành Kế hoạch thực hiện Đề án và hướng dẫn áp dụng công nghệ BIM trong giai đoạn thí điểm. Dự kiến từ năm 2021, việc áp dụng công nghệ BIM bắt buộc đối với các công trình xây dựng trên lãnh thổ Việt Nam.

Công nghệ BIM có thể ứng dụng vào các quy trình đầu tư xây dựng, như: thiết kế kiến trúc (ý tưởng, phân tích nghiên cứu công trình); thiết kế kết cấu (xây dựng phương án thiết kế, phân tích sơ đồ kết cấu); thiết kế cơ điện và nước (xây dựng phương án thiết kế, tối ưu thiết kế, giảm va chạm xung đột; lập đầu vào và thống kê chi tiết hạng mục, cấu kiện, vật liệu, trang thiết bị; mô phỏng trình tự thi công lắp dựng với giải pháp tối ưu; phục vụ chế tạo cấu kiện và chi tiết; quản lý tổng mặt bằng, tiến trình thi công, đánh giá tính khả thi công trường, an toàn lao động; giải quyết kịp thời vướng mắc xung đột trong quá trình thi công; quản lý tòa nhà theo vòng đời công trình. Đối với các bên tham gia xây dựng có thể ứng dụng công nghệ BIM vào công việc của chủ đầu tư trong quản lý vận hành; thiết kế, xây dựng của kiến trúc sư và kỹ sư; các nhà thầu thực hiện khâu thi công; kiểm tra tổng quan và chi tiết cơ quan chuyên môn về xây dựng hoặc cơ quan quản lý.

Việc ứng dụng BIM mang lại nhiều lợi ích cho các bên liên quan đến dự án. Cụ thể:

Trong giai đoạn thiết kế, công nghệ BIM tạo mô hình 3 chiều (3D) chứa thông tin công trình có thể trình diễn thiết kế, phân tích và lựa chọn phương án tối ưu, quan sát, phát hiện bất hợp lý, tự động cập nhật các bản vẽ, tính toán khối lượng, lập dự toán chi phí, phân tích hiệu quả công trình. Do đó, công nghệ BIM mang lại nhiều lợi ích như: Trực quan hóa, thông qua hình ảnh mô phỏng 3 chiều, giúp người thiết kế dễ dàng truyền đạt ý tưởng thiết kế đến các thành viên dự án hiểu rõ hơn về các phương án và giúp đánh giá, lựa chọn phương án nhanh chóng, chính xác, hiệu quả hơn. Tăng năng suất và chất lượng thiết kế, giúp các thành viên sớm phát hiện bất hợp lý, hạn chế lỗi trong thiết kế, hạn chế làm lại, giảm chi phí phát sinh. Cải thiện khâu đo bóc khối lượng và lập dự toán chi phí, khâu này được thực hiện nhanh chóng, chính xác nhờ thông tin liên quan đến khối lượng, vật liệu, giá đều được lưu trữ trong mô hình công trình nên dễ dàng cập nhật, trích xuất. Tăng tính bền vững cho công trình, BIM cung cấp các công cụ hỗ trợ việc phân tích hiệu quả công trình; qua đó, các nhà thiết kế có thể tính toán cấu trúc chuẩn và nhu cầu sử dụng công năng của công trình; có thể thay đổi, điều chỉnh phương án thiết kế phù hợp với việc sử dụng công năng tiết kiệm, hiệu quả, đảm bảo tính bền vững cho công trình. Tăng cường sự hợp tác, tạo điều kiện trong trao đổi, hợp tác giữa các thành viên về cách đánh giá tổng thể dự án, hiểu rõ công việc của nhau, sớm phát hiện bất hợp lý giữa các bộ phận để tìm ra giải pháp xử lý hiệu quả.

Lợi ích trong quá trình xây dựng: Công nghệ BIM sử dụng trong quản lý tổng thể các khâu trong xây dựng theo mô hình không gian 3D. Lợi ích nổi bật là: Quản lý tiếp xúc và phi tiếp xúc, thông qua hình ảnh mô phỏng không gian theo trình tự xây dựng, tất cả các nhà thầu tham gia đều có thể tiếp cận bằng phương pháp tại chỗ hoặc qua mạng. Các nội dung liên quan đến công việc trong suốt quá trình được cập nhật đầy đủ theo chức năng, lường trước bất cập với chủ đầu tư, ban quản lý. Kịp thời, nhanh chóng và chính xác, thông qua mô hình BIM (có camera phủ quét) thông tin trực diện và nhanh nhất đến các đầu mối, tránh xảy ra sai lầm đáng tiếc do thông tin chậm, chống lãng phí. Quản lý khối lượng, chủng loại, nguyên vật liệu và trang thiết bị công trình thông qua mô hình BIM đều tự động cung cấp kịp thời, đầy đủ số lượng, chất lượng, chủng loại chính xác. Tăng tính minh bạch, hệ thống BIM khi vận hành theo chương trình phần mềm chuẩn thể hiện đầy đủ, rõ ràng tất cả các nội dung liên quan đến xây dựng, sự can thiệp của con người khó xóa dấu vết, kiểm tra sẽ phát hiện dễ dàng. Tăng khả năng quản lý theotiêu chuẩn quy phạm ngành, việc ứng dụng công nghệ BIM giúp tự lựa chọn những tiêu chuẩn liên quan tại từng thời điểm để áp dụng phù hợp vào công tác triển khai và kiểm tra công trình. Đồng thời phát hiện những sai sót, bất cập so với tiêu chuẩn quy phạm để xử lý kịp thời.

Trong khai thác sử dụng, bảo trì: Người sử dụng vận hành công trình có thể nắm chắc ngay từ đầu chất lượng, khả năng khai thác công năng, tuổi thọ và lường trước hỏng hóc. Cụ thể: Chủ động trong vận hành khai thác, phát huy mô hình quản lý không gian nhiều chiều của BIM, việc vận hành khai thác công trình sẽ đúng mục tiêu, mục đích và phát huy tối đa công năng từng bộ phận. Sửa chữa các hỏng hóc xuống cấp nhanh nhất, quản lý chặt chẽ tính năng bộ phận và thiết bị, dự báo tình trạng và thời gian có thể “trục trặc” các bộ phận để dự phòng hiện tượng bất thường, kịp thời khắc phục. Bảo trì công trình và hệ thống, công nghệ BIM giúp người quản lý đánh giá chính xác, kịp thời chất lượng công trình và quy mô cần bảo trì.Chuẩn công tác quản lý vận hành công trình đến khi cần phá bỏ thay thế, công nghệ BIM giúp người sử dụng theo dõi tình trạng toàn công trình cả tổng thể và chi tiết, quản lý thích ứng tuổi thọ suốt quá trình đến khi cảnh báo công trình cần phá hủy.

Có thể khẳng định, ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả đầu tư. Tuy nhiên, hiện nay, việc ứng dụng công nghệ BIM trong Quân đội ta còn gặp nhiều khó khăn, để ứng dụng hiệu quả cần phải giải quyết tốt các yếu tố sau:

Do BIM là công nghệ mới, đòi hỏi người ứng dụng không chỉ có trình độ chuyên môn mà còn phải có trình độ công nghệ thông tin nhất định để áp dụng quy trình làm việc khoa học, hiệu quả. Khi triển khai dự án cần thống nhất giữa chủ đầu tư với các bên về việc áp dụng công nghệ BIM trong xây dựng. 

Khi ứng dụng công nghệ BIM, người làm việc chủ yếu thực hiện mô hình 3D, 4D, 5D, 6D… trên máy tính nên cấu hình và ổ nhớ máy tính phải phù hợp để cài phần mềm đủ khả năng thực hiện công việc. Do đó làm tăng nhiều chi phí liên quan như: đào tạo sử dụng phần mềm, các chi phí mua phần mềm, nâng cấp hệ thống máy tính… (nhất là khâu thiết kế và khâu quản lý công trình).

Áp dụng công nghệ BIM vào dự án đòi hỏi phải có sự hợp tác chặt chẽ giữa các bên có liên quan, vì vậy, phải xác định cách thức tổ chức và quy trình phối hợp làm việc phù hợp cho các thành viên trong dự án.

Cần có các văn bản pháp lý cần thiết quy định áp dụng công nghệ BIM như: quy chuẩn, tiêu chuẩn BIM, hướng dẫn thực hiện, điều khoản hợp đồng, quyền sở hữu và trách nhiệm, bảo hiểm… Ngoài ra, cần có lộ trình thực hiện chặt chẽ và hướng dẫn, quy định lộ trình bắt buộc áp dụng BIM trong xây dựng.

Ứng dụng công nghệ BIM là xu hướng tất yếu, mang lại nhiều lợi ích trong ngành Xây dựng, vì vậy, các cơ quan chức năng trong quân đội cần quan tâm, sớm có chủ trương, kế hoạch, lộ trình thực hiện cụ thể giúp cho việc triển khai các dự án đạt hiệu quả tốt.

Đại tá, TS PHAN ĐĂNG SƠN

Phó cục trưởng Cục Doanh trại