Qua tổng kết tại một số dự án cho thấy, ứng dụng BIM đã giúp chủ đầu tư rút ngắn tiến độ, tiết kiệm chi phí thông qua việc tối ưu hóa và xử lý trước các khó khăn trong giai đoạn thiết kế
KHÁI NIỆM VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA BIM
BIM là gì?
Mô hình thông tin công trình (BIM) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, giúp các tổ chức nâng cao hiệu quả công việc Việc triển khai BIM trong thiết kế, thi công và quản lý vận hành đã tạo ra sự chuyển biến tích cực, tăng năng suất lao động và tối ưu hóa quá trình xây dựng Nhờ BIM, ngành xây dựng đang trải qua những thay đổi đáng kể, góp phần nâng cao hiệu quả dự án và giảm thiểu rủi ro.
Sử dụng quy trình phối hợp và trao đổi thông tin qua các nền tảng BIM giúp các bên tham gia dự án hợp tác hiệu quả hơn Nhờ đó, việc chia sẻ và cập nhật dữ liệu chung đảm bảo tính minh bạch, chính xác trong tất cả các giai đoạn chuẩn bị và thi công dự án xây dựng Điều này tạo điều kiện để các bên đóng góp tích cực hơn vào mục tiêu chung của dự án, thay vì chỉ tập trung vào chuyên môn hoặc nhiệm vụ riêng lẻ.
Sự khác biệt quan trọng giữa phương pháp truyền thống và BIM nằm ở cơ sở dữ liệu: Trong cách làm truyền thống, các dự án xây dựng dựa trên các bản vẽ 2D và tài liệu thuyết minh, phản ánh thông tin dự án qua hình ảnh và mô tả riêng rẽ Trong khi đó, BIM sử dụng mô hình kỹ thuật số tích hợp dữ liệu toàn diện, cung cấp thông tin về hình dạng, đặc tính vật lý và chức năng của các thành phần trong dự án, giúp quá trình lập kế hoạch, thiết kế và thi công trở nên chính xác và hiệu quả hơn.
Hình 1 minh họa ví dụ về một đối tượng cửa đi trong mô hình BIM, hiển thị ở các chế độ xem 2D, mô hình 3D và trong cơ sở dữ liệu với các đặc tính như chiều cao, chiều rộng, khả năng chịu lửa và vật liệu Bất kỳ thay đổi nào về đặc tính của đối tượng ở bất kỳ chế độ xem nào đều tự động cập nhật vào cơ sở dữ liệu, đảm bảo sự nhất quán trong thể hiện của đối tượng trên cả ba chế độ Nhờ đó, đối tượng trở thành một "đối tượng thông minh" với khả năng cập nhật tự động và thể hiện đồng nhất trong mô hình BIM.
Để hiểu rõ và đánh giá giá trị của BIM trong công việc, việc xây dựng một khái niệm cụ thể và thống nhất về BIM là rất cần thiết Ví dụ trực quan về các hình dạng cửa đi ở dạng 2D, 3D và bảng đặc tính giúp hình dung rõ ràng về BIM, nhưng cần lưu ý rằng BIM không phải là một phần mềm cụ thể mà là một quy trình tích hợp các công nghệ và phương pháp để tối ưu hóa xây dựng và quản lý dự án.
BIM là một quy trình thu thập, xử lý và phân tích thông tin, không phải là phần mềm hay công nghệ độc lập Ứng dụng BIM hướng tới tối ưu hóa quy trình làm việc bằng cách tái sử dụng thông tin mà không cần phải tạo lại, qua đó nâng cao hiệu quả quản lý dự án Điểm cốt lõi của BIM chính là khả năng quản lý và chia sẻ thông tin một cách liên tục và linh hoạt, phục vụ nhiều đối tượng sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của vòng đời công trình, từ tạo lập đến vận hành.
Khi chủ đầu tư hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của BIM và lợi ích lâu dài của nó, họ sẽ đưa ra các yêu cầu về BIM rõ ràng, giúp các đơn vị thiết kế định hướng mô hình phù hợp với các công việc sau này Điều này giúp các nhà thầu nhận được mô hình có thể sử dụng trực tiếp cho thi công, giảm thiểu chỉnh sửa và tiết kiệm thời gian Các mô hình BIM còn chứa các thông tin cần thiết để phân tích tiêu thụ năng lượng và không gian, từ đó tích hợp với các công nghệ hiện đại trong quản lý vận hành, bảo trì và bảo dưỡng công trình.
Một vài định nghĩa về BIM
BIM hiện nay được hiểu là việc sử dụng các tiến bộ của công nghệ thông tin để số hóa thông tin công trình qua mô hình không gian 3D Đây là công nghệ hỗ trợ đắc lực trong quá trình thiết kế, thi công và quản lý vận hành công trình xây dựng Trên thế giới, có nhiều định nghĩa khác nhau về BIM, nhưng các điểm chung đều nhấn mạnh vai trò của mô hình 3D trong tối ưu hóa quá trình xây dựng và vận hành dự án BIM giúp tăng hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí trong quản lý dự án xây dựng nhờ việc tích hợp dữ liệu thông minh và phản ánh chính xác trạng thái của công trình qua các giai đoạn.
Mô hình thông tin công trình (BIM) là quy trình tạo lập và quản lý các đặc trưng kỹ thuật số trong các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành công trình BIM hoạt động như một hồ sơ kỹ thuật số chứa các dữ liệu về không gian, kích thước, vật liệu và mối liên hệ logic của các bộ phận trong công trình, giúp hỗ trợ quản lý và ra quyết định hiệu quả Thông qua phần mềm, các thông tin này được trao đổi, kết nối trực tuyến nhằm tối ưu hóa quá trình thiết kế, thi công và vận hành Việc tích hợp dữ liệu về các bộ phận công trình với các yếu tố khác như định mức, đơn giá, tiến độ thi công tạo ra mô hình thực tại ảo của công trình, giúp nâng cao hiệu quả quản lý dự án.
Tiêu chuẩn ISO 19650-1:2018 định nghĩa BIM là việc sử dụng mô hình số của công trình xây dựng để hỗ trợ thiết kế, thi công và quản lý vận hành dự án, dựa trên các căn cứ đáng tin cậy để ra quyết định Theo Tiêu chuẩn BIM Quốc gia Hoa Kỳ, BIM là đặc điểm kỹ thuật số phản ánh các đặc tính vật lý và chức năng của dự án, tạo thành nền tảng chia sẻ thông tin đáng tin cậy suốt vòng đời từ ý tưởng thiết kế đến phá dỡ Hiệp hội các nhà thầu Mỹ (AGC) mô tả BIM là quá trình tạo và quản lý mô hình thông tin công trình dựa trên dữ liệu thiết kế 3D, thông minh Trong khi đó, Ủy ban thúc đẩy BIM của New Zealand định nghĩa BIM là quy trình phối hợp hỗ trợ công nghệ, nhằm gia tăng lợi ích thông qua chia sẻ thông tin cấu trúc của các công trình xây dựng và cơ sở hạ tầng.
BIM được áp dụng xuyên suốt toàn bộ quá trình vòng đời dự án, từ giai đoạn thiết kế ý tưởng đến khi phá dỡ công trình, giúp tối ưu hóa quản lý thông tin và phối hợp công việc Là một từ viết tắt, BIM mang ý nghĩa quan trọng trong các khái niệm liên quan đến quản lý dự án xây dựng, góp phần nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công và vận hành công trình.
Mô hình Thông tin Công trình (Building Information Model - BIM) là một đại diện kỹ thuật số trong môi trường ảo của công trình, thường là mô hình 3D thể hiện toàn bộ các yếu tố của dự án xây dựng BIM giúp các nhà thiết kế, kỹ sư và công nhân hiểu rõ hơn về cấu trúc và các thành phần của công trình, từ đó nâng cao hiệu quả trong quá trình thiết kế và thi công Đây là công cụ quan trọng trong quản lý dự án xây dựng, đảm bảo tính chính xác, minh bạch và tối ưu hóa quá trình thực hiện dự án.
Building Information Modeling (BIM) là quy trình tạo lập, quản lý và sử dụng các mô hình thông tin công trình để hỗ trợ trao đổi dữ liệu giữa các bên tham gia trong quá trình thiết kế và lập kế hoạch xây dựng BIM giúp tối ưu hóa quá trình thi công xây dựng nhờ khả năng mô phỏng chính xác các công tác, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu sai sót trong dự án xây dựng Việc ứng dụng BIM trong quản lý dự án mang lại lợi ích rõ rệt trong việc phối hợp công việc và nâng cao chất lượng công trình.
Lịch sử phát triển của BIM
BIM ngày càng thu hút sự quan tâm nhờ tiềm năng to lớn trong ngành xây dựng, giúp các tổ chức và cá nhân nhận thức rõ về lợi ích của công nghệ này Dựa trên nền tảng BIM, các công nghệ số hàng đầu như thiết kế xây dựng ảo, hoạt động thiết kế bền vững, thực tế ảo VR, điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo AI được tích hợp để nâng cao hiệu quả và sáng tạo trong ngành Các xu hướng công nghệ này luôn được cập nhật liên tục, thúc đẩy sự phát triển của BIM lên các cấp độ mới, hướng tới xây dựng những dự án hiện đại và bền vững hơn.
1.2.1 Sự phát triển thuật ngữ và định nghĩa
Khái niệm BIM (Building Information Modeling) có nguồn gốc từ giáo sư Charles Eastman tại Trường Georgia Tech School of Architecture vào cuối những năm 1970 Trong quá trình phát triển, BIM đã mở rộng sang nhiều khía cạnh khác nhau như thiết kế, dự toán, quản lý xây dựng, quản lý vòng đời dự án, hiệu suất công trình và công nghệ Việc triển khai BIM trong các dự án xây dựng nhằm tối ưu hóa hiệu quả từng giai đoạn của dự án, từ lên ý tưởng đến thi công và vận hành BIM giúp cải thiện phối hợp giữa các bộ phận, nâng cao độ chính xác và giảm thiểu rủi ro trong quá trình xây dựng.
Ngành xây dựng đã bắt đầu triển khai công nghệ BIM trong các dự án quan trọng như cầu Crussel ở Helsinki, Phần Lan, tòa nhà văn phòng One Island East tại Hong Kong, và các công trình nổi bật khác như Viện Ung thư Quốc gia (NCI) ở Malaysia và Sultan Ibrahim Hall trước đây là Hội trường Đa năng của Đại học Tun Hussein Onn Việc áp dụng BIM giúp nâng cao hiệu quả, chính xác trong quá trình thiết kế và thi công các dự án xây dựng quốc tế.
Vào cuối những năm 1970, Eastman nhận thấy các bản vẽ xây dựng truyền thống không hiệu quả do hạn chế trong việc hình dung công trình và gặp khó khăn trong việc cập nhật bản vẽ Chính vì vậy, các tổ chức tại Hoa Kỳ và Phần Lan đã phát triển các chương trình máy tính sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) để giải quyết những vấn đề này Hình 2 mô tả quá trình phát triển của định nghĩa BIM dựa trên các phần mềm máy tính từ năm 1975 đến 2013, góp phần cách mạng hóa ngành xây dựng.
Hình 2 Sự phát triển củađịnh nghĩa về BIM 1
Hình 2 cho thấy sự phát triển của định nghĩa BIM đã được mở rộng như thế nào Năm
Hệ thống mô tả công trình (Building Description Systems - BDS) được giới thiệu vào năm 1975 bởi Giáo sư Charles Eastman nhằm hỗ trợ quá trình phát triển thiết kế dễ dàng hơn BDS là cơ sở dữ liệu có khả năng mô tả toàn diện các công trình trong giai đoạn thiết kế và thi công, giúp xây dựng các mô hình phức tạp và bao gồm cả đặc điểm kỹ thuật của các bộ phận công trình Lợi ích của BDS bao gồm việc xác định, sửa đổi và sắp xếp các bộ phận công trình một cách hiệu quả, cũng như phát hiện xung đột trong thiết kế Ngoài ra, BDS còn nâng cao khả năng thể hiện các hệ thống trong công trình, tạo ra sự tương tác giữa cơ sở dữ liệu và các chương trình phân tích, giúp giảm đáng kể chi phí thiết kế.
Bất chấp tiềm năng, BDS chưa thể phổ biến rộng rãi do thiếu cơ hội tiếp cận của nhiều kiến trúc sư Hạn chế về công nghệ vào cuối những năm 1970 khiến BDS thường được ứng dụng trong những dự án đặc thù, hạn chế sự tiếp cận và phát triển của phương pháp này trong ngành kiến trúc.
Nguồn ảnh: Aryani Ahmad Latiffi, Juliana Brahim, Mohamad Syazli Fathi - The Development of Building Information Modeling (BIM) Definition - 2014 BIM ban đầu chỉ tập trung vào một số lĩnh vực như thiết kế kiến trúc, kết cấu hoặc phân tích năng lượng Năm 1977, Ngôn ngữ Đồ họa cho Thiết kế Tương tác (GLIDE) ra đời, mang nhiều đặc điểm của hệ thống BDS, mở đường cho sự phát triển của công nghệ mô hình hóa thông tin xây dựng hiện đại.
Hình 3 Ví dụ về Dự án GLIDE trong việc thể hiện cầu thang xoắn ốc 2
Dựa trên Hình 3, GLIDE thể hiện mô hình cầu thang xoắn ốc dưới dạng hình ảnh, hình dạng và mô hình 3D, giúp cải thiện độ chính xác trong việc kiểm tra dữ liệu dự toán và đánh giá thiết kế kết cấu Việc mở rộng ứng dụng của GLIDE đã cho phép tạo ra các bản vẽ 2D đồng nhất và chính xác hơn, nâng cao hiệu quả trong quá trình thiết kế kỹ thuật Tuy nhiên, BDS và GLIDE chỉ hạn chế ở giai đoạn thiết kế, do đó để đạt được sự cải thiện toàn diện, cần có sự tham gia và hợp tác chặt chẽ của các bên liên quan trong cả giai đoạn thi công dự án.
Sau khi GLIDE được giới thiệu lần đầu tiên và sử dụng đến năm 1988, một chương trình mới mang tên Mô hình Sản phẩm Xây dựng (BPM) ra đời vào năm 1989, bao gồm các lĩnh vực thiết kế, dự toán, biện pháp thi công và thi công Tại Phần Lan, BPM được gọi là RATAS, viết tắt của từ tiếng Phần Lan nghĩa là “Thiết kế xây dựng có sự hỗ trợ của máy tính”, nhằm nghiên cứu tích hợp quá trình thi công bằng công nghệ máy tính RATAS là một chương trình khung quốc gia về CNTT trong xây dựng, sử dụng mô hình dựa trên thuộc tính của các đối tượng và mối quan hệ giữa chúng, cho phép mô tả dữ liệu tòa nhà theo dạng cấu trúc thông tin thống nhất dù sử dụng các phần mềm ứng dụng khác nhau.
BPM hoạt động như một thư viện chứa thông tin dự án từ giai đoạn lập kế hoạch đến hoàn thành xây dựng, cung cấp một cái nhìn tổng thể cao hơn so với thiết kế hỗ trợ của CAD Tuy nhiên, khác với BDS và GLIDE, BPM chủ yếu tập trung vào trao đổi thông tin mà chưa tích hợp dữ liệu để phục vụ quản lý thiết kế và thi công hiệu quả hơn.
Năm 1995, Mô hình xây dựng chung (GBM) ra đời dựa trên khái niệm Quản trị quy trình doanh nghiệp (BPM), giúp tối ưu hóa quá trình xây dựng GBM được mở rộng để tích hợp thông tin liên tục, phục vụ trong toàn bộ vòng đời dự án xây dựng Nhờ đó, GBM nâng cao khả năng quản lý và chia sẻ thông tin dự án, tăng cường hiệu quả phối hợp các hoạt động xây dựng.
Ngành xây dựng ngày càng đối mặt với các yêu cầu phức tạp và thách thức lớn hơn theo thời gian Để đáp ứng những yêu cầu đó, việc ứng dụng CNTT một cách rộng rãi đã trở thành yếu tố then chốt nhằm nâng cao hiệu suất công trình và đảm bảo thành công của các dự án xây dựng Trong bối cảnh này, Mô hình thông tin công trình (BIM) đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao chất lượng dự án.
Building Information Modeling (BIM) đã trở thành công cụ thiết yếu trong ngành xây dựng toàn cầu, đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả và chính xác Công nghệ này đã được áp dụng thành công tại nhiều quốc gia như Hoa Kỳ, Phần Lan, Hồng Kông, Úc và Malaysia, góp phần nâng cao chất lượng dự án và tối ưu hóa quy trình thi công.
Trong năm 2000, BIM được định nghĩa là mô hình có cấu trúc đại diện các yếu tố của công trình, mở rộng từ giai đoạn tiền xây dựng đến hậu xây dựng Đến năm 2005, BIM được hiểu như phần mềm máy tính mô phỏng quá trình xây dựng và vận hành dự án Từ năm 2006, BIM trở thành phương pháp quản lý nhằm nâng cao hiệu quả thực hiện và quản lý dự án Năm 2008, BIM được mô tả như mô phỏng dự án gồm mô hình 3D liên kết với thông tin cần thiết trong suốt các giai đoạn dự án Sau năm 2008 đến 2013, BIM đã trở thành cuộc cách mạng công nghệ thay đổi cách thiết kế, xây dựng và vận hành công trình.
Việc ứng dụng khái niệm BIM đã thúc đẩy sự chuyển đổi trong mô hình quản lý và thực hiện dự án xây dựng, mang lại nhiều lợi ích vượt trội BIM là bộ công cụ kỹ thuật số hỗ trợ tối ưu hóa các quy trình lập kế hoạch, thiết kế, thi công và vận hành công trình Ngoài ra, BIM còn được xem như một phương pháp mới để tiếp cận và chia sẻ thông tin một cách hiệu quả, dựa trên sự hợp tác chặt chẽ giữa các bên liên quan trong việc trích xuất, cập nhật và chỉnh sửa dữ liệu dự án.
1.2.2 Sự phát triển của các công cụ hỗ trợ thiết kế
Một số thuật ngữ liên quan đến BIM
Trước khi nghiên cứu về việc sử dụng BIM, cần phải hiểu rõ một số thuật ngữ thường được sử dụng:
Hai chiều (2D) đề cập đến bản vẽ thi công truyền thống, thể hiện hình ảnh vật lý của công trình qua các góc nhìn khác nhau để thể hiện chiều cao, chiều rộng, chiều sâu hoặc chiều rộng và chiều sâu của không gian Các loại bản vẽ điển hình trong thiết kế kỹ thuật gồm có mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và bản vẽ chi tiết, giúp hình dung chính xác kiến trúc và cấu trúc công trình.
Ba chiều (3D) thể hiện sự kết hợp của chiều cao, chiều rộng và chiều sâu của không gian trong một khung nhìn, tạo ra mô hình công trình chân thực và dễ hiểu Phương pháp này là nền tảng cho việc mô hình hóa công trình, giúp người xem hình dung rõ ràng về không gian thiết kế, bất kể trình độ chuyên môn Sử dụng mô hình 3D mang lại trải nghiệm chân thực, tăng khả năng truyền tải ý tưởng và nâng cao hiệu quả trình bày dự án xây dựng.
Bốn chiều (4D) là tích hợp yếu tố thời gian, đặc biệt là tiến độ thi công, vào mô hình 3D Công nghệ này giúp thể hiện tiến độ xây dựng một cách trực quan và dễ hiểu thông qua hình ảnh và video mô phỏng các giai đoạn của công trình trước khi thi công thực tế Mô hình 4D cho phép xem xét quá trình thi công theo từng khoảng thời gian khác nhau, nâng cao khả năng quản lý và lập kế hoạch dự án xây dựng hiệu quả hơn.
Mô hình Năm chiều (5D) tích hợp khối lượng và chi phí vào mô hình 3D, giúp xuất ra khối lượng và tính toán chi phí xây dựng nhanh chóng, chính xác hơn Đặc biệt, BIM 5D có thể được thực hiện ngay cả khi không có BIM 4D, mang lại sự linh hoạt trong quá trình lập kế hoạch và dự toán dự án xây dựng.
xD vượt lên trên mức độ 5D, mang ý nghĩa mở rộng về chiều sâu và tích hợp các yếu tố khác như an toàn, năng lượng, chất lượng không khí trong nhà, ánh sáng, giúp tối ưu hóa trải nghiệm không gian Các ứng dụng xD không yêu cầu triển khai theo thứ tự các mức 4D hoặc 5D, mà có thể được lựa chọn độc lập phù hợp với nhu cầu của từng dự án Điều này đảm bảo tính linh hoạt và đa dạng trong việc nâng cao các tiêu chuẩn về chất lượng sống và hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Phương thức thực hiện dự án tích hợp (IPD - Integrated Project Delivery) là một phương pháp hợp tác chặt chẽ giữa các đơn vị như thiết kế, thi công, quản lý xây dựng, nhà cung ứng và nhà chế tạo nhằm tận dụng lợi thế của sự phối hợp liên tục Mục tiêu của IPD là tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ra quyết định kịp thời, từ đó tối ưu hóa kết quả dự án về chất lượng, năng suất, tiến độ, khả năng xây dựng, thẩm mỹ và quản lý vòng đời dự án Đặc trưng của phương pháp này là tăng cường sự hợp tác giữa các bên để đảm bảo dự án đạt được hiệu quả cao nhất.
Khả năng tương tác của các công cụ BIM là yếu tố quan trọng, cho phép trao đổi và sử dụng dữ liệu mô hình công trình một cách dễ dàng và hiệu quả Quá trình này đảm bảo duy trì độ chính xác và toàn vẹn của dữ liệu, giúp nâng cao hiệu suất trong quá trình thiết kế và thi công xây dựng.
Mô hình tham số dựa trên đối tượng thay vì dựa trên các nét vẽ, giúp dễ dàng chỉnh sửa và cập nhật nội dung Việc thay đổi tệp tham chiếu cho đối tượng sẽ tự động cập nhật tất cả các đối tượng liên quan trong mô hình, tiết kiệm thời gian và công sức Điều này còn cho phép cập nhật tự động trên tất cả các góc nhìn khi có sự thay đổi, đảm bảo tính nhất quán và chính xác trong thiết kế.
Phối hợp 3D trong BIM là giải pháp quan trọng giúp xác định xung đột giữa các đối tượng trong dự án xây dựng, từ đó đưa ra giải pháp xử lý hiệu quả trước khi thi công trên công trường Việc sử dụng phối hợp 3D mang lại nhiều lợi ích, nâng cao độ chính xác và tối ưu hóa quá trình thiết kế, giảm thiểu rủi ro gây ra bởi xung đột xảy ra trong quá trình thi công Hiện nay, phối hợp 3D đã trở thành phần không thể thiếu của quy trình BIM, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng dự án xây dựng.
- Phương thức thực hiện dự án truyền thống : Thông thường là phương thức Thiết kế - Đấu thầu - Thi công.
So sánh BIM với CAD
Trước đây, các bản vẽ kỹ thuật 2D được tạo thủ công bằng bút và thước, đòi hỏi kỹ năng và thời gian thực hiện Sau này, các công ty thiết kế đã chuyển sang sử dụng công nghệ CAD 2D để nâng cao hiệu quả và chính xác trong quá trình thiết kế Cả hai phương pháp đều dựa trên việc sử dụng bản vẽ trên giấy với các đường nét thể hiện hình chiếu của công trình trong môi trường 2D Việc áp dụng công nghệ CAD 2D giúp tiết kiệm thời gian, tăng độ chính xác và dễ dàng chỉnh sửa so với phương pháp thủ công truyền thống.
Các bản vẽ 2D thường gặp vấn đề về thiếu sót, không phù hợp hoặc sai sót, đặc biệt trong các bộ môn kết cấu, kiến trúc và MEP Việc phối hợp các bộ môn chủ yếu dựa vào phương pháp chồng các bản vẽ 2D để phát hiện các xung đột về hệ thống và vị trí kết cấu, tuy nhiên nhiều vấn đề vẫn không được nhận diện kịp thời Điều này dẫn đến việc các xung đột chỉ được phát hiện trong giai đoạn thi công xây dựng trên công trường, gây ra mất thời gian và tăng chi phí đáng kể cho dự án.
Hiện nay, việc sử dụng các mô hình 3D trong ngành xây dựng đã trở nên phổ biến Tuy nhiên, nhiều mô hình 3D chỉ đơn thuần mang tính chất trực quan vì thiếu dữ liệu hoặc không được tạo ra một cách nhất quán Điều này khác biệt rõ rệt so với mô hình BIM, vốn được xây dựng một cách nhất quán, có đầy đủ dữ liệu liên kết và đóng vai trò như một nguồn thông tin toàn diện cho nhiều mục đích khác nhau trong toàn bộ vòng đời dự án xây dựng.
Mô hình BIM khác biệt lớn nhất so với CAD chính là khả năng tích hợp thông tin dữ liệu cùng với hình học, giúp các bên phân tích và dự đoán các biến đổi của công trình Thông tin này phục vụ cho quá trình ra quyết định của chủ đầu tư, đơn vị quản lý vận hành và các bên liên quan Ứng dụng chính của BIM trong các dự án là xây dựng cơ sở dữ liệu công trình, cho phép các bên tham gia dự án tái sử dụng dữ liệu nhiều mục đích khác nhau Dữ liệu trong mô hình BIM ngày càng được cập nhật và mở rộng theo thời gian, nâng cao hiệu quả quản lý dài hạn Trong khi đó, với CAD, công trình chỉ được thể hiện qua các hình chiếu hình học không đầy đủ thông tin hỗ trợ quản lý vận hành và bảo trì lâu dài.
Một số ứng dụng của BIM
Thông tin từ mô hình BIM có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, dưới đây là một số nội dung ứng dụng BIM chính:
Lập mô hình thông tin hiện trạng công trình là bước quan trọng trong ứng dụng BIM, giúp ghi lại chính xác tình trạng hiện tại của công trình ngay từ giai đoạn đầu dự án Việc này hỗ trợ trong quá trình cải tạo hoặc phá dỡ công trình, đồng thời cung cấp dữ liệu đáng tin cậy để so sánh và đánh giá với hồ sơ lưu trữ trước đó Áp dụng BIM từ sớm giúp nâng cao hiệu quả công tác kiểm tra, đánh giá và quản lý dự án xây dựng.
Lập mô hình thiết kế là quy trình xây dựng mô hình BIM phù hợp với yêu cầu của công tác thiết kế, giúp các bên hiểu rõ ý đồ thiết kế và kiểm soát tốt hơn ý tưởng thiết kế Quá trình này giảm thiểu sai sót và sự thay đổi, đồng thời thúc đẩy nhanh quá trình thẩm tra, thẩm định của các cơ quan có thẩm quyền.
- Phân tích kết cấu: là quy trình sử dụng mô hình thiết kế BIM để hỗ trợ tính toán, phân tích, kiểm tra hệ thống kết cấu;
Hệ thống chiếu sáng được phân tích và tối ưu hóa thông qua mô hình BIM thiết kế, giúp xác định chính xác các đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống Việc mô phỏng hoạt động của hệ thống chiếu sáng trên mô hình BIM không chỉ nâng cao chất lượng thiết kế mà còn đảm bảo khả năng vận hành hiệu quả trong suốt vòng đời của công trình Đây là phương pháp tiên tiến giúp nâng cao hiệu quả, độ chính xác và tiết kiệm thời gian trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống chiếu sáng.
Phân tích năng lượng bằng mô hình BIM giúp đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng trong quá trình thiết kế, đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn về năng lượng và yêu cầu về tiết kiệm năng lượng Ứng dụng BIM hỗ trợ tìm kiếm và lựa chọn các giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu suất năng lượng của công trình Việc sử dụng mô hình BIM trong phân tích năng lượng giúp giảm thiểu chi phí vận hành và hoạt động của các hệ thống trong toàn bộ vòng đời của dự án, góp phần tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và bền vững của công trình.
Phối hợp 3D là phương pháp được sử dụng để xác định các xung đột và giao cắt giữa các bộ phận trong quá trình thiết kế Nhờ vào mô hình 3D trước thi công, kỹ thuật này giúp loại bỏ các lỗi phát sinh trong giai đoạn thiết kế, từ đó giảm thiểu chi phí liên quan đến việc làm lại trên công trường Toàn diện và chính xác, phối hợp 3D góp phần nâng cao hiệu quả và tiết kiệm thời gian trong quá trình thi công xây dựng.
Lập dự toán chi phí trong BIM giúp xác định khối lượng các cấu kiện công trình một cách nhanh chóng và chính xác hơn so với phương pháp truyền thống Việc xuất khối lượng trực tiếp từ mô hình BIM hỗ trợ dự toán sơ bộ về chi phí hiệu quả, tiết kiệm thời gian và nâng cao độ tin cậy của dự toán Nhờ vào khả năng tính toán tự động và chính xác của mô hình BIM, quá trình lập dự toán chi phí trở nên thuận tiện hơn, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả quản lý dự án xây dựng.
Lập tiến độ thi công là quá trình mô phỏng dự án xây dựng theo thời gian, giúp tối ưu hóa kế hoạch thi công phù hợp với thực tế Việc này đảm bảo các công đoạn được tổ chức hợp lý, tránh chậm tiến độ và tăng hiệu quả công việc Kế hoạch thi công chi tiết theo tiến độ giúp các nhà thầu và chủ đầu tư quản lý dự án tốt hơn, đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.
Trong quá trình quản lý dự án xây dựng, việc phân tích công trường bằng cách sử dụng công nghệ BIM kết hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) giúp đánh giá chính xác hiện trạng địa hình và điều kiện môi trường Đây là bước quan trọng để xác định vị trí lý tưởng cho việc bố trí các hạng mục thi công, từ đó tối ưu hóa quy trình công việc và giảm thiểu rủi ro Ngoài ra, việc lên các phương án thi công tối ưu, an toàn và hiệu quả dựa trên phân tích công trường giúp đảm bảo tiến độ dự án, nâng cao năng suất lao động và đảm bảo an toàn cho công trường thi công.
Thiết kế công trình tạm và công trình phụ trợ được thực hiện dựa trên mô hình 3D, giúp phân tích khả năng thi công của các hệ thống, hạng mục và các công tác phức tạp một cách chính xác Việc sử dụng mô hình 3D trong thiết kế này đảm bảo tính khả thi của dự án, tối ưu hóa quy trình thi công và giảm thiểu rủi ro trong xây dựng các công trình tạm và phụ trợ.
Hỗ trợ chế tạo sẵn dựa trên mô hình BIM giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất các cấu kiện công trình, đặc biệt là các thành phần kim loại tấm và kết cấu thép Áp dụng công nghệ này nâng cao chính xác, giảm thời gian thi công và tiết kiệm chi phí Việc sử dụng mô hình BIM trong chế tạo sẵn đảm bảo các cấu kiện được chuẩn hóa, dễ dàng lắp ráp và tích hợp vào dự án xây dựng Đây là giải pháp hiện đại giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng công trình, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và tiến độ thi công.
Hệ thống phân tích là quy trình đo lường và so sánh giữa trạng thái vận hành thực tế của công trình với thiết kế ban đầu, ví dụ như hoạt động của hệ thống thiết bị như thông gió, điều hòa và ánh sáng Quá trình này giúp đánh giá mức tiêu hao năng lượng so với tiêu chuẩn thiết kế, từ đó đề xuất các phương án điều chỉnh vận hành hoặc thay thế vật liệu, thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống Áp dụng phân tích hệ thống giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành và tiết kiệm năng lượng trong công trình.
M ô hình sử dụng tham số
Mô hình sử dụng tham số không thể hiện các đối tượng với dạng hình học và thuộc tính cố định, mà thay vào đó biểu diễn các đối tượng bằng các tham số và quy tắc xác định các đặc điểm hình học cũng như phi hình học của chúng Các thông số và quy tắc này giúp các đối tượng tự động cập nhật theo sự kiểm soát của người dùng và khi có sự thay đổi, đảm bảo tính linh hoạt và khả năng thích nghi của mô hình trong quá trình thiết kế.
Hình 4 Sử dụng tham số để điều chỉnh kích thước đối tượng trong mô hình BIM 3
Hai ví dụ dưới đây về việc sử dụng các mô hình tham số thể hiện một số đặc tính của các đối tượng:
Khi kéo dài một bức tường của tòa nhà, số lượng cửa sổ phân bố đều trên bức tường đó sẽ tăng lên Điều này dẫn đến sự thay đổi về khối lượng của các cửa sổ, phù hợp với chiều dài mới của tường Việc tăng chiều dài tường kéo theo sự điều chỉnh về phân bố và tổng thể khối lượng của các cấu kiện liên quan, đảm bảo tính thống nhất trong thiết kế và kết cấu xây dựng.
- Khi đặt một cửa sổ vàobứctường, cần tuân theo một quy tắc làcửa sổ không được đặt trong khoảng không mà cần phải được gắn vào với bức tường
Lợi ích của Mô hình hóa sử dụng tham số:
- Đảm bảo tính nhất quán: Điểm trung tâm của các cột luôn trùng với điểm trung tâm của đường lưới:
+ Tòa nhà luôn được bao quanh bởi các bức tường;
Việc thống kê khối lượng trong mô hình luôn được tự động cập nhật, đảm bảo phản ánh chính xác các thay đổi của thành phần mô hình Điều này giúp mô hình duy trì tính chính xác về số lượng thực của phạm vi được mô hình hóa Tính năng tự động này tối ưu hóa quá trình kiểm soát và quản lý dự án, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian cho người dùng.
- Tự động điều chỉnh các thuộc tính hình học của các thành phần liên quan
Parametric modeling in Revit offers dynamic flexibility, enabling users to create adaptable and intelligent building models Key features of parametric models include customizable parameters that control various elements, allowing for efficient adjustments and consistency across the design Using simple parameters in Revit enhances project accuracy and streamlines workflow, making it easier to update models rapidly Understanding the fundamental characteristics of parametric models is essential for leveraging their full potential in BIM workflows By mastering these features, designers can improve collaboration and achieve precise, scalable designs efficiently.
- Các thuộc tính: Tên; Chiều dày; Chiều dài; Gắn liền với Tầng dưới (phần chân tường) và Tầng trên (phần đỉnh tường);
Các quy tắc xây dựng quan trọng bao gồm việc xác định chiều cao của công trình, chẳng hạn như chiều cao được đo từ sàn đến tầng trên bất kể khoảng cách đó là bao nhiêu Ngoài ra, khối lượng của vật liệu hay cấu kiện cũng được tính dựa trên công thức đơn giản: Khối lượng = Chiều cao x Chiều dài x Độ dày Việc nắm vững các quy tắc này giúp đảm bảo tính chính xác trong quá trình thi công và lập dự toán công trình xây dựng.
Việc sử dụng mô hình tham số mang lại nhiều lợi ích trong quá trình thiết kế và quản lý dự án xây dựng Tuy nhiên, mô hình cũng có những hạn chế nhất định, đặc biệt liên quan đến việc các quy tắc được mã hóa trong mô hình và ứng dụng BIM có thể gây ra những thay đổi không mong muốn đối với các đối tượng được mô hình hóa Điều này đòi hỏi người dùng phải cẩn trọng và hiểu rõ cách vận hành của mô hình để tránh các sai lệch không mong muốn trong quá trình triển khai dự án.
Khi kéo giãn một bức tường, các cửa sổ gắn vào tường sẽ mở rộng theo tỷ lệ tương tự như mức kéo dài của bức tường, ảnh hưởng đến thiết kế tổng thể Tuy nhiên, mục đích của kiến trúc sư khi thay đổi kiến trúc không phải là kéo dài các cửa sổ, mà là tăng số lượng cửa sổ nhằm cải thiện ánh sáng và không khí tự nhiên trong không gian Điều này giúp tối ưu hóa công năng và tạo điểm nhấn thẩm mỹ cho ngôi nhà hoặc công trình xây dựng.
Khi kiến trúc sư mở rộng ô lưới của tòa nhà, các dầm cần được kéo dài phù hợp, đòi hỏi kỹ sư kết cấu phải xem xét và tính toán kích thước của các dầm này Chỉ có kỹ sư kết cấu mới có thể thay đổi hệ thống kết cấu trong mô hình, dẫn đến quá trình tự động cập nhật mô hình và xuất hiện các thay đổi có thể ảnh hưởng đến phạm vi của các phần khác Điều này gây ra khó khăn trong việc đảm bảo tính chính xác của các tính toán kết cấu, đặc biệt khi những người khác dễ dàng thay đổi các cấu kiện và điều kiện của mô hình, làm giảm độ đáng tin cậy của mô hình kết cấu.
Việc sử dụng các mô hình riêng biệt là chiến lược hiệu quả để giảm thiểu nhược điểm của các thay đổi tự động không mong muốn do các bên tham gia dự án gây ra Bằng cách áp dụng mô hình riêng cho kiến trúc và kết cấu, đảm bảo rằng các chỉnh sửa trong lĩnh vực này không ảnh hưởng đến lĩnh vực kia Phương pháp này giúp tăng tính chính xác và phối hợp hiệu quả giữa các bên liên quan trong quá trình thiết kế và thi công dự án, đồng thời là kỹ thuật phổ biến và được sử dụng rộng rãi hiện nay.
LỢI ÍCH CỦA BIM
Đối với Chủ đầu tư
BIM cung cấp cái nhìn trực quan toàn diện, hỗ trợ hiệu quả trong việc lựa chọn phương án đầu tư phù hợp, thiết kế tối ưu, và xác định kế hoạch vốn phù hợp với tiến độ triển khai dự án Công nghệ này giúp chủ đầu tư dễ dàng xem xét, đánh giá các phương án, từ đó ra quyết định chính xác dựa trên các thông tin tích hợp sẵn trong mô hình Sử dụng BIM không những nâng cao hiệu quả quản lý dự án mà còn tối ưu hóa chi phí và thời gian thực hiện.
Việc ứng dụng BIM trong quản lý dự án giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động do xử lý xung đột ngoài ý muốn, xuất phát từ lỗi thiết kế hoặc sự không phù hợp giữa kỹ thuật và thi công Nhờ đó, BIM góp phần tối ưu hóa quy trình làm việc, giảm thiểu rủi ro và tiết kiệm chi phí cho toàn bộ dự án xây dựng.
Cơ sở dữ liệu thông tin BIM đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các báo cáo vận hành chính xác và hiệu quả Nó giúp phân tích và theo dõi việc sử dụng không gian một cách chi tiết, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa chi phí vận hành Nhờ vào hệ thống dữ liệu BIM, các doanh nghiệp có thể nâng cao hiệu quả quản lý tài sản và giảm thiểu chi phí không cần thiết trong quá trình vận hành.
Các lợi ích này thể hiện ở các điều sau:
Thiết kế tốt hơn và thi công hiệu quả hơn nhờ vào mô hình hóa trong môi trường ảo trước khi thi công thực tế, giúp giải quyết xung đột kỹ thuật trước khi bắt đầu xây dựng Quá trình phối hợp 3D đảm bảo các cấu kiện được kiểm tra kỹ lưỡng, giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ thi công Ngoài ra, mô hình BIM còn có khả năng cập nhật thành hồ sơ hoàn công, hỗ trợ quản lý công trình suốt toàn bộ vòng đời dự án một cách chính xác và tiện lợi.
Các dự án được thực hiện đúng tiến độ và không đội vốn nhờ vào việc tích hợp công nghệ BIM trong quá trình thiết kế, giúp hoàn thiện các tài liệu rõ ràng và dễ hiểu hơn Việc này giảm thiểu các lỗi, thiếu sót và các thay đổi trong quá trình thi công, từ đó giảm thiểu yêu cầu thông tin (RFI) và các lần sửa đổi Nhờ đó, các dự án nhanh chóng hoàn thành đúng tiến độ, tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng xây dựng.
Nâng cao chất lượng thi công lành mạnh nhờ vào sự hợp tác chặt chẽ giữa các bộ môn, giúp giảm thiểu việc thi công lại không cần thiết Việc bố trí vật liệu xây dựng chính xác ngay từ đầu, thay vì phải di chuyển vật liệu nhiều lần để tránh xung đột, góp phần tối ưu hóa tiến độ và đảm bảo chất lượng công trình.
Bản vẽ hoàn công thông minh là mô hình dự án được xây dựng để phục vụ quá trình vận hành và bảo trì công trình sau khi hoàn thiện Chính nhờ vào công nghệ này, các chủ đầu tư và nhà quản lý dễ dàng theo dõi, cập nhật chính xác các chi tiết kỹ thuật, giúp nâng cao hiệu quả vận hành; đồng thời, giảm thiểu rủi ro liên quan đến sai sót và hư hỏng trong quá trình khai thác công trình Bản vẽ hoàn công thông minh góp phần tối ưu hóa quản lý dự án, đảm bảo công trình hoạt động ổn định và bền vững sau khi đi vào sử dụng.
Các yêu cầu thông tin được xử lý nhanh hơn, giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi trong quá trình phối hợp thiết kế Nhờ đó, các xung đột giữa vật liệu, bộ phận lắp ráp, và thiết bị được giảm thiểu đáng kể, nâng cao hiệu quả và tiến độ dự án.
- Tăng tính minh bạch: Điều này cũng có nghĩa là sẽ ít rủi ro hơn đối với chủ đầu tư.
Đối với tư vấn thiết kế
Việc sửa chữa các lỗi phát sinh trong quá trình thi công không chỉ gây ra chi phí đáng kể mà còn có thể dẫn đến trách nhiệm pháp lý cho bên thiết kế Ngoài ra, các lỗi này còn ảnh hưởng tiêu cực đến hình ảnh của công ty và mối quan hệ với khách hàng, gây thiệt hại về uy tín và thương hiệu.
Hợp tác trong BIM giúp các thành viên nhóm dự án chia sẻ thông tin chi tiết về công việc của mình, từ đó giảm thiểu sai sót và loại bỏ xung đột do các bản vẽ không phù hợp Nhờ đó, các bản vẽ thiết kế trở nên đầy đủ và dễ hiểu hơn, góp phần tiết kiệm thời gian và chi phí dự án.
Các lợi ích chính của BIM với tư vấn thiết kế bao gồm:
Phân tích các lựa chọn về hoàn thiện, thiết bị và bố cục dựa trên mô hình BIM giúp đánh giá nhanh chóng và chính xác các phương án khác nhau Nhờ đó, quá trình ra quyết định trở nên thuận tiện hơn, tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả dự án xây dựng Sử dụng mô hình BIM trong phân tích các lựa chọn là cách tối ưu để đảm bảo chọn lựa các giải pháp phù hợp nhất với yêu cầu của dự án.
- Nâng cao độ tin cậy về chất lượng: Giúp kiểm tra tính chính xác và nhất quán của các mô hình thiết kế trong suốt quá trình thiết kế;
Khả năng xác nhận mô hình giúp đảm bảo rằng mô hình đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật của dự án Việc xác nhận này đảm bảo tính tuân thủ và phù hợp của mô hình với các tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra Điều này giúp nâng cao độ tin cậy và chất lượng của dự án, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình triển khai.
- Xem xét trực quan: Mô hình cho phép hiển thị và phân tích tốt hơn - đó là mô hình chính xác về những gì sẽ được xây dựng;
- Khả năng phân tích thiết kế và hiệu suất của tòa nhà trước khi nó được xây dựng
Việc mô phỏng công trình qua hình ảnh mô hình 3D trực quan giúp tạo thuận lợi cho quá trình thuyết trình, đánh giá và lựa chọn giải pháp thiết kế hiệu quả hơn Công nghệ mô hình 3D cung cấp cái nhìn rõ nét, sinh động về dự án, từ đó nâng cao khả năng trình bày ý tưởng và dễ dàng xác định các phương án tối ưu Nhờ vào hình ảnh mô phỏng chân thực, các bên liên quan có thể đưa ra quyết định chính xác, tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong quá trình thiết kế.
Việc áp dụng BIM giúp tăng năng suất và nâng cao chất lượng thiết kế bằng cách cho phép phối hợp đồng thời giữa các bộ môn và hiển thị thông tin trực quan Nhờ đó, quá trình điều chỉnh thiết kế trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn, đồng thời giảm thiểu sai sót trong quá trình thi công ngoài hiện trường Các thay đổi điều chỉnh trong bộ phận thiết kế sẽ tự động hiện thị trên các đối tượng liên quan ở các bộ phận khác, góp phần hạn chế mâu thuẫn giữa thiết kế văn phòng và thi công thực tế Nhờ đó, BIM góp phần nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong toàn bộ quá trình xây dựng.
Công tác đo bóc khối lượng và lập dự toán chi phí công trình hiện được thực hiện nhanh chóng và chính xác nhờ ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) định dạng 3D tích hợp phần mềm đo bóc khối lượng tự động, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác Với cơ sở dữ liệu về giá phù hợp, quá trình xác định chi phí xây dựng công trình được rút ngắn đáng kể, đặc biệt trong giai đoạn thiết kế khi các phương án thiết kế thường xuyên thay đổi Thông tin nhanh chóng và chính xác này giúp chủ đầu tư đưa ra quyết định chính xác kịp thời, tối ưu hóa quá trình quản lý dự án xây dựng.
Việc tích hợp thông tin trong BIM giúp các nhà thiết kế dễ dàng phân tích mức độ sử dụng năng lượng của các phương án thiết kế, từ đó thúc đẩy thiết kế bền vững với môi trường Các công cụ tích hợp cho phép tính toán chính xác nhu cầu năng lượng dựa trên các tiêu chuẩn xanh như LEED hay LOTUS, đánh giá tính bền vững của công trình Nhờ đó, nhà thiết kế có thể điều chỉnh phương án thiết kế kịp thời, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho dự án.
Việc áp dụng quy trình BIM trong các doanh nghiệp tư vấn thiết kế tại Việt Nam hiện nay đang thúc đẩy phát triển phương pháp làm việc nhóm chuyên nghiệp và hiệu quả hơn Đồng thời, việc này giúp xây dựng môi trường làm việc hiện đại, thân thiện, thúc đẩy sự hội nhập quốc tế và nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp trong ngành xây dựng và thiết kế Việc triển khai BIM không chỉ tối ưu hóa quá trình thiết kế mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả dự án, hướng tới một nền công nghiệp xây dựng hiện đại và phát triển bền vững.
Việc sử dụng công nghệ điện toán đám mây trong dữ liệu, lưu trữ và trao đổi thông tin giúp các nhóm làm việc ở nhiều địa điểm khác nhau phối hợp hiệu quả hơn trong quá trình thiết kế, chuyển giao sản phẩm và quản lý tài nguyên một cách thuận tiện.
Đối với đơn vị quản lý dự án
4 lợi ích chính mà việc áp dụng BIM mang lại cho đơn vị quản lý dự án:
BIM là công cụ công nghệ tiên tiến giúp lập kế hoạch toàn diện, nâng cao khả năng điều hành và quản lý dự án hiệu quả Nhờ BIM, các nhà quản lý có thể kiểm soát toàn bộ vòng đời dự án từ thiết kế đến thi công và vận hành Phần mềm này thúc đẩy hợp tác chặt chẽ giữa các bên liên quan, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa tiến độ, ngân sách dự án Công nghệ BIM là chìa khóa để nâng cao hiệu quả quản lý dự án xây dựng trong thời kỳ số hóa.
BIM cung cấp cho ban quản lý dự án một mô hình trực quan tích hợp các yếu tố như tiến độ thi công, biểu đồ nhân công và biểu đồ phát triển giá thành công trình, giúp công việc quản lý dễ dàng hơn và đảm bảo chuẩn bị tốt nguồn vốn, theo dõi kế hoạch nhân lực và tổ chức thi công ngoài công trường Công nghệ này còn hỗ trợ kiểm soát chi phí hiệu quả trong quá trình thực hiện dự án.
BIM là nền tảng giúp Ban quản lý dự án điều phối và phối hợp các hoạt động giữa các nhà thầu cùng các đơn vị liên quan một cách hiệu quả Công nghệ này hỗ trợ xử lý và dự đoán các tình huống có thể xảy ra tại công trường, nâng cao khả năng quản lý dự án chính xác và hiệu quả Sử dụng BIM còn giúp đảm bảo quá trình thi công diễn ra suôn sẻ, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa nguồn lực trong dự án xây dựng.
Việc ứng dụng BIM giúp tiêu chuẩn hóa tất cả các công đoạn thực hiện, chuyển giao dữ liệu thông qua các hướng dẫn, quy định và file mẫu, đảm bảo quy trình được kiểm soát chặt chẽ Nhờ các tiến bộ công nghệ thông tin và phần mềm hiện đại, các quy trình được giám sát liên tục, mang lại khả năng theo dõi và quản lý dự án chính xác hơn Điều này giúp các Ban quản lý dự án dễ dàng giám sát quá trình thiết kế và thi công, giảm thiểu lãng phí, nâng cao hiệu quả xây dựng và đảm bảo tiến độ dự án.
Đối với nhà thầu th i công
Các công cụ phối hợp đa bộ môn trên BIM giúp kiểm tra xung đột giữa các hệ thống cụ thể như hệ thống ống nước và kết cấu xây dựng Quá trình này có thể thực hiện ở mọi mức độ chi tiết và qua nhiều hệ thống, bộ môn khác nhau, thúc đẩy hợp tác hiệu quả trong quá trình thiết kế và thi công xây dựng.
Trong quá trình thiết kế, việc phối hợp đa bộ môn giúp nhà thầu nhận được mô hình với độ tin cậy cao hơn, phù hợp với điều kiện thực tế và hạn chế tối đa lỗi thiết kế Điều này giúp giảm thiểu việc thi công lại, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời giảm thời gian dừng công tác, nâng cao năng suất lao động và giảm thời gian nhàn rỗi trên công trường.
Một số lợi ích chính của BIM đối với nhà thầu thi công có thể được kể ra dưới đây, bao gồm:
Hiển thị trực quan thiết kế 3D giúp truyền tải thông tin dễ dàng qua mô hình 3D có thể điều khiển, phóng to và sắp xếp/lọc đối tượng, mang lại khả năng tra cứu trực tiếp và nhanh chóng thông tin cần thiết mà không bị giới hạn bởi các bản vẽ 2D bằng giấy của đơn vị thiết kế.
Mô hình có thể cung cấp vô hạn các góc nhìn, các mặt cắt khác nhau;
Mô hình phân tích tình huống giúp cân nhắc các tùy chọn khác nhau trong dự án, cho phép xem trước các trình tự thi công và đánh giá nhanh chóng các giá trị kỹ thuật của từng phương án Nhờ đó, các nhà quản lý có thể hình dung rõ ràng hơn về hiệu quả và khả thi của các giải pháp, từ đó đưa ra quyết định tối ưu nhất cho dự án Phân tích này không những nâng cao khả năng dự đoán kết quả mà còn hỗ trợ tối ưu hóa quy trình thi công, tiết kiệm thời gian và chi phí.
Khi mô hình BIM được cập nhật và gửi trực tiếp tới đơn vị thi công, quá trình chế tạo sẽ diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn Việc sử dụng mô hình BIM giúp các nhà thầu xây dựng hạn chế sai sót trong quá trình triển khai bản vẽ thiết kế, nâng cao độ chính xác và tiết kiệm thời gian thi công ngoài công trường.
Mô hình thông tin công trình là cơ sở quan trọng để nhà thầu xây dựng phương án thi công tối ưu Nó giúp bố trí nguồn lực hợp lý, phối hợp công việc hiệu quả trong các giai đoạn thi công khác nhau Nhờ đó, mô hình này giúp tăng năng suất lao động, giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công, đảm bảo dự án diễn ra thuận lợi và hiệu quả hơn.
Việc áp dụng BIM giúp nhà thầu phát hiện và dự đoán các khó khăn trong quá trình thi công từ giai đoạn tiếp cận hồ sơ thiết kế, từ đó đề xuất phương án phù hợp để thi công hiệu quả Nhờ tính trực quan của mô hình BIM cùng hệ thống thông tin tích hợp đầy đủ, các “xung đột” giữa các kết cấu hoặc bộ phận công trình được hiển thị rõ ràng trên mô hình Điều này hỗ trợ các kỹ sư đưa ra giải pháp phù hợp để giải quyết các xung đột một cách chính xác và nhanh chóng, đặc biệt hữu ích đối với các dự án có điều kiện thi công khó khăn hoặc yêu cầu kỹ thuật cao.
Mô hình thông tin công trình (BIM) là nền tảng hiệu quả cho việc chế tạo sẵn các cấu kiện, như bê tông chế tạo sẵn, lỗ mở cửa, và tấm kính Giải pháp này giúp các nhà cung cấp phối hợp chặt chẽ trên mô hình, từ đó phát triển các chi tiết cần thiết cho chế tạo sẵn một cách chính xác và tối ưu Áp dụng BIM trong chế tạo sẵn giúp nâng cao hiệu quả, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian thi công.
Lập kế hoạch và tiến độ thi công (4D) là bước quan trọng trong quản lý dự án xây dựng, tuy nhiên, các phương pháp truyền thống chủ yếu dựa vào các biểu đồ để xác định tiến độ Điều này có thể gây khó khăn trong việc hiểu chính xác các liên kết giữa các công việc và phát hiện các mâu thuẫn có thể xảy ra Việc sử dụng các phương pháp truyền thống có thể hạn chế khả năng tối ưu hóa tiến độ và giảm thiểu rủi ro trong thi công.
Với BIM, tiến trình thi công theo thời gian được tích hợp với không gian thực tế của các công việc trên công trường thông qua mô hình 4D Đây cho phép xây dựng một tòa nhà trong môi trường ảo trước khi bắt đầu thi công thực tế, nâng cao hiệu quả và chính xác trong quản lý dự án.
Bất kỳ xung đột về trình tự nào cũng có thể được sửa đổi trước khi xảy ra, giúp đảm bảo tiến độ thi công diễn ra suôn sẻ Nhà thầu có thể sử dụng mô hình phân tích tình huống để đánh giá các phương án trình tự khác nhau trong quá trình thi công, từ đó lựa chọn giải pháp tối ưu nhằm giảm thiểu rủi ro và tối đa hóa hiệu quả dự án.
Dự toán và chi phí (5D) trong BIM giúp tính toán khối lượng vật liệu dễ dàng nhờ dữ liệu sẵn có trong mô hình Thông tin về số lượng và chi phí có thể truy xuất nhanh chóng chỉ với vài cú click, nâng cao hiệu quả quản lý dự án Một số công cụ BIM còn tích hợp khả năng kết nối với phần mềm dự toán của bên thứ ba, tối ưu quy trình dự toán và kiểm soát ngân sách.
Mô hình thông tin công trình hoàn thiện cung cấp dữ liệu về loại vật liệu, khối lượng, thông số kỹ thuật và thuộc tính ngay trong giai đoạn thiết kế Thông tin này hỗ trợ quá trình mua bán vật liệu chính xác hơn, phù hợp với tiến độ xây dựng thực tế và giúp tiết kiệm chi phí Ngoài ra, dựa trên dự tính về khối lượng, các nhà thầu có thể mua trước vật tư để tận dụng các điều kiện tốt của thị trường, giảm thiểu chi phí phát sinh.
Đối với đơn vị quản lý, vận hành công trình
2 lợi ích lớn của BIM đối với đơn vị quản lý, vận hành công trình
Sử dụng Mô hình thông tin công trình giúp đơn giản hóa việc bàn giao thông tin liên quan đến thiết bị công trình Trong quá trình thi công, nhà thầu chính và đặc biệt là nhà thầu cơ điện đã tập hợp thông tin về vật liệu lắp đặt và bảo trì cho các hệ thống trong công trình Những thông tin này được liên kết tới các đối tượng trong mô hình thông tin công trình, dễ dàng bàn giao cho chủ đầu tư Điều này giúp kiểm tra toàn diện các hệ thống thiết bị của công trình một cách chính xác và hiệu quả, nâng cao quản lý và bảo trì sau này.
Mô hình thông tin công trình (BIM) là nguồn dữ liệu chính xác và quan trọng trong quản lý, vận hành công trình xây dựng Nó tích hợp với hoạt động của thiết bị và các hệ thống quản lý để cung cấp nền tảng giám sát hệ thống kiểm soát thời gian thực BIM hỗ trợ quản lý thiết bị từ xa, nâng cao hiệu quả vận hành, mặc dù các khả năng mở rộng vẫn còn đang được phát triển hoàn thiện.
Đối với cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng
Các lợi ích lớn của BIM đối với cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng bao gồm:
Mô hình thông tin công trình giúp các cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng và đô thị có cái nhìn toàn diện về sự phù hợp của quy hoạch, kiến trúc công trình và đấu nối hạ tầng kỹ thuật, hỗ trợ quá trình xét duyệt quy hoạch và cấp phép xây dựng Việc xây dựng quy trình xét duyệt đồng bộ qua cổng điện tử một cửa sẽ nâng cao chất lượng xét duyệt, đơn giản hóa thủ tục hành chính và tăng năng suất, hiệu quả cho tất cả các bên liên quan.
Việc ứng dụng BIM trong quy hoạch, thiết kế và xây dựng công trình tạo điều kiện thuận lợi cho công tác thanh tra, kiểm tra Công nghệ này giúp giảm thời gian nghiên cứu và phê duyệt hồ sơ cấp phép, đồng thời nâng cao hiệu quả công tác kiểm tra bằng cách cung cấp thông tin công trình rõ ràng, logic và đầy đủ Nhờ đó, quá trình thanh tra xây dựng trở nên nhanh chóng, chính xác hơn, góp phần đảm bảo công trình đạt tiêu chuẩn an toàn và chất lượng.
Một vài số liệu định lượng về lợi ích áp dụng BIM
Việc áp dụng BIM trong ngành xây dựng mang lại hiệu quả đầu tư vượt trội cho các công ty và dự án, được chứng minh qua nhiều nghiên cứu tại các quốc gia đi trước BIM cung cấp một cơ sở dữ liệu duy nhất để hỗ trợ trao đổi thông tin hiệu quả giữa các bên tham gia dự án, từ đó tối ưu hóa quá trình làm việc và giảm thiểu rủi ro Nhờ sự hợp tác chặt chẽ này, tất cả các bên liên quan đều hưởng lợi từ những lợi ích mà BIM mang lại trong quản lý dự án xây dựng.
Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật xây dựng hạ tầng tích hợp thuộc Đại học Stanford (CIFE) là đơn vị tiên phong trong nghiên cứu và áp dụng công nghệ BIM tại Mỹ Hàng năm, CIFE tổ chức các báo cáo tổng kết nhằm theo dõi hiệu quả sử dụng BIM trong các công ty và dự án xây dựng Báo cáo dựa trên phân tích 32 dự án có sử dụng BIM, định lượng rõ ràng lợi ích mang lại qua các chỉ số như ROI và hiệu suất dự án Những kết quả này thể hiện rõ vai trò của BIM trong tối ưu hóa quy trình xây dựng và nâng cao hiệu quả đầu tư.
- 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%;
Theo báo cáo của CIFE, tỷ lệ hoàn vốn đầu tư (ROI) được tính bằng cách chia tiết kiệm chi phí cho chi phí triển khai BIM vào dự án nhằm làm rõ hiệu quả đầu tư vào công nghệ này Các kết quả về ROI cho một số dự án tại Mỹ đã được trình bày trong Bảng 1, cho thấy rõ lợi ích kinh tế khi áp dụng BIM trong quản lý dự án xây dựng.
Bảng 1 Tỷ lệ hoàn vốn một số dự án có sử dụng BIM tại Mỹ 4
Năm Tổng mức đầu tư
Dự án Chi phí áp dụng BIM (USD)
Tiết kiệm chi phí từ BIM (USD)
Các số liệu về chi phí tiết kiệm được thống kê trực tiếp từ dự án hoặc ước lượng dựa trên xử lý các va chạm trước thi công cho thấy tỷ lệ hoàn vốn đầu tư khi ứng dụng BIM nằm trong khoảng 193 – 39.900%, mang lại lợi ích đáng kể Nguyên nhân chính của phạm vi tỷ lệ hoàn vốn đầu tư rộng như vậy là do phạm vi ứng dụng BIM trong từng dự án khác nhau, dẫn đến mức độ lợi ích và hiệu quả đạt được cũng khác nhau.
Tại Singapore, một số dự án có áp dụng BIM đã được tổng kết về lợi ích được minh họa tại Hình 5 như:
- Giảm 52% phiếu yêu cầu thông tin tại dự án Safra Clubhouse;
- Tiết kiệm 9 – 10% nhân công tại Cơ sở nuôi thú vật tại đường Perah;
- Tiết kiệm tới 138 giờ tại dự án Vermont tại khu Cairnhill Rise.
4 Nguồn: Azhar S (2011) Building information modeling (BIM): Trends, Benefits, Risk and
Challenges for the AEC industry, Leadership & management in engineering, 11(3),
(a) Thay đổi về phiếu yêu cầu thông tin tại dự án Safra Clubhouse
(b) Thay đổi về số ngày công tại dự án Cơ sở nuôi thú vật tại đường Perah
(c) Thay đổi về số giờ công tại dự ánVermont tại khu Cairnhill Rise
Hình 5 Những thay đổi giữa dự án triển khai BIM và theo phương pháp 2D truyền thống 5
Dự án tháp Thượng Hải tại Trung Quốc là một công trình đòi hỏi cao với nhiều yêu cầu và tiêu chuẩn khắt khe Việc quản lý khối lượng lớn thông tin từ nhiều nhà thầu phụ và đảm bảo tiến độ cũng như kiểm soát chi phí trong dự án lớn kéo dài là những thách thức lớn Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ BIM đã giúp tối ưu hóa quá trình triển khai dự án, nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thiểu rủi ro.
(a) Phân tích về gió và ánh sáng cho công trình
(b) Lập biện pháp thi công một cách trực quan.
(c) Bố trí thi công hợp lý, tránh chồng chéo
(d) Tận dụng tối đa các kết cấu chế tạo sẵn và lắp ráp
Hình 6 Một số lợi ích từ việc ứng dụng BIM tại dự án tháp Thượng Hải (Shanghai tower)
Nhóm triển khai dự án đánh giá rằng việc triển khai BIM đã giúp tiết kiệm được cho dự án khoảng 15 triệu USD.