Luận văn xây dựng quy trình ứng dụng bim vào quản lý và thi công xây dựng

- Lợi ích: + Tăng cường hiệu quả và độ chính xác của hồ sơ hiện trạng công trình + Cung cấp hồ sơ môi trường cho các ứng dụng sau + Hỗ trợ lập mô hình và phối hợp thiết kế 3D + Xác min

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN



ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

XÂY DỰNG QUY TRÌNH ỨNG DỤNG BIM VÀO QUẢN LÝ VÀ THI CÔNG

XÂY DỰNG

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Công Huân

Khoa: Kỹ thuật công trình

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020

XÂY DỰNG QUY TRÌNH ỨNG DỤNG BIM VÀO QUẢN LÝ VÀ THI

2 Thiết kế quy trình triển khai:

Phát triển quy trình xác định rõ các nhiệm vụ, chức năng, công việc của từng bên tham gia, liên quan đến các hoạt động phối hợp trao đổi thông tin, để đảm bảo công việc đƣợc thực hiện nhanh chóng, chính xác và hiệu quả

3 Trao đổi thông tin:

Xác định các loại thông tin, mức độ chi tiết, các quy trình tạo thông tin, kiểm soát, phê duyệt

và trao đổi thông tin dự án Các yêu cầu chia sẻ file sẽ thay đổi tùy thuộc vào các ứng dụng BIM của dự án Tối thiểu bản kế hoạch triển khai cần bao gồm một bản mô tả:

• Hệ thống file nhóm sẽ sử dụng để trao đổi, sáp nhập và mô phỏng mô hình

• Lập tiến độ hoặc tần suất cập nhật các mô hình và kiểm tra các va chạm

• Các công cụ và quy trình được sử dụng cho kiểm tra các va chạm

• Quy trình tạo ra các bản vẽ từ các mô hình phối hợp

4 Xác định cơ sở hạ tầng để thực hiện:

Cần xác định, đánh giá được các yếu tố cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai theo quy trình trên và chuẩn bị nguồn chi phí đầu tư ban đầu ở tất cả các bộ môn liên quan khác: con người, đào tạo, phần mềm…

Lợi ích tốt nhất của BIM chỉ có được khi triển khai BIM tốt Các hệ thống quản lý được tổ

chức chặt chẽ, thông tin được chuyển giao thông suốt qua nhiều bộ phận khác nhau, nhiều tổ chức khác nhau Con người, các quy trình và công nghệ là yếu tố then chốt, và các kỹ năng phần mềm chỉ mang yếu tố thúc đẩy, phương tiện để đạt được BIM

Kết luận:

Để đi đến việc đưa ra quyết định là áp dụng Bim vào dự án đòi hỏi Chủ Đầu Tư phải chuẩn

bị đủ cả về thời gian, nguồn lực và lộ trình để đạt được kết quả tốt nhất

CHƯƠNG 2 : QUY TRÌNH ỨNG DỤNG BIM VÀO QUẢN LÝ VÀ THI CÔNG XÂY

- Lợi ích:

+ Tăng cường hiệu quả và độ chính xác của hồ sơ hiện trạng công trình

+ Cung cấp hồ sơ môi trường cho các ứng dụng sau

+ Hỗ trợ lập mô hình và phối hợp thiết kế 3D

+ Xác minh tình trạng dự án với thông tin chất lượng cho việc giám sát theo tiến độ

+ Hỗ trợ lập kế hoạch xử lý trước và sau thiên tai

+ Mô phỏng trực quan tình trạng của công trình hiện tại và tương lai

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình thông tin công trình

+ Phần mềm xử lý pointcloud từ máy Laser Scanning

+ Máy quét 3D Laser Scanning

+ Thiết bị khảo sát thông thường

- Yêu cầu nhân sự:

+ Có khả năng thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D

+ Hiểu biết về các công cụ lập mô hình thông tin công trình

+ Hiểu biết về các công cụ 3D laser scanning

+ Hiểu biết về các công cụ và thiết bị khảo sát thông thường

+ Khả năng chọn lọc dữ liệu từ máy quét 3D giữa lượng dữ liệu lớn

+ Khả năng xác định cấp độ chi tiết nào cần yêu cầu để tăng thêm giá trị cho dự án

+ Khả năng tạo mô hình thông tin công trình từ máy quét 3D và/ hoặc dữ liệu khảo sát thông thường

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình đám mây (pointcloud) của hiện trạng công trình

+ Mô hình các chi tiết

+ Mô hình tham số bao gồm dữ liệu của các thành phần công trình hiện tại

2 Dự toán chi phí trong BIM

- Mô tả:

+ Xuất khối lượng các cấu kiện công trình trực tiếp từ mô hình BIM giúp dự toán/ dự báo trước chi phí Ứng dụng này rất phổ biến và quan trọng, được sử dụng xuyên suốt từ giai đoạn thiết kế đến vận hành của dự án Khi thông tin của BIM được xác định cụ thể và chính xác hơn, các khối lượng có thể được truy cập một cách chính xác hơn

+ Trong giai đoạn thiết kế, các khối lượng được ước lượng gần đúng và có thể thay đổi;

+ Trong giai đoạn thi công, các khối lượng có thể được xây dựng chính xác hơn cho hoạt động tính toán và mua sắm;

+ Trong giai đoạn vận hành, nếu thông tin được thực hiện một cách chính xác, các khối lượng

có thể được tính toán chính xác (ví dụ: Quản lý công trình có thể nhanh chóng đánh giá khối lượng sơn cần sơn lại cho một khu vực, hoặc số lượng thảm trải sàn cần giặt)

- Lợi ích:

+ Khối lượng các nguyên vật liệu được mô hình hóa một cách chính xác

+ Xuất các khối lượng một cách nhanh chóng để hỗ trợ các quá trình ra quyết định

+ Cung cấp thông tin chi phí cho chủ đầu tư ngay từ sớm trong quá trình ra quyết định của giai đoạn thiết kế và trong suốt vòng đời của dự án, bao gồm cả các thay đổi trong giai đoạn thi công

+ Tiết kiệm thời gian dự toán bằng việc giảm thời gian tính toán khối lượng

+ Cho phép dự toán tập trung nhiều hơn vào các hoạt động gia tăng giá trị trong dự toán như: xác định các thiết bị lắp đặt thi công, xác định các rủi ro trong sản xuất và tính giá thành, điều quan trọng để có các dự toán có chất lượng cao

+ Thêm thông tin chi phí vào mô hình cập nhật tiến độ thi công (như mô hình 4D) có thể giúp theo dõi ngân sách trong suốt quá trình thi công

+ Giúp lựa chọn các phương án thiết kế khác nhau theo ngân sách chủ đầu tư

+ Xác định nhanh chóng các chi phí của các đối tượng cụ thể

+ Giúp hoạt động đào tạo nhân viên dự toán mới dễ dàng hơn thông qua các quy trình có tính

mô phỏng trực quan cao

+ Sản phẩm là dữ liệu thống kê khối lượng có sẵn trong mô hình Revit (hoặc các phần mềm khác), có thể cập nhật tự động theo sự thay đổi của mô hình

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm ước tính chi phí dựa trên mô hình

+ Phần mềm lập mô hình thiết kế

+ Mô hình thiết kế chính xác

+ Dữ liệu hỗ trợ cho việc tính toán chi phí

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng xác định các bước lập mô hình thiết kế cụ thể mang lại thông tin dự toán khối lượng chính xác

+ Khả năng xác định các khối lượng cho các cấp độ dự toán chi phí thích hợp

+ Khả năng thao tác các mô hình để thu được các thông tin có thể sử dụng cho dự toán

Đây là ứng dụng rất quan trọng giúp mô tả đặc điểm hoặc chỉ định trạng thái của các chi tiết công trình theo thời gian:

+ Tình trạng của các thành phần trong công trình theo yêu cầu (giai đoạn lập kế hoạch), theo thiết kế (giai đoạn thiết kế) hoặc các giai đoạn vận hành và hoàn công;

+ Sự phát triển của Mức độ chi tiết của mô hình (LOD) trong vòng đời dự án của các yếu tố cần được kiểm tra

+ Có thể kiểm tra thông số chi tiết cụ thể trong mô hình bất cứ thời gian nào;

Trong giai đoạn vận hành, ứng dụng BIM này giúp thu thập thông tin bảo hành cho các chi tiết công trình và để xác định các chi tiết nào nên thay thế hay không nên

+ Giám sát tình trạng quy trình của các nguyên vật liệu

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình

+ Phần mềm lập tiến độ thi công

+ Phần mềm lập mô hình 4D

- Yêu cầu nhân sự:

+ Kiến thức về tiến độ thi công và quy trình xây dựng chung

+ Khả năng thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D

+ Kiến thức sử dụng các phần mềm 3D: nhập các thông số hình học, quản lý các liên kết tiến

độ, sản xuất và kiểm soát các animations

vị công trình và cơ sở vật chất cùng với các tiêu chí khác

GIS hiện tại được coi là một trong các công nghệ của BIM, sử dụng để tích hợp, mô phỏng và phân tích thông tin dữ liệu về cơ sở vật chất, tài sản hiện trạng

- Lợi ích:

+ Giúp ra quyết định lựa chọn công trường đạt đủ tiêu chí theo các yêu cầu dự án, yếu tố về

kỹ thuật và tài chính

+ Giảm chi phí cho hoạt động phá dỡ và tận dụng được các tài nguyên có sẵn

+ Tăng hiệu quả tận dụng nguồn năng lượng từ môi trường xung quanh (ánh sáng, nước ) + Giảm rủi ro nguy hiểm cháy nổ, rơi vỡ nguyên vật liệu

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình BIM/GIS

+ Thao tác mô hình 3D

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D

+ Kiến thức và hiểu biết về hệ thống địa lý địa phương (GIS, thông tin cơ sở dữ liệu)

kế và phân tích kỹ thuật Các công cụ lập mô hình thiết kế là bước đầu tiên trong quy trình BIM

và là chìa khóa để liên kết mô hình 3D với các dữ liệu thuộc tính, số lượng, phương pháp, chi phí và tiến độ

- Lợi ích:

+ Giúp tất cả các bên hiểu rõ ý đồ thiết kế,

+ Kiểm soát tốt hơn ý tưởng thiết kế với chi phí và tiến độ Việc này giúp tăng giá trị sản phẩm thiết kế, giảm sai sót, thay đổi, thúc đẩy nhanh quá trình ra quyết định

+ Kiểm soát và đảm bảo chất lượng

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình thiết kế

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D

+ Hiểu biết về phương pháp và tiêu chuẩn xây dựng

+ Kinh nghiệm thiết kế và thi công

mô phỏng như công nghệ thực tế ảo, tăng cường thực tế ảo (VR/AR)

- Lợi ích:

+ Bỏ qua phần thi công thử nghiệm theo truyền thống để đánh giá thời gian và chi phí

Các phương án thiết kế có thể dễ dàng được lập mô hình và thay đổi theo thời gian thực trong suốt quá trình kiểm tra thiết kế dựa theo các phản hồi của người dùng cuối và chủ đầu tư

+ Tạo quy trình kiểm tra thiết kế tiết kiệm thời gian và giúp quá trình thiết kế hiệu quả hơn + Đánh giá sự hiệu quả của thiết kế trong việc đáp ứng các tiêu chí của thi công và các nhu cầu của chủ đầu tư

+ Nâng cao hiệu quả về an toàn lao động ngoài công trường, đánh giá được các phương án thiết kế tối ưu, tăng năng suất lao động

+ Quá trình trao đổi thông tin giữa thiết kế với chủ đầu tư, bộ phận thi công và người dùng cuối dễ dàng hơn, quá trình phản hồi thông tin được nhanh chóng hơn

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm kiểm tra thiết kế (Revit, Tekla, ArchiCAD )

+ Phần cứng có dung lượng lớn để chứa các file lớn

+ Không gian kiểm tra có thể tương tác (VR studio)

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D

+ Khả năng lập mô hình ảnh thực tế bao gồm chữ, màu sắc và dễ dàng điều hướng sang các phần mềm hoặc plug-in khác

+ Khả năng điều phối tốt, hiểu rõ các vai trò và nhiệm vụ của các thành viên khác trong nhóm + Hiểu sâu sắc cách các hệ thống công trình tích hợp với những hệ thống khác

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình bao gồm các nhận xét, phản hồi thiết kế

+ Báo cáo các phản hồi thiết kế kèm theo chỉ định bộ phận/ bên có trách nhiệm sửa

7 Phân tích kết cấu

- Mô tả:

+ Là Quy trình trong phần mềm phân tích mô hình sử dụng mô hình thiết kế BIM để xác định cấu tạo hệ thống kết cấu Dựa trên kết quả phân tích để tạo các hệ thống kết cấu hiệu quả, vững chắc và có khả năng thi công Sự phát triển của thông tin này là nền tảng của những thông tin sẽ được thông qua ở các giai đoạn thiết kế hệ thống chế tạo sẵn và thi công kỹ thuật số

+ Ứng dụng BIM này không cần được triển khai ngay từ đầu giai đoạn thiết kế, mà thường được triển khai ở giai đoạn chuyển từ thiết kế sang chế tạo sẵn Ứng dụng này phù hợp với các công trình có hệ thống kết cấu phức tạp với các công trình chịu lực, động đất ứng dụng này giúp đảm bảo hệ thống kết cấu có thể đảm bảo công trình đạt được mức độ bền vững và chịu lực như yêu cầu và các tiêu chí đặt ra

- Yêu cầu Công nghệ:

+ Công cụ lập mô hình thiết kế

+ Công cụ và phần mềm phân tích kỹ thuật kết cấu (Robot Structural Analysis professional, Staad pro )

+ Bộ tiêu chuẩn thiết kế

+ Phần cứng có thông số đủ để chạy phần mềm

- Yêu cầu năng lực team:

+ Khả năng tạo, thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D kết cấu

+ Khả năng truy cập mô hình thông qua các công cụ phân tích kỹ thuật

+ Kiến thức về các phương pháp thi công

+ Kiến thức về các kỹ thuật lập mô hình phân tích

+ Kiến thức về đặc điểm và thiết kế các loại kết cấu

+ Kinh nghiệm thiết kế

+ Các phương pháp thi công kết cấu

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình thiết kế kết cấu

+ Báo cáo phân tích kết cấu

+ Thông tin các chi tiết kết cấu chuyển giao cho thiết kế kiến trúc

+ Công cụ và phần mềm phân tích hệ thống chiếu sáng (vd: Sefaira, )

+ Hệ thống phần cứng đủ dung lượng để chạy các phần mềm trên

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng tạo, thao tác, điều hướng và kiểm tra mô hình 3D Lighting

+ Khả năng truy cập mô hình thông qua các công cụ kỹ thuật

+ Kiến thức về các biện pháp thi công hệ thống chiếu sáng

+ Kiến thức về các kỹ thuật lập mô hình phân tích

+ Kiến thức về thiết kế và đặc điểm kết cấu

+ Kinh nghiệm thiết kế

+ Kinh nghiệm trong các biện pháp trình tự thi công kết cấu

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình thiết kế hệ thống chiếu sáng

+ Báo cáo phân tích hệ thống chiếu sáng

+ Thông tin các cấu kiện hệ thống chiếu sáng được chuyển cho thiết kế kiến trúc

9 Phân tích năng lượng

- Mô tả:

+ Quy trình trong giai đoạn thiết kế mà một hoặc nhiều chương trình mô phỏng năng lượng

sử dụng một mô hình BIM đã được sửa để đưa ra các đánh giá năng lượng cho thiết kế công trình hiện tại Mục đích chính của ứng dụng BIM này là để kiểm tra sự tương thích của các tiêu chuẩn năng lượng và tìm kiếm các phương pháp để tối ưu hóa thiết kế, giúp giảm chi phí toàn vòng đời dự án

- Yêu cầu công nghệ

+ Phần mềm lập mô hình thiết kế

+ Công cụ và phần mềm lập mô hình phân tích năng lượng (Autodesk Green Building Studio, Autodesk Ecotec, Energy Plus)

+ Hệ thống phần cứng đủ mạnh để chạy phần mềm

- Yêu cầu nhân sự

+ Tiết kiệm thời gian và chi phí bằng việc thu thập tự động thông tin hệ thống và công trình thay vì đưa dữ liệu vào theo cách thủ công

+ Nâng cao sự chính xác trong việc dự đoán năng lượng cho công trình bằng việc xác định tự động thông tin công trình như thông tin hình học, các phần chính xác từ mô hình BIM

+ Hỗ trợ xác minh tiêu chuẩn năng lượng công trình

+ Tối ưu hóa thiết kế công trình cho năng suất hoạt động công trình hiệu quả và giảm chi phí

cả vòng đời dự án

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình thiết kế hệ thống chiếu sáng

+ Báo cáo phân tích hệ thống chiếu sáng

+ Thông tin các cấu kiện hệ thống chiếu sáng được chuyển cho thiết kế kiến trúc

10 Phân tích bền vững

- Mô tả:

+ Quy trình để đánh giá và theo dõi chỉ số bền vững của công trình bằng việc sử dụng hệ thống số liệu như LEED (chỉ số công trình xanh) Quy trình này nên được áp dụng suốt vòng đời của dự án từ Lập kế hoạch, thiết kế, thi công và vận hành Áp dụng các chỉ số bền vững cho một dự án ngay từ giai đoạn lập kế hoạch và thiết kế sớm giúp hiệu quả hơn (về chi phí và tiến độ) Quy trình hoàn chỉnh yêu cầu nhiều bộ môn để phối hợp sớm qua việc cung cấp các đặc điểm cốt lõi cần thiết Thêm vào đó để đạt được các mục tiêu bền vững, cần có quy trình phê duyệt tiêu chuẩn LEED vào các bước tính toán, lập hồ sơ và xác minh Các mô phỏng, tính toán

và lập hồ sơ năng lượng có thể được thực hiện trong một môi trường tích hợp khi các trách nhiệm đã được xác định và chia sẻ rõ ràng

- Lợi ích:

+ Phối hợp, hợp tác và kết hợp tất cả các thành viên ngay từ giai đoạn sớm

+ Các thông tin quan trọng đều có từ sớm giúp giải quyết các vấn đề xung đột giữa chi phí và tiến độ một cách hiệu quả

+ Thu ngắn quá trình thiết kế thực tế do các quyết định trong quá trình thiết kế được đưa ra dễ dàng hơn, giúp tối ưu hóa chi phí và có thêm nhiều thời gian cho các dự án khác

+ Các sản phẩm bàn giao có chất lượng tốt hơn

+ Giảm các chi phí vận hành công trình do tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng của dự

án

+ Tập trung vào mục tiêu thân thiện với môi trường và thiết kế bền vững

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình thiết kế

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng tạo và kiểm tra mô hình 3D

+ Hiểu biết thông tin cập nhật về tiêu chuẩn LEED

+ Khả năng tổ chức và quản lý dữ liệu

- Sản phẩm đầu ra:

+ Báo cáo và tình trạng đánh giá sự bền vững

11 Phối hợp 3D

- Mô tả:

+ Quy trình trong phần mềm phối hợp 3D được sử dụng để xác định các xung đột bằng việc

so sánh các mô hình 3D trong hệ thống công trình Mục tiêu của phối hợp 3D là để loại trừ những xung đột và những vấn đề phối hợp trước khi lắp đặt

- Lợi ích:

+ Phối hợp toàn hệ công trình vào một mô hình

+ Giảm và loại trừ những xung đột, lỗi thiết kế, từ đó giảm đáng kể các yêu cầu thông tin + Mô phỏng thi công

+ Tăng năng suất lao động

+ Giảm chi phí thi công, hạn chế chi phí phát sinh (chi phí do thay đổi, làm lại )

+ Giảm thời gian thi công

+ Tăng hiệu suất trên công trường

+ Giúp hồ sơ hoàn công chính xác hơn

- Yêu cầu công nghệ:

+ Phần mềm lập mô hình thiết kế

+ Phần mềm kiểm tra mô hình

- Yêu cầu nhân sự:

+ Khả năng giải quyết các khó khăn về con người và dự án

+ Khả năng thao tác, chuyển đổi và kiểm tra mô hình 3D

+ Kiến thức về các ứng dụng mô hình BIM

+ Kiến thực về hệ thống công trình

- Sản phẩm đầu ra:

+ Mô hình phối hợp các hệ công trình

+ Báo cáo phối hợp: xác định các lỗi phối hợp

12 Lên kế hoạch triển khai ngoài công trường

- Mô tả:

+ Tạo mô hình để hiển thị các thông số hình học công trình cả tạm thời và dài hạn trên công trình qua nhiều giai đoạn trong suốt quá trình thi công, có thể được liên kết với tiến độ hoạt động thi công để sắp xếp không gian và các yêu cầu theo trình tự thi công Các thông tin tích hợp trong mô hình có thể bao gồm nguồn nhân lực, nguyên vật liệu cùng vị trí đặt thiết bị, vận chuyển Vì các cấu kiện mô hình 3D có thể được liên kết trực tiếp với tiến độ, các chức năng quản lý công trường như mô phỏng kế hoạch, lập kế hoạch ngắn hạn, và phân tích nguồn lực có thể được phân tích thông qua các dữ liệu

- Lợi ích:

+ Bố trí không gian sử dụng công trường hiệu quả, các khu vực lắp đặt và vận chuyển nguyên vật liệu cho tất cả các giai đoạn của công trình

+ Xác định nhanh chóng các xung đột về không gian và thời gian

+ Đánh giá chính xác bố trí công trường cho các vấn đề về đảm bảo an toàn, cho người đi bộ khi di chuyển, lối thoát hiểm

+ Lựa chọn được phương án thi công phù hợp

+ Dễ dàng thay đổi tổ chức ngoài công trường và không gian sử dụng theo tiến độ thi công

- Yêu cầu công nghệ: