Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bim cho công trình cầu nguyễn hoàng thành phố tam kỳ

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin để giảm thiểu tối đa chi phí nhân công và thời gian ngày càng nhiều các công ty xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam ứng dụng công nghệ BIM Building Information Modeling vì những lợi ích to lớn của nó mang lại trong cả vòng đời của một dự án Đề tài nghiên cứu của tác giả hệ thống hóa và liên kết các phần mềm từ Infraworks – Revit – Navisworks và đưa ra một mô hình ứng dụng công nghệ BIM để giúp cho các doanh nghiệp xây dựng tại Việt Nam thấy rõ được lợi ích của công nghệ BIM mang lại Đồng thời tác giả cũng hy vọng ngày càng nhiều các doanh nghiệp xây dựng tại Việt Nam mạnh dạn đầu tư áp dụng công nghệ BIM để nâng cao hiệu quả trong ngành xây dựng từng bước vươn lên ngang bằng với các doanh nghiệp trên thế giới chỉ có như vậy mới có thể cạnh tranh được trong một môi trường ngày càng khốc liệt của ngành xây dựng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- oOo -

NGUYỄN MINH MỸ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO

CÔNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG

THÀNH PHỐ TAM KỲ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Đà Nẵng, 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- oOo -

NGUYỄN MINH MỸ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO

CÔNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG

THÀNH PHỐ TAM KỲ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS.CAO VĂN LÂM

Đà Nẵng, 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Minh Mỹ

Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, quý thầy cô trường Đại học Bách khoa Đà Nẳng, đặc biệt là các thầy cô Khoa Xây dựng cầu đường đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy TS Cao Văn Lâm, kỹ sư Nguyễn Khắc Duy đã tận tình trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tiểu ban luận văn đã cho tôi những góp

ý quý báu để hoàn chỉnh Luận văn

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn quan tâm chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn Mặc dù rất cố gắng, song luận văn vẫn không tránh khỏi những hạn chế và sai sót Kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cùng các bạn đồng nghiệp!

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Minh Mỹ

CÔNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG - THÀNH PHỐ TAM KỲ

Học viên: Nguyễn Minh Mỹ Chuyên ngành: KTXD công trình giao thông

Mã số: 60.58.02.25 Khóa: K33 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, để giảm

thiểu tối đa chi phí, nhân công và thời gian ngày càng nhiều các công ty xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam ứng dụng công nghệ BIM (Building Information Modeling) vì những lợi ích to lớn của nó mang lại trong cả vòng đời của một dự án

Đề tài nghiên cứu của tác giả hệ thống hóa và liên kết các phần mềm từ Infraworks – Revit – Navisworks và đưa ra một mô hình ứng dụng công nghệ BIM để giúp cho các doanh nghiệp xây dựng tại Việt Nam thấy rõ được lợi ích của công nghệ BIM mang lại Đồng thời tác giả cũng hy vọng ngày càng nhiều các doanh nghiệp xây dựng tại Việt Nam mạnh dạn đầu tư áp dụng công nghệ BIM để nâng cao hiệu quả trong ngành xây dựng, từng bước vươn lên ngang bằng với các doanh nghiệp trên thế giới chỉ có như vậy mới có thể cạnh tranh được trong một môi trường ngày càng khốc liệt của ngành xây dựng

Từ khóa – Công nghệ, BIM

APPLICATION RESEARCH BIM TECHNOLOGY FOR

NGUYỄN HOÀNG BRIDGE - TAM KỲ CITY Abstract - Nowadays, with the beyond development of Information Technology, to

save mostly labor cost and duration in controling construction projects, many Construction Companies in the World (include Vietnam) apply Building Information Modeling (B.I.M) technology because of its huge advantages

To assist a number of Construction Companies in Vietnam understand more about advantages of B.I.M, research topic of Writer systemize and link the software from Infraworks – Revit – Navisworks and give application model BIM technology Furthermore, the Writer realy hopes that in the future many Construction Companies

in Vietnam will apply B.I.M Technology, step by step reach to the class of Construction Companies in the World It seems the only way to compete in a more and more difficult economic environment of Construction Industry

Key words – Technology, BIM

MỞ ĐẦU 7

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 4

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BIM 4

1.1.1 Định nghĩa BIM 4

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển 6

1.2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 8

1.2.1 Tình hình ứng dụng công nghệ BIM ở các nước trên thế giới 8

1.2.2 Tình hình ứng dụng công nghệ BIM tại Việt Nam 10

1.2.2.1 Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng 11

1.2.2.2 Đơn vị chủ đầu tư 12

1.2.2.3 Đơn vị tư vấn 12

1.2.2.4 Đơn vị nhà thầu xây dựng 14

1.2.2.5 Đơn vị khác 15

1.3 LỢI ÍCH CỦA CÔNG NGHỆ BIM TRONG CÁC NGÀNH XÂY DỰNG 15

1.3.1 Đối với chủ đầu tư 16

1.3.2 Đối với đơn vị tư vấn thiết kế 16

1.3.3 Đối với đơn vị quản lý dự án 17

1.3.4 Đối với nhà thầu thi công xây dựng, lắp đặt thiết bị công trình 17

1.3.5 Đối với đơn vị quản lý, vận hành công trình 18

1.3.6 Đối với cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng 18

NAM 19

1.4.1 Về chủ trương 19

1.4.2 Về chính sách 19

1.4.3 Về quy trình, đào tạo 20

1.4.4 Về công cụ, giải pháp công nghệ 21

1.5 KẾT LUẬN 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 22

2.1 CÔNG NGHỆ MÔ HÌNH 3D CAD THÔNG THƯỜNG 22

2.2 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG CAD HAI CHIỀU 22

2.3 SO SÁNH QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC GIỮA BA CHIỀU BIM VỚI HAI CHIỀU CAD HIỆN NAY 23

2.4 CÔNG NGHỆ MÔ HÌNH BIM 4D TRONG LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG XÂY DỰNG 24

2.4.1 Mô hình 3D-BIM 24

2.4.2 Mô hình 4D-BIM 25

2.5 CÁC CÔNG CỤ PHẦN MỀM HỖ TRỢ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 25

2.5.1 Autodesk Revit 26

2.5.2 AutoCAD Civil 3D 28

2.5.2 Phần mềm Navisworks 30

2.5.3 Phần mềm Infraworks 32

2.6 QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 33

2.7 KẾT LUẬN 34

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO CÔNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM 35

3.1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 35

3.1.1 Quy mô thiết kế 35

3.1.2 Giải pháp thiết kế kết cấu 36

3.1.2.1 Kết cấu nhịp 36

3.1.3 Tổ chức thi công 36

3.1.3.1 Chuẩn bị mặt bằng 36

3.1.3.2 Thi công mố trụ cầu 37

3.1.3.3 Thi công kết cấu nhịp 37

3.1.3.4 Tiến độ thi công cầu 37

3.1.3.5 Các vấn đề cần lưu ý 37

3.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BẰNG PHẦN MỀM INFRAWORKS 38

3.2.1 Xây dựng mô hình tự nhiên tại ví trí xây dựng công trình cầu 38

3.2.2 Mô hình phương án thiết kế cầu 39

3.2.3 Tạo dựng kiến trúc cảnh quan xung quanh công trình 40

3.2.4 Kết hợp Civil 3D, 3ds Max mô phỏng xe chạy 43

3.3 ỨNG DỤNG REVIT VÀ CIVIL 3D MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH CẦU 48

3.3.1 Nhập file từ Autocad vào revit phục vụ xây dựng mô hình công trình cầu 48

3.3.2 Mô hình các bộ phận cầu 49

3.3.3 Mô hình kết cấu thép 52

3.3.4 Khung tên, nét in, trình bày bản vẽ 54

3.4 ỨNG DỤNG NAVISWORKS QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG 56

3.4.1 Kiểm tra sự va chạm của kết cấu 56

3.4.2 Quản lý thông tin mô hình công trình 59

3.4.3 Trình diễn tiến độ thi công 59

3.5 Kết luận 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

1 KẾT LUẬN 65

2 KIẾN NGHỊ 65

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Hình 1.4: Cầu Sài Gòn 2 áp dụng công nghệ BIM 10

Hình 2.1 So sánh AUTOCAD và BIM 24

Hình 2.2: Mô hình 3D-BIM 24

Hình 2.3: Mô hình 4D-BIM 25

Hình 2.4: Các phần mềm áp dụng công nghệ BIM 25

Hình 2.5: Sơ đồ thể hiện ứng dụng các phần mềm cho công trình cầu 26

Hình 2.6: Mô hình cầu giàn bằng phần mềm revit 26

Hình 2.7: Mô hình công trình cầu đường bằng phần mềm Civil 3D 28

Hình 2.8: Mô hình thi công cầu liên tục bằng phần mềm Navisworks 31

Hình 2.9: Mô hình công trình cầu bằng phần mềm Infraworks 32

Hình 3.1: Phối cảnh đường Điện Biên Phủ thành phố Tam Kỳ 35

Hình 3.2: Sử dụng công cụ Model Builder tải dữ liệu mô hình dự án 38

Hình 3.3: Lấy dữ liệu địa hình tại khu vực xây dựng cầu 38

Hình 3.4: Khai báo mặt cắt ngang cầu 39

Hình 3.5: Thiết kế đường trong Infraworks 39

Hình 3.6: Thiết kế cầu trong Infraworks 40

Hình 3.7: Thêm các đối tượng: Cây xanh, nhà, cửa hàng dịch vụ, xe cộ… 40

Hình 3.8: Cầu Nguyễn Hoàng nhìn từ hướng Ga 41

Hình 3.9: Cầu Nguyễn Hoàng nhìn từ hướng đường Lý Thường Kiệt 41

Hình 3.10: Cảnh quan cầu nhìn từ hướng đường dẫn 42

Hình 3.11: Cảnh quan cầu nhìn từ hướng đường Nguyễn Hoàng 42

Hình 3.12: Phương án kiến trúc đường dẫn đầu cầu 42

Hình 3.13: Xuất file IMX để nhập vào civil 3d 43

Hình 3.14: Nhập file IMX vào civil 3d 43

Hình 3.15: Trên civil 3d xuất file Vsp3d vào 3ds Max 44

Hình 3.16: Khai báo mô hình xe chạy trong 3ds Max 44

Hình 3.17: Xuất file DAE để nhập vào Infraworks 45

Hình 3.18: Nhập file được xuất từ 3ds Max vào lại Infraworks 45

Hình 3.19: Khai báo di chuyển Camera 46

Hình 3.21: Dùng công cụ Storyboard creator thiết lập các chế độ trình diễn dự án 47

Hình 3.22: Mô hình xe chạy trên cầu 47

Hình 3.23: Mô hình xe chạy theo đường Nguyễn Hoàng 48

Hình 3.24: Nhập File Autocad vào revit 48

Hình 3.25: Dùng Family Metric Generic model mô hình các bộ phận cầu 49

Hình 3.26: Mô hình trụ cầu trên revit 49

Hình 3.27: Mô hình mố cầu trên revit 49

Hình 3.28: Mô hình dầm Super - T trên revit 50

Hình 3.29: Mô hình bản mặt cầu và lề bộ hành 50

Hình 3.30: Đưa mô hình các bộ phận cầu vào dự án 50

Hình 3.31: Mặt cắt các bộ phận kết cấu nhịp 51

Hình 3.32: Bố trí chung cầu 51

Hình 3.33: Bố trí thép trên mặt cắt 2D 52

Hình 3.34: Bố trí thép trực tiếp trên mô hình 3D 52

Hình 3.35: Mô hình cốt thép trụ cầu 53

Hình 3.36: Mô hình cốt thép dầm cầu 53

Hình 3.37: Mô hình cốt thép mố cầu 54

Hình 3.38: Tạo khung tên bản vẽ bằng Title block 54

Hình 3.39: Chỉnh sửa, trình bày các bản in 55

Hình 3.40: Trình bày, in bản vẽ 2D trụ cầu 55

Hình 3.41: Trình bày, in bản vẽ 3D tách kết cấu 56

Hình 3.42: Revit export sang Navisworks 57

Hình 3.43: Nhập mô hình từ Revit vào Navisworks 57

Hình 3.44: Kiểm tra sự va chạm giữa các bộ phận trong công trình trên Navisworks 58 Hình 3.45: Xuất kết quả kiểm tra xung đột 58

Hình 3.46: Quản lý thông tin các mô hình của công trình 59

Hình 3.47: Quản lý khối lượng các mô hình của công trình 59

Hình 3.48: Tiến độ thi công tổng thể công trình cầu 60

Hình 3.49: Giai đoạn phần mố đang thi công 60

Hình 3.50: Giai đoạn phần mố phía An Mỹ đã hoàn thành và thi công các trụ cầu 61

Hình 3.52: Giai đoạn phần mố, trụ cầu, dầm đã hoàn thành và phần bản mặt cầu đang

thi công 62

Hình 3.53: Giai đoạn hoàn thiện phần bản mặt cầu 62

Hình 3.54: Mô phỏng quá trình lao lắp dầm cầu 63

Hình 3.55: Lồng ghép quá trình lao lắp dầm vào tiến độ thi công tổng thể cầu 63

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Những năm gần đây, nhờ sự phát triển nhanh chóng về khoa học và công nghệ, nhiều công nghệ mới đã được phát triển và ứng dụng vào trong ngành Xây dựng trên thế giới Những công nghệ mới này, ở các mức độ khác nhau, đã giúp tăng năng suất lao động, tính hiệu quả của công việc, giảm lãng phí trong xây dựng Trong số đó, Mô hình thông tin công trình (Building Information Modeling, viết tắt là BIM) được ngành xây dựng của nhiều quốc gia và các học giả hàng đầu đánh giá đang và sẽ là công nghệ chủ đạo trong nhiều thập niên sắp tới

BIM là quá trình tạo lập và sử dụng mô hình thông tin trong các khâu thiết kế, xây dựng, vận hành và bảo trì của công trình BIM không bó hẹp theo cách hiểu đơn thuần là tạo ra bản phối cảnh ba chiều của công trình sau khi thiết kế xong Thực tế, với vai trò là một cơ sở dữ liệu bao trùm toàn vòng đời của công trình BIM chứa các mối liên hệ logic về mặt không gian, kích thước, số lượng, vật liệu các bộ phận của công trình Cùng với khả năng kết hợp thông tin các bộ phận công trình với các thông tin về định mức, đơn giá, tiến độ thi công, chi phí vận hành bảo trì Khả năng hợp nhất thông tin từ tất cả các công đoạn làm BIM ngày càng trở thành xu hướng tất yếu của ngành xây dựng để tối ưu hoá việc thiết kế, thi công, vận hành và bảo trì công trình Qua thực tiễn nhiều năm áp dụng ở nhiều quốc gia, BIM đã được xem như là một công cụ hiệu quả trong việc quản lý và chia sẻ thông tin giữa chủ đầu tư, kiến trúc sư,

kỹ sư tư vấn, nhà cung ứng và nhà thầu xây lắp Sử dụng BIM để quản lý và chia sẻ thông tin về công trình giúp tăng cường sự cộng tác, phối hợp giữa các thành viên của

dự án, giúp đưa ra các phương án thiết kế và biện pháp thi công tối ưu và phù hợp với yêu cầu của Chủ đầu tư ngay trong giai đoạn thiết kế

Tại Việt Nam, hiện nay BIM chủ yếu được triển khai áp dụng cho các công trình kiến trúc, dân dụng; trong lĩnh vực giao thông chưa được phổ biến Dù nhiều chủ đầu

tư nhận thức được hiệu quả của việc áp dụng BIM, đặc biệt là việc tiết kiệm chi phí trong thi công và trong vận hành nhưng do một số rào cản như chi phí đào tạo và chi phí đầu tư ban đầu cho BIM khá cao dẫn đến việc áp dụng công nghệ BIM còn hạn chế

Các lợi ích điển hình của công nghệ BIM có thể kể đến như:

- Nhanh chóng đưa ra nhiều phương án thiết kế để phân tích lựa chọn phương án tối ưu;

- Phát hiện ra các sai sót thiết kế và các bất cập của biện pháp thi công để có giải pháp trước khi tiến hành thi công ngoài công trường

- Khả năng cung cấp dữ liệu nhanh chóng để kiểm tra khối lượng dự toán, giúp tự động hoá các công việc đo bóc khối lượng và lập dự toán;

- Xây dựng kế hoạch bảo trì công trình và tính toán chi phí vòng đời công trình phục vụ đánh giá hiệu quả đầu tư của dự án;

- Giúp xây dựng mô hình và bản vẽ hoàn công một cách chính xác;

Xuất phát từ những lý do nêu trên, tác giả lựa chọn đề tài này nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế, giúp tìm hướng giải quyết được các vấn đề lãng phí, năng suất thấp và thiếu hiệu quả đang tồn tại phổ biến hiện nay trong lĩnh vực thiết kế, xây dựng và quản

- Áp dụng BIM một cách chi tiết cho công trình cầu từ khâu thiết kế lập dự án

đó giúp tối ưu hóa việc thiết kế, thi công, vận hành và bảo trì công trình cầu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Công nghệ BIM trong xây dựng

- Thực trạng triển khai công nghệ BIM tại các dự án trong nước

- Các ứng dụng của công nghệ BIM áp dụng vào thực tiễn thiết kế, xây dựng, đo bóc tiên lượng và quản lý tiến độ thi công công trình cầu

- Cầu Nguyễn Hoàng, thuộc công trình xây dựng đường chiến lược – xây dựng đường Điện Biên Phủ, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng các phương pháp nghiên cứu tổng hợp - phân tích, đánh giá các lợi ích

và trở ngại khi triển khai BIM tại Việt Nam

- Dựa trên những nghiên cứu, ứng dụng BIM của các nước trên thế giới, áp dụng vào điều kiện Việt Nam

- Lý thuyết kết hợp thực hành phần mềm, mô hình công trình cầu thực tế

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BIM

- Information: Thông tin

+ Hình học: Các kích thước dài, rộng, cao, khoảng cách giữa các cấu kiện công trình

+ Phi hình học: thông tin về đặc tính sản phẩm, thông số kỹ thuật

- Modeling: Mô hình, sử dụng các phần mềm (BIM Tools) để tạo lập các mô hình thông tin

Tất cả các dữ liệu liên quan đến mô hình công trình đều được lưu trữ tại CDE

(Common Data Environment) – môi trường trao đổi dữ liệu chung, nên các thành

phần tham gia xây dựng sẽ dùng dữ liệu này cho các giai đoạn từ thiết kế, thi công, hoàn công và giúp quản lý công trình tốt hơn (Facility Management)

Hình 1.1 Mô hình BIM

Hiện nay có nhiều định nghĩa về BIM khác nhau trên thế giới, trong phạm vi đề tài, có thể đơn cử ra 2 hướng định nghĩa được nhiều độc giả chấp nhận:

- Mô hình thông tin công trình (Building Information Model) “một mô hình ảo 3D thông minh của công trình được xây dựng trên nền tảng kỹ thuật số bằng cách chứa toàn bộ dữ liệu công trình vào một định dạng thông minh có thể được sử dụng để phát triển việc tối ưu hóa việc xem xét các phương án thiết kế công trình, qua đó giảm rủi

ro và tăng giá trị trước khi quyết định lựa chọn một phương án”; “một công cụ diễn họa và phối hợp trong ngành xây dựng và tránh các lỗi sai và bỏ sót”; hoặc là “một thể hiện kỹ thuật số của tất cả các đặc điểm về mặt vật lý và công năng của công trình, như vậy nó được dùng như một nguồn chia sẻ thông tin về công trình để làm cở sở cho việc

ra quyết định trong vòng đời công trình kể từ lúc lên ý tưởng”

- Mô hình hóa thông tin công trình (Building Information Modeling) là “tiến trình tạo dựng và sử dụng mô hình kỹ thuật số cho công việc thiết kế, thi công và cả quá trình quản lý vận hành, bảo trì công trình”;

Hình 1.2: Tiến trình BIM

Khi nói về BIM nhiều người nghĩ rằng đơn giản nó là một sản phẩm phần mềm, thực tế công nghệ BIM không bó hẹp trong việc diễn tả một thiết kế kiến trúc hay việc tạo ra một mô hình ba chiều trình bày phối cảnh của công trình sau khi công trình đã được thiết kế xong BIM không đơn thuần chỉ là một mô hình 3D! BIM là tiến trình tạo dựng và sử dụng mô hình kỹ thuật số cho công việc thiết kế, thi công và cả quá trình thực hiện dự án Phần mềm đơn giản chỉ là cơ cấu để tiến trình BIM được thực hiện BIM chứa đựng những thay đổi mang tính cách mạng trong việc thông tin của công trình xây dựng được tạo ra, thể hiện, và sau này được sử dụng trong quá trình xây dựng Do hợp nhất được thông tin từ tất cả các khía cạnh của quá trình xây dựng công

trình nên BIM có thể làm tăng hiệu quả sử dụng và tính sẵn có của các thông tin này lên gấp nhiều lần

Điều tiến bộ của BIM so với các công nghệ cũ là thay vì sử dụng các thiết kế 2D, BIM sử dụng công nghệ 3D (chiều dài, rộng, cao) Từ phối cảnh ba chiều (3D) của công trình và các yếu tố khác tích hợp thêm tạo ra các phiên bản 4D BIM, 5D BIM, 6D BIM và 7D BIM, , trong đó:

- 4D BIM được hiểu là tích hợp thêm các yếu tố về thời gian, tiến độ của công trình vào Mô hình 3D 4D BIM cho phép người sử dụng tích hợp các yếu tố hình học của cấu kiện công trình với các nhiệm vụ về tiến độ thi công để lập tiến độ, kế hoạch thi công và kế hoạch cung ứng các nguồn lực cho việc thi công công trình

- 5D BIM được hiểu là tích hợp thêm các yếu tố về hao phí, chi phí vào Mô hình 3D 5D BIM được sử dụng để quản lý, kiểm soát chi phí và xây dựng kế hoạch vốn cho công trình

- 6D BIM được hiểu là tích hợp thêm các thông số về năng lượng trong và ngoài công trình Nhờ đó, mức độ sử dụng năng lượng trong công trình được tính toán và có thể nhanh chóng đưa ra các giải pháp thiết kế toàn diện và tối ưu về năng lượng cho công trình

- 7D BIM được hiểu là được tích hợp thêm các thông tin về các hệ thống thiết bị trong công trình với mức độ chi tiết cao và được sử dụng trong việc quản trị thiết bị và bảo dưỡng hệ thống, bảo dưỡng thiết bị công trình trong quá trình vận hành sử dụng

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển

Phương pháp thiết kế và xây dựng truyền thống chủ yếu dựa vào các bản vẽ 2D (được vẽ thủ công hoặc với sự trợ giúp của máy vi tính) trong đó, việc quản lý, phối hợp và chuyển giao dữ liệu rất phân tán Cách làm này thường là nguyên nhân gây ra

và bỏ sót nhiều lỗi thiết kế và các vấn đề không lường trước được trước khi đưa ra thi công làm phát sinh chi phí, gây chậm tiến độ và làm nảy sinh các vấn đề về pháp lý và trách nhiệm giữa các bên có liên quan trong một dự án Thêm vào đó, do không được lên kế hoạch một cách đồng bộ nên tổ chức các công việc ngoài công trường thường

có sự chồng chéo, dẫn đến năng suất lao động thấp và thời gian chờ đợi, lãng phí lớn Nhiều biện pháp đã được đưa ra nhằm giải quyết các vấn đề trên như lưu trữ, quản lý

và chia sẻ trực tuyến các hồ sơ tài liệu, bản vẽ… của dự án hay sử dụng các công cụ hỗ trợ 3D để tăng tính trực quan Tuy nhiên, những phương pháp này chỉ cải thiện phần nào được việc trao đổi thông tin và không giải quyết được triệt để vấn đề do những tồn tại bắt nguồn từ những hạn chế của hồ sơ trên giấy và sự không tương thích giữa các

hệ thống với nhau

Quá trình thiết kế bao gồm nhiều giai đoạn với sự phối hợp giữa các bộ môn như kiến trúc, kết cấu, hệ thống cơ điện dựa trên những nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế để đưa ra hồ sơ thiết kế cuối cùng chứa thông số kỹ thuật chi tiết Tuy nhiên trên thực tế

các hồ sơ thường không đạt được mức độ chính xác đồng bộ như mong muốn, đồng thời việc thay đổi thiết kế diễn ra khá thường xuyên Không những thế, việc bóc khối lượng phụ thuộc vào dữ liệu thống kê còn sai sót do cách làm thủ công, thiếu thông tin nên phụ thuộc nhiều vào khả năng và kinh nghiệm trong công tác bóc tách khối lượng, lập dự toán phục vụ đấu thầu Từ đó, việc triển khai biện pháp thi công, bản vẽ chi tiết chế tạo sẵn phục vụ thi công gặp nhiều vướng mắc Điều này thường dẫn tới hậu quả lớn về mặt chi phí hoặc tiến độ do các vướng mắc nảy sinh ngoài công trường và tính minh bạch trong quản lý dự án

Lý do BIM được đưa ra ở thời điểm hiện tại rất đơn giản - đó là do sự tiến hóa của công nghệ Từ thời kỳ các bản vẽ của kiến trúc sư trên giấy, đến thời kỷ nguyên của CAD (Computer Aided Design) với bảng vẽ điện tử chính xác và dễ hiệu chỉnh hơn Và sau đó, nhờ vào sự tăng trưởng sức mạnh của phần cứng và đồ họa máy tính; việc áp dụng các nguyên lý 20-80, nguyên lý lợi ích tăng thêm, nguyên lý tạo lập một lần dùng nhiều lần của thời đại công nghệ thông tin đã tạo điều kiện cho sự phát triển của công nghệ BIM Phần mềm đã có thể mô phỏng lại từng chi tiết nhỏ nhất của công trình bằng hình họa 3D với độ chính xác cao, kết hợp với quy trình BIM để đưa ra những mô hình thông tin đầy đủ để hỗ trợ tối đa cho tất cả các công đoạn phát triển một dự án xây dựng Với BIM; một khi các thông tin được thiết lập chính xác, dưới sự ràng buộc của các mô hình tham số, một khi chúng ta thay đổi bất cứ đối tượng nào, bất cứ lúc nào thì cũng sẽ cập nhật thay đổi với các đối tượng khác trong toàn dự án

Từ đó các thông tin được thiết lập chính xác và việc xây dựng sẽ trở nên nhanh hơn, tiết kiệm thời gian hơn, chi phí thấp hơn Đó chính là lý do tại sao BIM đang trở thành một xu hướng mới và gần như là tiêu chuẩn bắt buộc trong ngành xây dựng trên toàn thế giới

Công nghệ mang hơi hướng của BIM đã được phát triển từ những năm 1980 với việc sử dụng công nghệ thông tin hỗ trợ thiết kế, xây dựng công trình Có hai xu hướng thể hiện thiết kế gồm có: Bằng những đường nét hoặc bằng đối tượng Tại thời điểm ban đầu khi nền tảng phần cứng chưa đáp ứng được, xu hướng thể hiện bằng đường nét chiếm ưu thế trong công tác hỗ trợ thiết kế các công trình xây dựng vì nó cho phép hiển thị và xử lý nhanh hơn Xu hướng này đã kéo theo sự phát triển và chiếm ưu thế tuyệt đối của các giải pháp như AutoCAD, Cadkey, MicroStation Các giải pháp đó vẫn được dùng phổ biến tới tận ngày nay Tuy không chiếm ưu thế nhưng

xu hướng còn lại vẫn phát triển và dần trở nên phổ biến hơn vào cuối những năm 90

do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và đã hỗ trợ rất tốt cho các nhà máy công nghiệp để sản xuất các cấu kiện chế tạo sẵn Với ưu thế thể hiện đối tượng với các thông tin đa dạng (hình dạng, thuộc tính và các tham số khác về chức năng, các thuộc tính hình học, phi hình học và mối liên hệ của nó tới các đối tượng khác), xu hướng hỗ trợ thiết kế với các giải pháp BIM đang ngày càng được đẩy mạnh ứng dụng

trong ngành xây dựng ngày nay nhằm giúp các bên liên quan trong dự án đầu tư xây dựng công trình tăng cường sự phối hợp với nhau để giảm thiểu những sai sót và bất cập mà cách làm truyền thống không thể giải quyết triệt để được

1.2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM

1.2.1 Tình hình ứng dụng công nghệ BIM ở các nước trên thế giới

Hiện tại, BIM đã áp dụng bắt buộc tại nhiều nước trên thế giới ở các cấp độ khác nhau BIM đã chứng minh cho các chủ đầu tư thấy họ có thể đặt các mục tiêu cụ thể,

rõ ràng hơn trong giai đoạn thiết kế và thi công đối với các đơn vị tư vấn và nhà thầu

Hình 1.3: Ứng dụng công nghệ BIM ở các nước trên thế giới

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ứng dụng BIM ở Bắc Mỹ đã tăng vụt nhanh chóng từ 28% đến 71% từ giữa năm 2007 đến năm 2012 Việc áp dụng của các nhà thầu là 74% đã vượt qua cả kiến trúc sư 70% tại Bắc Mỹ, và đây là đối tượng cho thấy sự phát triển rất nhanh dẫn đầu quá trình cách mạng hóa BIM và định hình các giá trị Cùng với đó, số lượng chủ đầu tư yêu cầu sử dụng BIM tại trên 60% dự án mình quản lý tăng từ 18% năm 2009 lên 44% năm 2012 Có thể thấy BIM đã được áp dụng

ở mức độ rộng rãi và tích cực vì những lợi ích mà nó mang lại

Tại Châu Âu, các quốc gia Bắc Âu là các nước dẫn đầu trong ứng dụng BIM dựa trên truyền thống áp dụng công nghệ thông tin vào tất cả các ngành Đặc biệt, các nước như Na Uy, Phần Lan đã yêu cầu sử dụng BIM cho các dự án đầu tư công từ những năm 2007 Bên cạnh đó, Vương quốc Anh là một điển hình trong việc nhà nước dẫn dắt và khuyến khích ứng dụng BIM cho các công trình của các cơ quan nhà nước là chủ đầu tư với tỷ lệ tăng dần trong thời gian gần đây

Bên cạnh đó, Hà Lan, Đan Mạch cũng đã yêu cầu ứng dụng BIM trong khu vực đầu tư công và Pháp, Đức cũng đang xây dựng tiêu chuẩn và lộ trình áp dụng BIM cho

nước mình Liên bang Nga cũng là một nước triển khai BIM mạnh mẽ với sự chỉ đạo trực tiếp từ chính phủ Hiện tại, nhiều cơ quan chính phủ cấp liên bang cũng như cấp thành phố của Liên bang Nga đã bắt đầu triển khai áp dụng BIM như: Bộ Xây dựng,

Cơ quan thẩm định và cấp phép, Hiệp hội các kỹ sư thiết kế, Hiệp hội nhà thầu, Chính quyền thành phố Mátxcơva

Tại Châu Úc, Australia đã ứng dụng BIM vào trong việc bảo trì công trình nhà hát Opera ở Sydney Tại cuộc điều tra về năng suất trong xây dựng công trình hạ tầng công cộng năm 2014 cho thấy việc bắt buộc áp dụng BIM có thể mang lại lợi ích lớn Ngoài ra, Úc đang tiếp tục điều tra và đánh giá về giá trị mang lại của việc đẩy mạnh

áp dụng BIM

Singapore là quốc gia thành công nhất trong việc ứng dụng BIM khi có tiêu chuẩn quốc gia và lộ trình ứng dụng BIM rõ ràng Chính phủ Singapore thành lập Ban chỉ đạo BIM bao gồm bộ phận hướng dẫn thực hiện BIM, bộ phận pháp lý và hợp đồng, Hiệp hội các nhà quản lý BIM Ban chỉ đạo này có nhiệm vụ phát triển những tiêu chuẩn và các nguồn lực hỗ trợ BIM để tạo điều kiện hợp tác sử dụng BIM Đồng thời tư vấn những lĩnh vực cần thiết có thể tiến hành BIM hiệu quả ở cấp độ công ty,

dự án hay cả nền công nghiệp Tháng 5 năm 2012, cùng với Bộ Xây dựng và Công nghiệp, Ban chỉ đạo BIM Singapore đã công bố tiêu chuẩn BIM của Singapore là căn

cứ hướng dẫn ứng dụng BIM và chỉ rõ vai trò, trách nhiệm của các bên tham gia khi ứng dụng BIM ở các giai đoạn của dự án Tháng 8 năm 2013, phiên bản 2 của bộ tiêu chuẩn BIM của Singapore đã được công bố thay thế cho phiên bản 1 Ngoài ra, Singapore còn thúc đẩy các hoạt động học thuật như tổ chức nhiều các hội thảo về BIM, đưa các phần mềm BIM vào giảng dạy, tổ chức các cuộc thi cho sinh viên, có các chương trình thực tập và đề cương tốt nghiệp về BIM ở các trường: Đại học kỹ thuật Singapore, Đại học kỹ thuật Nanyang, Đại học SIM, Đại học Temasek… Singapore cũng thúc đẩy các hoạt động đào tạo nghề như cấp chứng chỉ kỹ năng BIM, chứng nhận BIM Manager…Đến nay có hơn 3.500 chuyên gia được đào tạo các chứng chỉ về BIM bao gồm cả sinh viên và đối tượng khác

Tại Trung Quốc, dự án đầu tiên sử dụng BIM được hoàn thành vào năm 2008 là sân vận động Tổ Chim ở Bắc Kinh Viện nghiên cứu tiêu chuẩn công trình Trung Quốc (China Institute of Building Standard Design and Research) phối hợp với Tập đoàn đường sắt, BuidingSMART China, CAPOL đã đẩy mạnh việc áp dụng BIM cho các công trình phức tạp, quy mô lớn như các tháp cao tầng (tháp trung tâm Thượng Hải), đường sắt cao tốc (tuyến Bắc Kinh – Thượng Hải) nhằm giúp quản lý chất lượng công trình tốt hơn và tiết kiệm chi phí

Hồng Kông hiện là một trong những đặc khu đi đầu về áp dụng BIM cho các công trình nhà ở, đường sắt, cảng hàng không, các tòa nhà chính phủ từ lập kế hoạch đến thiết kế Hồng Kông đang đẩy mạnh hơn việc áp dụng BIM cũng như triển khai

đào tạo và tổ chức các cuộc thi về áp dụng BIM để nâng cao năng lực, hiệu quả và tính cạnh tranh cho ngành xây dựng Hiện tại, Cục phát triển và Hội đồng ngành công nghiệp Xây dựng (CIC) đang tiến hành thẩm định các giá trị BIM mang lại cho các dự

án đã triển khai

Ngoài ra, Hàn Quốc là những nước mà khu vực công bắt buộc phải ứng dụng BIM trong ngành xây dựng; Malaysia cũng đã có tiêu chuẩn về BIM và có các chương trình đào tạo về BIM trong giảng dạy đại học; một số nước cũng đã có những nghiên cứu thí điểm phục vụ cho việc triển khai áp dụng vào các dự án đầu tư công như Indonesia, Phillipine, Sri Lanka, Pakistan, Ấn Độ

1.2.2 Tình hình ứng dụng công nghệ BIM tại Việt Nam

Tại Việt Nam hiện nay, nắm bắt được xu thế ứng dụng công nghệ BIM, khái niệm về BIM đã tương đối phổ biến trong ngành xây dựng Trong đó, từ các đơn vị quản lý nhà nước, đến các doanh nghiệp xây dựng cũng đã bước đầu nhận thức được lợi ích của việc ứng dụng BIM đem lại Nhiều đơn vị thiết kế, nhà thầu từng bước đưa các ứng dụng phần mềm phục vụ BIM như Autodesk Revit, Civil 3d, Infraworkss… vào áp dụng trong các công trình thực tế từ giai đoạn thiết kế ý tưởng cho đến giai đoạn quản lý thi công

Hình 1.4: Cầu Sài Gòn 2 áp dụng công nghệ BIM

Các doanh nghiệp đã mạnh dạn đầu tư hạ tầng, nhân lực, tài lực để sẵn sàng đáp ứng nhu cầu tất yếu của xã hội” Tuy nhiên, việc ứng dụng BIM vẫn gặp phải nhiều khó khăn do chưa có khung pháp lý cụ thể Tín hiệu vui cho doanh nghiệp là Luật Xây dựng mới có hiệu lực từ ngày 01/01/2015 đã đề cập đến việc ứng dụng “Mô hình thông tin công trình” (BIM) vào quản lý xây dựng; Bộ Xây dựng đã ban hành Quyết định số 1057/QĐ-BXD ngày 11/10/2017 về Công bố hướng dẫn tạm thời áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong gia đoạn thí điểm Sở Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh liên tục công bố các văn bản hướng dẫn và khuyến khích áp dụng thí

điểm BIM trên dự án thực tế Tại thành phố Hồ Chí Minh các doanh xây dựng đã và đang đầu tư ứng dụng công nghệ BIM vào doanh nghiệp của mình để nâng cao hiệu quả của dự án xây dựng Một số doanh nghiệp đã ứng dụng BIM như: Công ty cổ phần xây dựng và kinh doanh địa ốc Hòa Bình, Công ty DESCON, Công cổ phần xây lắp thương mại 2 ( ACSC)

1.2.2.1 Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng

Trong thời gian qua các vấn đề về BIM đã được đề cập tại nhiều buổi hội thảo chuyên đề do các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Xây dựng, Bộ Giao thông vận tải, Sở giao thông thành phố Hồ Chí Minh ), các cơ quan nghiên cứu, các trường đại học, tổ chức tư vấn tổ chức Các hội thảo đã cung cấp các số liệu thực tế về lộ trình ứng dụng BIM, các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật và các quy trình tiêu chuẩn và làm nổi bật triển vọng và khuyến khích ứng dụng BIM vào trong nhiều lĩnh vực Các buổi hội thảo nhìn chung thu hút được sự quan tâm tích cực của các chuyên gia, chủ đầu tư, ban quản lý

dự án, các nhà thầu, doanh nghiệp tư vấn

Một số nội dung liên quan đến BIM lần đầu tiên đã được đề cập trong Luật Xây dựng số 50/QH13/2014 được Quốc hội khóa XIII thông qua ngày 18/6/2014 và có hiệu lực từ 01/01/2015 Cụ thể: Việc ứng dụng khoa học và công nghệ, áp dụng hệ thống thông tin công trình trong hoạt động đầu tư xây dựng là một trong những nguyên tắc

cơ bản trong hoạt động đầu tư xây dựng (khoản 3, Điều 4); quản lý hệ thống thông tin công trình cũng là một trong những Nội dung quản lý dự án đầu tư xây dựng (khoản 1, Điều 66)

Ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) cũng là một trong các giải pháp chủ yếu thực hiện mục tiêu trong Đề án tái cơ cấu ngành Xây dựng gắn với chuyển đổi

mô hình tăng trưởng theo hướng nâng cao chất lượng, hiệu quả và năng lực cạnh tranh giai đoạn 2014-2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định 134/QĐ-TTg ngày 26/01/2015

Ngoài ra, việc triển khai áp dụng BIM một cách rộng rãi, có hiệu quả cũng là cụ thể hóa thực hiện nội dung Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin nhằm nâng cao sức cạnh tranh của doanh nghiệp, của các ngành, được quy định tại Nghị quyết số 26/NQ-CP ngày 15/4/2015 của Chính phủ về Ban hành Chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 36-NQ/TW ngày 01/7/2014 của Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam về đẩy mạnh ứng dụng, phát triển công nghệ thông tin đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững và hội nhập quốc tế

Những quy định trên là cơ sở quan trọng cho việc nghiên cứu ứng dụng BIM một cách rộng rãi trong ngành Xây dựng Tuy nhiên còn thiếu các hướng dẫn cụ thể về tiêu chuẩn, cách thức thực hiện nên các chủ đầu tư, ban quản lý dự án còn khá lúng túng trong việc nghiên cứu triển khai áp dụng BIM vào công trình của mình

Tuy vậy, một số đơn vị đã có bước đầu chuẩn bị cho việc áp dụng BIM cho công trình thuộc ngành của mình (Giao thông, Y tế, Thủy lợi) Đặc biệt, Sở Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh đã có bước đi tiên phong xây dựng lộ trình để ứng dụng BIM vào toàn ngành giao thông trên địa bàn thành phố Trong công văn số 4405/SGTVT-XD ngày 23/6/2014 gửi các chủ đầu tư, các đơn vị tư vấn, nhà thầu, Hội cầu đường cảng thành phố, Sở Giao thông thành phố Hồ Chí Minh bên cạnh việc khẳng định lợi ích của mô hình BIM Sở cũng yêu cầu các chủ đầu tư, các đơn vị, phòng ban trực thuộc, các đơn vị tư vấn lập dự án, thiết kế, nhà thầu thi công, tư vấn giám sát và các đơn vị quản lý khai thác các công trình giao thông do Sở Giao thông vận tải quản lý cần: Chủ động nghiên cứu, thí điểm ứng dụng BIM; từng bước chuẩn

bị các điều kiện về vật chất kỹ thuật và con người để dần hình thành môi trường làm việc theo công nghệ BIM; xem việc đầu tư ứng dụng BIM tương tự như đầu tư cải tiến trang thiết bị, dây chuyền công nghệ trong quá trình sản xuất, tổ chức quản lý; các chủ đầu tư cần chủ động nghiên cứu các quy định về đầu tư xây dựng hiện hành, có biện pháp đưa việc ứng dụng BIM vào các tiêu chí cộng điểm khi lựa chọn tư vấn, nhà thầu trong các giai đoạn chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư, nghiệm thu đưa vào sử dụng và khai thác vận hành công trình,

1.2.2.2 Đơn vị chủ đầu tư

Các chủ đầu tư đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình thúc đẩy ứng dụng BIM tại Việt Nam Hiện nay, nguyên nhân các doanh nghiệp ứng dụng BIM thường có hai nguyên nhân chính:

- Do bản thân nội tại của doanh nghiệp thấy cần thiết phải ứng dụng;

- Do yêu cầu của dự án bắt buột phải ứng dụng

Chính vì vậy, chủ đầu tư sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong nguyên nhân thứ hai, nếu chủ đầu tư nhận thức được lợi ích của BIM sẽ đem lại cho dự án như tạo được các thiết kế tối ưu, kiểm soát tiến độ, chi phí của dự án, sẽ bắt buộc các đơn vị tham gia dự

án phải xây dựng các mô hình BIM Tuy nhiên, hiện nay chỉ có một vài chủ đầu tư lớn nhận thức được lợi ích này, tiêu biểu như tập đoàn VinGroup, Bitexco, Vietinbank Đây là một trong số ít các chủ đầu tư có định hướng ứng dụng BIM vào kiểm soát từng phần dự án của họ từ giai đoạn thiết kế cho đến giai đoạn bàn giao, vận hành

1.2.2.3 Đơn vị tư vấn

Các công ty tư vấn thiết kế chính là các đơn vị bắt đầu ứng dụng BIM sớm nhất trong ngành xây dựng Việt Nam Ở giai đoạn thiết kế, mức độ ứng dụng BIM của các doanh nghiệp tại Việt Nam cũng ở các mức độ khác nhau tùy thuộc vào từng bộ môn thiết kế Với bộ môn kiến trúc, khả năng ứng dụng BIM ở mức rất cao do nhu cầu cần

có mô hình 3D để lấy được phối cảnh và các mặt đứng, mặt cắt kiến trúc của công trình Hiện nay, gần như các công ty làm về tư vấn thiết kế kiến trúc đều có ứng dụng các công cụ BIM trong thiết kế, với các công cụ được sử dụng phổ biến nhất như Revit

Architecture, Sketchup… Việc sử dụng các mô hình 3D cũng cho thấy sự linh hoạt khi có sự thay đổi các phương án kiến trúc, đây cũng chính là một yếu tốt quan trọng khiến các công cụ BIM cho thiết kế kiến trúc được phổ biến Một số công ty đang ứng dụng các công cụ BIM cho thiết kế kiến trúc như VNCC, CDC, PTW, Hacid…trong

đó tiểu biểu như VNCC, Constrexim ICC với 100% các dự án đều ứng dụng Revit Architecture cho thiết kế kiến trúc

Với các bộ môn khác, như bộ môn cơ điện, một số đơn vị tư vấn lớn đã có khả năng ứng dụng khá tốt, đặc biệt là trong các dự án lớn, các dự án xây dựng các công trình công nghiệp, nhiệt điện, dầu khí, có hệ thống cơ điện rất phức tạp, đòi hỏi cần phải có các mô hình 3D của các thiết bị, qua đó dễ dàng hình dung các thiết kế và tránh được các va chạm giữa các bộ phận để phát hiện và kiểm soát các xung đột Một

số đơn vị thiết kế như REE, VNCC, Polysius,… đã đạt tỷ lệ ứng dụng BIM từ 70% đến 100% vào các dự án Với các công ty chuyên thiết kế hệ thống cơ điện cho các công trình dân dụng thì công cụ BIM được sử dụng phổ biến là Revit MEP, nhưng đối các đơn vị tư vấn cho các công trình công nghiệp như lọc hóa dầu, xi măng, nhiệt điện, thì công cụ BIM được sử dụng phổ biến là PDS hoặc PDMS

Đối với bộ môn kết cấu, do bộ môn này chủ yếu đi sâu vào việc phân tích, tính toán thiết kế, chưa có nhu cầu thực sự lớn cho việc ứng dụng BIM Đa phần các đơn vị mới ở giai đoạn tìm hiểu hoặc bước đầu tiếp cận ứng dụng Một số đơn vị tư vấn lớn cũng đã có những thành công trong triển khai ứng dụng các công cụ BIM cho thiết kế kết cấu và ứng dụng vào khoảng 30% các dự án, tiêu biểu như các đơn vị tư vấn công trình dân dụng như VNCC, CDC, Hacid…., các đơn vị này hiện nay đều ứng dụng giải pháp Revit Structure cho thiết kế kết cấu công trình Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của các doanh nghiệp này cho thiết kế kết cấu chỉ dừng ở mức độ nhất định, chưa thực

sự tạo ra một mô hình chứa đầy đủ các thông tin về kết cấu của công trình, điều này cũng một phần do một số giải pháp BIM cho kết cấu đang được ứng dụng phổ biến hiện nay, chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu của các đơn vị thiết kế kết cấu Nhưng đối với các đơn vị tư vấn thiết kế các công trình công nghiệp hoặc hạ tầng giao thông

và đặc biệt là các đơn vị tư vấn của nước ngoài, như MT Hojgaard hoặc Polysius,…, các đơn vị này đang ứng dụng giải pháp Tekla Structures cho thiết kế kết cấu và tỷ lệ ứng dụng đều đạt ở mức 100% vào các dự án, tạo nên một mô hình thông tin chi tiết kết cấu của công trình và trao đổi thông tin với các bộ môn khác một cách hiệu quả

Có nhiều nguyên nhân giúp các đơn vị này ứng dụng BIM thành công, tuy nhiên nguyên nhân chủ yếu là do các đơn vị này có định hướng ứng dụng BIM rất rõ ràng, từ việc nghiên cứu các công cụ BIM để lựa chọn công cụ phù hợp nhất với hệ thống, qua

đó đầu tư con người, các công cụ ứng dụng và xây dựng một lộ trình ứng dụng cụ thể Bên cạnh đó, các đơn vị này cũng tự phải triển khai các công cụ mở rộng để hỗ trợ cho các giải pháp BIM qua đó tăng tính tương thích của các giải pháp này với phương pháp thiết kế kết cấu và thể hiện bản vẽ phù hợp với điều kiện Việt Nam

Dựa trên những đánh giá tổng quan ở trên có thể thấy rằng, khả năng ứng dụng BIM trong các doanh nghiệp về tư vấn ở rất nhiều mức độ khác nhau, tùy thuộc vào loại hình doanh nghiệp, dạng công trình hoặc bộ môn ứng dụng Tuy nhiên, phần lớn các doanh nghiệp là chưa ứng dụng hoặc ứng dụng ở mức sử dụng các công cụ BIM một cách độc lập, chưa thực sự tham gia vào quy trình ứng dụng BIM với sự phối hợp của nhiều bộ môn và nhiều bên liên quan trọng dự án Mặt khác, cũng có một bộ phận nhỏ các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài đã có những thành công nhất định trong việc ứng dụng BIM, đây sẽ là những bài học quan trọng để cho các doanh nghiệp Việt Nam có thể học tập ứng dụng Đặc biệt, các đơn vị

tư vấn cần nhận thức được lợi ích của việc ứng dụng BIM vào thiết kế và luôn hướng tới mục tiêu phối hợp mô hình giữa các bộ môn được tốt hơn, qua đó có thể kiểm tra các va chạm và xung đột ngay từ giai đoạn thiết kế và đưa ra các thiết kế tối ưu, mang lại lợi ích cho tất cả các bên liên quan trong dự án

1.2.2.4 Đơn vị nhà thầu xây dựng

Trong các nhà thầu xây dựng tại Việt Nam hiện nay, đã bắt đầu có sự nhận thức

về những lợi ích của BIM ứng dụng trong giai đoạn triển khai xây dựng công trình Một số nhà thầu đã bắt đầu ứng dụng BIM vào các dự án trong giai đoạn đấu thầu để bóc tách khối lượng công trình và lập biện pháp tổ chức thi công dựa trên các mô hình BIM Bên cạnh đó, các nhà thầu đã bước đầu ứng dụng các mô hình để kiểm soát va chạm giữa các kết cấu và giữa các bộ môn trong giai đoạn thi công, trao đổi thông tin giữa các bên liên quan của dự án Một số nhà thầu tiêu biểu cho việc ứng dụng BIM như Công ty Cổ phần Xây dựng và Kinh doanh địa ốc Hòa Bình, Công ty Cổ phần Xây dựng Cotec (CotecCons), Công ty Cổ phần Xây dựng Số 1 (Cofico)…Các công ty trên đều là các doanh nghiệp tư nhân và họ đã sớm nhận thức được những lợi ích của BIM và mạnh dạn đầu tư ứng dụng BIM vào các dự án Nhờ việc ứng dụng BIM cũng

đã góp phần nào tạo lợi thế cạnh tranh cho các doanh nghiệp trong các dự án, tiêu biểu như Liên danh giữa Hòa Bình và Tổng công ty Cơ điện Xây dựng (Agrimeco) đã trúng thầu dự án tháp VietinBank

Bên cạnh các doanh nghiệp tư nhân trong nước, các nhà thầu nước ngoài tại Việt Nam cũng đã bước đầu triển khai ứng dụng BIM tại các dự án, như các nhà thầu Posco E&C, Taisei, Maeda, Lotte E&C Trong đó, tiêu biểu là nhà thầu Lotte đã triển khai ứng dụng BIM để thiết kế hệ kết cấu dầm gánh và để kiểm soát khối lượng thi công bê tông của toàn bộ dự án Lotte Center Hà Nội

Đối với nhà thầu là các doanh nghiệp nhà nước hoặc có vốn đầu tư nhà nước, đã

có một số doanh nghiệp đã bắt đầu nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng BIM, như Công ty

Cổ phần Vinaconex 6, Vinaconex 9, Handico, Tổng công ty Xây dựng Thăng Long, tuy nhiên chưa có doanh nghiệp nào thực sự dám mạnh dạn đầu tư ứng dụng Trong số các doanh nghiệp trên, Vinaconex 6 là một đơn vị điển hình cho việc nghiên cứu ứng

dụng BIM, công ty đã ứng dụng thử nghiệm BIM trong giai đoạn đấu thầu phần ngầm, tại dự án Tràng An Complex Qua ứng dụng trên, công ty đã phát hiện được một số sai lệch trong thiết kế của dự án, đồng thời sai lệch về khối lượng bê tông của dự án Một số đơn vị nhà thầu khác cần xét đến ở đây, đó là các đơn vị nhà thầu thi công các dự án công nghiệp, như nhà xưởng, dự án nhiệt điện, lọc hóa dầu Các dự án trên thường có dạng kết cấu chủ yếu là kết cấu thép, do đó các nhà thầu thường được kết hợp từ giai đoạn thiết kế chi tiết, đến gia công sản xuất và lắp dựng kết cấu Một số nhà thầu điển hình trong lĩnh vực này như, Lilama, Doosan Vina, PTSC, Đại Dũng Steel, BMB Steel, Zamil Steel…Hiện nay, các công ty trong lĩnh vực này chính là các công ty đang ứng dụng BIM rất thành công trong các dự án, quá trình ứng dụng BIM được xuyên suốt từ giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chi tiết đến giai đoạn gia công chế tạo và ứng dụng BIM để theo dõi và quản lý tiến độ lắp dựng tại công trường

1.2.2.5 Đơn vị khác

Một số đơn vị khác cũng có vai trò quan trọng trong quá trình thúc đẩy ứng dụng BIM là các đơn vị tư vấn và cung cấp các giải pháp về BIM Các đơn vị này thường xuyên tổ chức các hội thảo các điễn đàn về ứng dụng BIM Qua đó, tạo nên các kênh thông tin giúp các kỹ sư, các chuyên gia có kinh nghiệm về ứng dụng BIM có thể trao đổi và học hỏi kinh nghiệm Mặt khác, các đơn vị tư vấn BIM cũng phối hợp chặt chẽ với các đơn vị đào tạo là các trung tâm công nghệ thông tin và các trường đại học mở các khóa đào tạo các kiến thức cơ bản về BIM và các công cụ cần triển khai khi ứng dụng BIM Tiêu biểu có một số đơn vị tư vấn BIM như Công ty TNHH tư vấn và ứng dụng công nghệ BIM Việt Nam (ViBIM), Công ty TNHH HSD Việt Nam, Synectics, Redsun…Các đơn vị này liên tục mở các khóa đào tạo về các công cụ BIM để có thể đáp ứng được nhu cầu ứng dụng của các doanh nghiệp Bên cạnh đó, các trung tâm đào tạo tại các trường đại học như trung tâm Rdsic, trung tâm đào tạo Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ Chí Minh cũng đã có những bước thành công nhất định trong việc đào tạo công cụ BIM hướng tới đối tượng sinh viên, qua đó tạo nguồn nhân lực dồi dào cho định hướng phát triển BIM trong tương lai

1.3 LỢI ÍCH CỦA CÔNG NGHỆ BIM TRONG CÁC NGÀNH XÂY DỰNG

Đặc điểm của BIM là mô hình tổng hợp toàn diện các thông tin công trình, được

số hóa và trình bày qua hình ảnh 3 chiều đa luồng dữ liệu, cung cấp cho người dùng cái nhìn trực quan và cho khả năng tư duy gần với suy nghĩ tự nhiên nhất của con người BIM cho phép mô hình hóa công trình để phản ánh chính xác cấu tạo cùng các thuộc tính của công trình trên thực tế sẽ được hình thành trong tương lai Bằng cách này, các đối tác tham gia dự án có thể xem xét trước và đánh giá hiệu quả của nó trước khi thực hiện, kiểm soát được các xung đột, độ chính xác của bản thiết kế, giải quyết

được các vấn đề liên quan ngay ở giai đoạn đầu của dự án, đạt được kết quả tiết kiệm đáng kể về mặt thời gian, chi phí và năng lượng

Ứng dụng BIM trong các dự án đầu tư xây dựng mang lại nhiều lợi ích cho chủ đầu tư, nhà thầu tư vấn, nhà thầu xây dựng và cả cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng Các lợi ích cụ thể sẽ được trình bày rõ hơn trong các phần dưới đây

1.3.1 Đối với chủ đầu tư

- BIM cung cấp cái nhìn trực quan hỗ trợ rất tốt trong quá trình lựa chọn phương

án đầu tư, phương án thiết kế, xác định kế hoạch vốn phù hợp với kế hoạch triển khai; giúp chủ đầu tư dễ dàng trong việc xem xét và ra quyết định thông qua các thông tin được tích hợp sẵn trong mô hình;

- Việc áp dụng BIM giúp giảm thiểu thời gian ngừng chờ xử lý xung đột ngoài ý muốn (xuất phát từ lỗi thiết kế hoặc từ việc không phù hợp giữa thiết kế và thi công)

và qua đó cũng góp phần tiết kiệm chi phí cho dự án;

- Cơ sở dữ liệu thông tin BIM sử dụng rất hiệu quả trong việc xây dựng báo cáo vận hành, phân tích và báo cáo việc sử dụng không gian, tối ưu hóa chi phí vận hành

1.3.2 Đối với đơn vị tư vấn thiết kế

- Với việc công trình được mô phỏng qua hình ảnh mô hình 3 chiều trực quan sẽ tạo thuận lợi cho việc thuyết trình, đánh giá, lựa chọn giải pháp thiết kế có hiệu quả;

- Việc áp dụng BIM góp phần tăng năng suất, chất lượng thiết kế, thuận lợi trong việc điều chỉnh thiết kế và hạn chế được sai sót trong quá trình thực hiện: Do có sự phối hợp đồng thời của các bộ môn thiết kế, các thông tin thiết kế được hiển thị trực quan nên việc dùng BIM sẽ tăng chất lượng thiết kế, giảm đáng kể mâu thuẫn giữa thiết kế tại văn phòng và triển khai thi công ngoài hiện trường Các thiết kế thực hiện thông qua BIM khi có điều chỉnh ở bộ phận thiết kế này, thì thông tin thay đổi sẽ hiển thị trên đối tượng đó ở bộ phận thiết kế khác, qua đó việc điều chỉnh thiết kế được thực hiện nhanh chóng;

- Công tác đo bóc khối lượng và lập dự toán chi phí của công trình được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác: Việc sử dụng mô hình thông tin công trình ở định dạng 3D, kèm theo đó là tích hợp phần mềm đo bóc khối lượng nên việc đo bóc khối lượng công trình được thực hiện một cách tự động Với cơ sở dữ liệu về giá phù hợp, việc xác định chi phí xây dựng công trình sẽ được rút ngắn đáng kể Tiện ích này đặc biệt có ý nghĩa trong giai đoạn thiết kế của dự án, khi các thiết kế thường xuyên thay đổi, chủ đầu tư rất cần các thông tin một cách nhanh chóng để kịp thời đưa ra quyết định lựa chọn phương án;

- Thuận lợi trong việc phân tích mức độ sử dụng năng lượng của các phương án thiết kế, qua các công cụ hỗ trợ, góp phần hướng thiết kế bền vững với môi trường Việc các thông tin tích hợp trong BIM, cho phép các nhà thiết kế tính toán được nhu cầu sử dụng năng lượng của phương án thiết kế thông qua các công cụ có thể tích hợp

như eQUEST và tích hợp các tiêu chuẩn thiết kế xanh như LEED hay LOTUS để đánh giá tính bền vững của công trình Từ đó có thể thay đổi phương án thiết kế nếu cần thiết, tiết kiệm thời gian và chi phí cho dự án;

- Việc ứng dụng quy trình BIM trong các doanh nghiệp tư vấn thiết kế nước ta hiện nay cũng sẽ từng bước tạo tác phong làm việc theo nhóm, xây dựng môi trường làm việc chuyên nghiệp theo hướng hiện đại, hội nhập với thế giới

- Việc sử dụng dữ liệu, lưu trữ và trao đổi dựa trên công nghệ điện toán đám mây giúp các nhóm làm việc khác nhau về địa điểm phối hợp với nhau để thiết kế, chuyển giao sản phẩm và lưu trữ thuận tiện hơn

1.3.3 Đối với đơn vị quản lý dự án

- BIM cung cấp công cụ để lên kế hoạch toàn diện và nâng cao khả năng điều hành, quản lý đối với cả vòng đời dự án ở trình độ công nghệ tiên tiến;

- BIM cung cấp cho Ban Quản lý dự án một mô hình trực quan, cùng với các yếu

tố tích hợp như tiến độ thi công, biểu đồ nhân công, biểu đồ phát triển giá thành công trình… giúp cho ban quản lý thực hiện công việc một cách dễ dàng và có sự chuẩn bị tốt về huy động nguồn vốn, theo dõi kế hoạch nhân lực hay các kế hoạch tổ chức thi công ngoài công trường, kiểm soát chi phí trong quá trình thực hiện;

- BIM là cơ sở để Ban Quản lý dự án điều phối việc phối hợp thực hiện dự án giữa các nhà thầu và các đơn vị liên quan; giúp xử lý và lường trước các tình huống có thể xảy ra tại công trường

- Việc ứng dụng BIM thông qua việc tiêu chuẩn hóa tất cả các công đoạn thực hiện, cách thức chuyển giao dữ liệu… bằng các hướng dẫn, quy định, các file mẫu Trong đó, các quy trình dễ được kiểm soát xuyên suốt nhờ ứng dụng chặt chẽ các tiến

bộ công nghệ thông tin, phần mềm Nhờ đó các Ban quản lý dự án sẽ theo dõi, giám sát việc thực hiện thiết kế, thi công thuận lợi hơn, chính xác hơn, giúp giảm thiểu lãng phí và tăng hiệu quả thực thi

1.3.4 Đối với nhà thầu thi công xây dựng, lắp đặt thiết bị công trình

- Sử dụng mô hình BIM giúp các nhà thầu xây lắp hạn chế sai sót trong việc triển khai bản vẽ thiết kế đến tổ chức thực hiện;

- Mô hình thông tin công trình cũng được sử dụng làm cơ sở để nhà thầu xây dựng phương án thi công, bố trí nguồn lực, phối hợp công việc trong các giai đoạn thi công khác nhau nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nguồn lực của Nhà thầu, tăng năng suất lao động, tiết kiệm chi phí và rút ngắn thời gian thi công

- Việc áp dụng BIM giúp nhà thầu phát hiện và lường trước các khó khăn trong quá trình thi công ngay từ giai đoạn tiếp cận hồ sơ thiết kế để đưa ra phương án thực hiện cho phù hợp Điều này đặc biệt cần thiết đối với các dự án có điều kiện thi công khó khăn hoặc yêu cầu kỹ thuật cao Dựa vào tính trực quan của mô hình BIM và các thông tin tích hợp đầy đủ, nên những “xung đột” giữa các kết cấu hoặc giữa các bộ

phận công trình được hiển thị rõ trên mô hình, từ đó các kỹ sư đề ra được phương án phù hợp để giải quyết những “xung đột” đó

- Mô hình thông tin công trình hoàn thiện có khả năng cung cấp thông tin về các loại vật liệu ngay tại giai đoạn thiết kế như khối lượng, thông số kỹ thuật, và thuộc tính Những thông tin đó có thể được sử dụng cho việc mua bán vật liệu từ các nhà cung cấp

và nhà thầu phụ

- Mô hình thông tin công trình có thể được dùng nền tảng cho các cấu kiện chế tạo sẵn Giải pháp này đã được sử dụng rất thành công cho các cấu kiện bê tông chế tạo sẵn, các lỗ mở cửa và chế tạo sẵn các tấm kính Nó cho phép các nhà cung cấp có thể phối hợp trên mô hình, để phát triển chi tiết cần thiết cho chế tạo sẵn

1.3.5 Đối với đơn vị quản lý, vận hành công trình

- Sử dụng Mô hình thông tin công trình cho phép đơn giản hóa việc bàn giao thông tin liên quan tới thiết bị công trình Trong suốt 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 Các thông tin này có thể được liên kết tới đối tượng trong mô hình thông tin công trình, được bàn giao cho chủ đầu tư và có thể được sử dụng để kiểm tra tất cả hệ thống thiết bị công trình

- Mô hình thông tin công trình là một nguồn thông tin chính xác và rất quan trọng cho việc quản lý và vận hành công trình Nó có thể được tích hợp với hoạt động thiết

bị và các hệ thống quản lý và được dùng như một nền tảng hỗ trợ cho việc giám sát các hệ thống kiểm soát thời gian thực để quản lý thiết bị từ xa và rất nhiều các khả năng khác vẫn chưa được phát triển hoàn thiện

1.3.6 Đối với cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng

- Thông qua mô hình thông tin công trình, các cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng, quản lý đô thị có được cái nhìn tổng quát, cụ thể về sự phù hợp của quy hoạch, kiến trúc công trình, đấu nối hạ tầng kỹ thuật phục vụ quá trình xét duyệt quy hoạch, phương án kiến trúc, cấp phép xây dựng… Nếu được xây dựng đồng bộ quy trình xét duyệt thông qua cổng điện tử một cửa có thể giúp nâng cao chất lượng xét duyệt, cải tiến thủ tục hành chính hướng đến tăng năng suất và hiệu quả cho tất cả các bên

- Việc ứng dụng BIM trong quy hoạch, thiết kế, xây dựng công trình giúp giảm được thời gian nghiên cứu và phê duyệt hồ sơ cấp phép cũng như phục vụ rất có hiệu quả công tác thanh tra, kiểm tra công trình xây dựng do các thông tin của công trình được thể hiện logic, đầy đủ và trực quan

1.4 NHỮNG THÁCH THỨC TRONG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM Ở VIỆT NAM

1.4.1 Về chủ trương

- Hiện tại việc hiểu về BIM vẫn còn nhiều nhầm lẫn do thiếu thông tin Nhìn chung, vẫn còn có nhiều nhầm lẫn giữa BIM và phần mềm Việc chưa có một cách

hiểu thống nhất về BIM sẽ gây khó khăn trong việc triển khai lộ trình sau này

- Ngoài Bộ Xây dựng và một số đơn vị có liên quan tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng BIM vào dự án, vẫn chưa có sự vào cuộc đồng loạt từ các Bộ, ngành, địa phương để đẩy mạnh việc triển khai BIM vào ngành xây dựng

- Chi phí đào tạo và đầu tư ban đầu: Việc áp dụng BIM yêu cầu phải có sự đào tạo cẩn thận và việc sử dụng phần mềm hỗ trợ tạo lập mô hình đi kèm với chi phí mua phần mềm và đào tạo sử dụng phần mềm Cũng do chi phí dùng cho phần mềm, phần cứng và đào tạo nhân viên là các khoản chi đáng kể nên chủ đầu tư sẽ cân nhắc rất kỹ việc có thay đổi ứng dụng công nghệ này không hay sẽ làm theo cách truyền thống, mặc dù các chi phí này sẽ tạo ra các lợi ích thu lại cho các dự án theo thời gian Tương

tự đối với các nhà thầu và các đơn vị tư vấn, việc ứng dụng BIM sẽ làm cho chi phí thiết kế và giá dự thầu tăng Điều này, sẽ là bất lợi trong quá trình đấu thầu nếu như chủ đầu tư không có yêu cầu ứng dụng BIM Vì thế chi phí đầu tư ban đầu và chi phí đào tạo là một trong những rào cản lớn khi áp dụng BIM

1.4.2 Về chính sách

- Hiện nay, tuy Luật Xây dựng đã có một số quy định, nguyên tắc sử dụng BIM trong hoạt động đầu tư xây dựng, quản lý dự án, tuy nhiên còn thiếu các hướng dẫn cụ thể về tiêu chuẩn, cách thức thực hiện nên các chủ đầu tư, ban quản lý dự án còn khá lúng túng trong việc nghiên cứu triển khai áp dụng BIM vào công trình của mình

- Các vấn đề pháp lý là thách thức lớn cho việc áp dụng BIM vào dự án: Quy trình hợp đồng, sự phụ thuộc vào công nghệ, quyền sở hữu và trách nhiệm đối với mô hình, các vấn đề về bảo hiểm

Ngoài các quy trình như Thiết kế - Đấu thầu – Xây dựng hoặc Thiết kế - Xây dựng, một dạng quy trình hợp đồng được dùng khá phổ biến trên thế giới cho các dự

án có áp dụng BIM là hợp đồng tích hợp: Tất cả các bên liên quan sẽ tham gia vào quá trình từ thiết kế đến thi công Cách làm này sẽ dẫn đến giai đoạn thiết kế sẽ kéo dài hơn bình thường nhưng mang lại hiệu quả về mặt kinh tế vì các lỗi sai sót trong quá trình thiết kế sẽ được phát hiện và khắc phục trước khi đưa ra thi công Điều đó đem lại lợi ích rất lớn cho dự án, đặc biệt trong trường hợp dự án phức tạp Tuy nhiên việc tích hợp tất cả các đơn vị tư vấn thiết kế cũng như nhà thầu sẽ dẫn tới những phát sinh trong việc phân chia trách nhiệm pháp lý cần phải được giải quyết

Quy trình BIM làm tăng thêm sự phụ thuộc của những người tham gia vào công nghệ và tính tương thích giữa các giải pháp khác nhau được sử dụng Thực chất thì mô

hình BIM là tập hợp của nhiều mô hình được tạo ra bằng nhiều giải pháp phần mềm hỗ trợ khác nhau mà việc trao đổi giữa các giải pháp đó có thể dẫn tới việc bị mất thông tin hoặc phát sinh lỗi Tuy nhiên, trong các trường hợp đó, những thiệt hại phát sinh đó của dự án thường sẽ không được đền bù bởi nhà cung cấp phần mềm

Quyền sở hữu mô hình cũng là một vấn đề phức tạp vì những thông tin có thể được khai thác từ nhiều mô hình khác nhau Việc chủ đầu tư có thể sử dụng mô hình trong suốt vòng đời của công trình và muốn tư vấn thiết kế bàn giao sản phẩm Nó có thể dẫn đến việc tư vấn thiết kế phải chịu trách nhiệm liên đới với những sử dụng không đúng mục đích của mô hình trong tương lai Thêm vào đó, rất nhiều tư vấn thiết

kế, đặc biệt là nhà thầu cung cấp rất nhiều thông tin chi tiết như bộ phận kết cấu, thư viện vào trong mô hình Việc lập ra các thư viện thông tin đó thường tốn nhiều công sức cũng như tiền bạc nhưng có thể được khấu hao vào các dự án của họ sau này Nếu chủ đầu tư sở hữu những thông tin đó và đưa cho một đơn vị tư vấn, nhà thầu khác thì

có thể gây ra tình trạng cạnh tranh không lành mạnh

BIM được nhận định là một công cụ có thể làm giảm rủi ro trong dự án và cho phép bảo hiểm một cách tập trung cho dự án Tuy nhiên, trong rất nhiều tình huống, một khách hàng được bảo hiểm có thể có vai trò rất nhỏ trong dự án nhưng vẫn cần phải có nghĩa vụ pháp lý đầy đủ và trách nhiệm cho những vấn đề liên quan đến mô hình do họ tạo ra Chính sách bảo hiểm được tạo ra và định giá dựa trên dữ liệu quá khứ, các hãng bảo hiểm cần thời gian để thu thập đủ số liệu để có thể bảo hiểm cho những đơn vị thiết kế Nếu không có những dữ liệu đó, các hãng bảo hiểm sẽ khó có thể định giá một cách chính xác các gói bảo hiểm cũng như phạm vi liên quan

1.4.3 Về quy trình, đào tạo

- Cách thức tổ chức và phối hợp: Một trong những vấn đề quan trọng đó là phương thức quản lý hợp tác giữa các bên có liên quan trong việc áp dụng BIM vào dự

án BIM cung cấp các phương pháp mới để phối hợp tuy nhiên nó cũng đòi hỏi việc tổ chức nhóm làm việc một cách hiệu quả Xác định được quy trình chia sẻ thông tin mô hình thích hợp cho các thành viên trong dự án rất quan trọng đối với sự thành công của việc áp dụng BIM vào dự án Quy trình này đòi hỏi sự thống nhất hợp tác giữa các bộ môn thiết kế, giữa các đối tượng tham gia có liên quan từ thiết kế đến thi công, thứ tự

và trình tự làm việc cũng như cơ sở pháp lý để phân bổ trách nhiệm

- Nguồn nhân lực được đào tạo về BIM: BIM là một công nghệ mới, đòi hỏi người dùng ngoài việc phải có kiến thức về thiết kế xây dựng, quản lý xây dựng, sử dụng phần mềm mà còn có kiến thức làm việc đa ngành Khi mới triển khai áp dụng BIM vào các dự án, việc thiếu nguồn nhân lực được đào tạo cẩn thận là một thách thức rất lớn

1.4.4 Về công cụ, giải pháp công nghệ

BIM là một quy trình hỗ trợ đắc lực trong việc quản lý, chia sẻ thông tin trong toàn vòng đời dự án Vì vậy có rất nhiều công cụ giải pháp hỗ trợ cho từng giai đoạn của dự án và mỗi công cụ có ưu, nhược điểm riêng và đòi hỏi tính tương thích khi phối hợp với nhau Việc cần có một khảo sát, tổng kết về các công cụ, giải pháp hiện có cũng như đưa ra những kinh nghiệm ứng dụng tối ưu là rất cần thiết cho các đơn vị bắt đầu triển khai BIM

1.5 KẾT LUẬN

Qua phân tích ở chương một, bao gồm những ưu điểm, lợi ích to lớn từ việc ứng dụng mô hình BIM trong xây dựng cũng như chỉ ra những khó khăn thách thức hiện nay để áp dụng Hơn nữa bản chất của công nghệ BIM là cuộc cách mạng công nghệ 4.0 trong ngành xây dựng; lợi ích mà BIM nhắm đến đó là mang lại sự thay đổi cách làm để sản phẩm không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn giảm giá thành, từ đó triết giảm chi phí đầu tư, bảo trì lẫn chi phí vận hành Vì vậy việc nghiên cứu công nghệ BIM ứng dụng vào ngành xây dựng ở Việt Nam là vô cùng cần thiết vào thời điểm hiệp tại, đây cũng là một bước hòa nhập trong lĩnh vực xây dựng đối với cuộc cách mạng 4.0 hiện nay

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM

TRONG XÂY DỰNG 2.1 CÔNG NGHỆ MÔ HÌNH 3D CAD THÔNG THƯỜNG

Mô hình 3D CAD thông thường là mô hình thể hiện các thông số vật ký của các

bộ phận cấu thành công trình như vị trí của phần tử trong hệ tọa độ X,Y,Z và kích thước hình học của các phần tử đó Các phần tử cấu thành công trình được thể hiện cùng một lúc khi ta mở mô hình Mô hình 3D CAD chỉ có ý nghĩa đơn thuần về mặt hình học và phân tích kết cấu chứ không có ý nghĩa về mặt tiến dộ cũng như tính khả thi của biện pháp thi công đã được xác lập

Nhìn vào mô hình 3D, người xem chỉ có thể hình dung được hình dạng của công trình lúc đã hoàn thành ngoài thực tế trạng thái công trình tại thời điểm bất kỳ trong tiến độ của dự án không được thể hiện trong mô hình 3D Thêm vào đó, những diễn biến bên trong công trình trong quá trình thi công không được thể hiện Các bên tham gia dự án không thể đánh giá được tính khả thi của tiến độ được lập thông qua mô hình này

2.2 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG CAD HAI CHIỀU

Sự rời rạc trong cách truyền tải thông tin của hệ thống CAD từ lâu đã là rào cản cho việc chia sẻ thông tin giữa các thành viên của dự án xây dựng Nó cổ vũ cho việc chuyên nghiệp hóa trong thiết kế trong khi lại sao nhãng việc hỗ trợ trao đổi thông tin qua lại giữa các thành viên của dự án Các bản vẽ do một thành viên tạo ra, chưa hề được đánh giá một cách cẩn trọng xem liệu có phù hợp cho người khác sử dụng hay không, vẫn được chuyển cho các thành viên khác Hơn thế nữa, các bản vẽ CAD chỉ đơn thuần là những hình vẽ minh họa CAD rất ít hỗ trợ tự động hóa sản xuất và thiết

kế Nói cách khác, hệ thống CAD đơn thuần chỉ là giúp thay thế việc vẽ bằng tay bằng việc vẽ bằng máy vi tính Rõ ràng là, khi làm việc với hệ thống bản vẽ hai chiều CAD, dòng chảy của thông tin và công việc giữa các thành viên dự án được thực hiện lặp đi lặp lại và gây ra lãng phí Sử dụng công cụ truyền tải thông tin là hệ thống các bản vẽ hai chiều rất cồng kềnh và bất tiện, thông tin được truyền tải từ các thành viên làm công việc trước (ví dụ như tư vấn kiến trúc) xuống các thành viên làm công việc tiếp theo (tư vấn kết cấu hoặc tư vấn cơ, điện, nước) và ngược lại làm cho toàn bộ quá trình

bị rời rạc và không đồng nhất Quá trình truyền tải thông tin này là mảnh đất màu mỡ cho các sai, lỗi xuất hiện và phát triển do thông tin về công trình được truyền tải qua lại có thể bị mất mát, sai lệch Hơn nữa, do trong quá trình thực hiện dự án xây dựng, thường xuất hiện những thay đổi, càng làm rối hơn quá trình truyền tải thông tin này

Ví dụ, những thay đổi xuất phát từ phía chủ đầu tư sẽ kéo theo những thay đổi trong thiết kế kiến trúc Những thay đổi trong thiết kế kiến trúc này, đến lượt chúng, lại dẫn đến thay đổi trong thiết kế kết cấu và thiết kế cơ điện Rõ ràng là những thay đổi này,

khiến việc thực hiện và phê duyệt thiết kế cũng được thực hiện lặp đi lặp lại trong tất

cả các giai đoạn của dự án, tiêu tốn nhiều thời gian Có thể nói, làm việc với hệ thống bản vẽ 2 chiều này gây lãng phí nhiều thời gian và công sức của các thành viên dự án xây dựng

Ngoài ra, bản vẽ thiết kế tạo ra bởi công cụ CAD 2D truyền thống cũng thường xuất hiện những lỗi mà chỉ được phát hiện trong quá trình thi công – ví dụ: hệ thống ống dẫn thường bị vướng

2.3 SO SÁNH QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC GIỮA BA CHIỀU BIM VỚI HAI CHIỀU CAD HIỆN NAY

Trong quá trình làm việc với CAD hai chiều hiện nay, các thành viên của dự án

sử dụng các bản vẽ hai chiều (mặt bằng, hình chiếu, mặt cắt, v.v.) để trao đổi thông tin với nhau Rõ ràng là việc trao đổi thông tin theo hình thức này sẽ không đạt hiệu quả cao bằng việc trao đổi thông tin sử dụng mô hình BIM ba chiều Trong khi các hình vẽ hai chiều chỉ đơn thuần thể hiện hai đường kích thước của vật thể, mô hình BIM thể hiện rõ ràng ba đường kích thước hình khối không gian của các bộ phận của công trình BIM đi xa hơn các bản vẽ CAD truyền thống bởi sự cung cấp thêm tính năng thông minh cho các thiết bị công trình (chẳng hạn như cửa sổ, tường hay máy lạnh trung tâm) cũng như cung cấp mối liên hệ về thông tin và không gian giữa công trình, thiết

bị, tải trọng, thời tiết, và sự tương tác của các yếu tố này lên hệ thống Hơn thế nữa, BIM truyền tải thông tin dưới dạng thông tin điện tử nên sẽ nhanh chóng, thuận tiện,

và hiệu quả hơn nhiều so với các bản vẽ in hai chiều, đồng thời, các sai lỗi phát sinh sẽ được giảm nhiều

Bên cạnh việc tăng cường khả năng trao đổi thông tin giữa các thành viên của dự

án xây dựng, BIM cũng có thể giúp cho các thành viên tăng cường được tính thống nhất của công việc Trong quá trình làm việc với bản vẽ hai chiều hiện nay, công việc thiết kế được thực hiện không thống nhất và lặp đi lặp lại Mối liên hệ công việc giữa các thành viên không được coi trọng và không chặt chẽ Những thay đổi xuất phát từ các thành viên làm công việc trước sẽ dẫn đến thay đổi trong thiết kế của các thành viên làm công việc sau Các thành viên làm công việc sau sẽ phải cập nhật những thay đổi đó, rồi phải chuyển ngược lại cho các thành viên làm công việc trước kiểm tra và phê duyệt Quá trình này tiêu tốn nhiều thời gian và tạo điều kiện cho các sai sót phát triển Ngược lại, BIM, như là một mô hình của công trình thực trên thực tế, sẽ giúp cho mọi thành viên có thể dễ dàng tiếp cận với các thông tin của công trình Công việc của các thành viên sẽ được thống nhất và kết hợp chặt chẽ Tất các những thay đổi được tạo ra từ mỗi thành viên sẽ được tự động cập nhật trên mô hình Điều này sẽ duy trì sự thống nhất và chính xác của tất cả các thông tin và bản vẽ thể hiện Mô hình công trình sẽ trở thành trung tâm của toàn bộ quá trình thiết kế Với BIM, các thay đổi

sẽ được theo dõi chặt chẽ và chính xác hơn Các quyết định sẽ được quyết định nhanh

hơn Tất cả những lỗi có khả năng xảy ra sẽ được chú ý, giải quyết, và cập nhật ngay vào mô hình Điều này sẽ giúp tạo ra một hệ thống bản vẽ thi công chính xác tuyệt đối, đồng thời giảm thiểu tối đa nguy cơ phát sinh phí phát sinh, chậm tiến độ, và tăng chi phí xây dựng

Mô hình 3D-BIM là một mô hình 3d thể hiện đầy đủ những thông số vật lý các

bộ phận cấu thành công trình như hình học, vị trí… như một mô hình 3d bình thường Ngoài ra mô hình 3D-BIM còn chứa tất cả các thông tin của từng cấu kiện trong công trình như : Tên cấu kiện, kích thước cấu kiện, vật liệu cấu kiện, hơn nữa trên một mô hình mà ở đó có tất cả các phần như kiến trúc – kết cấu – MEP và trên mô hình đó mọi người có thể làm việc với nhau cùng lúc

Hình 2.2: Mô hình 3D-BIM

2.4.2 Mô hình 4D-BIM

Mô hình 4D-BIM (four-dimensional building information modelling): Mô hình hóa thông tin xây dựng bốn chiều, 4D-BIM cho phép người tham gia trích xuất và hình dung tiến độ hoạt động của mình qua các vòng đời dự án Việc sử dụng công nghệ 4D-BIM có thể giúp cải thiện kiểm soát phát hiện xung đột giữa các bộ phận trong công trình hoặc những thay đổi xảy ra trong quá trình thi công của một dự án xây dựng 4D BIM giúp việc quản lý và lên kế hoạch các nhóm thi công trên công trình vận hành một cách trơn tru mà không gây ảnh hưởng các nhóm thi công với nhau Hay nói cách khác: 4D-BIM = 3D-BIM + Tiến độ

Hình 2.3: Mô hình 4D-BIM

2.5 CÁC CÔNG CỤ PHẦN MỀM HỖ TRỢ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG

Hình 2.4: Các phần mềm áp dụng công nghệ BIM

(Nguồn http://www.congnghebim.vn) Công nghệ BIM được hỗ trợ bởi nhiều tổ hợp phần mềm, trong giới hạn đề tài xin giới thiệu 4 phần mềm thường sử dụng cho công trình cầu

Hình 2.5: Sơ đồ thể hiện ứng dụng các phần mềm cho công trình cầu

2.5.1 Autodesk Revit

Hình 2.6: Mô hình cầu giàn bằng phần mềm revit

Autodesk Revit là một phần mềm nổi tiếng của Autodesk Đây là một phần mềm

có khả năng dựng mô hình 3D từ bản vẽ 2D rất mạnh Thêm vào đó, các đối tượng trong mô hình Revit là một đối tượng thông minh – chứa tất cả các thông tin mà một đối tượng ngoài thực tế; có tính năng mạnh mẽ, người dùng có thể lập trình tương tác xuất các thông số của các dạng phần tử mong muốn qua Microsoft Excel Revit là phần mềm mạnh mẽ hỗ trợ cho các kiến trúc sư, kỹ sư được xây dựng dựa theo khuynh hướng mô hình công trình gán thông tin BIM, cho phép các chuyên gia thiết

kế những ý tưởng từ cách tiếp cận trên mô hình phối hợp nhất quán Revit trình bày thông minh các thiết kế được dạng một loạt vật thể và những vật thể này đều có tham

số Thông tin này được lưu trữ trong một mô hình duy nhất và bạn có thể trích xuất không hạn chế số lượng góc nhìn từ những dữ liệu đã có sẵn của mô hình này Cụ thể

là bất kì một sự thay đổi nào sẽ kéo theo các mối quan hệ tương ứng khác cũng thay đổi toàn bộ dự án một cách tự động và đồng bộ (góc nhìn, bảng thống kê, mặt cắt, mặt bằng,…) Có thể nói, Autodesk Revit là phần mềm hỗ trợ tuyệt vời cho công tác mô hình thông tin công trình xây dựng

Lợi ích khi sử dụng phần mềm Revit:

- Nâng cao tính đồng bộ và chính xác của hồ sơ: Mức độ ăn khớp giữa các hình

chiếu của công trình trên bản vẽ rất cao, tùy thuộc vào phần trăm sử dụng mô hình trong bản vẽ Đặc biệt khi có sự điều chỉnh ý tưởng thiết kế và sự phối hợp giữa các bộ môn

- Hệ thống ký hiệu được quản lý chặt chẽ và thống nhất: Việc quản lý hệ thống

ký hiệu đơn giản mà không phải mất nhiều thời gian Hồ sơ vẽ bằng REVIT sẽ dễ dàng xuất bảng thống kê, xuất khối lượng dự toán

- Rút ngắn thời gian: Thời gian triển khai cực kỳ nhanh chóng nếu bạn đã có đủ

dữ liệu chuyên ngành và thư viện cần thiết Chỉnh sửa dễ dàng, nhanh chóng và đồng

bộ hồ sơ

- Phối hợp dễ dàng: 3 bộ môn Architecture, Structure, MEP của Revit phối hợp với nhau giúp tạo ra sản phẩm hay bộ hồ sơ dự án hoàn chỉnh

môn cao, tạo ra sản phẩm dễ dàng

- Đặc biệt, chi phí quản lý thấp

Những tồn tại, hạn chế:

- Hỗ trợ đa nhân không tốt, vấn đề kích thước tập tin và khả năng mở rộng: Xử lý file lớn, link file chưa tối ưu

- Là phần mềm phục vụ các nước phát triển với các quy trình, quy định tiên tiến

Do đó áp dụng ở Việt Nam còn nhiều bất cập Ví dụ thống kê khối lượng ở Mỹ là đúng, ở VN thì sai

- Cốt thép và xử lý liên kết thép chưa tốt

mô hình, bản vẽ bằng vecto 2D hay 3D, được phát triển bởi hãng Autodesk Và đối với phần mềm Autocad Civil 3D những thành phần trong dự án của bạn như nhãn, bảng biểu, bề mặt, trắc dọc, trắc ngang, bảng biểu,…đều được liên kết và tự động cập nhật Là một công cụ thiết kế hỗ trợ rất tốt cho kỹ sư thiết kế, phần mềm Autocad Civil 3D cung cấp cho người dùng nhiều công cụ rất hữu ích giúp họ đưa ra những giải pháp thiết kế phù hợp và nhanh chóng

Với những tính năng chuyên về thiết kế cơ sở hạ tầng bao gồm các sản phẩm: San nền, cấp thoát nước, giao thông và những sản phẩm đều có thể liên kết với nhau trong từng mô hình hoặc trong một mô hình hạ tầng để tạo thành một sản phẩm có quy

mô lớn hơn với những chi tiết khác Tính năng cho phép nhà thiết kế tùy biến có một tác dụng đặc biệt, đó là tạo cho người dùng cảm giác đang sử dụng được phầm mềm được thiết kế dành riêng cho mình, với khả năng tùy biến linh hoạt, bạn có thể tự viết các công cụ giúp nâng cao khả năng tự động hóa thiết kế trong thiết kế hạ tầng Civil 3D

Bên cạnh đó, tính năng cho phép người dùng có thể quan sát tổng thể bản vẽ mô hình trong một không gian 3D và từ đó có thể điều chỉnh cho phù hợp với mục đích Không cần phải chờ đến khi kết thúc bản vẽ mới có thể chỉnh sửa mà Civil 3d sẽ tự động tối ưu thiết kế của bạn Như các bạn đã biết AutoCAD và Civil 3d đều là phần

mềm nổi tiếng của hãng Autodesk, và là bộ phần mềm dùng riêng biệt nhưng phần