Đánh giá hiệu quả dự án ứng dụng mô hình thông tin công trình BIM trong quản lý thiết kế hạ tầng kỹ thuật đô thị

Hạ tầng kỹ thuật đô thị là xương sống của sự phát triển kinh tế và xã hội. Đây là một trong những hạng mục quan trọng trong hệ thống đô thị và nông thôn của quốc gia, nhờ nó mà việc kết nối các đô thị với nhau, kết nối giữa khu vực đô thị với khu vực nông thôn trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn, tạo động lực cho sự phát triển về kinh tế. Ví dụ, hệ thống giao thông hiện đại giúp giảm thời gian di chuyển, thúc đẩy thương mại và du lịch. Hệ thống cấp thoát nước đảm bảo vệ sinh môi trường và sức khỏe cộng đồng. Ứng dụng BIM vào quản lý thiết kế giúp tối ưu hóa các hệ thống này.

Mô hình thông tin công trình BIM không chỉ là một công cụ thiết kế 3D, mà còn là một quy trình quản lý thông tin toàn diện trong suốt vòng đời dự án. Việc ứng dụng công nghệ BIM cho phép các bên liên quan (chủ đầu tư, nhà thiết kế, nhà thầu,...) cộng tác hiệu quả hơn, giảm thiểu sai sót và xung đột trong quá trình thiết kế và thi công. Nó tích hợp thông tin từ thiết kế, xây dựng đến vận hành, bảo trì.

Luận văn tập trung vào việc phân tích những tồn tại trong thiết kế hạ tầng kỹ thuật sử dụng phương án thiết kế 2D truyền thống. Từ đó đưa ra quy trình thiết kế mới áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) và đánh giá mức độ hiệu quả của quy trình thông qua nghiên cứu điển hình (Case study) và thu thập dữ liệu khảo sát đánh giá từ các đối tượng khảo sát và các chuyên gia trong lĩnh vực thiết kế hạ tầng kỹ thuật. Mục tiêu chính là chứng minh rằng việc áp dụng BIM mang lại hiệu quả cao hơn so với phương pháp truyền thống, đồng thời đưa ra các khuyến nghị để triển khai BIM thành công trong thực tế.

Sử dụng CAD 2D, các kỹ sư phải dựa vào bản vẽ phẳng để hình dung không gian 3D, điều này dễ dẫn đến sai sót trong việc bố trí, phối hợp các hệ thống hạ tầng. Rất khó để phát hiện các xung đột tiềm ẩn giữa đường ống, cáp điện, cống thoát nước, v.v. trước khi thi công. Điều này dẫn đến việc phải sửa chữa, điều chỉnh tại công trường, gây tốn kém và chậm trễ. Thể hiện mô hình bằng BIM 3D sẽ giúp khắc phục nhược điểm này.

Khi có thay đổi thiết kế, việc cập nhật bản vẽ CAD 2D tốn rất nhiều thời gian và công sức. Các kỹ sư phải chỉnh sửa từng bản vẽ một cách thủ công, dễ gây ra sai sót và thiếu đồng bộ. Việc quản lý phiên bản bản vẽ cũng trở nên phức tạp, dễ gây nhầm lẫn và sử dụng bản vẽ cũ. BIM giúp tự động cập nhật bản vẽ, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian.

Do khó khăn trong việc hình dung không gian 3D và cập nhật bản vẽ thủ công, thiết kế CAD 2D tiềm ẩn nhiều rủi ro sai sót. Việc trình bày ý tưởng thiết kế cho chủ đầu tư, cộng đồng cũng gặp nhiều hạn chế do bản vẽ 2D khó hình dung. Sử dụng mô hình BIM trực quan hơn, giúp các bên liên quan hiểu rõ hơn về thiết kế.

Việc nắm vững các tài liệu, tiêu chuẩn về BIM là cơ sở quan trọng để đánh giá hiệu quả ứng dụng BIM. Nghiên cứu các tiêu chuẩn quốc tế (ví dụ: ISO 19650) và các quy định, hướng dẫn của Việt Nam (ví dụ: Quyết định 258/QĐ-TTg) giúp hiểu rõ về quy trình, yêu cầu kỹ thuật và các khía cạnh pháp lý liên quan đến BIM. Tài liệu của INNO cũng giúp cho việc nghiên cứu được thực tế hơn.

Khảo sát các kỹ sư, kiến trúc sư, nhà quản lý dự án có kinh nghiệm sử dụng BIM giúp thu thập thông tin về những lợi ích, thách thức và kinh nghiệm thực tế khi triển khai BIM. Phỏng vấn chuyên gia đầu ngành cung cấp những đánh giá sâu sắc về tiềm năng và hạn chế của BIM trong lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật đô thị. Tham khảo ý kiến từ khảo sát và chuyên gia để đánh giá khách quan tính hiệu quả của dự án.

Nghiên cứu điển hình (case study) là phương pháp quan trọng để đánh giá hiệu quả của BIM trong một dự án cụ thể. Bằng cách phân tích chi tiết quá trình triển khai BIM, các kết quả đạt được và những bài học kinh nghiệm, có thể rút ra những kết luận có giá trị về khả năng ứng dụng BIM trong thực tế. So sánh và đánh giá những yếu tố ảnh hưởng đến việc triển khai BIM và những khó khăn mà dự án gặp phải;.

Dữ liệu đầu vào cho quy trình BIM bao gồm: bản vẽ khảo sát địa hình, yêu cầu kỹ thuật của dự án, tiêu chuẩn thiết kế, thông tin về các công trình hiện hữu, v.v. Dữ liệu này cần được thu thập đầy đủ và chính xác để đảm bảo chất lượng của mô hình BIM. Input – Dữ liệu đầu vào, quá trình xử lý dữ liệu và dữ liệu đầu ra là ba yếu tố quan trọng cấu thành quy trình BIM.

Sử dụng phần mềm BIM (ví dụ: Civil 3D, Revit) để tạo ra mô hình 3D của công trình hạ tầng. Phối hợp chặt chẽ giữa các bộ môn (giao thông, cấp thoát nước, điện, viễn thông) để phát hiện và giải quyết xung đột, đảm bảo tính đồng bộ của thiết kế. Quy trình phối hợp thông tin trên CDE (Common Data Environment) là rất quan trọng.

Kiểm tra chất lượng mô hình BIM để đảm bảo tính chính xác, đầy đủ thông tin và tuân thủ các tiêu chuẩn. Bàn giao mô hình BIM cho các bên liên quan (chủ đầu tư, nhà thầu) để phục vụ cho các giai đoạn tiếp theo của dự án (thi công, vận hành, bảo trì). Quy trình kiểm soát chất lượng phải đảm bảo mức độ chính xác của mô hình và dung sai cho phép.

Mô tả chi tiết về dự án nghiên cứu điển hình: quy mô, địa điểm, mục tiêu, các hạng mục công trình, v.v. Xác định rõ phạm vi công việc triển khai BIM trong dự án. Tổng quan về dự án và mục tiêu chính nghiên cứu điển hình giúp người đọc có cái nhìn tổng quan về dự án.

Trình bày chi tiết quy trình tạo lập mô hình BIM cho dự án, bao gồm các bước: thu thập dữ liệu, dựng hình, gán thông tin, kiểm tra chất lượng, v.v. Mô tả cách thức phối hợp dữ liệu giữa các bộ môn (giao thông, cấp thoát nước, điện, viễn thông) để đảm bảo tính đồng bộ của thiết kế. Sử dụng CDE (Common Data Environment) trong dự án để chia sẻ và quản lý thông tin.

Sử dụng mô hình BIM để tự động bốc khối lượng các hạng mục công trình. Kiểm soát chất lượng mô hình BIM để đảm bảo tính chính xác, đầy đủ thông tin và tuân thủ các tiêu chuẩn. Sản phẩm bàn giao của dự án sau khi áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) phải đáp ứng yêu cầu của chủ đầu tư và các bên liên quan.

So sánh các tiêu chí quan trọng giữa hai phương pháp thiết kế: thời gian thiết kế, chi phí thiết kế, số lượng sai sót, khả năng phối hợp, chất lượng hồ sơ, v.v. Bảng so sánh giúp người đọc dễ dàng nhận thấy những ưu điểm vượt trội của BIM so với CAD 2D. Tác động ảnh hưởng của BIM đến chi phí, tiến độ và chất lượng cần được đánh giá cụ thể.

Phân tích kết quả khảo sát để đánh giá mức độ hài lòng của người dùng về quy trình BIM. Tổng hợp ý kiến của các chuyên gia để đưa ra những nhận xét khách quan về tiềm năng và hạn chế của BIM trong lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật. Kết quả thu thập dữ liệu đánh giá từ khảo sát giúp đánh giá tính hiệu quả của quy trình.

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để giải quyết những vấn đề còn tồn tại và khai thác tối đa tiềm năng của BIM trong quản lý thiết kế công trình hạ tầng kỹ thuật. Ví dụ: nghiên cứu về ứng dụng BIM 4D, BIM 5D, BIM cho công trình xanh, v.v. Chuyển đổi số trong xây dựng cần được thúc đẩy mạnh mẽ hơn nữa.