Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành xây dựng tại Việt Nam phát triển nhanh chóng, việc áp dụng Mô hình hóa Thông tin Công trình (Building Information Modeling - BIM) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế, thi công và quản lý vận hành công trình. Theo báo cáo ngành, khoảng 43% các doanh nghiệp xây dựng chưa nhận thức đầy đủ về BIM, chỉ có khoảng 13% áp dụng BIM trong dự án, và chỉ 1% hoàn toàn không biết BIM là gì. Tại TP. Hồ Chí Minh, nơi tập trung nhiều công trình cao tầng, việc quản lý vận hành (Facility Management - FM) gặp nhiều thách thức do thiếu hụt dữ liệu đầu vào chuẩn cho mô hình BIM-FM, đặc biệt trong giai đoạn bàn giao và vận hành bảo trì.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình BIM phục vụ quản lý vận hành nhà cao tầng, bao gồm xác định mức độ phát triển (Level of Development - LOD) và yêu cầu thông tin chuyển giao (Exchanged Information Requirement - EIR) phù hợp với nhu cầu thực tế tại TP. Hồ Chí Minh. Nghiên cứu thực hiện khảo sát tần suất và nhu cầu sử dụng thông tin các cấu kiện trong quá trình vận hành bảo trì, từ đó đề xuất mô hình BIM-FM với dữ liệu đầu vào mới, đánh giá tính khả thi và hiệu quả.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tòa nhà cao tầng tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ năm 2018 đến 2021, với sự tham gia của các chuyên gia và nhà quản lý vận hành. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào cho BIM-FM, giúp giảm thiểu sai sót, tiết kiệm chi phí và thời gian trong quản lý vận hành, đồng thời nâng cao hiệu quả khai thác mô hình BIM trong thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Mô hình hóa Thông tin Công trình (BIM): BIM là công nghệ mô hình hóa kết hợp dữ liệu hình học và phi hình học của công trình trong không gian 3D, giúp các bên liên quan phối hợp hiệu quả trong thiết kế, thi công và vận hành. BIM cung cấp dữ liệu chính xác, trực quan và cập nhật liên tục, hỗ trợ ra quyết định quản lý.

  • Quản lý Vận hành (Facility Management - FM): FM là công tác quản lý toàn diện các tài sản vật chất, không gian và dịch vụ trong công trình nhằm đảm bảo hoạt động hiệu quả, an toàn và tiết kiệm chi phí. FM bao gồm các hoạt động lập kế hoạch, bảo trì, vận hành và giám sát tài sản.

  • Mức độ Phát triển (Level of Development - LOD): LOD là tiêu chuẩn đánh giá mức độ chi tiết và chính xác của các thành phần trong mô hình BIM, từ LOD 100 (khái quát) đến LOD 500 (hoàn công). LOD giúp xác định dữ liệu cần thiết cho từng giai đoạn dự án và các bên liên quan.

  • Yêu cầu Thông tin Chuyển giao (Exchanged Information Requirement - EIR): EIR là bộ tiêu chuẩn quy định các thông tin cần thiết phải được chuyển giao trong từng giai đoạn dự án, đảm bảo dữ liệu phù hợp với mục đích sử dụng của chủ đầu tư và nhà quản lý vận hành.

  • Chuẩn COBie (Construction-Operation Building Information Exchange): COBie là định dạng dữ liệu chuẩn cho việc trao đổi thông tin giữa các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành, tập trung vào dữ liệu tài sản và bảo trì.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp định lượng và định tính:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ hai cuộc khảo sát với hơn 60 chuyên gia và nhà quản lý vận hành các tòa nhà cao tầng tại TP. Hồ Chí Minh. Dữ liệu khảo sát bao gồm tần suất sử dụng thông tin các cấu kiện, nhu cầu thông tin chi tiết trong quá trình vận hành bảo trì.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích thống kê mô tả để tổng hợp tần suất sử dụng thông tin, phân tích xác suất để đánh giá mức độ quan trọng của từng loại dữ liệu. Phân tích so sánh giữa các nhóm cấu kiện và các phần mềm quản lý vận hành hiện có. Xây dựng bảng dữ liệu đầu vào theo tiêu chuẩn LOD và EIR dựa trên kết quả khảo sát.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 7/2020 đến tháng 6/2021, bao gồm giai đoạn khảo sát thực địa, phân tích dữ liệu, xây dựng mô hình BIM-FM và đánh giá tính khả thi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tần suất sử dụng thông tin cấu kiện trong vận hành: Khảo sát cho thấy các cấu kiện như kết cấu chính, hệ thống điện, hệ thống PCCC và HVAC có tần suất sử dụng thông tin cao nhất, chiếm khoảng 75-90% nhu cầu truy cập dữ liệu trong quá trình vận hành. Các cấu kiện nội thất và hoàn thiện có tần suất thấp hơn, khoảng 40-60%.

  2. Nhu cầu thông tin chi tiết theo LOD: Phần lớn các chuyên gia đồng thuận rằng LOD 300 là mức độ phát triển phù hợp cho mô hình BIM-FM trong vận hành nhà cao tầng, chiếm 68% ý kiến. LOD 400 và 500 được yêu cầu cho các hệ thống kỹ thuật phức tạp như HVAC và PCCC, chiếm khoảng 25%.

  3. Khó khăn trong thu thập và cập nhật dữ liệu: Khoảng 43% người tham gia khảo sát cho biết việc thu thập dữ liệu trong giai đoạn bàn giao dự án gặp nhiều khó khăn do thiếu tiêu chuẩn dữ liệu đầu vào. 37% phản ánh việc cập nhật dữ liệu trong quá trình vận hành không đồng bộ và thiếu tính chính xác.

  4. Hiệu quả mô hình BIM-FM đề xuất: Mô hình BIM-FM với cơ sở dữ liệu đầu vào chuẩn theo LOD và EIR được xây dựng đã được đánh giá là khả thi và hiệu quả, giúp giảm 30% thời gian tìm kiếm thông tin và tiết kiệm 20% chi phí vận hành so với phương pháp truyền thống.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát phản ánh thực trạng thiếu đồng bộ và tiêu chuẩn hóa dữ liệu trong quản lý vận hành nhà cao tầng tại TP. Hồ Chí Minh, tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về BIM-FM. Việc xác định LOD phù hợp giúp cân bằng giữa chi phí thu thập dữ liệu và nhu cầu sử dụng thực tế, tránh lãng phí nguồn lực. Mức LOD 300 được xem là mức tối thiểu cần thiết, trong khi các hệ thống kỹ thuật đặc thù đòi hỏi mức độ chi tiết cao hơn.

Khó khăn trong thu thập và cập nhật dữ liệu chủ yếu do thiếu quy trình chuẩn và công cụ hỗ trợ tích hợp dữ liệu BIM với hệ thống quản lý vận hành như CMMS hay CAFM. Mô hình BIM-FM đề xuất với cơ sở dữ liệu đầu vào chuẩn giúp cải thiện tính chính xác và khả năng truy cập thông tin, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý vận hành, giảm thiểu sai sót và chi phí phát sinh.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất sử dụng thông tin theo loại cấu kiện, bảng phân loại LOD theo từng phần hệ thống công trình, và biểu đồ so sánh chi phí vận hành trước và sau khi áp dụng mô hình BIM-FM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng tiêu chuẩn dữ liệu đầu vào BIM-FM: Thiết lập bộ tiêu chuẩn dữ liệu đầu vào bao gồm LOD và EIR phù hợp với đặc thù công trình cao tầng tại Việt Nam, làm cơ sở cho việc thu thập và chuyển giao dữ liệu trong giai đoạn bàn giao dự án. Chủ thể thực hiện: Bộ Xây dựng phối hợp với các viện nghiên cứu, thời gian: 12 tháng.

  2. Phát triển hệ thống quản lý dữ liệu tích hợp: Triển khai hệ thống quản lý dữ liệu tích hợp BIM-FM với các phần mềm CMMS, CAFM để đảm bảo cập nhật liên tục và đồng bộ dữ liệu vận hành. Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp quản lý vận hành và nhà cung cấp phần mềm, thời gian: 18 tháng.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về BIM-FM cho cán bộ quản lý vận hành, kỹ sư và các bên liên quan nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng sử dụng mô hình BIM trong quản lý vận hành. Chủ thể thực hiện: Các trường đại học, trung tâm đào tạo chuyên ngành, thời gian: liên tục.

  4. Thực hiện thí điểm mô hình BIM-FM: Lựa chọn một số dự án nhà cao tầng tại TP. Hồ Chí Minh để triển khai thí điểm mô hình BIM-FM với cơ sở dữ liệu đầu vào chuẩn, đánh giá hiệu quả và rút kinh nghiệm để nhân rộng. Chủ thể thực hiện: Chủ đầu tư, nhà thầu quản lý vận hành, thời gian: 24 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chủ đầu tư và nhà quản lý dự án: Giúp hiểu rõ về lợi ích và yêu cầu dữ liệu đầu vào cho mô hình BIM-FM, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý vận hành công trình.

  2. Các kỹ sư, chuyên gia BIM và quản lý vận hành: Cung cấp kiến thức về tiêu chuẩn LOD, EIR và cách xây dựng cơ sở dữ liệu BIM-FM phù hợp với thực tế vận hành nhà cao tầng.

  3. Các nhà cung cấp phần mềm quản lý vận hành: Tham khảo để phát triển hoặc tích hợp các giải pháp phần mềm hỗ trợ BIM-FM, đáp ứng nhu cầu thực tế của thị trường Việt Nam.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng, quản lý dự án: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng BIM trong quản lý vận hành, phương pháp khảo sát và xây dựng mô hình dữ liệu.

Câu hỏi thường gặp

  1. BIM-FM là gì và có vai trò như thế nào trong quản lý vận hành?
    BIM-FM là mô hình BIM được áp dụng trong quản lý vận hành công trình, giúp tích hợp dữ liệu hình học và phi hình học của tài sản để quản lý hiệu quả, giảm chi phí và thời gian bảo trì. Ví dụ, BIM-FM giúp truy cập nhanh thông tin thiết bị khi cần sửa chữa.

  2. LOD và EIR có ý nghĩa gì trong BIM-FM?
    LOD xác định mức độ chi tiết của mô hình BIM, còn EIR quy định các yêu cầu thông tin cần chuyển giao trong dự án. Cả hai giúp đảm bảo dữ liệu phù hợp với mục đích sử dụng trong vận hành. Ví dụ, LOD 300 thường được dùng cho vận hành nhà cao tầng.

  3. Khó khăn chính khi áp dụng BIM-FM tại Việt Nam là gì?
    Khó khăn gồm thiếu tiêu chuẩn dữ liệu đầu vào, quy trình chuyển giao chưa chuẩn hóa, và thiếu công cụ tích hợp dữ liệu. Điều này dẫn đến sai sót và tốn kém trong quản lý vận hành.

  4. Làm thế nào để xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cho BIM-FM?
    Cần khảo sát nhu cầu sử dụng thông tin thực tế, xác định LOD và EIR phù hợp, sau đó xây dựng bảng dữ liệu chuẩn để thu thập và cập nhật liên tục trong quá trình vận hành.

  5. Ai nên tham gia đào tạo về BIM-FM?
    Các cán bộ quản lý vận hành, kỹ sư xây dựng, chuyên gia BIM và nhà cung cấp phần mềm nên được đào tạo để nâng cao kỹ năng và nhận thức về BIM-FM, đảm bảo triển khai hiệu quả mô hình này.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng được cơ sở dữ liệu đầu vào chuẩn cho mô hình BIM-FM phục vụ quản lý vận hành nhà cao tầng tại TP. Hồ Chí Minh, dựa trên khảo sát thực tế và tiêu chuẩn LOD, EIR.
  • Mức độ phát triển LOD 300 được xác định là phù hợp cho phần lớn các cấu kiện, trong khi các hệ thống kỹ thuật phức tạp cần LOD cao hơn.
  • Mô hình BIM-FM đề xuất giúp giảm 30% thời gian tìm kiếm thông tin và tiết kiệm 20% chi phí vận hành so với phương pháp truyền thống.
  • Đề xuất xây dựng tiêu chuẩn dữ liệu, phát triển hệ thống quản lý tích hợp, đào tạo nhân lực và thực hiện thí điểm để nâng cao hiệu quả ứng dụng BIM-FM.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thí điểm, hoàn thiện tiêu chuẩn và mở rộng áp dụng mô hình BIM-FM trong các dự án xây dựng tại Việt Nam.

Hành động ngay: Các chủ đầu tư và nhà quản lý vận hành nên bắt đầu đánh giá và chuẩn bị dữ liệu để áp dụng BIM-FM, đồng thời phối hợp với các bên liên quan triển khai các giải pháp công nghệ phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành công trình.