Phần Mở đầu cung cấp cho ngƣời đọc cái nhìn tổng quát về luận văn. Trong đó lý do chọn đề tài, mục tiêu, phạm vi cũng nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc trình bày trong phần này. Chƣơng 1 là tổng quan về vấn đề về nghiên cứu. Mục tiêu của chƣơng này là cung cấp tổng quan về các nghiên cứu liên quan đã đƣợc tiến hành, tổng quan về đo bóc khối lƣợng ứng dụng công nghệ BIM.
Chƣơng 2 đi vào phân tích các nguyên tắc đo bóc khối lƣợng phải áp dụng khi xây dựng chi phí cho các công tình sử dụng vốn nhà nƣớc ở Việt Nam. Hai hệ thống phân loại phổ biến dùng trong ngành xây dựng là UniFormat và MasterFormat đƣợc phân tích làm cơ sở logic đề xuất đánh mã cấu kiện phù hợp với nguyên tắc đo bóc ở Việt Nam. Chƣơng 3 tác giả đề xuất các nguyên tắc tạo lập mô hình cho một công tác cụ thể là khối lƣợng bê tông. Cách thức gán thông tin cũng nhƣ cách thể hiện các nguyên tắc bóc tách khi xây dựng mô hình BIM cũng đƣợc phân tích ở chƣơng này.
Một bộ quy tắc gán mã hiệu cho cấu kiện bê tông đƣợc đề xuất làm cơ sở cho việc tự động hóa bóc tách phù hợp với bộ Định mức hiện hành. Chƣơng 4 là quá trình xây dựng một mô hình BIM cho các cấu kiện bê tông theo các nguyên tắc đã rút ra ở Chƣơng 3. Khối lƣợng bê tông sau đó đƣợc kết xuất sang phần mềm Excel và so sánh với khối lƣợng bóc theo cách thức truyền thống. Phần Kết luận và Đề xuất tổng kết những kết luận khoa học đƣợc rút ra từ kết quả của nghiên cứu này, đồng thời đề xuất những nghiên cứu, những cải tiến có thể tiến hành tiếp theo nghiên cứu này.
3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về đo bóc khối lƣợng với công nghệ BIM Những năm đầu của thập kỷ 70, một công nghệ mới với thuật ngữ là Building Information Modeling (BIM) đã xuất hiện trong ngành công nghiệp xây dựng, đó là công nghệ sử dụng mô hình ba chiều (3D) để tạo ra, phân tích và truyền đạt thông tin của công trình [7], [8], [9]. Theo Viện Kiến trúc Hoa Kỳ, tên gọi Building Information Modeling (BIM) đƣợc Autodesk đặt ra (Autodesk là một công ty lớn của Mỹ, chuyên cung cấp các phần mềm đồ họa phục vụ cho công tác thiết kế và thi công xây dựng) và đƣợc phổ biến rộng rãi bởi Jery Laiserin (một chuyên gia phân tích công nghiệp (Technology Industry Analyst) ngƣời Mỹ) để mô tả mô hình không gian ba chiều thiết lập bằng công cụ máy tính để thể hiện các vật thể. Nó trợ giúp quá trình trao đổi và chia sẻ thông tin của công trình bằng cách số hóa. Các nhà tƣ vấn thiết kế cũng nhƣ các nhà thầu xây dựng có thể sử dụng các phần mềm BIM (chẳng hạn nhƣ Autodesk Revit Architectural, Revit Structure, Revit MEP, v.) để tạo nên một mô hình của công trình trên máy vi tính mà mô hình này sẽ giống hệt nhƣ công trình thực tế ở ngoài công trƣờng.
Mô hình không gian ba chiều này đƣợc liên kết với cơ sở dữ liệu thông tin của dự án, thể hiện tất cả các mối liên hệ về mặt không gian, các thông tin hình học, kích thƣớc, số lƣợng, và cả cấu tạo vật liệu của các cấu kiện, bộ phận của công trình [10]. Nó có thể đƣợc sử dụng để thể hiện toàn bộ vòng đời của một công trình xây dựng từ khâu thiết kế, thi công, cho đến khâu vận hành sử dụng. Đo bóc khối lƣợng có vai trò rất quan trọng và là nhu cầu thiết yếu khi triển khai bất kỳ dự án đầu tƣ xây dựng nào. Mô hình thông tin công trình (BIM) ngày càng trở nên phổ biến trong ngành xây dựng.
Có một số lợi ích không thể phủ nhận mà BIM có thể mang lại cho một dự án đầu tƣ xây dựng, không chỉ trong các giai đoạn thiết kế, xây dựng, mà cả trong giai đoạn vận hành. Tuy nhiên, ở một quốc gia đang trong giai đoạn đầu áp dụng BIM nhƣ 4 Việt Nam, thiết kế dựa trên BIM trở thành ứng dụng chủ yếu trong các dự án đầu tƣ xây dựng, phổ biến nhất là áp dụng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công. Trong đó việc đo bóc khối lƣợng ở hai giai đoạn thiết kế này cũng đƣợc chú trọng không kém. Việc ứng dụng mô hình thông tin công trình trong công tác đo bóc khối lƣợng ngày càng trở nên phổ biến, BIM đƣợc biết đến với việc trích xuất tự động khối lƣợng cấu kiện/thành phần công trình từ mô hình đƣợc tạo lập bằng các công cụ BIM (BIM tools), đồng thời cập nhật và kết xuất nhanh chóng các thông tin mới nhất của cấu kiện/thành phần công trình khi mô hình có sự thay đổi, từ đó hỗ trợ tốt hơn cho công tác lập dự toán.
Hiện nay tại Việt Nam, việc đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM chủ yếu đƣợc thực hiện dựa trên tính năng trích xuất khối lƣợng từ mô hình của các công cụ BIM phổ biến một cách tự phát. Do đó, kết quả là khối lƣợng kết xuất từ các công cụ BIM này thƣờng không dùng đƣợc ngay mà vẫn phải qua nhiều công đoạn chỉnh sửa để phù hợp cho việc lập dự toán, điều này đã đƣợc chứng minh từ những nghiên cứu trƣớc. Cùng với đó, kết quả của việc kết xuất khối lƣợng từ các công cụ BIM phổ biến hiện nay vẫn chƣa tƣơng thích với yêu cầu dữ liệu đầu vào của các công cụ lập dự toán, điều này làm lãng phí những lợi ích mà BIM mang lại. Bên cạnh đó, với hệ thống định mức dự toán mang tính chất đặc thù chƣa thống nhất với các thông tin đƣợc định danh theo tiêu chuẩn quốc tế đƣợc thiết lập trong mô hình BIM, Việt Nam hiện tại chƣa tích hợp bộ định mức dự toán vào trong thông tin của mô hình nên việc ứng dụng BIM trong công tác đo bóc khối lƣợng còn gặp nhiều thách thức.
Một trong những thách thức đó là chƣa có một quy trình đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM phù hợp đã và đang đặt ra vấn đề cấp bách, trong quy trình đó cần phải đề cập đến việc thiết lập thông tin cần thiết phục vụ đo bóc khối lƣợng của từng đối tƣợng BIM theo quy định về đo bóc khối lƣợng và lập dự toán do Nhà nƣớc ban hành, từ đó kết nối sang các phần mềm lập dự toán để đƣa ra bảng dự toán xây dựng theo đúng yêu cầu.2 Các nghiên cứu trong nƣớc về đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM. Các nhà nghiên cứu về BIM ở Việt Nam cũng đang dành nhiều quan tâm cho việc ứng dụng BIM trong đó bóc khối lƣợng công trình. Các tác giả Lƣu Quang Phƣơng và Nguyễn Thế Quân dựa trên các nguyên tắc đo bóc khối lƣợng tại Việt Nam và khả năng ứng dụng của các Family trong Revit đã để xuất quy tắc ƣu tiên sử dụng đối tƣợng BIM (Family trong Revit) cho việc xây dựng mô hình BIM nhằm phục vụ công tác đó bóc cho các công tác xây dựng cơ bản [1] Nhóm tác giả Nguyễn Quốc Toản, Nguyễn Thế Anh, Nguyễn Thị Thu Hằng, Trần Ngọc Vĩnh thì đề xuất quy tắc gán mã hiệu cho cấu kiện trong mô hình 3D (BIM) và cách kêt xuất khối lƣợng thông qua phần mềm Dynamo nhằm tự động hóa quá trình bóc tác khối lƣợng [2] Hồ Văn Võ Sĩ và các cộng sự trong [3] đề xuất một quá trình 3 bƣớc, kèm theo một ví dụ về việc sử dụng API ( Application Programming Interface) để xuất khối lƣợng từ mô hình BIM sang Excel. Bài học kinh nghiệm từ việc sử dụng BIM trong đo bóc khối lƣợng đƣợc các tác giả Đặng Thị Hồng Duyên, Nguyễn Văn Tâm, Ngô Văn Yên, Lê Thị Hoài Ân tổng kết trong [10] 1.3 Các nghiên cứu nƣớc ngoài về đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM nói chung và trình tự đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM nói riêng.
Emad Elbeltagi, Ossama Hosny, Mahmoud Dawood và Ahmed Elhakeemb nhận xét rằng việc tích hợp giữa dự toán xây dựng công trình và nền tảng BIM là hết sức cần thiết. Bên cạnh việc giúp trực quan hóa thiết kế kiến trúc, kết cấu, hệ thống kỹ thuật trong công trình, mô phỏng tiến độ thi công xây dựng, ứng dụng BIM trong đo bóc khối lƣợng và lập dự toán giúp các bên liên quan đƣa ra các quyết định chính xác hơn trong quản lý và kiểm 6 soát chi phí dự án. Các tác giả cũng đề xuất trình tự đo bóc khối lƣợng và lập dự toán công trình ứng dụng BIM bao gồm 2 bƣớc [11]: Bƣớc 1: Thống nhất hóa thiết kế trong phần mềm BIM và trích xuất khối lƣợng dựa trên cấu trúc phân chia công việc (Work Breakdown Structure - WBS). Bƣớc 2: Trích xuất dữ liệu về khối lƣợng từ mô hình BIM sang định dạng tệp cơ sở dữ liệu Access (cơ sở dữ liệu trung gian), sau đó xuất sang bảng tính Excel (một mô hình dự toán chi phí phát triển bằng Excel).
Cụ thể là, khối lƣợng đƣợc trích xuất từ mô hình BIM và xuất sang phần mềm cơ sở dữ liệu (ví dụ: Access) dƣới dạng cơ sở dữ liệu trung gian. Access đƣợc liên kết với mô đun/mô hình dự toán chi phí. Mô hình dự toán chi phí đƣợc phát triển từ Excel. Mô hình dự toán chi phí này nhập khối lƣợng phù hợp từ BIM thông qua Access sau đó tích hợp dữ liệu chi phí cơ bản cho công việc để dự toán chi phí.
Tuy nhiên, khi sử dụng mô hình đề xuất, dung lƣợng bộ nhớ máy tính và khả năng xử lý đòi hỏi rất lớn nên chỉ phù hợp với các dự án vừa và nhỏ. E Plebankiewicz, K Zima, M Skibniewski một lần nữa khẳng định những lợi ích mang lại khi đo bóc khối lƣợng ứng dụng BIM đồng thời trình bày ứng dụng xác định dự toán xây dựng công trình BIMestiMate - ứng dụng đầu tiên của Ba Lan cho phép xác định chi phí trên cơ sở mô hình BIM. Với ƣu điểm rút ngắn thời gian đo bóc khối lƣợng, tự động nhập khối lƣợng dƣới dạng tệp IFC từ ứng dụng BIM Vision, tuy nhiên với ứng dụng này việc xác định chi phí vẫn còn cồng kềnh, chƣa đƣợc đơn giản hóa, đồng thời chƣa tƣơng thích với các hệ thống phân loại phổ biến nhƣ Unicalss, Omniclass, Masterformat, Uniformat .