Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng Việt Nam trong giai đoạn năm 2022 và năm 2023 đối mặt với nhiều biến động kinh tế và áp lực cạnh tranh gay gắt, đòi hỏi các doanh nghiệp phải không ngừng tối ưu hóa năng suất và kiểm soát chặt chẽ chi phí đầu tư. Trong bối cảnh đó, quản lý khối lượng và lập hồ sơ thanh quyết toán trở thành mắt xích sống còn quyết định sự thành bại và vòng quay vốn của dự án. Thực tế thi công cho thấy phương pháp đo bóc thủ công truyền thống trên bản vẽ hai chiều bộc lộ nhiều hạn chế như sai số tích lũy, bỏ sót đầu việc, chậm trễ cập nhật khối lượng phát sinh và gây tranh chấp hợp đồng.

Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, đề tài tập trung nghiên cứu và xây dựng quy trình ứng dụng phần mềm chuyên dụng Cubicost vào công tác quản lý khối lượng thi công thực tế tại công trình Chung cư cao cấp Midori Park The Glory. Dự án tọa lạc tại Lô H9 đường Bùi Thị Xuân, Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương, có tổng diện tích đất 19.196 m2 với mật độ xây dựng khoảng 35% đến 43,1%, quy mô gồm 2 tòa tháp cao 24 tầng nổi, 1 tầng kỹ thuật, 1 tầng mái và 5 tầng khối đế với tổng số 992 căn hộ cao cấp.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là chuyển hóa cơ sở lý luận quản trị chi phí thành quy trình số hóa thực nghiệm, thiết lập mô hình ba chiều bóc tách khối lượng tự động cho toàn bộ kết cấu phần thô, đồng thời chuẩn hóa hồ sơ giao khoán và thanh quyết toán thầu phụ. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm thiểu sai số đo bóc dưới 1%, rút ngắn khoảng 10% thời gian xử lý hồ sơ thanh toán, đồng thời nâng cao tính minh bạch tài chính cho nhà thầu thi công trong giai đoạn phục hồi kinh tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự giao thoa của hai nền tảng lý thuyết cốt lõi trong kinh tế xây dựng: Lý thuyết Quản lý chi phí dự án và Lý thuyết Kỹ thuật định giá trị kết hợp Mô hình thông tin công trình. Trong đó, mô hình nghiên cứu tích hợp công nghệ mô hình thông tin công trình với quy trình phân tích thứ bậc và phương pháp xác định trọng số Entropy nhằm tối ưu hóa chức năng công trình và kiểm soát chi phí xuyên suốt các giai đoạn. Khung lý thuyết này chứng minh rằng việc kết hợp công nghệ mô hình hóa và kỹ thuật định giá trị có khả năng tiết kiệm khoảng 10% chi phí và thời gian thực hiện, đồng thời nâng cao hiệu suất làm việc tại hiện trường, tương tự như các bài học thực tiễn quốc tế khi rút ngắn chu kỳ thi công từ 19 ngày trên một sàn xuống còn 6 ngày trên một sàn.

Hệ thống lý thuyết làm rõ 4 khái niệm chuyên ngành then chốt: (1) Quản lý khối lượng là quá trình đo lường, kiểm soát định mức vật tư, thiết bị và nhân công; (2) Công nghệ bóc tách tự động trên nền tảng số giúp nhận diện trực quan cấu kiện hình học; (3) Hợp đồng giao khoán thầu phụ là công cụ pháp lý xác lập định mức chi phí thi công cốp pha, bê tông; (4) Quản lý khối lượng phát sinh là quy trình so khớp các thay đổi thiết kế so với hợp đồng ban đầu để bảo toàn lợi nhuận dự án.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm toàn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công định dạng AutoCAD, tài liệu kiến trúc kết cấu dạng PDF và hệ thống văn bản quy phạm pháp luật như Luật Xây dựng số 50/2014/QH13, Luật Quy hoạch đô thị số 30/2009/QH12, Nghị định số 44/2015/NĐ-CP, Nghị định số 72/2019/NĐ-CP, Thông tư số 06/2016/TT-BXD, Thông tư số 05/2017/TT-BXD và Quyết định số 1291/QĐ-BXD của Bộ Xây dựng về công bố suất vốn đầu tư.

Cỡ mẫu nghiên cứu được xác định toàn diện với 100% cấu kiện kết cấu phần thô của công trình Midori Park The Glory, bao gồm 5 tầng khối đế thương mại đỗ xe và 19 tầng căn hộ điển hình từ tầng 6 đến tầng 24. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng để tập trung phân tích sâu các cấu kiện chịu lực chính và chiếm tỷ trọng chi phí lớn nhất gồm cột, vách, dầm, sàn và hệ thống cốp pha nhôm.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích mô hình hóa ba chiều trên phần mềm Cubicost kết hợp phương pháp ước lượng chi phí trực tiếp là nhằm khai thác tối đa tính năng bóc tách khối lượng tự động, loại bỏ hoàn toàn các sai số trùng lặp hình học tại các nút giao cấu kiện. Timeline nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt quá trình tác nghiệp thực tế tại công trường trong năm 2022 và năm 2023, gắn liền với các kỳ nghiệm thu khối lượng thực tế của Ban chỉ huy dự án.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, mô hình số hóa Cubicost đã bóc tách chính xác toàn bộ khối lượng kết cấu phần thô của 5 tầng khối đế. Tổng khối lượng bê tông cột và vách khối đế đạt 4.809,903 m3 tương ứng với diện tích cốp pha 26.075,971 m2; trong đó tầng 1 chiếm khối lượng lớn nhất với 1.288,583 m3 bê tông và 6.909,880 m2 cốp pha. Đồng thời, tổng khối lượng bê tông dầm sàn khối đế đạt 16.720,505 m3 với diện tích cốp pha lên tới 74.560,278 m2, thể hiện quy mô kết cấu chịu lực rất lớn ở phần chân đế công trình.

Thứ hai, tại 19 tầng căn hộ điển hình từ tầng 6 đến tầng 24, khối lượng bóc tách thể hiện tính lặp lại và quy chuẩn cao. Tổng khối lượng bê tông vách đạt 8.472,986 m3 với diện tích cốp pha là 48.179,065 m2, trong đó bình quân mỗi tầng từ tầng 6 đến tầng 14 tiêu hao khoảng 451,715 m3 bê tông. Tổng khối lượng bê tông dầm toàn khối đạt 2.084,939 m3 đi kèm 13.733,139 m2 cốp pha, và tổng khối lượng bê tông cột đạt 556,260 m3 với 2.367,512 m2 cốp pha.

Thứ ba, khối lượng sàn tầng điển hình đạt sự ổn định cao với 902,049 m3 bê tông và 4.146,096 m2 cốp pha đáy sàn cho mỗi tầng từ tầng 6 đến tầng 15. Từ tầng 16 đến tầng 21, khối lượng bê tông sàn tăng nhẹ lên mức 903,714 m3 và diện tích cốp pha đạt 4.153,245 m2, tức tăng khoảng 0,18% do có sự điều chỉnh cục bộ về cấu tạo sàn kỹ thuật.

Thứ tư, tính năng nhận diện tự động và so sánh mô hình của phần mềm giúp phát hiện và xử lý triệt để 100% các điểm giao cắt hình học giữa dầm, cột và vách, rút ngắn hơn 50% thời gian tổng hợp số liệu so với phương pháp bảng tính truyền thống, tạo lập cơ sở dữ liệu tin cậy cho các kỳ thanh toán thầu phụ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính mang lại độ chính xác cao trong kết quả bóc tách là nhờ thuật toán nhận diện layer chuẩn hóa trên bản vẽ CAD, cho phép phần mềm tự động dựng mô hình ba chiều và tự động khấu trừ thể tích chiếm chỗ của các cấu kiện giao nhau một cách chuẩn xác.

So sánh với các công bố khoa học trong khu vực, kết quả này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu thực nghiệm tại Trung Quốc và Đông Nam Á, chứng minh rằng việc áp dụng công nghệ mô hình thông tin giúp kiểm soát độ lệch khối lượng dưới 1% và tối ưu hóa khoảng 10% ngân sách dự án.

Để phục vụ công tác quản trị trực quan tại công trường, toàn bộ hệ thống dữ liệu khối lượng này có thể được trình bày sinh động qua các biểu đồ cột chồng phân tích theo từng tầng cao độ, kết hợp với bảng đối chiếu ma trận đa chiều giữa khối lượng dự toán thiết kế, khối lượng giao khoán thực tế và khối lượng nghiệm thu hiện trường.

Ý nghĩa then chốt của kết quả nghiên cứu là cung cấp số liệu định lượng minh bạch, phục vụ trực tiếp việc ký kết các bản thỏa thuận giao khoán cốp pha nhôm và bê tông, giúp hạn chế tối đa nguy cơ thất thoát vật tư và duy trì tỷ lệ thu hồi công nợ lành mạnh cho doanh nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Căn cứ vào kết quả nghiên cứu thực nghiệm tại công trình Midori Park The Glory, 4 nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất nhằm hoàn thiện công tác quản lý khối lượng và chi phí thi công:

  1. Chuẩn hóa quy trình biên tập bản vẽ và đồng bộ hóa thư viện layer CAD trước khi nhập vào phần mềm bóc tách. Đội ngũ kỹ sư quản lý khối lượng và kỹ sư thiết kế cần phối hợp thực hiện trong 1 đến 2 tháng đầu chuẩn bị dự án, hướng tới mục tiêu giảm trên 80% lỗi nhận dạng tự động và tiết kiệm 40% thời gian dựng mô hình kết cấu.

  2. Thiết lập quy trình giám sát và cảnh báo khối lượng phát sinh theo thời gian thực bằng cách so khớp liên tục giữa mô hình thi công và mô hình thiết kế ban đầu. Ban chỉ huy công trường phối hợp cùng Phòng Kiểm soát Chi phí triển khai định kỳ hàng tháng trong suốt 18 đến 24 tháng thi công, nhằm kiểm soát tỷ lệ phát sinh ngoài hợp đồng dưới ngưỡng 5% tổng ngân sách dự toán.

  3. Hoàn thiện hệ thống biểu mẫu giao khoán và hồ sơ thanh toán thầu phụ cốp pha nhôm, bê tông dựa trên kết quả xuất dữ liệu ba chiều trực tiếp. Phòng Quản lý Hợp đồng và Phòng Đấu thầu cần áp dụng ngay từ khâu thương thảo hợp đồng để rút ngắn 30% thời gian thẩm tra hồ sơ nghiệm thu và loại bỏ 100% tình trạng thanh toán trùng lặp.

  4. Nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng ứng dụng phần mềm số hóa cho đội ngũ kỹ sư hiện trường thông qua các chương trình đào tạo nội bộ chuyên sâu. Ban Giám đốc và Bộ phận Đào tạo cần tổ chức đào tạo định kỳ theo từng quý, phấn đấu đạt 100% nhân sự chuyên trách vượt qua kỳ sát hạch chuyên môn và nâng số giờ đào tạo bình quân đạt trên 24 giờ trên mỗi nhân viên mỗi năm theo định hướng phát triển bền vững.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là nguồn tư liệu thực chứng giá trị cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm trong lĩnh vực xây dựng và quản lý dự án:

  1. Kỹ sư Quản lý khối lượng và Kỹ sư Dự toán: Nắm bắt phương pháp bóc tách ba chiều tự động, thành thạo kỹ thuật xử lý trừ giao cấu kiện phức tạp và rút ngắn hơn 50% thời gian lập bảng tiên lượng dự toán với độ chính xác trên 99%.

  2. Chỉ huy trưởng và Ban điều hành dự án: Vận dụng dữ liệu mô hình số hóa vào công tác điều phối nhân lực, kiểm soát định mức cấp phát vật tư bê tông, cốp pha nhôm và rút ngắn chu kỳ thi công sàn từ 19 ngày xuống còn 6 ngày.

  3. Chủ đầu tư, Đơn vị Tư vấn Giám sát và Quản lý Dự án: Sử dụng khung số liệu khối lượng chuẩn xác để thẩm định nhanh chóng hồ sơ thanh quyết toán từng đợt, kiểm soát chặt chẽ dòng tiền giải ngân và phòng ngừa tranh chấp pháp lý hợp đồng.

  4. Giảng viên, Nghiên cứu sinh và Sinh viên ngành Quản lý Dự án Xây dựng, Kinh tế Xây dựng: Bổ sung nguồn tài liệu tham khảo chuyên sâu với đầy đủ số liệu thực tế từ một dự án nhà ở cao tầng 24 tầng quy mô lớn, phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu về chuyển đổi số ngành xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

Phần mềm Cubicost mang lại ưu điểm vượt trội gì so với phương pháp bóc tách truyền thống? Cubicost tự động hóa quá trình đo bóc thông qua tính năng nhận diện tự động từ bản vẽ sang mô hình ba chiều, giúp tự động khấu trừ thể tích giao thoa giữa dầm, cột, sàn và vách. Giải pháp này giúp tiết kiệm hơn 50% thời gian tính toán và giảm tỷ lệ sai sót số liệu xuống dưới 1% so với việc lập bảng tính thủ công.

Việc quản lý khối lượng bằng phần mềm giúp kiểm soát khối lượng trùng lặp và phát sinh như thế nào? Nhờ tính năng so sánh hai mô hình song song, phần mềm cho phép kỹ sư đối soát trực tiếp sự sai khác giữa hồ sơ thiết kế ban đầu và bản vẽ điều chỉnh hiện trường. Quy trình này giúp phát hiện 100% khối lượng giao thoa trùng lặp và bóc tách chính xác khối lượng phát sinh trong từng kỳ thanh toán hàng tháng.

Làm thế nào để áp dụng kết quả đo bóc từ phần mềm vào việc lập hợp đồng giao khoán thầu phụ? Dữ liệu khối lượng chi tiết từng tầng, chẳng hạn như 4.809,903 m3 bê tông khối đế hay 8.472,986 m3 bê tông vách, được xuất trực tiếp sang bảng định mức giao khoán. Điều này tạo cơ sở định lượng minh bạch cho các điều khoản thanh toán nhân công đổ bê tông và lắp dựng cốp pha nhôm, ngăn ngừa tranh chấp phát sinh.

Dự án Midori Park The Glory có những đặc điểm kết cấu nào tạo thách thức cho công tác bóc tách khối lượng? Dự án có quy mô lớn với 2 tòa tháp cao 24 tầng, khối đế 5 tầng với tổng khối lượng bê tông dầm sàn lên tới 16.720,505 m3 và diện tích cốp pha đạt 74.560,278 m2. Sự đan xen phức tạp giữa các cấu kiện chịu lực đòi hỏi phải mô hình hóa số để kiểm soát chuẩn xác từng chu kỳ đổ bê tông.

Doanh nghiệp xây dựng cần chuẩn bị những điều kiện gì để ứng dụng thành công phần mềm bóc tách khối lượng? Doanh nghiệp cần chuẩn hóa hệ thống layer bản vẽ đầu vào, trang bị máy tính cấu hình chuyên dụng và xây dựng kế hoạch đào tạo nhân sự với chỉ tiêu tối thiểu 24 giờ đào tạo mỗi năm. Sự phối hợp chặt chẽ giữa ban chỉ huy công trường và phòng kiểm soát chi phí là yếu tố quyết định hiệu quả triển khai.

Kết luận

Nghiên cứu đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu khoa học và thực tiễn đề ra thông qua các đóng góp chính sau:

  • Số hóa thành công toàn bộ mô hình kết cấu 24 tầng nổi và 5 tầng khối đế công trình Midori Park The Glory.
  • Xác lập hệ thống dữ liệu khối lượng chi tiết tuyệt đối với 16.720,505 m3 bê tông dầm sàn khối đế và 8.472,986 m3 bê tông vách tầng điển hình.
  • Hoàn thiện quy trình kiểm soát khối lượng phát sinh và chuẩn hóa các bản thỏa thuận giao khoán thầu phụ cốp pha nhôm, bê tông.
  • Khẳng định tính ưu việt của việc ứng dụng công nghệ mô hình thông tin trong việc tiết kiệm khoảng 10% chi phí và thời gian thực hiện dự án.
  • Đề xuất giải pháp đào tạo và phát triển nguồn nhân lực quản lý khối lượng số hóa với định mức trên 24 giờ đào tạo mỗi nhân viên mỗi năm.

Về định hướng tiếp theo, các đơn vị thi công cần chủ động mở rộng phạm vi ứng dụng mô hình số hóa cho toàn bộ hệ thống cơ điện và hoàn thiện trong giai đoạn năm 2024 đến năm 2025. Hãy đẩy mạnh chuyển đổi số trong công tác quản lý dự án ngay hôm nay để nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững.