Phát triển cách tiếp cận dựa trên dữ liệu dưới sự tích hợp của trực quan hóa 4D và khai thác quy trình để mô phỏng, chẩn đoán và dự đoán việc thực hiện xây dựng trong thế giới thực.

BIM (Building Information Modeling) và LEAN là hai phương pháp quan trọng giúp các công ty xây dựng nâng cao hiệu quả hoạt động. BIM tạo ra một môi trường cộng tác, nơi tất cả dữ liệu dự án được tập trung, cho phép trực quan hóa tốt hơn, cải thiện sự phối hợp giữa các bên liên quan và đưa ra quyết định tốt hơn trong suốt vòng đời dự án. LEAN tập trung vào việc loại bỏ lãng phí và tối ưu hóa quy trình để nâng cao sự hài lòng của khách hàng. Việc kết hợp BIM và LEAN giúp các công ty xây dựng quản lý dự án một cách hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro và tăng cường khả năng cạnh tranh. Theo tài liệu, 'These approaches focus on streamlining processes to elevate customer satisfaction, grounded in a deep understanding of one's operations' [6]. Vì vậy, hãy tập trung đầu tư và triển khai BIM và LEAN trong quy trình xây dựng.

Một trong những thách thức lớn nhất trong ngành xây dựng là việc thu thập và cấu trúc dữ liệu sự kiện. Dữ liệu xây dựng thường đến từ nhiều nguồn khác nhau và có bản chất phi cấu trúc, khiến cho việc tạo ra nhật ký sự kiện chất lượng cao trở nên khó khăn. Điều này đặc biệt đúng đối với dữ liệu giám sát, thường được ghi lại thủ công và dễ xảy ra lỗi. Ngành xây dựng cần phải tìm ra các phương pháp hiệu quả hơn để thu thập và cấu trúc dữ liệu, chẳng hạn như sử dụng các cảm biến, thiết bị IoT và phần mềm quản lý dự án. Sự phát triển của công nghệ IoT đã tạo ra một lượng lớn dữ liệu, đòi hỏi các công ty xây dựng phải có khả năng phân tích và sử dụng dữ liệu này để cải thiện quy trình của họ. Như tài liệu đã nêu, 'The construction industry faces challenges in collecting and structuring event logs due to the diversity of data sources and the unstructured nature of monitoring data' [8].

Process mining là một kỹ thuật phân tích dữ liệu mạnh mẽ có thể giúp các công ty xây dựng tối ưu hóa quy trình của họ. Kỹ thuật này sử dụng dữ liệu sự kiện để trích xuất thông tin liên quan đến quy trình, cho phép xác định các điểm nghẽn, các vấn đề và các cơ hội cải tiến. Không giống như các phương pháp truyền thống dựa trên trực giác, process mining cung cấp một cái nhìn khách quan và dựa trên bằng chứng về quy trình thực tế. Điều này giúp các công ty xây dựng đưa ra quyết định thông minh hơn và cải thiện hiệu quả hoạt động của họ. Nghiên cứu cho thấy rằng process mining có thể cải thiện giao tiếp và hiệu quả quy trình trong các dự án xây dựng. Sự kết hợp giữa process mining, BIM và các quy trình xây dựng hứa hẹn mang lại những cải tiến đáng kể.

Các phương pháp quản lý xây dựng truyền thống thường dựa vào các quy trình thủ công để theo dõi tiến độ, quản lý tài nguyên và đưa ra quyết định. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề như chậm trễ dự án, vượt quá ngân sách và sử dụng tài nguyên không hiệu quả. Các phương pháp này cũng có thể khó khăn trong việc đối phó với sự phức tạp và năng động của các dự án xây dựng hiện đại. Ví dụ, việc theo dõi tiến độ dự án bằng phương pháp thủ công có thể tốn thời gian và dễ xảy ra sai sót, đặc biệt là trên các công trường xây dựng lớn và phức tạp. Các vấn đề này cho thấy nhu cầu cấp thiết về các phương pháp quản lý xây dựng hiệu quả và tiên tiến hơn.

Sự phát triển của BIM (Building Information Modeling) và các kỹ thuật khai thác dữ liệu (data mining) mang đến một cơ hội lớn để cách mạng hóa quản lý dự án xây dựng. BIM cho phép tạo ra một mô hình kỹ thuật số của dự án xây dựng, cho phép các bên liên quan trực quan hóa, phối hợp và đưa ra quyết định tốt hơn. Các kỹ thuật khai thác dữ liệu có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu dự án và trích xuất thông tin có giá trị, chẳng hạn như xác định các điểm nghẽn, dự đoán rủi ro và tối ưu hóa quy trình. Kết hợp BIM và data mining giúp tạo ra một phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu, chính xác và hiệu quả hơn để quản lý các dự án xây dựng phức tạp. Điều này mở ra những khả năng mới cho việc cải thiện hiệu suất, giảm chi phí và tăng cường sự hài lòng của khách hàng.

Mặc dù BIM và data mining mang lại nhiều lợi ích tiềm năng, nhưng việc tích hợp chúng vào quy trình quản lý xây dựng không phải là không có thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự thiếu cơ chế thu thập dữ liệu có cấu trúc trên các công trường xây dựng. Để khai thác quy trình hiệu quả, cần phải có nhật ký sự kiện chất lượng cao, ghi lại tất cả các hoạt động và sự kiện quan trọng trong dự án. Ngoài ra, ngành xây dựng có bản chất phân mảnh, với nhiều bên liên quan khác nhau tham gia vào dự án. Điều này có thể gây khó khăn cho việc chia sẻ dữ liệu và phối hợp hoạt động. Việc vượt qua những thách thức này đòi hỏi sự hợp tác giữa các bên liên quan, đầu tư vào công nghệ và phát triển các tiêu chuẩn và giao thức chung.

Phân tích nhật ký sự kiện là một bước quan trọng trong process mining. Nhật ký sự kiện chứa thông tin chi tiết về tất cả các hoạt động và sự kiện đã xảy ra trong một quy trình cụ thể. Bằng cách phân tích nhật ký sự kiện, có thể xác định các điểm nghẽn, là những hoạt động làm chậm toàn bộ quy trình. Ví dụ, nếu một hoạt động cụ thể thường xuyên bị trì hoãn, đó có thể là một điểm nghẽn cần được giải quyết. Để phân tích nhật ký sự kiện, có thể sử dụng các công cụ process mining chuyên dụng, cung cấp các báo cáo và hình ảnh trực quan hóa giúp xác định các điểm nghẽn một cách dễ dàng. Việc xác định và giải quyết các điểm nghẽn có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của quy trình xây dựng.

Process mining cho phép so sánh quy trình thực tế với quy trình đã lên kế hoạch, giúp xác định các sai lệch và các vấn đề tiềm ẩn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các dự án xây dựng, nơi quy trình thường phức tạp và có thể thay đổi theo thời gian. Bằng cách so sánh quy trình thực tế với quy trình đã lên kế hoạch, các nhà quản lý dự án có thể xác định các hoạt động không tuân thủ theo kế hoạch, các tài nguyên không được sử dụng hiệu quả và các quy trình tuân thủ không được tuân thủ. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra các biện pháp khắc phục và cải thiện quy trình. Ví dụ, nếu một hoạt động cụ thể thường xuyên bị trì hoãn so với kế hoạch, có thể cần phải điều chỉnh kế hoạch hoặc phân bổ thêm tài nguyên cho hoạt động đó.

Process mining cho phép theo dõi hiệu suất của các quy trình theo thời gian, giúp các nhà quản lý dự án xác định các xu hướng và mẫu có thể giúp họ cải thiện quy trình của mình. Bằng cách theo dõi hiệu suất, có thể xác định các quy trình đang hoạt động tốt và các quy trình cần cải thiện. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định sáng suốt về cách cải thiện quy trình xây dựng. Ví dụ, nếu một quy trình cụ thể đang hoạt động tốt, có thể nhân rộng quy trình đó sang các dự án khác. Ngược lại, nếu một quy trình cụ thể đang gặp vấn đề, có thể thực hiện các biện pháp để cải thiện quy trình đó.

4D Visualization tạo ra một mô phỏng trực quan về quy trình xây dựng bằng cách kết hợp mô hình BIM với lịch trình dự án. Mô hình BIM chứa thông tin chi tiết về tất cả các thành phần của dự án, bao gồm hình học, vật liệu và thuộc tính. Lịch trình dự án chứa thông tin về thời gian bắt đầu và kết thúc của mỗi hoạt động. Bằng cách kết hợp hai thông tin này, 4D Visualization tạo ra một mô phỏng trực quan về cách dự án sẽ tiến triển theo thời gian. Mô phỏng này có thể được sử dụng để xác định các xung đột tiềm ẩn, tối ưu hóa kế hoạch dự án và cải thiện giao tiếp giữa các bên liên quan.

Một trong những lợi ích chính của 4D Visualization là khả năng dự đoán và phòng ngừa các vấn đề tiềm ẩn. Bằng cách xem mô phỏng về quy trình xây dựng, các nhà quản lý dự án có thể xác định các vấn đề có thể xảy ra, chẳng hạn như xung đột giữa các hoạt động, thiếu tài nguyên hoặc chậm trễ tiến độ. Khi các vấn đề tiềm ẩn được xác định, các nhà quản lý dự án có thể thực hiện các biện pháp phòng ngừa để tránh chúng. Ví dụ, nếu có xung đột giữa hai hoạt động, có thể điều chỉnh lịch trình để tránh xung đột. Hoặc, nếu có nguy cơ thiếu tài nguyên, có thể đặt hàng thêm tài nguyên trước. Bằng cách dự đoán và phòng ngừa các vấn đề tiềm ẩn, 4D Visualization có thể giúp giảm thiểu rủi ro dự án và đảm bảo dự án được hoàn thành đúng thời hạn và trong ngân sách.

4D Visualization có thể được sử dụng để cải thiện giao tiếp và đào tạo trong các dự án xây dựng. Bằng cách cung cấp một mô phỏng trực quan về dự án, 4D Visualization giúp tất cả mọi người hiểu rõ hơn về những gì cần phải làm và khi nào cần phải làm. Điều này có thể giúp giảm thiểu sự hiểu lầm, cải thiện sự phối hợp và tăng cường hiệu quả của dự án. Ngoài ra, 4D Visualization có thể được sử dụng để đào tạo nhân viên và cải thiện an toàn trên công trường xây dựng. Bằng cách mô phỏng các tình huống nguy hiểm tiềm ẩn, 4D Visualization có thể giúp nhân viên nhận biết và tránh các nguy cơ.

Dự án nghiên cứu điển hình là một dự án xây dựng [mô tả ngắn gọn về dự án, ví dụ: một tòa nhà cao tầng, một khu phức hợp thương mại, v.v.]. Dự án này được chọn vì nó có tính phức tạp cao và đòi hỏi sự quản lý chặt chẽ để đảm bảo tiến độ và chất lượng. Các bên liên quan trong dự án bao gồm [liệt kê các bên liên quan chính, ví dụ: chủ đầu tư, nhà thầu, kiến trúc sư, kỹ sư, v.v.]. Mục tiêu của dự án là [mô tả mục tiêu chính của dự án, ví dụ: hoàn thành đúng thời hạn, trong ngân sách, đạt chất lượng cao, v.v.]. Để đạt được mục tiêu này, các nhà quản lý dự án đã quyết định tích hợp 4D Visualization và Process Mining vào quy trình quản lý dự án.

Kết quả từ dự án nghiên cứu điển hình cho thấy rằng việc tích hợp 4D Visualization và Process Mining có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho quản lý dự án xây dựng. Cụ thể, dự án đã đạt được những thành công sau: [liệt kê các thành công chính, ví dụ: giảm thời gian hoàn thành dự án, giảm chi phí dự án, cải thiện chất lượng dự án, tăng cường sự hài lòng của khách hàng, v.v.]. Các bài học kinh nghiệm từ dự án bao gồm: [liệt kê các bài học kinh nghiệm chính, ví dụ: tầm quan trọng của việc lập kế hoạch cẩn thận, tầm quan trọng của việc giao tiếp hiệu quả, tầm quan trọng của việc sử dụng công nghệ phù hợp, v.v.]. Các bài học kinh nghiệm này có thể được áp dụng cho các dự án xây dựng khác để cải thiện hiệu suất và giảm thiểu rủi ro.

Để đánh giá hiệu quả của việc tích hợp 4D Visualization và Process Mining, các nhà quản lý dự án đã so sánh chi phí và thời gian của dự án với các dự án tương tự không sử dụng hai công nghệ này. Kết quả cho thấy rằng dự án đã đạt được những cải tiến đáng kể về hiệu quả chi phí và thời gian. Cụ thể, chi phí dự án đã giảm [số phần trăm] và thời gian hoàn thành dự án đã giảm [số phần trăm]. Điều này cho thấy rằng việc tích hợp 4D Visualization và Process Mining có thể là một khoản đầu tư đáng giá cho các dự án xây dựng.

Việc tích hợp AI và Machine Learning vào quy trình Process Mining sẽ giúp tự động hóa quá trình phân tích dữ liệu và trích xuất thông tin có giá trị. AI có thể được sử dụng để xác định các xu hướng và mẫu trong dữ liệu, dự đoán các vấn đề có thể xảy ra và đề xuất các biện pháp phòng ngừa. Machine Learning có thể được sử dụng để tạo ra các mô hình dự đoán dựa trên dữ liệu lịch sử, giúp các nhà quản lý dự án đưa ra các quyết định thông minh hơn. Việc tích hợp AI và Machine Learning sẽ giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người trong quá trình phân tích dữ liệu, cải thiện độ chính xác và tăng tốc độ phân tích.

Sự phát triển của các thiết bị IoT sẽ cung cấp nhiều dữ liệu hơn về hoạt động của các công trường xây dựng. Các thiết bị IoT có thể được sử dụng để theo dõi vị trí của các thiết bị, thu thập dữ liệu về môi trường (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn), theo dõi hiệu suất của máy móc và thiết bị, v.v. Dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích chi tiết hơn về quy trình xây dựng, xác định các vấn đề và tối ưu hóa quy trình. Việc sử dụng IoT cũng có thể giúp cải thiện an toàn trên công trường xây dựng, bằng cách theo dõi vị trí của nhân viên và cảnh báo về các nguy cơ tiềm ẩn.

Có một số hướng nghiên cứu tiếp theo có thể được thực hiện để cải thiện việc ứng dụng 4D Visualization và Process Mining trong quản lý xây dựng. Một hướng nghiên cứu là phát triển các phương pháp mới để thu thập và xử lý dữ liệu sự kiện. Một hướng nghiên cứu khác là phát triển các mô hình dự đoán chính xác hơn bằng cách sử dụng AI và Machine Learning. Ngoài ra, cần có thêm nghiên cứu về cách tích hợp 4D Visualization và Process Mining với các công nghệ khác, chẳng hạn như BIM, GIS và Virtual Reality. Những nghiên cứu này sẽ giúp cải thiện hiệu suất và hiệu quả của các dự án xây dựng trong tương lai.