Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng tại Việt Nam đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong bối cảnh chuyển dịch chuỗi cung ứng toàn cầu và tác động của đại dịch Covid-19. Theo Bộ trưởng Bộ Tài chính, tổng vốn đầu tư công năm 2020 đạt gần 700 nghìn tỷ đồng, gấp 2,2 lần so với năm 2019, cho thấy tiềm năng tăng trưởng lớn của ngành xây dựng. Tuy nhiên, các dự án xây dựng thường xuyên gặp phải các vấn đề như thay đổi thiết kế, phát sinh chi phí, chậm trễ tiến độ và tranh chấp, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và thành công của dự án.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng mô hình Thông tin Công trình (BIM) trong quản lý thay đổi phát sinh của dự án xây dựng, nhằm cải thiện hiệu quả theo dõi và tính toán chi phí phát sinh trong giai đoạn thi công kết cấu. Nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế dựa trên BIM, kết hợp các công cụ hiện đại như Revit, Excel, VBA, Microsoft Project và Navisworks để xây dựng mô hình BIM 5D, giúp đồng bộ thông tin về khối lượng, tiến độ và chi phí.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các thay đổi trong giai đoạn thi công kết cấu, bao gồm thay đổi tiết diện, chiều cao tầng và các kết cấu phụ. Mục tiêu chính là xây dựng công cụ hỗ trợ cập nhật tiến độ và tính toán chi phí phát sinh, đồng thời đề xuất quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống 2D CAD. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao năng lực quản lý dự án xây dựng, giảm thiểu rủi ro và tranh chấp, đồng thời tối ưu hóa chi phí và tiến độ thi công.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Mô hình Thông tin Công trình (BIM): BIM 3D cung cấp mô hình trực quan, chứa đựng đầy đủ thông tin về cấu kiện công trình, giúp truy xuất nhanh khối lượng và kiểm soát thiết kế. BIM 4D tích hợp tiến độ thi công qua Microsoft Project, trong khi BIM 5D bổ sung thông tin chi phí thi công, tạo môi trường quản lý toàn diện về khối lượng, tiến độ và chi phí.

  • Quy trình quản lý thay đổi thiết kế: Theo hợp đồng quốc tế FIDIC và các quy định pháp luật Việt Nam, quy trình xử lý yêu cầu thay đổi thiết kế bao gồm các bước: nhận yêu cầu, kiểm tra và thống nhất thông tin, phân loại yêu cầu, trình duyệt bản vẽ thi công, cập nhật khối lượng, chi phí và tiến độ, báo cáo ảnh hưởng tiến độ và chi phí phát sinh.

  • Nguyên nhân và tác động của thay đổi thiết kế: Các nguyên nhân chính gồm yêu cầu từ chủ đầu tư, nhà thầu thiết kế, nhà tư vấn, điều kiện thi công và các yếu tố khách quan như thời tiết, chính trị. Thay đổi thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và tiến độ, đồng thời gây ra các tranh chấp và giảm năng suất lao động.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: Yêu cầu bổ sung thông tin (RFI), Bảng chi tiết khối lượng thi công (BOQ), Gia hạn thời gian hoàn thành dự án (EOT), Thông báo ảnh hưởng tiến độ (NOD), và Báo cáo tác động (Claim Report).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực tế và phân tích mô hình công nghệ:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các dự án xây dựng thực tế tại Việt Nam, tập trung vào giai đoạn thi công kết cấu với các thay đổi thiết kế cụ thể như thay đổi tiết diện, chiều cao tầng và kết cấu phụ. Ngoài ra, dữ liệu được lấy từ các phần mềm chuyên môn như Revit (BIM 3D), Microsoft Project (tiến độ), Excel và VBA (tính toán chi phí), Navisworks (mô hình BIM 5D).

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các dự án có áp dụng công nghệ BIM và có hồ sơ thay đổi thiết kế phát sinh trong giai đoạn thi công kết cấu để đảm bảo tính đại diện và khả năng ứng dụng thực tiễn.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định lượng và định tính dựa trên việc xây dựng quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế ứng dụng BIM, phát triển chương trình hỗ trợ cập nhật và tính toán chi phí phát sinh trên nền tảng VBA, đồng thời liên kết dữ liệu giữa các phần mềm để tạo mô hình BIM 5D. Các thuật toán được phát triển dựa trên cơ sở dữ liệu thực tế nhằm tối ưu hóa thời gian cập nhật, phân tích và kiểm soát thay đổi.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 10/2020 đến tháng 6/2021, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng quy trình, phát triển công cụ hỗ trợ, thử nghiệm trên mô hình thực tế và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xác định các nhóm nhân tố ảnh hưởng đến thay đổi thiết kế: Nghiên cứu phân loại các nguyên nhân thay đổi thiết kế từ các bên liên quan gồm chủ đầu tư, nhà thầu thiết kế, nhà tư vấn, nhà thầu thi công và các yếu tố khác. Trong đó, nhà thầu thiết kế chiếm tỷ lệ ảnh hưởng lớn nhất với khoảng 45%, chủ đầu tư chiếm khoảng 10,4%, còn lại là các nhóm khác.

  2. Hiệu quả của quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế ứng dụng BIM: So với quy trình truyền thống 2D CAD, quy trình ứng dụng BIM cho phép xử lý đa nhiệm nhiều yêu cầu thay đổi cùng lúc, giảm nhân lực quản lý thông tin, tăng tốc độ tính toán khối lượng và chi phí phát sinh. Thời gian phản hồi yêu cầu thay đổi được rút ngắn đáng kể, giúp nhà thầu có cơ sở lập kế hoạch thi công kịp thời.

  3. Ứng dụng công cụ hỗ trợ tính toán chi phí phát sinh trên nền tảng VBA: Công cụ này giúp tự động cập nhật khối lượng và tính toán chi phí phát sinh chi tiết theo từng hạng mục như bê tông, cốt thép, coffa, đồng thời tính toán chi phí kéo dài tiến độ. Kết quả thử nghiệm trên hai case study cho thấy chi phí phát sinh được cập nhật nhanh chóng và chính xác, giảm thiểu sai sót so với phương pháp thủ công.

  4. Mô hình BIM 5D tích hợp thông tin khối lượng, tiến độ và chi phí: Việc liên kết dữ liệu từ Revit, Microsoft Project và Navisworks tạo ra môi trường BIM 5D giúp trực quan hóa toàn bộ thông tin dự án, cảnh báo kịp thời ảnh hưởng của thay đổi thiết kế đến tiến độ và chi phí. So sánh tiến độ thi công trước và sau khi cập nhật thay đổi cho thấy tiến độ có thể bị kéo dài từ vài ngày đến vài tuần tùy mức độ thay đổi.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy ứng dụng BIM trong quản lý thay đổi thiết kế mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với phương pháp truyền thống. Việc xử lý đa nhiệm và tự động hóa tính toán giúp giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả quản lý. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào tính toán chi phí phát sinh tổng thể, nghiên cứu này nâng cao mức độ chi tiết, phân tích theo từng hạng mục công tác, phù hợp với yêu cầu thực tiễn của nhà thầu.

Việc tích hợp mô hình BIM 5D giúp các bên liên quan có cái nhìn tổng thể và trực quan về tác động của thay đổi thiết kế, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời nhằm giảm thiểu rủi ro về chi phí và tiến độ. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra một số khó khăn trong việc phổ cập BIM do yêu cầu về công nghệ, kiến thức chuyên môn và sự đồng bộ giữa các bên tham gia dự án.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh tiến độ thi công trước và sau thay đổi, bảng thống kê chi phí phát sinh chi tiết theo từng hạng mục, cũng như sơ đồ quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế ứng dụng BIM để minh họa hiệu quả và tính khả thi của quy trình đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai đào tạo chuyên sâu về BIM và các công cụ hỗ trợ cho đội ngũ quản lý dự án: Tăng cường năng lực công nghệ và kỹ năng sử dụng phần mềm như Revit, Navisworks, VBA nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng BIM trong quản lý thay đổi thiết kế. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Các công ty xây dựng, trường đào tạo chuyên ngành.

  2. Xây dựng và áp dụng quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế chuẩn hóa dựa trên BIM: Đảm bảo quy trình xử lý đa nhiệm, tự động hóa tính toán chi phí và tiến độ, giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ phản hồi. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng. Chủ thể: Ban quản lý dự án, nhà thầu thi công.

  3. Phát triển và hoàn thiện công cụ hỗ trợ tính toán chi phí phát sinh tích hợp VBA và Excel: Tối ưu thuật toán, mở rộng tính năng theo dõi chi tiết từng hạng mục công tác, hỗ trợ báo cáo tự động. Thời gian thực hiện: 6 tháng. Chủ thể: Bộ phận kỹ thuật công nghệ thông tin của nhà thầu.

  4. Khuyến khích áp dụng mô hình BIM 5D trong các dự án xây dựng quy mô lớn và phức tạp: Tạo môi trường dữ liệu đồng bộ, trực quan giúp các bên liên quan phối hợp hiệu quả, giảm thiểu rủi ro phát sinh. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể: Chủ đầu tư, nhà thầu, tư vấn thiết kế.

  5. Xây dựng chính sách hỗ trợ và khuyến khích ứng dụng BIM từ cơ quan quản lý nhà nước: Ban hành các văn bản hướng dẫn, tiêu chuẩn áp dụng BIM trong quản lý dự án xây dựng, tạo điều kiện thuận lợi cho doanh nghiệp tiếp cận công nghệ mới. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Bộ Xây dựng, các cơ quan quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý dự án xây dựng: Nghiên cứu cung cấp quy trình và công cụ quản lý thay đổi thiết kế hiệu quả, giúp nâng cao năng lực kiểm soát chi phí và tiến độ, giảm thiểu rủi ro phát sinh trong thi công.

  2. Nhà thầu thi công: Áp dụng mô hình BIM 5D và công cụ hỗ trợ tính toán chi phí phát sinh giúp truy xuất nhanh khối lượng, lập kế hoạch thi công chính xác, từ đó tối ưu nguồn lực và giảm thiểu tranh chấp.

  3. Chuyên gia tư vấn thiết kế và giám sát: Hiểu rõ các nguyên nhân và tác động của thay đổi thiết kế, phối hợp hiệu quả với các bên liên quan trong việc cập nhật và kiểm soát thay đổi, đảm bảo chất lượng dự án.

  4. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Quản lý Xây dựng: Tài liệu tham khảo về ứng dụng công nghệ BIM trong quản lý dự án, phương pháp nghiên cứu kết hợp công nghệ thông tin và quản lý dự án, mở ra hướng nghiên cứu mới về quản lý thay đổi thiết kế.

Câu hỏi thường gặp

  1. BIM là gì và tại sao lại quan trọng trong quản lý thay đổi thiết kế?
    BIM (Building Information Modeling) là mô hình thông tin công trình giúp tạo dựng mô hình 3D chứa đựng đầy đủ thông tin về cấu kiện và dự án. BIM quan trọng vì giúp các bên liên quan có cái nhìn trực quan, đồng bộ thông tin, từ đó quản lý hiệu quả thay đổi thiết kế, giảm sai sót và tranh chấp.

  2. Quy trình xử lý thay đổi thiết kế truyền thống có những hạn chế gì?
    Quy trình truyền thống dựa trên bản vẽ 2D CAD thường xử lý đơn nhiệm, mất nhiều thời gian và nhân lực để tổng hợp thông tin, tính toán chi phí phát sinh, dẫn đến phản hồi chậm và dễ sai sót trong quản lý thay đổi.

  3. Ứng dụng BIM 5D giúp cải thiện quản lý dự án như thế nào?
    BIM 5D tích hợp thông tin về khối lượng, tiến độ và chi phí thi công, giúp trực quan hóa toàn bộ dự án, cảnh báo kịp thời ảnh hưởng của thay đổi thiết kế, từ đó hỗ trợ lập kế hoạch và kiểm soát chi phí, tiến độ hiệu quả hơn.

  4. Công cụ VBA được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
    VBA được ứng dụng để phát triển chương trình tự động cập nhật khối lượng và tính toán chi phí phát sinh dựa trên dữ liệu từ mô hình BIM, giúp giảm thời gian và nhân lực, tăng độ chính xác trong quản lý thay đổi thiết kế.

  5. Những khó khăn khi áp dụng BIM trong quản lý thay đổi thiết kế là gì?
    Khó khăn bao gồm yêu cầu cao về công nghệ và kiến thức chuyên môn, sự đồng bộ giữa các bên tham gia dự án, chi phí đầu tư ban đầu và việc phổ cập BIM chưa rộng rãi như phần mềm truyền thống.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công quy trình xử lý thông tin thay đổi thiết kế ứng dụng BIM, cải thiện hiệu quả quản lý chi phí và tiến độ dự án xây dựng.
  • Công cụ hỗ trợ tính toán chi phí phát sinh trên nền tảng VBA giúp tự động hóa và tăng độ chính xác trong quản lý thay đổi.
  • Mô hình BIM 5D tích hợp dữ liệu khối lượng, tiến độ và chi phí tạo môi trường quản lý toàn diện, trực quan cho các bên liên quan.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực quản lý dự án xây dựng tại Việt Nam, đồng thời mở ra hướng phát triển ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai đào tạo, hoàn thiện công cụ hỗ trợ và mở rộng áp dụng quy trình trong các dự án thực tế để đánh giá hiệu quả lâu dài.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà quản lý và nhà thầu nên bắt đầu tích hợp BIM và các công cụ hỗ trợ vào quy trình quản lý dự án để nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro phát sinh trong thi công.