ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, công nghệ, các phần mềm mô phỏng mô hình thông tin công trình (BIM), hệ thống thông tin địa lý (GIS). Lĩnh vực Xây dựng cũng chịu ảnh hưởng rất lớn từ các công cụ, kỹ thuật mới này được ứng dụng vào trong lĩnh vực. Cùng với đó là nhu cầu sử dụng các sản phẩm dữ liệu từ các công trình hiện trạng, di tích, bảo tàng ngày càng tăng. Mặc khác, nhiều công trình đang sử dụng hiện nay không hoàn toàn có bản vẽ đầy đủ, đặc biệt là các công trình hành chính, di tích hoặc các trường đại học được xây dựng trong nhiều năm trước.
Các bản vẽ hoàn công hiện nay cũng không hoàn toàn chính xác, có sai sót hoặc không được chỉnh sửa, cập nhật đúng theo thực tế. 1: Hình ảnh minh họa ứng dụng công nghệ trong bảo tồn di sản văn hóa [1] Công tác đo vẽ hiện trạng theo phương thức truyền thống rất tốn thời gian, nhân công. Công tác quản lý vận hành, bảo trì cũng gặp khó khăn vì không nắm được toàn bộ thông tin của công trình, thiết bị, hệ thống, dẫn tới gây thất thoát, khó sửa chữa và không có cơ sở để kiểm tra, thẩm định theo dõi, đánh giá tình trạng, sửa chữa và cập nhật mới. Đơn vị quản lý vận hành thông thường vẫn dựa theo quy trình cũ: dựa vào bản vẽ đang có để sửa chữa sự cố, tổng hợp, quản lý tài sản và lưu trữ.
Quy trình này thiếu đồng bộ, độ tin cậy chưa cao cũng như việc quản lý theo dõi trong tương lai sẽ gặp nhiều khó khăn. Các công tác quản lý vận hành thông thường được bắt đầu sau khi kết thúc quá trình xây dựng và bàn giao công trình cho chủ đầu tư. Đây thường là một công tác ít nhận được sự quan tâm thích đáng, nhưng lại chiếm tới khoảng 60% chi phí của toàn bộ vòng đời dự án [2]. Học viên: Phan Quốc Thái MSHV: 2170895 2 Vì thế, để đưa ra được quy trình ứng dụng công nghệ vào công tác quản lý vận hành một cách có hiệu quả, tiết kiệm hơn cho đơn vị quản lý tòa nhà, học viên đề xuất thực hiện đề tài: “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SCAN-TO-BIM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG QUẢN LÝ VẬN HÀNH CƠ SỞ VẬT CHẤT”.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1. Tình hình nghiên cứu trong nước Với xu thế công nghệ phát triển vô cùng mạnh mẽ và nhanh chóng như hiện nay, việc ứng dụng các công nghệ vào trong lĩnh vực xây dựng đang rất được quan tâm. Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về chủ đề này nói chung và lĩnh vực quản lý vận hành nói riêng, các ứng dụng công nghệ đã được thực hiện trên các phương diện sau: - Để đảm bảo việc thu thập dữ liệu đám mây điểm, thiết bị quét laser 3 chiều (3D) mặt đất đã được sử dụng cùng với việc thu thập dữ liệu trên không từ các thiết bị bay không người lái (UAV) để thu thập tất cả các thông tin dự án. Ngoài ra, thông tin được thu thập từ các nguồn thiết bị bao gồm hàng tỷ điểm dữ liệu, mỗi điểm dữ liệu có thông tin tọa độ (X, Y và Z) và thông số màu sắc.
Công nghệ quét laser 3D hiện tại có độ chính xác rất cao. Quá trình được sử dụng ở trên để xử lý dữ liệu đã chỉ ra rằng có thể kết hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau. Sẽ có nhiều nghiên cứu sâu hơn trong tương lai được thực hiện để đánh giá độ chính xác của dữ liệu được thu thập độc lập và dữ liệu được thu kết hợp từ nhiều loại thiết bị. Do đó, việc sử dụng quét laser 3D trong ngành xây dựng càng được khuyến khích hơn nữa.
Trong tương lai, việc sử dụng công nghệ quét laser 3D cho các dự án khảo sát, thiết kế và kiểm tra cũng như tạo các mô hình BIM phục vụ công tác quản lý xây dựng sẽ trở nên thiết thực và hiệu quả [3]. - Theo nghiên cứu của nhóm tác giả , khi xử lý dữ liệu đám mây điểm để thành lập bản đồ bằng các phần mềm thiết kế như Autodesk Civil 3D, phần mềm Virtual Surveyor, phần mềm Cyclone 3Dreshaper thì công tác trắc địa đạt độ chính xác cao và thời gian xử lý nhanh. Và với công nghệ quét 3D laser, thời gian khảo sát tại hiện trường được rút ngắn và hiệu quả khảo sát cao. Việc sử dụng công nghệ Học viên: Phan Quốc Thái MSHV: 2170895 3 quét laser 3D mặt đất trong khảo sát đã trở thành một giải pháp tối ưu và thiết thực, mang lại một bước tiến mới trong lĩnh vực xây dựng [4].
- Sự hỗ trợ của mô hình thông tin công trình (BIM) cho quản lý vận hành có thể được tóm tắt trong các lợi ích tuyệt vời như sau: hỗ trợ thu thập và tích hợp tất cả thông tin công trình theo mô hình đa chiều trực quan, đồng bộ cao. Hỗ trợ phân loại và phân luồng hệ thống thông tin, đảm bảo việc trao đổi thông tin thông suốt, giải quyết vấn đề trùng lặp thông tin, từ đó giảm thiểu lãng phí thời gian và nguồn lực doanh nghiệp, hỗ trợ hoạt động bảo trì, sửa chữa, hỗ trợ mô phỏng và dự báo các sự cố có thể xảy ra, tạo điều kiện giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành, bảo dưỡng, thay thế kịp thời và duy trì độ bền kết cấu trong suốt thời gian vận hành. Mô hình thông tin công trình (BIM) hỗ trợ các quyết định trong vận hành thông minh để tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà nhằm hướng tới xây dựng bền vững [5]. - Ứng dụng hệ thống thông địa địa lý (GIS) trong quản lý giúp tăng năng lực, tiết kiệm thời gian, tăng năng suất, nâng cao hiệu quả công việc trong quản lý.
Kỹ năng phân tích chủ yếu trong các ứng dụng là thống kê và mô hình hóa. Do mục đích của bất kỳ hệ thống phân tích nào trong hệ thống thông tin địa lý là hiểu rõ mối quan hệ giữa các vị trí không gian và các hiện tượng địa lý nên việc cung cấp thông tin một cách kịp thời, trực quan và toàn diện là rất cần thiết. Hỗ trợ cung cấp thông tin quan trọng cho các chiến lược hỗ trợ phát triển bền vững [6]. - Trong luận văn thạc sĩ của mình, anh Trương Hữu Hà Ninh đã giới thiệu tổng quan về quản lý vận hành tòa nhà và ứng dụng mô hình hóa thông tin công trình (BIM) trong quản lý tòa nhà, xây dựng ứng dụng mô hình hóa thông tin công trình (BIM) hỗ trợ quản lý vận hành tòa nhà.
Tác giả đã đề xuất việc tạo ra các ứng dụng thử nghiệm để áp dụng quy trình và đánh giá khả năng sử dụng thông tin trong mô hình thông tin công trình cho các mục đích khác nhau. Tính khả thi của quy trình này đã được chứng minh bằng việc thử nghiệm trong thực nghiệm và trình bày trong kết quả của luận văn [7]. - Hay trong luận văn thạc sĩ của mình, anh Trương Văn Cường đã cung cấp những thông tin cần thiết cho các giai đoạn quản lý, vận hành và bảo trì của một dự án. Tác giả cũng xây dựng ứng dụng di động để bộ phận quản lý vận hành (FM) có Học viên: Phan Quốc Thái MSHV: 2170895 4 thể dễ dàng truy cập thông tin và cập nhật tình trạng thiết bị cho các bộ phận liên quan nắm được [8].
Tình hình nghiên cứu ngoài nước Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để ứng dụng các công nghệ cao vào công tác quản lý vận hành. Và ngành công nghiệp này ngày càng được quan tâm và ứng dụng vào thực tiễn. Qua đó sự phát triển của mô hình thông tin công trình (BIM), của ứng dụng các công nghệ trong lĩnh vực xây dựng có những bước chuyển mình rất đáng kể. Đã có rất nhiều nghiên cứu liên quan đã được tiến hành, tiêu biểu như: - Theo nghiên cứu của Qiuchen Lu và các đồng nghiệp, việc triển khai mô hình thông tin công trình (BIM) trong quá trình quản lý vận hành vẫn còn rất hạn chế.
Nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc xác định các yếu tố thúc đẩy việc áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong giai đoạn vận hành và bảo trì (O&M), mà không xem xét sự liên kết của chúng trong quá trình vận hành dự án. Trong bài viết này, nhóm tác giả sử dụng Mô hình Hệ thống Hoạt động Phân tích (ASM) để phân tích các dự án có và không có mô hình thông tin công trình trong quá trình vận hành nhằm đưa ra các động lực và hành động khuyến khích để nâng cao việc ứng dụng mô hình thông tin công trình trong quá trình vận hành và bảo trì [9]. - Theo bài báo của nhóm nghiên cứu của Sandra T. Matarneh và các cộng sự, nhóm đã xác định các thông tin chung của giaiđoạn vận hành có sử dụng mô hình thông tin công trình (BIM) và đưa ra quy trìnhchung để đưa ra bộ thông tin và quy trình chuyển giao từ lúc bàn giao công trình đến quá trình vận hành.
Sử dụng phân tích nhân tố EFA nhóm đã xếp hạng các nhân tốt tham khảo từ các bài báo trước và đưa ra 5 nhóm chính trong giai đoạn vận hành, bao gồm: Thông tin chung về vận hành, thông tin quản lý năng lượng, thông tin quản lý bảo trì, thông tin quản lý không gian và thông tin quản lý tài sản [10]. - Như trong nghiên cứu liên quan đến xây dựng mô hình thông tin khảo cổ học, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai cách tiếp cận: biểu diễn mô hình kỹ thuật số theo định hướng phục dựng và tập trung các nguồn tài nguyên để phục vụ công tác bảo trì tòa nhà. Các phần mới được được tạo ra dưới dạng mô phỏng tòa nhà; về mức Học viên: Phan Quốc Thái MSHV: 2170895 5 độ phát triển (LOD), cả hai hệ thống mô hình thông tin công trình (BIM) truyền tải tốt nhất các chi tiết hiện có, từ biểu diễn thấp nhất là các khối tượng trưng đến biểu diễn mức độ cao nhất là các chi tiết hình học và thông tin liên quan [11]. - Hay trong nghiên cứu tích hợp Mô hình thông tin công trình (BIM) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cho phép các nhà quản lý trực quan hóa mô hình 3D của khuôn viên một cách hiệu quả.
Dữ liệu BIM IFC (IFC: Định dạng file chia sẻ thông tin dùng chung) cung cấp thông tin có thể được tinh chỉnh để sử dụng cho phân tích không gian trong hệ thống thông tin địa lý.
