Untitled 02 2021 ISSN 2734 988838 (1) Viện trưởng Viện Kinh tế xây dựng (2) Phó viện trưởng Viện Kinh tế Xây dựng > TS LÊ VĂN CƯ (1) TS NGUYỄN PHẠM QUANG TÚ (2) Cuộc cách mạng công nghiệp 4 0 đang và[.]
MƠ H ÌNH T HƠNG T IN CƠNG T R ÌNH BIM BIM - Nhân tố then chốt Cách mạng công nghiệp 4.0 ngành Xây dựng > TS LÊ VĂN CƯ (1) TS NGUYỄN PHẠM QUANG TÚ (2) Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 có ảnh hưởng lớn tới ngành Xây dựng giới Việt Nam Ứng dụng công nghệ giúp tiếp cận dự án tốt hơn, thiết kế hợp lý hơn, quản lý hiệu Nhận biết, hiểu áp dụng công nghệ nhằm tăng suất, chất lượng, tiết kiệm nguồn lực nhu cầu cấp thiết chủ thể tham gia hoạt động xây dựng BIM đời cách lâu đánh giá xu hướng tiên phong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt giai đoạn tiếp cận CMCN 4.0 ngành Xây dựng BIM cơng cụ để cụ thể hoá nhiệm vụ số hoá ngành Xây dựng, triển khai quản lý xây dựng, hạ tầng kỹ thuật thông minh; nhân tố thiếu để quản lý phát triển đô thị tương lai Để thúc đẩy áp dụng BIM hướng cần hiểu rõ vai trị, vị trí BIM tổng thể xu hướng phát triển ngành Xây dựng (1) (2) 38 Viện trưởng Viện Kinh tế xây dựng Phó viện trưởng Viện Kinh tế Xây dựng 02.2021 ISSN 2734-9888 CÔNG NGHIỆP 4.0 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XÂY DỰNG Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ (CMCN 4.0) hay Công nghiệp 4.0, xu hướng tự động hóa trao đổi liệu công nghệ sản xuất Bản chất CMCN 4.0 dựa tảng cơng nghệ số tích hợp tất công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức tạo sản phẩm Xu hướng chuyển đổi ngành Xây dựng thời kỳ CMCN 4.0 dựa kết hợp yếu tố chính, chuyển đổi sản phẩm, chuyển đổi quy trình chuyển đổi số thơng qua sử dụng công nghệ Về sản phẩm, ngành Xây dựng chuyển dần từ phương pháp thi công chỗ công trường sang thi công, lắp dựng theo mô-đun sản xuất sản phẩm tiền chế nhà máy Về quy trình làm việc, mơ hình xây dựng tinh gọn, thực dự án theo phương thức tích hợp nhiều nước nghiên cứu hoàn thiện Về công nghệ, nay, ngành Xây dựng dần tiếp cận với liệu dựa mơ hình thơng tin đối tượng vật lý (cơng trình xây dựng, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, địa hình, địa chất, thủy văn ) hướng tới tiếp cận tích hợp dựa mơ hình Trong thời kỳ CMCN 4.0, kết hợp trình chuyển đổi cách thức sản xuất, chế tạo sản phẩm xây dựng, mơ hình tổ chức thực dự án trình chuyển đổi liệu cơng trình truyền thống thành mơ hình thơng tin số dẫn đến định hình lại cách thức thiết kế, xây dựng, quản lý vận hành cơng trình xây dựng Minh họa cho q trình tổ chức xây dựng công trường theo xu hướng CMCN4.0 thể Hình Theo xu hướng này, sở mơ hình thơng tin cơng trình, cơng nghệ kết hợp giới ảo giới vật lý lại với nhằm tăng suất, chất lượng hiệu q trình thực cơng việc Q trình tổ chức xây dựng dự án theo xu hướng Công nghiệp 4.0 (sau gọi tắt Xây dựng 4.0) có thay đổi sau: - Sản xuất xây dựng công nghiệp: cách sử dụng sản xuất tiền chế, in 3D, lắp ráp, sản xuất ngồi cơng trường tự động hóa, vấn đề thách thức mặt kỹ thuật xây dựng theo phương thức thực truyền thống (sản xuất chỗ) giảm đáng kể Với quy trình sản xuất cho phép trình sản xuất liên kết thông qua phần mềm, thiết bị số với BIM Môi trường liệu chung dựa đám mây (CDE) để đưa hướng dẫn gửi trực tiếp cho sản xuất sản phẩm xây dựng nhà máy công trường Mọi thông tin liên quan đến sản xuất sản phẩm xây dựng nhà máy cơng trường số hóa, cập nhật vào mơ hình BIM CDE để quản lý - Hệ thống máy thiết bị sản xuất sản phẩm xây dựng, thi công xây dựng thông minh: công trường xây dựng Xây dựng 4.0 sử dụng robot tự động hóa để sản xuất, vận chuyển lắp ráp, hệ thống phần mềm truyền dẫn liệu để chuyển đổi thông tin kỹ thuật số thành hoạt động sản xuất nhà máy, thi công xây dựng công trường, cảm biến IoT để thu nhận thông tin quan trọng trình sản xuất, lưu kho, vận chuyển, cung ứng sản phẩm xây dựng, thi công xây dựng công trường - Công nghệ kỹ thuật số: việc chuyển đổi kỹ thuật số phụ thuộc vào phát triển hệ sinh thái kỹ thuật số, BIM CDE tảng để xây dựng tích hợp cơng cụ kỹ thuật số Hình Minh họa trình tổ chức xây dựng thời kỳ CMCN 4.0* Construction 4.0 An Innovation Platform for the Built Enviroment Edited by Anil Sawhney, Mike Riley and Javier Irizarry * ISSN 2734-9888 02.2021 39 MƠ H ÌNH T H ƠNG T IN C ƠNG T R ÌNH B IM Với trợ giúp công nghệ quét video laser, trí tuệ nhân tạo (AI) điện tốn đám mây, phân tích liệu liệu lớn, đám mây điểm, chuỗi khối, mô tăng cường thực tế, quy trình thi cơng hỗ trợ tốt Xây dựng 4.0 Hệ sinh thái kỹ thuật số, tiêu chuẩn liệu khả tương tác đóng vai trị quan trọng q trình chuyển đổi số ngành Xây dựng BIM TRONG XU HƯỚNG CMCN 4.0 ĐỐI VỚI NGÀNH XÂY DỰNG a, BIM cơng cụ để cụ thể hố nhiệm vụ số hố ngành Xây dựng: Mơ hình chung q trình xây dựng thời kỳ CMCN 4.0 kết hợp hệ thống công nghệ số với hoạt động học công trường BIM nhân tố mà dựa cơng cụ kỹ thuật số tích hợp Với trợ giúp cơng nghệ qt video laser, trí tuệ nhân tạo (AI) điện tốn đám mây, phân tích liệu liệu lớn, đám mây điểm, chuỗi khối, mơ tăng cường thực tế, quy trình thi công hỗ trợ tốt hoạt động xây dựng Cụ thể: * Quá trình thiết kế: BIM đóng vai trị tảng liệu tích hợp tất thơng tin liên quan đến cơng trình, cho phép kiến trúc sư kỹ sư xây dựng hiểu cách rõ ràng thiết kế Một mơ hình BIM tạo lập tốt giảm lỗi thiết kế, thiếu sót hiểu sai ý đồ thiết kế Hiện tại, BIM đóng vai trị cung cấp liệu cho ứng dụng kỹ thuật số xây dựng Cụ thể, giải pháp thực ảo (VR), thực ảo tăng cường (AR) thực tế hỗn hợp (MR) sử dụng BIM để mô môi trường xây dựng tổ chức tương lai để tăng cường trực quan hóa Kiểu ứng dụng cung cấp mơ tả trực quan, dễ hiểu diễn đạt xác vấn đề liên quan đến thiết kế so với việc trao đổi thông tin dựa vẽ 2D, đảm bảo thiết kế tối ưu cung cấp cho nhà thầu xây dựng bên liên quan Trong kỷ nguyên CMCN 4.0, công tác xây dựng phức tạp thực robot, kỹ sư xây dựng công nhân sử dụng VR, AR MR để hiểu đầy đủ ý định thiết kế nhận thơng tin hỗ trợ (như kích thước, quy trình hướng dẫn cơng cụ) để thực cơng việc họ Do đó, sản phẩm xây dựng hồn thành thực hóa xác cơng trình ảo (mơ hình) rà sốt, chuẩn bị trước * Q trình thi cơng xây dựng cơng trình: - Sản xuất tiền chế: Trong thời kỳ CMCN 4.0, với thông tin mô tả đầy đủ BIM, nhà máy tương lai sản xuất thành phần cơng trình theo phương thức tự động đạt độ xác cao Sản xuất tiền chế lĩnh vực mà ngành Xây dựng hưởng lợi trực tiếp từ chuyển đổi sáng kiến Công nghiệp 4.0 mang lại - Tự động hóa cơng trường: Trong tương lai, phần lớn công việc công trường xây dựng công việc thực tự động, công việc có tính chất lặp lặp lại thực robot Đối với nhiệm vụ phức tạp công nhân xây dựng thực cách hiệu với hỗ trợ mơ quy trình, thao tác thực (kỹ thuật trực quan tăng cường) Ngồi ra, quy trình đặt, giao hàng, thay 40 02.2021 ISSN 2734-9888 đổi đơn đặt hàng, lập hóa đơn, lên lịch, kiểm tra kiểm soát chất lượng, tất tối ưu hóa sở liệu tổng hợp để giữ cho dự án tiến độ ngân sách dự kiến - Giám sát tiến độ thi công: Tiến độ xây dựng thực tế so sánh với tiến độ mô tiến độ xây dựng BIM Bằng cách này, tiến độ xây dựng theo dõi tự động Với Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cảm biến trạng thái cài đặt trang phục, phương tiện, thiết bị người lao động, thông tin quan trọng liên quan đến xây dựng theo dõi thời gian thực cung cấp cho bên liên quan * Q trình quản lý, vận hành cơng trình: - Bảo trì: Hiện tại, cách cung cấp mơ hình trực quan 3D dựa BIM, số hệ thống tích hợp thơng minh cho phép nhà quản lý vận hành kỹ thuật viên xác định vị trí phận cơng trình hiệu hơn, giảm thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thơng tin cơng trình, phận, cấu kiện Hệ thống tích hợp thông minh kết hợp với mã vạch, nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) AR với BIM (được phát triển phù hợp cho hoạt động bảo trì) cung cấp thông tin liên quan cách kịp thời trực quan - Quản lý lượng: Thu thập liệu tiêu thụ lượng thực quan trọng để cung cấp phản hồi cho thiết kế hồn thiện mơ hình mơ tương lai Hệ thống tích hợp thơng minh phát triển để tích hợp BIM với liệu lượng trích xuất từ nhiều hệ thống tịa nhà (như Hệ thống quản lý tịa nhà/BMS) Các hệ thống tích hợp thơng minh cung cấp cho nhà quản lý vận hành thông tin mức tiêu thụ lượng phân tích hiệu suất; thực mơ dự báo lượng; trực quan hóa thơng tin lượng thơng qua mơ hình 3D; đề xuất kiểm sốt tịa nhà để bảo tồn lượng; theo dõi tình trạng nhiệt; phát chẩn đốn lỗi; đánh giá tính bền vững - Quản lý trường hợp khẩn cấp: Trong tương lai, hệ thống tích hợp thơng minh tích hợp tịa nhà xác định số lượng người phịng cung cấp thơng tin cho người cứu hộ cần Các hệ thống tích hợp thơng minh có khả đánh giá phương án sơ tán, lập kế hoạch đường hiểm, bảo trì thiết bị an tồn phịng cháy Ngồi ra, VR tạo để hướng dẫn việc sơ tán đánh giá hành vi người vụ hỏa hoạn b, BIM công cụ chủ yếu để triển khai quản lý xây dựng thông minh: Việc áp dụng BIM giảm thiểu giấy tờ, vẽ, hỗ trợ trao đổi thông tin kịp thời chủ thể Áp dụng BIM giúp quan quản lý nhà nước đơn giản hóa đẩy nhanh thủ tục kiểm tra, cấp giấy phép cho cơng trình xây dựng Sử dụng thuật tốn, cơng cụ tự động kiểm tra sở mơ hình BIM rút ngắn thời gian thẩm định, phê duyệt cấp có thẩm quyền c, BIM nhân tố chủ chốt để quản lý hạ tầng kỹ thuật thông minh: BIM cung cấp tính mơ hình hóa mơ phỏng, thành phần cốt lõi quản lý hạ tầng kỹ thuật theo hướng đại d, BIM nhân tố quản lý phát triển đô thị thông minh: Cùng với việc số hóa cơng trình hữu thông qua công nghệ quét 3D, đơn vị quản lý có mơ hình hồn chỉnh trạng, quy hoạch vùng quản lý thành phố Mơ hình với GIS (chính tảng số Digital twin hệ thống cơng trình thị) u cầu bắt buộc yếu tố tiên cho việc quản lý, phát triển thành phố thông minh cách bền vững Hướng triển khai nước Anh, Úc, Mỹ, Pháp ÁP DỤNG BIM TẠI VIỆT NAM Tại Việt Nam nay, khái niệm BIM dần trở nên phổ biến lĩnh vực xây dựng Nhiều chủ đầu tư, tổ chức tham gia đầu tư xây dựng nhận thức lợi ích việc sử dụng BIM đem lại triển khai áp dụng vào cơng trình từ giai đoạn thiết kế ý tưởng giai đoạn quản lý thi công Các vấn đề BIM đề cập nhiều buổi hội thảo chuyên đề quan quản lý nhà nước, quan nghiên cứu, trường đại học, đơn vị tư vấn tổ chức Các công nghệ áp dụng tảng BIM bước đầu nhiều doanh nghiệp quan tâm nghiên cứu (quét laze, AR, ) Để thúc đẩy triển khai áp dụng BIM lĩnh vực xây dựng Việt Nam, ngày 22/12/2016 Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 2500/QĐ-TTg phê duyệt Đề án áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình với quan điểm Nhà nước khuyến khích, tạo điều kiện để chủ thể liên quan áp dụng BIM, thực giải pháp nâng cao suất, chất lượng, tiết kiệm nguồn lực hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình Mục tiêu cụ thể việc áp dụng BIM giai đoạn khuyến khích áp dụng BIM nhằm nâng cao chất lượng, tiết kiệm chi phí, rút ngắn thời gian thực dự án; qua giai đoạn thực thí điểm dự án, xây dựng hành lang pháp lý tiến tới áp dụng BIM rộng rãi Trên sở nội dung Đề án, Bộ Xây dựng, quan quản lý Nhà nước giao trách nhiệm chủ trì thực ban hành Kế hoạch thực hiện, tổ chức hoạt động nâng cao nhận thức BIM, cơng bố hướng dẫn áp dụng, chương trình khung đào tạo, bồi dưỡng áp dụng BIM tổ chức hỗ trợ dự án thực thí điểm áp dụng BIM Nhìn chung nhiệm vụ theo nội dung Đề án đạt mục tiêu đề Tuy nhiên theo lộ trình, việc thực BIM dừng lại việc “khuyến khích” nên nhiều chủ đầu tư chưa sẵn sàng cho việc ứng dụng Nhiều nội dung hướng dẫn BIM chưa đưa vào văn quy phạm pháp luật gây khó khăn cho đơn vị tư vấn chủ đầu tư trình sử dụng sản phẩm từ BIM vào công tác thẩm tra, thẩm định thực công việc liên quan khác sử dụng thơng tin từ mơ hình Việc đẩy mạnh ứng dụng BIM tổ chức tư vấn, nhà thầu thi cơng cịn gặp khó khăn chi phí để đầu tư cho việc đáng kể chưa có quy định, yêu cầu cụ thể quan quản lý nhà nước BIM nên tổ chức nói chưa có mục tiêu để phát triển BIM thành hệ thống hoạt động MỘT SỐ KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT Từ thực tiễn theo dõi q trình thực thí điểm áp dụng BIM, kinh nghiệm áp dụng BIM số nước giới xu hướng tiếp cận CMCN 4.0 lĩnh vực xây dựng, để đẩy nhanh việc áp dụng BIM phù hợp với định hướng phát triển Ngành, Viện Kinh tế xây dựng kiến nghị, đề xuất số vấn đề sau: - Một là, BIM coi tảng cho việc ứng dụng công nghệ số triển khai dự án đầu tư xây dựng thời kỳ CMCN 4.0 Tiềm áp dụng BIM giới tiếp tục nghiên cứu Do đó, Đề án áp dụng BIM kết thúc cần tiếp tục theo dõi, hướng dẫn, tổng kết, đánh giá việc áp dụng BIM dự án xây dựng nói chung làm sở hoàn thiện hướng dẫn, định hướng mục tiêu áp dụng giai đoạn Bên cạnh đó, để áp dụng BIM hướng, phục vụ mục tiêu cụ thể Ngành/lĩnh vực cần thiết phải có phận đầu mối giúp cho việc kết nối đơn vị có liên quan việc theo dõi, đánh giá trình áp dụng, đề xuất định hướng áp dụng phù hợp với chiến lược phát triển Ngành Bộ phận đầu mối có chức chuyên theo dõi, tổng kết vấn đề liên quan đến ứng dụng BIM; đánh giá, đề xuất chế sách liên quan đến áp dụng BIM nói riêng, cơng nghệ số nói chung ngành Xây dựng - Hai là, sau kết thúc Đề án, môi trường pháp lý để áp dụng BIM hình thành Tuy nhiên, để việc áp dụng BIM bám sát với định hướng phát triển ngành Xây dựng giai đoạn cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thể chế, chế, sách Theo đó, tập trung hoàn thiện tiêu chuẩn áp dụng, tài liệu hướng dẫn, đào tạo, hình thức hợp đồng liên quan đến BIM nhằm khai thác tối đa lợi ích việc áp dụng - Ba là, nhằm thích ứng với thời kỳ Cách mạng công nghiệp 4.0 cần thiết phải xây dựng Tầm nhìn, Chiến lược Ngành để đáp ứng yêu cầu Cách mạng dựa sở kết thực Đề án BIM Việc xây dựng Tầm nhìn, Chiến lược giúp làm rõ quan điểm, mục tiêu, lộ trình giải pháp để thúc đẩy ứng dụng công nghệ số tiên tiến cho phát triển, đảm bảo tính khả thi, phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội, yêu cầu đổi mới, lực làm chủ công nghệ ngành Xây dựng - Bốn là, để áp dụng BIM rộng rãi, đồng thời cung cấp kịp thời thông tin phục vụ quản lý nhà nước cần phải có mơi trường trao đổi liệu chung hoạt động xây dựng Hiện nay, việc xây dựng môi trường trao đổi liệu dừng lại dự án đầu tư xây dựng, chủ thể cụ thể mà chưa có tính kết nối, chưa chuẩn hóa, điều dẫn tới rào cản việc hình thành cõ sở liệu lớn (Big Data) Các liệu dùng chung làm lãng phí nguồn lực xã hội Có thể nói, việc triển khai BIM tiền đề đổi ngành Xây dựng tương lai Trên sở ứng dụng BIM, tạo mơi trường mà chủ thể tham gia dự án hợp tác với theo cách khác biệt so với truyền thống Đây tương lai đổi hoạt động xây dựng vận hành cơng trình Ứng dụng BIM xu hướng tất yếu, mang lại nhiều lợi ích ngành Xây dựng, chủ trương tăng cường lực tiếp cận CMCN 4.0, vậy, quan chức năng, chủ thể tham gia hoạt động xây dựng cần quan tâm, sớm có kế hoạch, lộ trình thực cụ thể cho việc áp dụng v ISSN 2734-9888 02.2021 41 ...CÔNG NGHIỆP 4.0 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XÂY DỰNG Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ (CMCN 4.0) hay Công nghiệp 4.0, xu hướng tự động hóa trao đổi liệu công nghệ sản xuất Bản chất CMCN 4.0. .. đến BIM nhằm khai thác tối đa lợi ích việc áp dụng - Ba là, nhằm thích ứng với thời kỳ Cách mạng công nghiệp 4.0 cần thiết phải xây dựng Tầm nhìn, Chiến lược Ngành để đáp ứng yêu cầu Cách mạng. .. trợ tốt Xây dựng 4.0 Hệ sinh thái kỹ thuật số, tiêu chuẩn liệu khả tương tác đóng vai trị quan trọng q trình chuyển đổi số ngành Xây dựng BIM TRONG XU HƯỚNG CMCN 4.0 ĐỐI VỚI NGÀNH XÂY DỰNG a, BIM