Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (3V): 123–138 GIÁM SÁT TIẾN ĐỘ VÀ KHỐI LƯỢNG THỰC TẾ BẰNG MƠ HÌNH 3D TRÊN DỮ LIỆU ĐÁM MÂY THÔNG QUA NỀN TẢNG AUTODESK FORGE Phạm Vũ Hồng Sơna,b , Nguyễn Đình Bảoa,b,∗ a Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 268 đường Lý Thường Kiệt, quận 10, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam b Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Nhận ngày 27/01/2021, Sửa xong 19/05/2021, Chấp nhận đăng 20/05/2021 Tóm tắt Trong quản lý dự án xây dựng, tiến độ chi phí ln thay đổi hàng ngày chịu chi phối nhiều khía cạnh thực tế từ cơng trường Điều ảnh hưởng đến tổng thời gian hồn thành tổng ngân sách dự án Nghiên cứu đề xuất tiện ích mở rộng (ONSK18) tích hợp trực tiếp phần mềm Autodesk Revit, tảng Autodesk Forge kết hợp phương pháp Giá trị đạt (Earned Value Method - EVM) để theo dõi tiến độ chi phí dự án xây dựng Đồng thời tạo cổng kết nối bên tham gia dự án cách chia sẻ mơ hình 3D bao gồm thông tin tiến độ khối lượng thực tế dự án cách trực quan, cụ thể Mơ hình đề xuất đánh giá dự án thi công kết cấu nhà phố đường Lạc Long Quân, Quận 11, TP Hồ Chí Minh Kết so sánh với thực tế chứng tỏ tính hợp lý khả đưa dự đốn xác mơ hình Từ khố: tiến độ; chi phí; khối lượng; Autodesk Forge; EVM; mơ hình 3D MONITOR SCHEDULE AND QUANTITY IN REAL-TIME WITH 3D MODEL ON CLOUD COMPUTING VIA AUTODESK FORGE Abstract In construction project management, progress and cost always change every day due to the influence of many practical aspects from the site This may affect the total completion time and the total budget of the project This study proposes an extension (ONSK18) that integrates directly into Autodesk Revit software, Autodesk Forge platform and combines Earned Value Method (EVM) with it to track the progress and cost of a construction project At the same time, it creates a portal between project participants by sharing a 3D model that includes project progress and actual volume information in the most intuitive and specific way The proposed model is evaluated on a structural construction project of a townhouse on Lac Long Quan street, District 11, Ho Chi Minh City The result compared with reality has demonstrated the reasonableness and ability to make accurate predictions of the model Keywords: schedule; cost; quantity; Autodesk Forge; EVM; 3D model https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(3V)-11 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Mục đích việc quản lý dự án xây dựng hồn thành cơng việc thời gian định phạm vi ngân sách cho phép, đồng thời tuân thủ yêu cầu thiết kế thông số kỹ thuật đề [1] ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: dinhbao.xm12clc@gmail.com (Bảo, N Đ.) 123 Sơn, P V H., Bảo, N Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Để đạt mục đích cân hai yếu tố thời gian chi phí [2], cần phải nỗ lực đáng kể vào việc quản lý trình xây dựng, khơng thể thực khơng có hệ thống giám sát hiệu hoạt động cách đo lường hiệu suất thơng qua theo dõi chi phí, tiến độ khối lượng dự án [3] Những năm vừa qua, giới phải trải qua đại dịch COVID19 ảnh hưởng lớn đến kinh tế toàn cầu, việc kinh doanh hầu hết cơng ty xây dựng bị ảnh hưởng nhiều, biện pháp làm việc từ xa thông qua mạng internet yêu cầu cần thiết để đảm bảo cho hiệu suất công việc ổn định đem lại hiệu cao Các yếu tố ảnh hưởng đến chậm trễ chi phí vượt mức thay đổi tùy thuộc theo loại dự án, địa điểm, quy mơ phạm vi [4] Có thể kể đến là kiểm sốt yếu giai đoạn đấu thầu; ảnh hưởng thời tiết, thiên tai, dịch bệnh; yếu tố thay đổi thiết kế điều kiện kinh tế có nhiều biến động Cụ thể nhà thầu không hoàn thành hạng mục giao thời hạn, hạng mục mà chủ đầu tư thay đổi, tăng quy mô dự án thông tin cập nhật không nhanh chóng đồng dẫn đến tình trạng sai sót thiếu hụt thi cơng, lãng phí kinh tế thời gian cho tất bên tham gia vào công tác vấn đề quản lý dự án xây dựng Do vậy, cần phải có biện pháp để kiểm sốt tình hình thực tế dự án cách nhanh chóng xác Với sản phẩm thương mại giải pháp phần mềm với chức chi phí phù hợp với doanh nghiệp từ nhỏ vừa tới doanh nghiệp lớn Raken Chương trình tạo ứng dụng ghi báo cáo hàng ngày, tạo phiếu chấm cơng, theo dõi q trình làm việc, sử dụng hình ảnh chụp cơng trường để ghi nhận nhận xét Phần mềm dùng thử miễn phí trả phí với chức nâng cao Ngồi cịn có BIM 360 tảng thống hỗ trợ kết nối liệu dự án xây dựng theo thời gian thực từ thiết xây dựng cơng trường Giúp tăng cường độ xác định hiệu chỉnh thiết kế, tạo đồng tất tài liệu dự án Tuy nhiên, để sử dụng tảng công ty xây dựng phải bỏ chi phí khơng nhỏ để trì hoạt động suốt vòng đời dự án Cùng nguồn gốc từ Autodesk, trang thơng tin https://viewer.autodesk.com/ tải lên chia sẻ thiết kế dự án mơ hình 2D 3D Người dùng sử dụng tất chức có sẵn hồn tồn miễn phí, mặt quản lý gặp nhiều hạn chế phân quyền bảo mật thông tin dự án Zoran [5] sử dụng mơ hình chiều để giám sát tiến độ cách sử dụng máy quét laze 3D gắn thiết bị nón bảo hộ cơng nhân để ghi nhận lại thực tế công trường Zeynab [6] ứng dụng máy quét hồng ngoại, máy ảnh thực tế ảo, cảm biến từ xa thu thập báo cáo liệu cơng trường theo thời gian thực, sau dùng trí tuệ nhân tạo, học máy để tính tốn cung cấp chức quản lý, giám sát hoạt động hàng ngày dự án xây dựng Các nghiên cứu đồng thực trạng thi công cách tức thời, thay vào phải dùng nhiều cơng cụ qt laze 3D, định vị nhiều q trình cơng đoạn phức tạp để thực Hình cho thấy ngơn ngữ lập trình, phương thức làm việc liên kết, kết nối liệu với phần nghiên cứu Nhiệm vụ tiện ích mở rộng ONSK18 cập nhật, xử lý thơng tin từ văn phịng, với Phương pháp Giá trị đạt chạy phân tích số dự án; cổng http://onsk18.com/ hiển thị theo dõi tình trạng thực tế dự án từ xa thiết bị truy cập vào mạng internet Autodesk Forge tảng miễn phí hỗ trợ mạnh mẽ việc xử lý chuyển đổi mơ hình 3D lên mạng internet cung cấp cơng cụ đính kèm để quản lý mơ hình, đồng thời cịn cho phép thêm bớt, tùy biến chức cách tự linh hoạt Nghiên cứu tồn hạn chế giao diện cịn đơn giản, chưa thể việt hóa hồn tồn, liệu đầu vào cần phải nhập thủ công Tuy nhiên, thông qua ưu nhược điểm nghiên cứu trước sản phẩm công nghệ nay, nghiên cứu kết hợp mặt tiện ích lại, lược bớt hạn chế để đưa 124 toàn, liệu đầu vào cần phải nhập thủ công Tuy nhiên, thông qua ưu nhược điểm nghiên cứu trước sản phẩm công nghệ nay, nghiên cứu kết hợp mặt tiện ích lại, lược bớt hạn chế để đưa đề xuất qua người Sơn, P V H., Bảo, N Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng dùng đánh giá, theo dõi trạng thực tế dự án cách đơn giản trực đề xuất qua người dùng đánh giá, theo dõi trạng thực tế dự án cách đơn quan từgiản bấtvàkì trựcđâu quan từ đâu Hình Cơng cụ phương thức làm việc tiện ích mở rộng ONSK18 cổng http://onsk18.com/ Hình Công cụ phương thức làm việc tiện ích mở rộng ONSK18 cổng http://onsk18.com/ Phương pháp giá trị đạt Phương pháp giá trịpháp đạtgiáđược 2.1 Mục đích phương trị đạt EVM phương pháp phân tích chi phí, tiến độ với kế hoạch sở Phân tích Giá trị đạt phát triển hệ thống đo lường thực cụ thể quản lý dự án (đang nhanh hay chậm tiến độ? có vượt hay thấp ngân sách?).3 Hơn nữa, phương pháp cho phép người quản lý dự án đưa suy luận hiệu cuối dự án chi phí thời gian hoàn thành, cách ngoại suy số [7] Nếu sử dụng hiệu quả, phương pháp địi hỏi cách tiếp cận có kỷ luật để thu thập liệu chi phí tiến độ dự án (hàng tuần) phát phải xử lý Mục đích để phát sai lệch sớm tốt, để có đủ thời gian đánh giá xem sai lệch có nguy hiểm cho dự án hay không cần thiết, phải thực hành động can thiệp để sửa chữa [8] 2.2 Các khái niệm liên quan Dựa vào liệu chi phí kế hoạch, tiến độ kế hoạch liệu chi phí thực tế, tiến độ thực tế thời điểm cập nhật, theo EVM ta cần tiến hành xác định số sau [9]: - Chi phí dự trù theo kế hoạch/ngân sách kế hoạch để hoàn thành dự án (Budget At Completion – BAC) - Chi phí ước tính thực phần việc kế hoạch (Planned Value – PV, Budgeted Cost of Work Scheduled - BCWS) - Chi phí theo kế hoạch để hồn thành công việc thực đến thời điểm cập nhật (Earned Value – EV, Budgeted Cost of Work Performed - BCWP) - Chi phí chi thực tế để thực phần việc đến thời điểm cập nhật (Actual Cost – AC, Actual Cost of Work Performed - ACWP) - Thời gian hoàn thành dự án theo kế hoạch (T) - Thời gian ước tính hồn thành dự án (T’) - Chênh lệch chi phí thời điểm cập nhật (Cost Variance – CV): thước đo độ lệch chi phí kế hoạch chi phí thực tế dựa theo ghi nhận tiến độ tính theo đơn vị tiền Nếu âm (CV < 0), 125 Sơn, P V H., Bảo, N Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng số dự án vượt ngân sách ngược lại CV = EV − AC (1) - Chênh lệch mặt khối lượng công việc thời điểm cập nhật (Schedule Variance – SV): thước đo độ lệch tiến độ kế hoạch tiến độ thực tế Mặc dù số hiểu độ lệch thời gian thể đơn vị tiền Nói cách khác, chênh lệch chi phí kế hoạch cơng trình thực chi phí dự kiến cơng việc mà lẽ phải thực ngày báo cáo Nếu âm (SV < 0), số dự án chậm so với tiến độ dự kiến ngược lại SV = EV − PV (2) - Chỉ số hiệu suất chi phí thời điểm cập nhật (Cost Performance Index – CPI): số so sánh giá trị kế hoạch giá trị thực tế dự án thực hiện, nhỏ (CPI < 1) thể dự án tiêu tốn nhiều tiền kế hoạch, ngược lại lớn (CPI > 1) tiết kiệm CPI = EV AC (3) - Chỉ số hiệu suất tiến độ thời điểm cập nhật (Schedule Performance Index – SPI): số so sánh chi phí kế hoạch công việc thực với chi phí dự kiến cơng trình Nếu nhỏ (SPI < 1) thể chậm trễ so với kế hoạch ngược lại EV PV S PI = (4) - Chỉ số chi phí tiến độ, số phản ánh tình trạng tổng thể dự án (Cost – Schedule Index – CSI): CSI = CPI × SPI (5) Nếu CSI > 1: Tình trạng dự án chấp nhận được; CSI < 1: Tình trạng dự án có vấn đề - Chỉ số thực hoàn thành, số thể đồng lại ngân sách phải thu mặt lý thuyết để dự án không vượt ngân sách (To Complete Performance Index – TCPI): TCPI = BAC − EV BAC − AC (6) - Chi phí dự báo để hoàn thành dự án (Estimate Cost at Completion - EAC): số quy mô tiềm ẩn vấn đề chi phí đưa tín hiệu cảnh báo giá trị vượt xa chi phí dự kiến, giúp cho người quản lý nhận đưa hành động can thiệp kịp thời EAC = BAC CPI - Thời gian dự trù để hoàn thành dự án (Estimate Time at Completion – EACt): ! BAC SPI ! EACt = BAC T 126 (7) (8) BAC T 167 168 169 170 171 172 173 174 Nghiên cứu tập trung vào số đo lường đến thời điểm cập nhật tham số ước tính hoàn thành dự án, sổ thể qua biểu đờ tiến độ - chi phí nhưSơn, Hình 3.H., Bảo, N Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng P V Hình Hình2.2.Đờ Đồthị thịtiến tiếnđộ độ––chi chiphí phí Các diễn giải hiệu suất rút từ sổ chi phí tiến độ Bảng Bảng Tổng hợp dự đốn chi phí tiến độ dự án tóm tắt [10]: Bảng Tổng hợp dự -đốn chi phí tiến độ dự án - Chênh lệch chi phí (Cost Vượt chi phí (Cost VarianceChênh - CV) lệch chi phí (Cost Overrun)Vượt chi phí Variance - CV) (Cost Overrun) Variance - SV) Schedule) + + (On Budget) (Cost Underrun) Đúng chi phí (On Khơng vượt chi phí Đúng chi phí Khơng vượtUnderrun) chi phí Budget) (Cost Chênh lệch khối lượng Chậm tiến độ (Be- Đúng tiến độ (On Vượt tiến độ (Ahead of lệch Varikhối lượng Chậm tiến độ Schedule) Đúng tiến độ Vượt tiến độ hind Schedule) Schedule) công việcChênh (Schedule công việc (Schedule (Behind (On Schedule) (Ahead of ance - SV) Schedule) Nghiên cứu tập trung vào số đo lường đến thời điểm cập nhật tham số ước tính hồn thành dự án, số thể qua biểu đồ tiến độ - chi phí Hình Các diễn giải hiệu suất rút từ số chi phí tiến độ tóm tắt Bảng [10] Từ thơng số Bảng xác định, đánh giá trạng thái dự án: - Tiến độ sớm + Chi phí thấp (CV > 0; SV > 0; CPI > 1; SPI > 1): Tình trạng dự án tốt - Tiến độ sớm + Chi phí cao (CV < 0; SV > 0; CPI < 1; SPI > 1): Tình trạng dự án chấp nhận - Tiến độ trễ + Chi phí thấp (CV > 0; SV < 0; CPI > 1; SPI < 1): Tình trạng dự án chấp nhận - Tiến độ trễ + Chi phí cao (CV < 0; SV < 0; CPI < 1; SPI < 1): Tình trạng dự án xấu 127 Sơn, P V H., Bảo, N Đ / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Nền tảng Autodesk Forge chương trình ONSK18 3.1 Nền tảng Autodesk Forge Autodesk Forge tảng nhà phát triển dựa đám mây Autodesk Chúng ta truy cập liệu thiết kế kỹ thuật đám mây với tảng Forge Nền tảng cho phép tự động hóa quy trình, kết nối nhóm quy trình làm việc hay trực quan hóa liệu [11] Bộ cơng cụ phát triển phần mềm (Hình 3) Autodesk Forge cho phép nhà phát triển tự lập trình ứng dụng riêng theo nhu cầu tập hợp nguồn lực khắp giới Có thể nói Forge tiến hóa mơ hình BIM (Building Information Modelling) tương lai [12, 13] Những công cụ hỗ trợ từ Autodesk Forge sử dụng nghiên cứu: - Data management: Có thể sử dụng Forge nơi lưu trữ liệu điện tốn đám mây Tạp- chí KhoaHiển học Công nghệ Xây dựng, NUCE3 2020 p-ISSN e-ISSN 2734-9489 Viewer: thị mơ hình chiều chiều lên trang2615-9058; web Người xem tùy biến, ẩn đối tượng dễ dàng chia sẻ thông tin với người khác 200 201 HìnhHình Bộ cơng cụcụphát phầnmềm mềm Forge (Nguồn: forge.autodesk.com) Bộ công phát triển triển phần củacủa Forge (Nguồn: forge.autodesk.com) 202 203 3.2 Chương trình ONSK18 3.2 Chương 3.2.1.trình TiệnONSK18 ích mở rộng ONSK18 204 205 a TiệnHình ích mở4,rộng 5, ONSK18 hiển thị giao diện chương trình “ONSK18” Hình 4–6 hiển thị giao diệngờm chínhcócủa chương trìnhchính “ONSK18” AutocadvàRevit, “ONSK18” Autocad Revit, “ONSK18” chức “Settrong Progress” “Status” gồm có chức “Set Progress” “Status” - Set_Progress: Thiết lập tiến độ, khối lượng ghi 128 202 203 204 205 3.2 Chương trình ONSK18 3.2.1 Tiện ích mở rộng ONSK18 Hình 4, 5, hiển thị giao diện chương trình “ONSK18” Autocad Revit,Sơn, “ONSK18” gờmN.có “Set Progress” P V H., Bảo, Đ.2/ chức Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựngvà “Status” 206 Tạp nghệXây Xâydựng, dựng,4 NUCE 2020 p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 Tạpchí chíKhoa Khoa học học Công Công nghệ NUCE 2615-9058; e-ISSN 2734-9489 207 Hình Thẻ 2020 tiện ích mởp-ISSN rộng “ONSK18” Hình Thẻ tiện ích mở rộng “ONSK18” 208 Set_Progress: Thiết lập tiến độ, khối lượng ghi 209 210 209 Hình Giao diện chức Set_Progress 210 Hình Giao diện chức Set_Progress Hình Giao diện chức Set_Progress 211 Status: Hiển thị bảng kết quả gán công việc tất cả đối tượng hiển thị 212 diệnHiển Revit thêm chức tải thông tin lên web, tảidiện -giao thị Ngồi bảng kết gán cơng việc việc tất cảvà đốitất tượng hiển thị giao Revit 211 Status: Status: Hiển thị bảng kếtcó quả gán cơng cả đối tượng hiển thị 213 xuống thông tin từ trang web nhập thông tin từ trang web vào mơ hình cịn có thêmNgồi chức năngcó tảithêm thơngcác tin lên trênnăng web,tải tảithông xuống tin thông từ web, trang web 212 Ngồi giaoradiện Revit cịn chức lêntin tải 213 nhập thông tin từ trang web vào mơ hình xuống thơng tin từ trang web nhập thông tin từ trang web vào mô hình 214 215 Hình Giao diện chức Status 214 216 Trong giao diện Status bao gồm nút chức sau: 215 217 6.tin chứcnăng Status Hình 6.Giao Giaodiện diện chức Status - Refresh: Làm bảngHình thông 216 218 219 217 Trong giao diện Status bao gồm nút chức năngsau: - Up giao to web: toán số dự nút án giásau: trị đạt Đờng Trong diệnTính Status nàycác baochỉ gồm chức phương nhưpháp thời tải tất cả thông tin từ Revit lên Refresh: Làm bảng thông tin.trang Refresh: Làm bảng thông tin web 220 - Down from web: Tải xuống tất cả thông tin từ trang web xuống Revit 218 - Up to web: Tính tốn số dự án129 phương pháp giá trị đạt Đồng 221 Import to Revit: Nhập thông tin tải xuống từ 219 thời tải tất cả thông tin từ Revit lên trang web trang web vào Revit 222 220 3.2.2.from Trang webTải http://onsk18.com/ - Down web: xuống tất cả thông tin từ trang web xuống Revit ... trình ONSK18 3.1 Nền tảng Autodesk Forge Autodesk Forge tảng nhà phát triển dựa đám mây Autodesk Chúng ta truy cập liệu thiết kế kỹ thuật đám mây với tảng Forge Nền tảng cho phép tự động hóa quy... phí Budget) (Cost Chênh lệch khối lượng Chậm tiến độ (Be- Đúng tiến độ (On Vượt tiến độ (Ahead of lệch Varikhối lượng Chậm tiến độ Schedule) Đúng tiến độ Vượt tiến độ hind Schedule) Schedule)... chữa [8] 2.2 Các khái niệm liên quan Dựa vào liệu chi phí kế hoạch, tiến độ kế hoạch liệu chi phí thực tế, tiến độ thực tế thời điểm cập nhật, theo EVM ta cần tiến hành xác định số sau [9]: -