Hiện nay trên thế giới có nhiều định nghĩa khác nhau về mô hình thông tin công trình BIM (Building Information Modeling). Tuy nhiên một cách chung nhất có thể hiểu BIM là tiến trình tạo dựng và sử dụng mô hình thông tin kỹ thuật số cho các công tác từ thiết kế, thi công đến quản lý vận hành công trình.
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG TƯ VẤN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THỦY LỢI BIM TECHNOLOGY APPLICATION IN THE DESIGN OF HYDRAULIC CONSTRUCTIONS PGS TS Tô Văn Thanh, ThS Doãn Văn Huế, ThS Nguyễn Hồng Hà, ThS Nguyễn Trọng Tuấn, ThS Phan Quý Anh Tuấn, ThS Lương Quốc Tuấn, ThS Dỗn Quốc Quyền, ThS Cao Quang Vinh TĨM TẮT Hiện giới có nhiều định nghĩa khác mơ hình thơng tin cơng trình BIM (Building Information Modeling) Tuy nhiên cách chung hiểu BIM tiến trình tạo dựng sử dụng mơ hình thơng tin kỹ thuật số cho công tác từ thiết kế, thi công đến quản lý vận hành cơng trình Việc áp dụng quy trình BIM cho phép thông tin liệu sản xuất dạng số, tạo điều kiện thuận lợi cho trao đổi, hợp tác bên tham gia Để tiếp cận với cách mạng công nghệ 4.0 triển khai toàn ngành, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đầu việc ứng dụng cơng nghệ BIM thiết kế cơng trình thủy lợi, kết bước đầu đạt thể dự án: Đập ngăn mặn sông Cái Nha Trang Cống âu thuyền Ninh Quới tỉnh Bạc Liêu quan quản lý, chủ đầu tư đánh giá cao, góp phần rõ nét để rút ngắn thời gian thiết kế kiểm soát chất lượng, khối lượng cơng trình tạo tảng sở liệu ban đầu cho công tác thiết kế công trình ABSTRACT Nowadays, there are many different definitions of building information modeling (BIM) However, the most common way to understand BIM is the process of creating and using the digital information model for designing, building and management operating constructions The application of the BIM process will allow information and data to be produced digitally, facilitating exchanges and cooperation between related parties In order to approach to the Industrial Revolution 4.0 in irrigation sector, the Southern Institute for Water Resources Research (SIWRR) has taken the lead in applying BIM technology in the design of hydraulic constructions Currently, there are two projects: Dam to prevent salt water intrusion on Cai River, Nha Trang Province and Ninh Quoi Sluice in Bac Lieu Province have been high appreciated by the authorities and investors These projects contribute significantly to shorten the design time, to control the quality and quantity of construction as well as to create an initial database platform for the design of subsequent constructions GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BIM Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ đơn vị tham gia vào hoạt động đầu 456 VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 tư xây dựng chưa thống nhất, đơn lẻ, rời rạc, thiếu tính liên thơng đơn vị, khâu q trình lập kế hoạch, thiết kế, phân tích lựa chọn phương án, quản lý, điều hành thi công, nghiệm thu hồn thành, khai thác vận hành cơng trình, việc kiểm soát hồ sơ (việc lưu trữ thơng tin cơng trình thủ cơng, giấy tờ lưu kho làm hạn chế cần tra cứu thông tin, chia sẻ thông tin, thất lạc hồ sơ) tham mưu, định giải công việc tương ứng với q trình cịn nhiều thời gian, chưa mang lại hiệu mong muốn Để khắc phục vấn đề bất cập nêu trên, số nước giới (Mỹ, Nhật Bản, Phần Lan, Singapore,…) ứng dụng thành cơng mơ hình thơng tin xây dựng BIM (Building Information Modeling) vào công tác quản lý cơng trình xây dựng từ lúc lập kế hoạch hoàn thành, khai thác vận hành cơng trình (tồn vịng đời dự án, cơng trình), mang lại hiệu to lớn BIM cho phép mô thực tế cơng trình dự kiến xây dựng tương lai gần (tỷ lệ 1:1) để bên tham gia điều chỉnh từ ý tưởng, xử lý bất hợp lý (trong trình thiết kế kỹ thuật), xem xét lựa chọn giải pháp thi cơng hợp lý (trong q trình thiết kế vẽ thi cơng),… lập kế hoạch, dự tốn từ Bằng cách này, đối tác tham gia dự án xem xét trước, đánh giá hiệu phê duyệt từ tổng thể đến chi tiết dự án trước thực Cũng hiểu, BIM giải pháp quản lý toàn diện từ thiết kế, thi công vận hành bảo trì dự án Hình Sơ đồ nguyên tắc triển khai BIM dự án đầu tư xây dựng Khi nói BIM nhiều người nghĩ đơn giản sản phẩm phần mềm, thực tế cơng nghệ BIM khơng bó hẹp việc diễn tả thiết kế kiến trúc hay việc tạo mơ hình 3D trình bày phối cảnh cơng trình sau cơng trình thiết kế xong BIM khơng đơn mơ hình 3D mà BIM tiến trình tạo dựng sử dụng mơ hình kỹ thuật số cho cơng việc thiết kế, thi cơng q trình thực dự án Những phần mềm chuyên ngành đơn giản cấu, cơng cụ để tiến VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 457 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 trình BIM thực BIM chứa đựng thay đổi mang tính cách mạng việc thơng tin cơng trình xây dựng tạo ra, thể hiện, sau sử dụng q trình xây dựng Do hợp thơng tin từ tất khía cạnh q trình xây dựng cơng trình nên BIM làm tăng hiệu sử dụng tính sẵn có thơng tin lên gấp nhiều lần Với khả kết hợp thơng tin phận cơng trình với thông tin định mức, đơn giá, tiến độ thi công, chế độ bảo dưỡng vận hành,… BIM mang lại thay đổi mang tính cách mạng việc tạo ra, thể sử dụng thông tin công trình xuyên suốt trình thiết kế, xây dựng vận hành Khả gắn kết hợp thông tin từ tất công đoạn công trình làm BIM ngày trở thành xu hướng tất yếu ngành xây dựng để tối ưu hóa việc thiết kế, thi cơng quản lý cơng trình LỢI ÍCH BIM 2.1 Tổng thể BIM giúp tăng khả phối hợp thông tin, tăng hợp tác bên có liên quan cung cấp nhìn tổng thể, rõ ràng cơng trình (từ tổng quát đến chi tiết) giúp bên liên quan đến dự án đưa định phù hợp, giảm thiểu rủi ro nâng cao hiệu công việc Kết nối Chủ đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế nhà thầu thi công mơ hình BIM Khả giúp giảm thời gian thiết kế, giảm thời gian điều chỉnh thiết kế có yêu cầu thay đổi từ Chủ đầu tư, giảm thiểu lỗi thông số kỹ thuật hồ sơ thiết kế, giảm thời gian lập kế hoạch, giảm chi phí đầu tư xây dựng Nhờ khả kết nối này, cho phép bên liên quan tham gia dự án xây dựng làm việc với không gian chung, mô hình để giải vấn đề kỹ thuật như: xác định bất hợp lý thiết kế (liên quan đến kết cấu, kiến trúc, điện) đưa giải pháp xử lý bất hợp lý cách thống thời gian ngắn Nhờ đó, giảm tối đa chi phí phát sinh công trường Nhờ khả kết nối này, thông tin liên quan đến việc thay đổi thiết kế cập nhật mơ hình BIM tự động cập nhật mơ hình thành phần, vẽ, bảng thống kê tiêu chuẩn kỹ thuật dự án,… Việc giúp trì tính thống xun suốt dịng thơng tin Nhờ khả kết nối này, thành viên dự án nắm bắt thành viên khác làm với cơng trình cách rõ ràng họ có nhiều ảnh hưởng công việc thành viên khác Điều đặc biệt hữu ích trường hợp “va chạm, xung đột” dẫn đến việc “chồng chéo mặt trận công tác (stacking of trades)” - khu vực mà hai nhà thầu khác dự kiến lắp đặt thiết bị vật liệu không gian, thời gian Trên thực tế, để giải tình hình phải yêu cầu nhà thầu dỡ bỏ vật liệu lắp đặt lại phải đợi chờ để có mặt thi công Tuy nhiên đưa vấn đề “va chạm, xung đột” vào mô hình BIM vấn đề hồn tồn lường trước đưa giải pháp xử lý trước công việc tiến hành 458 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 2.2 Thiết kế dễ hình dung Chủ đầu tư nắm bắt trọn vẹn ý tưởng thiết kế từ đơn vị tư vấn thiết kế Nhờ hiệu ứng hình ảnh khơng gian ba chiều BIM, việc truyền tải ý tưởng kiến trúc thực cách có hiệu nhiều Nói cách khác, thơng qua mơ hình, chủ đầu tư dự án dễ dàng khái qt hình dạng cơng trình, khoảng khơng gian quan trọng, hịa hợp cơng trình với cảnh quan xung quanh Chủ đầu tư dễ dàng nhìn cơng trình thực tế tương lai Nhờ vậy, chủ đầu tư hiểu ý tưởng thiết kế cách tốt mà cịn dễ dàng phản hồi thơng tin đến nhà tư vấn kiến trúc để tư vấn kiến trúc sửa đổi thiết kế cho đáp ứng yêu cầu mà mong muốn Mỗi Nhà thầu, thơng qua mơ hình 3D, hình dung mức độ phức tạp phần việc đảm nhận để từ đưa biện pháp thi cơng hợp lý Việc khó khăn dựa vào vẽ thiết kế 2D Mơ hình 3D đặc biệt hiệu Nhà thầu điện triển khai thiết kế vẽ thi công hệ thống điện cách xác Việc thiết kế vẽ thi cơng xác khơng giúp cho việc thi cơng nhanh mà cịn giúp cho việc cung ứng vật tư thuận lợi 2.3 Tính linh hoạt Với BIM, dễ dàng để điều chỉnh thiết kế Khi có thay đổi mơ hình BIM tự động cập nhật tất vẽ thành phần mà bị ảnh hưởng thay đổi Ví dụ, tiền sảnh bố trí thêm vào tầng mơ hình BIM, tất vẽ thể tầng hiển thị chi tiết cần thiết để xây dựng tiền sảnh Một thay đổi thực với mơ hình BIM khơng cần thiết phải có điều chỉnh thủ cơng vẽ thành phần Các nhà thiết kế đơn giản cần in vẽ xây dựng 2.4 Cải thiện tính tốn chi phí BIM đơn giản hóa giúp việc tính tốn chi phí thơng tin có tính chiều sâu xác mà cung cấp Mối liên hệ dễ dàng với vật liệu số chi tiết lắp đặt xuất từ mơ hình cải thiện tốc độ độ xác việc ước tính, đưa thay đổi kiểu dáng thiết kế vấn đề chi phí giải cách chủ động 2.5 Giảm chi phí lắp đặt Trước trình lắp đặt tiến hành, BIM giúp xác định chi tiết khơng thích hợp, ví dụ phần thiết kế chiếm vị trí trùng Từ nhà thiết kế điều chỉnh sớm để giảm hay triệt tiêu thay đổi q trình lắp đặt Mơ hình BIM sử dụng để làm sẵn chi tiết cơng trình, ví dụ ống dẫn cách đáng tin cậy Điều giúp tiết kiệm chi phí liên quan đến lắp ráp lắp đặt VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 459 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 2.6 Lịch sử cơng trình Khi cơng trình thơng qua khâu thiết kế, lắp đặt sử dụng, mơ hình kĩ thuật số dùng thông tin quan trọng cho chủ sở hữu nhà thầu dịch vụ Ví dụ, chi tiết cơng trình bị hỏng, mơ hình thơng tin cơng trình sử dụng để xác định vị trí, nhà sản xuất, số model, thơng số vận hành liệu thích hợp để sửa chữa cách hiệu hay thay chi tiết Nếu phần cơng trình làm lại mơ hình mới, mơ hình thơng tin cơng trình sử dụng để xác định chi tiết kín, ống dẫn thiết bị điện để xúc tiến định mơ hình thiết kế 2.7 Lợi ích BIM đơn vị quản lý, vận hành cơng trình Sử dụng Mơ hình thơng tin cơng trình cho phép đơn giản hóa việc bàn giao thơng tin liên quan tới thiết bị cơng trình Trong suốt q trình thi cơng nhà thầu tập hợp thơng tin vật liệu lắp đặt bảo trì cho hệ thống cơng trình Các thơng tin liên kết tới đối tượng mơ hình thơng tin cơng trình, bàn giao cho chủ đầu tư sử dụng để kiểm tra tất hệ thống thiết bị cơng trình Mơ hình thơng tin cơng trình nguồn thơng tin xác quan trọng cho việc quản lý vận hành cơng trình Nó tích hợp với hoạt động thiết bị hệ thống quản lý dùng tảng hỗ trợ cho việc giám sát hệ thống kiểm soát thời gian thực để quản lý thiết bị từ xa nhiều khả khác CÁC ỨNG DỤNG BIM Các ứng dụng BIM phổ biến liệt kê bảng [1] triển khai với công nghệ Chủ đầu tư bên liên quan tham khảo để lựa chọn áp dụng phù hợp với nhu cầu giai đoạn triển khai dự án Bảng Một số ứng dụng BIM Nội dung áp dụng BIM Mô tả cơng việc Sản phẩm Xây dựng mơ hình Xây dựng mơ hình BIM Phối cảnh khu vực dự án, mặt trạng trạng công trường/dự án bố trí trạng cơng trường thời điểm xem xét, thể địa hình, địa vật, điều kiện sở vật chất công trường/dự án Mơ hình hóa thơng Chuyển đổi từ vẽ 2D sang mơ Mơ hình BIM dựng từ tin cơng trình (3D) hình BIM trường hợp chưa vẽ 2D đảm bảo khả thực thiết kế theo BIM bóc tách khối lượng cơng việc chủ yếu nghiên cứu phương án thiết kế giai đoạn, cung cấp vẽ 2D cho thành phần cơng trình 460 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Nội dung áp dụng BIM Mơ tả cơng việc Phối hợp đa mơn Tích hợp mơ hình BIM riêng lẻ mơn vào mơ hình liên kết Xác định giải xung đột thiết kế trước thi công Cập nhật mơ hình sau xử lý xungkế độthoạch (nếu cótrình u tự cầu)xây dựng Mơ hình mơ Lên trình tự thi công sở BIM Sản phẩm Mô hình BIM phối hợp mơn thiết kế, bảng báo cáo xung đột môn Bản tiến độ thi cơng, mơ hình mơ tiến trình thi cơng theo thời gian thực Bố trí mặt thi Mô tả trực quan xây dựng mô cơng cơng trình hình BIM cho trạng cơng trường, dự kiến bố trí thiết bị, kho bãi, giao thơng nội cơng trường Mơ hình BIM bố trí mặt thi công công trường thời điểm xem xét, thể điều kiện, sở vật chất công trường, phân bố giao thông nội cơng trường Mơ hình hồn cơng Bàn giao mơ hình hồn cơng cho Mơ hình BIM hồn cơng bao cơng trình chủ đầu tư để quản lý sở, trang gồm thông tin sở vật chất, thiết bị trang thiết bị công trường (lịch sử lắp đặt, danh mục, thông số kỹ thuật, ) Nhập thông tin liệu xây dựng kế hoạch bảo trì cơng trình Các cơng việc khác Nhập thơng tin liệu phục vụ Mơ hình BIM phục vụ quản lý quản lý vận hành xây dựng kế vận hành công trình kế hoạch hoạch bảo trì cơng trình bảo trì Theo yêu cầu cụ thể Theo yêu cầu cụ thể ỨNG DỤNG BIM TRONG CÔNG TÁC THIẾT KẾ Thơng qua mơ hình 3D, đơn vị thiết kế trình bày đầy đủ trọn vẹn ý tưởng, phương án thiết kế cho dự án Từ đó, đơn vị khác chủ đầu tư, quản lý dự án,… đóng góp ý kiến để tối ưu hóa dựa mơ hình “thực”, tồn liệu dự án số hóa quản lý hệ thống thông tin chuyên dụng nhằm giảm thiểu việc mát liệu giúp cho việc truy xuất thực nhanh chóng Hình Mơ hình 3D phương án đề xuất xây dựng Đập ngăn mặn Sông Cái - Nha Trang VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 461 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Hình Chi tiết trụ pin, khoang cống Đập ngăn mặn Sông Cái - Nha Trang Các xung đột, điểm bất hợp lý hạng mục, cấu kiện chi tiết vẽ 2D truyền thống không phát cách đầy đủ trình thiết kế dẫn đến phải tốn thời gian nhân lực để sửa đổi, điều chỉnh bổ sung giai đoạn thi công Vấn đề giải cách triệt để thiết kế từ đầu mơ hình 3D Hình Chi tiết bố trí cọc, cửa van, cầu giao thơng cống Ninh Quới, tỉnh Bạc Liêu 462 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2017 - 2018 Ngồi ra, cơng nghệ BIM cho phép trích xuất khối lượng trực tiếp từ mơ hình 3D, Nếu so với thực truyền thống phải bóc khối lượng thủ cơng BIM cho thấy tính vượt trội, khối lượng quản lý cách xác đầy đủ KIẾN NGHỊ Đề án áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 Đến nay, Bộ Xây dựng công bố Chương trình khung đào tạo, bồi dưỡng áp dụng BIM giai đoạn thí điểm (Quyết định số 1056/QĐ-BXD ngày 11/10/2017) Hướng dẫn tạm thời áp dụng BIM giai đoạn thí điểm (Quyết định số 1057/QĐ-BXD ngày 11/10/2017) Hiện giới có nhiều định nghĩa khác mơ hình thơng tin cơng trình BIM Tuy nhiên cách chung hiểu BIM tiến trình tạo dựng sử dụng mơ hình thơng tin kỹ thuật số cho công tác từ thiết kế, thi cơng đến quản lý vận hành cơng trình Việc áp dụng quy trình BIM cho phép thơng tin liệu sản xuất dạng số, tạo điều kiện thuận lợi cho trao đổi, hợp tác bên tham gia Để tiếp cận với cách mạng công nghệ 4.0 triển khai toàn ngành, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đầu việc ứng dụng công nghệ BIM thiết kế cơng trình thủy lợi, kết bước đầu đạt thể dự án: Đập ngăn mặn sông Cái - Nha Trang Cống âu thuyền Ninh Quới tỉnh Bạc Liêu quan quản lý, chủ đầu tư đánh giá cao, góp phần rõ nét để rút ngắn thời gian thiết kế kiểm sốt chất lượng, khối lượng cơng trình tạo tảng sở liệu ban đầu cho cơng tác thiết kế cơng trình tiếp theo./ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Xây dựng, Đề án áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình, 2016 [2] Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, Dự án xây dựng Đập ngăn mặn sông Cái Nha Trang, 2017 [3] Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, Dự án xây dựng Cống âu thuyền Ninh Quới tỉnh Bạc Liêu, 2018 [4] Standard, P A S 1192-2: 2013 Specification for information management for the capital/delivery phase of construction projects using building information modelling [5] Standard, B S 1192: 2007+ A2: 2016 Collaborative production of architectural, engineering and construction information–Code of practice [6] BIM Forum (2016) Level of Development (LOD) Specification [7] Workgroup, BIM Guide “Singapore BIM Guide” Guide, Building and Construction Authority, BIM Steering Committee (2013) Phản biện: PGS TS Võ Khắc Trí VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIEÀN NAM 463 ... yêu cầu cụ thể ỨNG DỤNG BIM TRONG CƠNG TÁC THIẾT KẾ Thơng qua mơ hình 3D, đơn vị thiết kế trình bày đầy đủ trọn vẹn ý tư? ??ng, phương án thiết kế cho dự án Từ đó, đơn vị khác chủ đầu tư, quản lý dự... thuận lợi cho trao đổi, hợp tác bên tham gia Để tiếp cận với cách mạng công nghệ 4.0 triển khai toàn ngành, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đầu việc ứng dụng cơng nghệ BIM thiết kế cơng trình thủy. .. cơng trình BIM Tuy nhiên cách chung hiểu BIM tiến trình tạo dựng sử dụng mơ hình thơng tin kỹ thuật số cho cơng tác từ thiết kế, thi công đến quản lý vận hành cơng trình Việc áp dụng quy trình BIM