Tài liệu đánh giá hiệu quả áp dụng công nghệ bim xây dựng công trình nút giao thông khác mức ngọc hội, tỉnh khánh hòa

MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜİ CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HİỆU, CÁC CHỮ VİẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH TÓM TẮT CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ BIM ÁP DỤNG TRONG XÂY DỰNG ........................................................................................................................3 1.1. Định nghĩa & quá trình phát triển BIM ..................................................................3 1.1.1. Định nghĩa.....................................................................................................3 1.1.2. Quá trình phát triển .......................................................................................3 1.2 Cơ sở khoa học về công nghệ BIM & lợi ý mang lại: ............................................6 1.2.1 Cơ sở khoa học và lợi ích ứng dụng BIM cho công tác tƣ vấn thiết kế: .......6 1.2.2 Thực trạng sử dụng BIM cho nghành giao thông ........................................10 CHƢƠNG 2 – PHƢƠNG THỨC THỰC HIỆN & ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRONG CÔNG TÁC THIẾT KẾ ÁP DỤNG MÔ HÌNH BIM ..............................12 2.1. Phƣơng thức thực hiện trong công tác thiết kế áp dụng mô hình BIM ..................12 2.1.1. Xác định mục tiêu, ứng dụng BIM và CDE ...............................................12 2.1.2. Quy trình thực hiện .....................................................................................14 2.1.3. Tổ chức nhân sự ..........................................................................................30 2.1.4. Chiến lƣợc công nghệ .................................................................................32 2.1.5. Thƣ mục dự án ............................................................................................33 2.1.6. Lƣới trục và hệ thống định vị .....................................................................41 2.1.7. Hƣớng dẫn tạo lập mô hình ........................................................................42 2.1.8. Hệ thống phân loại ......................................................................................44 2.1.9. Trao đổi thông tin .......................................................................................47 2.1.10. Kiểm soát chất lƣợng và bàn giao sản phẩm ............................................48 2.2. Đánh giá hiệu quả trong công tác thiết kế áp dụng mô hình BIM: ........................50 CHƢƠNG 3 – ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NÖT GIAO THÔNG KHÁC MỨC NGỌC HỘI -TỈNH KHÁNH HÒA ..............................................................................................................52 3.1. NỘI DUNG THỰC HIỆN MÔ HÌNH BIM CHO DỰ ÁN ...................................52 3.1.1. Thông tin dự án ...........................................................................................52 3.1.2. Cơ cấu tổ chức ............................................................................................58 3.1.3. Đào tạo ........................................................................................................58 3.1.4. Giải pháp phần mềm ...................................................................................58 3.1.5. Giải pháp phần cứng ...................................................................................59 3.1.6. Giải pháp môi trƣờng dữ liệu chung ...........................................................59 3.1.7. Mô hình địa phƣơng (Local models) ..........................................................60 3.1.8. Không gian làm việc chung (Common workspace) ...................................62 3.1.9. Điểm tham chiếu : .......................................................................................62 3.1.10. Định dạng trung gian ................................................................................62 3.1.11. Phối hợp giữa các phần mềm ....................................................................62 3.1.12. Kiểm soát chất lƣợng và bàn giao sản phẩm ............................................62 3.2. PHƢƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ & KẾT QUẢ ........................................................63 3.2.1. Thu thập số liệu...........................................................................................63 3.2.2. Phƣơng thức xử lý số liệu ...........................................................................63 3.2.3. Xử lý & đánh giá kết quả ............................................................................64 3.2.4. Đánh giá chung ...........................................................................................67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO) TÓM TẮT ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NÖT GIAO THÔNG KHÁC MỨC NGỌC HỘI TỈNH KHÁNH HÕA Học viên : Đỗ Văn Phong Chuyên Ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông Khóa : K33 – Trƣờng Đại Học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm Tắt: Trong những năm gần đây ở Việt Nam các dự án có nguồn vốn nƣớc ngoài đa phần đƣa công nghệ BIM vào từ bƣớc thiết kế. Cuối năm 2016 thủ tƣớng ban hành quyết định phê duyệt đề án áp dụng mô hình BIM trong hoạt động xây dựng & Quản lý vận hành, gần đây ngày 23/05/2017 Bộ Xây Dựng ban hành quyết định số 1067/QĐ-BXD V/v quản lý XD bằng mô hình BIM trong giai đoạn thí điểm cho 20 dự án xây dựng ở nƣớc ta. Trong có 2 dự án về giao thông, Để có nhiều thông tin hơn và đánh giá cụ thể hơn cho công tác xây dựng hạ tầng, trong luận văn này tƣ vấn muốn nghiên cứu đánh giá việc sử dụng BIM cho 1 dự án hạ tầng nút giao khác mức trong đô thị thì kết quả mang lại nhƣ thế nào tƣơng ứng với nguồn nhân lực hiện nay và công nghệ hiện có dự trên các hƣớng dẫn tạm thời của bộ XD. Cụ thể tác giả nghiên cứu đánh giá dự án thực tế đã sử dụng BIM trên địa bàn thành phố Nha Trang – tỉnh Khánh Hòa. Qui mô dự án rộng lớn , tác giả chỉ nghiên cứu đánh giá 1 phần, sử dụng BIM cho phần cầu tầng 1 của nhánh N1 (trong tổng thể dự án gồm 4 nhánh & 1 vòng xuyến). Kết quả tác giả đã phân tích và thu thập đƣợc mức độ hiệu quả BIM mang lại cho dự án và các hạn chế còn tồn tại khi triển khai BIM cho các dự án hạ tầng giao thông tƣơng tự về nút giao khác mức. Từ khóa: BIM, CIM, BIM infrastructure, nút giao khác mức, cầu cong In brief: In recent years in Vietnam, foreign-funded projects have largely brought BIM technology into the design stage. By the end of 2016, the Prime Minister issued a decision approving the project to apply the BIM model in construction and operation management. Recently, the Ministry of Construction issued Decision No. 1067 / QDBXD on May 23, About construction management by BIM model in the pilot phase for 20 construction projects in our country. There are two transport projects. For this purpose, the consultant wants to study and evaluate the use of BIM for an infrastructure project. In urban areas, the results are consistent with the current human resources and the technology available on the temporary guidelines of the Ministry. Specifically, the researcher evaluated the actual project using BIM in Nha Trang city Khanh Hoa province. The large scale of the project, the study only partially evaluates, using BIM for the 1st floor bridge of the N1 branch (in the whole project includes 4 branches and 1 round torus). The authors have analyzed and collected the effectiveness of BIM for the project and the constraints that existed when implementing BIM for similar transport infrastructure projects. Keywords: BIM, CIM, BIM infrastructure, level crossings, curved bridge CÁC TỪ VIẾT TẮT BIM: Building Information Modeling (xây dựng mô hình hóa thông tin) LOD: Level of Development (mức độ phát triển thông tin) EIR: Employer’s Information Requirements (hồ sơ yêu cầu thông tin) CDE: Common Dât Environment (Môi trƣờng dữ liệu dùng chung) BEP: BIM Execution Plan (Kế hoạch thực hiện BIM) WIP : Work in Progress (Công việc đang tiến hành) SHARED : Chia sẻ PUBLISHED DOCUMENTATION: Phát hành ARCHIVE : Lƣu trữ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Mục tiêu và các ứng dụng của mô hình BIM trong dự án Ngọc Hội ...........12 Bảng 2-2: Bảng các ứng dụng BIM trong nghiên cứu (Viện Kinh Tế Xây Dựng, 2017) .......................................................................................................................................13 Bảng 2-3: Mục tiêu và các ứng dụng của môi trƣờng dữ liệu chung CDE ...................14 Bảng 2-4: Các kí hiệu đƣợc sử dụng trong quy trình ....................................................15 Bảng 2-5: Vai trò và trách nhiệm các vị trí trong nhóm BIM .......................................30 Bảng 2-6: Bảng quy tắt đặt tên bộ môn .........................................................................35 Bảng 2-7: Bảng quy tắt đặt tên phầm mềm. ..................................................................36 Bảng 2-8: Bảng quy định văn bản .................................................................................37 Bảng 2-9: Bảng quy định đƣờng nét .............................................................................38 Bảng 2-10: Ma trận LOD (LOD Matrix) (Hardin & McCool, 2015) ...........................46 Bảng 2-11: Sản phẩm bàn giao (Viện Kinh Tế Xây Dựng, 2017) ................................50 Bảng 2-12: Qui trình lấy phiếu điều tra và đánh giá kết quả.........................................50 Bảng 3-1: Tiến độ thực hiện ..........................................................................................57 Bảng 3-2: Bảng liệt kê các hạng mục kiểm soát chất lƣợng trong mô hình..................63 Bảng 3-3: Bảng liệt kê các nội dung bàn giao sản phẩm ..............................................63 Bảng 3-4: Bảng thống kê quá trình đánh giá nhóm 1 từ 3D-5D ...................................65 Bảng 3-5: Bảng thống kê quá trình đánh giá nhóm 2 từ 3D-5D ...................................65 Bảng 3-6: Bảng thống kê quá trình đánh giá nhóm 3 từ 3D-5D ...................................66 Bảng 3-7: Bảng đánh giá BIM so với PP truyền thống ở mức 3D ................................68 Bảng 3-8: Bảng đánh giá BIM so với PP truyền thống ở mức 5D ................................68 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: vòng đời của một dự án ...................................................................................4 Hình 1-2: tiến trình phát triển các cấp độ BIM ...............................................................4 Hình 1-3: các cấp độ D trong BIM ..................................................................................5 Hình 1-4: tiến trình phát triển các cấp độ đi kèm với việc các giai đoạn ứng dụng D trong mô hình BIM ..........................................................................................................5 Hình 2-1: Quy trình tạo lập mô hình BIM độc lập ........................................................16 Hình 2-2: Mô hình BIM độc lập của từng bộ môn ........................................................17 Hình 2-3: Quy trình mô hình hiện trạng ........................................................................18 Hình 2-4: mô hình điều kiện hiện trạng NÚT GIAO ....................................................19 Hình 2-5: Quy trình phối hợp thiết kế - phân tích xung đột ..........................................21 Hình 2-6: Mô hình phối hợp, phân tích xung đột thiết kế trƣớc khi thi công ...............22 Hình 2-7: Các dạng báo cáo kết quả của quá trình phân tích xung đột .........................23 Hình 2-8: Quy trình bố trí mặt bằng công trƣờng .........................................................24 Hình 2-9: Mô hình bố trí mặt bằng công trƣờng ...........................................................25 Hình 2-10: Mô hình mô phỏng tiến độ thi công ............................................................26 Hình 2-11: Quy trình lập mô hình mô phỏng tiến độ và biện pháp thi công ................28 Hình 2-12: Quy trình tổng quát kết hợp BIM và CDE ..................................................29 Hình 2-13: Giai đoạn thiết lập dự án .............................................................................30 Hình 2-14: Cấu tạo tổ chức dự án ứng dụng BIM và CDE ...........................................31 Hình 2-15: Loại Line và độ dày line .............................................................................37 Hình 2-16: Ví dụ về chú giải .........................................................................................39 Hình 2-17: Mô tả về quản lý chia sẻ công việc .............................................................40 Hình 2-18: Các yêu cầu thông tin của mô hình độc lập ................................................41 Hình 2-19: Điểm tham chiếu trong hệ thống định vị ....................................................42 Hình 2-20: Quy tắt phân loại Sfb ..................................................................................45 Hình 2-21: Các bƣớc kiểm soát chất lƣợng mô hình.....................................................48 Hình 3-1: Vị trí xây dựng nút giao ................................................................................52 Hình 3-2: Mô phỏng 3D nút giao ..................................................................................53 Hình 3-3: Mặt cắt ngang cầu nhánh N1&N3 ................................................................54 Hình 3-4: Mặt cắt ngang nhánh N1&N3 _ đƣờng dẫn đầu cầu.....................................55 Hình 3-5: Mặt cắt ngang cầu nhánh N4.........................................................................55 Hình 3-6: Mặt cắt ngang đƣờng dẫn sau mố nhánh N4 ................................................56 Hình 3-7: Phạm vi giới hạn nghiên cứu của dự án BIM (bình đồ, trắc dọc) .................57 Hình 3-8: Cấu tạo tổ chức dự án ứng dụng BIM và CDE .............................................58 Hình 3-9: Cây thƣ mục của dự án..................................................................................60 Hình 3-10: Mô hình độc lập Mố M1 .............................................................................60 Hình 3-11: Mô hình độc lập Trụ T1.1 ...........................................................................60 Hình 3-12: Mô hình độc lập Trụ T1.2 ...........................................................................60 Hình 3-13: Mô hình độc lập Trụ T1.3 ...........................................................................60 Hình 3-14: Mô hình độc lập Trụ T1.4 ...........................................................................60 Hình 3-15: Mô hình độc lập Trụ X11, X12 ...................................................................61 Hình 3-16: Mô hình độc lập Dầm đoạn 1Hình 3-17: Mô hình độc lập Dầm đoạn 2 .......................................................................................................................................61 Hình 3-18: Mô hình độc lập Dầm đoạn 3Hình 3-19: Mô hình độc lập Dầm đoạn 4 .......................................................................................................................................61 Hình 3-20: Mô hình độc lập Dầm đoạn 5 ......................................................................61 Hình 3-21: Mô hình trung tâm của dự án ......................................................................62 Hình 3-22: Mô hình không gian làm việc trên BIM 360 Team ....................................62 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết: - Theo quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 của thủ tướng chính phủ V/v Phê duyệt đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành. Mục tiêu sẽ tiết kiệm được 30% chi phí qui đổi tổng hợp từ các chủ thể có liên quan đến sử dụng mô hình BIM, tăng cường minh bạch và thuận lợi trong quản lý, kiểm soát chất lượng hoạt động xây dựng và quản lý vận hành, chi tiết theo bảng sau: STT 1 2 3 4 Mức độ tiết kiệm Giảm 10% (trong đó chi phí vật liệu giảm 20%) Thời gian thi công Giảm 10% Thời gian thiết kế, điều chỉnh Giảm 10% thiết kế Giảm các yêu cầu sửa đổi do sự Giảm 40% không phù hợp thiết kế Hạng mục chi phí Chi phí xây dựng - Việc phát triển ứng dụng mô hình quản lý BIM trong xây dựng mang lại nhiều lợi ít thiết thực, có rất nhiều dự án trong xây dựng cao tầng ở nước ta áp dụng mô hình BIM đã có kết quả rất tốt, tuy nhiên trong xây dựng công trình hạ tầng ở nước ta quản lý theo mô hình CIM còn rất hạn chế, số lượng công trình còn ít như: dự án Cầu Cao Lãnh đồng tháp , cầu Rồng Đà Nẵng, ... nhưng cũng chỉ thực hiện đến BIM 4D. - Đề tài quản lý xây dựng công trình hạ tầng theo mô hình CIM (Civil information Model) là rất cần thiết để cụ thể thể hóa các bước từ khi hình thành ý tưởng đến khi xây dựng hoàn thành công trình và vận hành công trình (BIM 7D). 2. Nội dung nghiên cứu: - Công nghệ BIM trong công tác thiết kế cho hạng mục: cầu vượt nhánh N1 - Công trình: nút giao thông khác mức Ngọc Hội – tỉnh Khánh Hòa. - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu sử dụng mô hình BIM cho nhà thầu tư vấn trong bước lập thiết kế BVTC (LOD 300-350) , cho hạng mục Cầu vượt nhánh N1, của dự án: nút giao thông khác mức Ngọc Hội, thành phố Nha Trang , tỉnh Khánh Hòa. - Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 2 + Ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng nút giao thông khác mức Ngọc Hội – tỉnh Khánh Hòa. + Đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ BIM 3. Phương pháp nghiên cứu: - Khảo sát, lấy ý kiến của người thực hiện theo nhiều kênh thông tin cho nhiều thông số đầu vào (như :người thực hiện trong công ty, các người hợp tác phía ngoài, loại kết cấu họ đảm trách, kinh nghiệm số lần họ tham gia,....) - Tập hợp số liệu, đánh giá các biến số làm thay đổi mà có thể làm ảnh hưởng đến quá trình thực hiện theo mô hình quản lý BIM. Từ đó có tổng hợp và đánh giá kết quả của từng gia đoạn thiết kế dùng BIM cấp độ 1 và đưa ra kết quả đánh giá & kiến nghị thực tiễn cho việc áp dụng BIM cho dự án Nút giao Ngọc Hội. 3 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ BIM ÁP DỤNG TRONG XÂY DỰNG 1.1 ĐỊNH NGHIA & QUA TRINH PHAT TRIỂN BIM 1.1.1 Định nghĩa Theo nghĩa đen BIM là từ viết tắt : Building information moldeling (mô hình hóa thông tin công trình) + Theo nghĩa bóng BIM bao hàm 1 công việc rất có ý đồ : + Xuất hiện lần đầu vào năm 1985 trong tài liệu của Simon Ruffle và năm 1986 trong tài liệu của Robert Ais. Tuy nhiên, thuật ngữ 'Mô hình thông tin công trình' và 'Mô hình hóa thông tin công trình' đã không được sử dụng phổ biến cho đến 10 năm sau đó, khi vào năm 2002 hãng Autodesk phát hành một cuốn sách với đề tựa "Building Information Modeling" và các nhà cung cấp phần mềm khác cũng bắt đầu khẳng định sự quan tâm tới lĩnh vực này. + Đến năm 2007 Việt Nam tiếp nhận cụm từ BIM cùng với phần mềm có tên Revit do hảng phần mềm Autodesk đã quảng bá thương mại các tính năng vượt trội trong thế kế Xây dựng, dẫn đến người Việt Nam ngộ nhận BIM là Revit và Revit là BIM. + Trên thực tế Revit và BIM đều biết đến từ đầu năm 2000 và giữa chúng không có quan hệ gì . Revit là một phần mềm về thiết kế kiến trúc, BIM là một khuynh hướng sản xuất cho nghành sản xuất công nghiệp xây dựng để có nhiều thuận lợi hơn. Trong quá trình phát triển người ta đã tìm thấy nếu sử dụng Revit để đạt được mục đích BIM thì cần có 1 qui trình làm việc mới phải đặt ra trong nghành công nghiệp. Như vậy , ta có thể hiểu một cách đơn giản rằng : BIM là mô hình thông tin công trình có gắn kết toàn bộ dữ liệu chung công trình (CDE: Common data invironoment) với 1 mô hình cấu tạo 3D theo 1 qui trình lập sẵn. Mô hình thông tin công trình (BIM) là một thuật ngữ rất rộng mô tả quá trình tạo và quản lý mô hình kỹ thuật số của tòa nhà hoặc các cơ sở hạ tầng khác như cầu, đường cao tốc, đường hầm… 1.1.2 Quá trình phát triển Vòng đời của 1 dự án BIM : từ khi lập kế hoạch đến khi khai thác, vận hành dự án. Được mô phỏng (xem hình 1.1) Quá trình phát triển BIM theo 3 cấp độ (xem hình 1.2 , 1.3 &1.4) 4 - Mức 0 (BIM Level 0): mô tả CAD không được quản lý (Thiết kế Trợ giúp Máy tính). - Mức 1 (BIM Level 1): mô tả CAD được quản lý bằng 2D hoặc 3D. - Mức 2 (BIM Level 2): liên quan đến việc phát triển thông tin xây dựng trong môi trường 3D kết hợp với dữ liệu tích hợp, được tạo ra trong các mô hình từ các bộ môn riêng biệt. - Mức 3 (BIM Level 3): chưa được xác định chi tiết, nhưng người ta cho rằng nó sẽ bao gồm một mô hình duy nhất, cộng tác, trực tuyến, mô hình dự án bao gồm trình tự xây dựng, chi phí và thông tin quản lý vòng đời. Hình 1-1: vòng đời của một dự án Hình 1-2: tiến trình phát triển các cấp độ BIM 5 Hình 1-3: các cấp độ D trong BIM Hình 1-4: tiến trình phát triển các cấp độ đi kèm với việc các giai đoạn ứng dụng D trong mô hình BIM Các mức độ BIM ứng dụng cho từng các bên liên quan - Đối với tư vấn thiết kế: Hai mức quan trọng nhất mà BIM mang lại hiệu quả cao cho đơn vị tư vấn thiết kế đó là BIM 3D, 4D - Đối với nhà thầu: họ cần quản lý tiến độ và giá thành của dự án: 4D đến 5D - Đối với chủ đầu tư: Họ luôn cần thông tin về dòng vốn và hiệu quả đầu tư. Để có thông tin về dòng vốn họ cần thông tin chi phí tức thời tại từng thời điểm họ 6 muốn. Điều này BIM mang lại cho họ lợi ích khi thực hiện được BIM 4D,5D,6D, 7D. 1.2 CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ CÔNG NGHỆ BIM & LỢİ Ý MANG LẠİ: BIM là việc tạo ra và quản lý mô hình phần mềm máy vi tính để mô phỏng xây dựng và vận hành một công trình. Mô hình kết quả là một mô hình thông tin công trình có hàm lượng thông tin cao, tập trung vào từng đối tượng, thể hiện bằng tham số hình học thông minh của đối tượng mà từ đó góc nhìn và dữ liệu phù hợp với nhu cầu sử dụng của các người dùng khác nhau có thể được chiết xuất và phân tích để lấy thông tin được sử dụng để đưa ra quyết định và cái tiến quá trình bàn giao công trình. (pp.7) Trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng, thuật ngữ này là InfraBIM (Tirkkonen et al., 2010). Ở Mỹ thuật ngữ viết tắt CIM được sử dụng hàm ý “Mô hình thông tin công trình hạ tầng/Civil information model” hoặc “civil integrated management”. (1) CIM hay là Mô hình thông tin cơ sở hạ tầng Civil Information Model là hệ thống dữ liệu kỹ thuật số của một kết cấu hạ tầng từ giai đoạn thiết kế ý tưởng tới toàn bộ vòng đời kết cấu hạ tầng đó, là bộ phần mềm và các công cụ liên quan tới quy trình thiết kế, trao đổi thông tin và phân tích thiết kế và quy trình xây dựng. (2) BIM hay là Mô hình hóa thông tin công trình Building Information Model là hệ thống cơ sở dữ liệu kỹ thuật số của một kết cấu kiến trúc từ gia đoạn thiết kế ý tưởng tới toàn bộ vòng đời kết cấu hạ tầng đó, là bộ phần mềm và các công cụ liên quan tới quy trình thiết kế, trao đổi thông tin và phân tích thiết kế và quy trình xây dựng; (3) Hệ thống cơ sở dữ liệu, công cụ và các quy trình sử dụng mô hình thiết kế và các dữ liệu đầu vào cho xây dựng của các thành phần khác nhau trong dự án như BIM hay CIM (3D), tiến độ dự án CPM Schedules (4D), dự toán chi phí Cost Estimates (5D) và Quy cách Specifications (6D) để mô phỏng và hiện thực hóa các mục tiêu của dự án Về mặt khái niệm, BIM là quy trình tạo lập và sử dụng mô hình thông tin trong các khâu thiết kế, xây dựng và vận hành của công trình. Với vai trò là một cơ sở dữ liệu bao trùm toàn vòng đời của công trình, BIM bao hàm các mối liên hệ logic về mặt không gian, kích thước, số lượng, vật liệu, và các đặc tích của các bộ phận công trình. Nó khả năng kết hợp thông tin các bộ phận công trình với các thông tin về định mức, đơn giá, tiến độ thi công, chế độ vận hành bảo dưỡng… BIM mang lại những thay đổi mang tính cách mạng trong việc tạo ra, thể hiện và sử dụng thông tin của công trình xuyên suốt các quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành. 1.2.1 Cơ sở khoa học và lợi ích ứng dụng BIM cho công tác tư vấn thiết kế: Cơ sở khoa học Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong các công việc tư vấn thiết kế xây dựng là nâng cao một bước cơ bản chất lượng các sản phẩm thiết kế, dễ dàng quản lý và kết nối các bộ môn kỹ thuật, tiết kiệm thời gian, nhân công và hiệu quả trong quá trình xây 7 dựng. Đòi hỏi 5 yêu cầu cơ bản để ứng dụng BIM ảnh hưởng đến quá trình sử dụng BIM: - Quy trình: Sự cần thiết phải tăng cường hợp tác giữa các đối tác tham gia dự án đòi hỏi những thay đổi cơ bản trong cách thức chia sẻ, truyền đạt, chuyển giao và quản lý các thông tin dự án. Như vậy, thành phần thiết yếu đầu tiên để triển khai thực hiện BIM thành công là xác định các quy trình công việc phù hợp với dự án xây dựng được hỗ trợ bởi BIM. - Chính sách: Nếu không có một tập hợp các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật được xác định rõ ràng, các thông tin được tạo ra bằng cách sử dụng công nghệ BIM không thể áp dụng một cách hiệu quả. Các chính sách được thiết lập sẽ là cơ sở cho sự phát triển và trao đổi mô hình của BIM. Các đặc tả kỹ thuật có liên quan đến BIM cần phải được đưa vào trong các tài liệu lập, hướng dẫn dự án, hợp đồng… ngay từ khi giai đoạn lập kế hoạch dự án. - Con người: Khả năng của những người tham gia trong suốt quá trình thực hiện dự án sẽ ảnh hưởng đến khả năng đạt được mục tiêu của dự án sử dụng BIM. Vì vậy, việc tổ chức đào tạo đầy đủ và hỗ trợ kịp thời cho các thành viên tham gia nhóm sử dụng BIM là chìa khóa cho thành công về lâu dài của chương trình khai thác, sử dụng BIM. - Công nghệ: Lựa chọn đúng các công cụ trong quá trình vận hành BIM có thể gặp phải khó khăn. Các yếu tố như phần cứng, phần mềm, qui trình trao đổi dữ liệu và lưu trữ phải được cấu hình đúng cách, theo dõi liên tục và điều chỉnh khi cần thiết để phù hợp với sự phát triển các thông số dự án và tiêu chuẩn thực hành. - Quản trị BIM: Đây có thể nói là công việc quan trọng giúp đảm bảo việc vận hành hệ thống BIM có thành công và hiệu quả hay không. Người đứng ở vai trò quản trị BIM sẽ phải xác định các yêu cầu liên quan đến BIM của dự án thông qua bốn thành phần cốt lõi ở trên, hỗ trợ việc quản lý giúp cho các nhân tố đó có thể làm việc đồng bộ trong suốt quá trình thực hiện dự án. Các lợi ích của BIM mang lại Tăng năng suất và chất lượng. - Ngay từ trước khi giai đoạn thiết kế bắt đầu, mô hình BIM với liên kết tới hệ thống dữ liệu về chi phí hỗ trợ cho công tác đánh giá tính khả thi về mặt tài chính của công trình. Trong giai đoạn tiền thi công, có thể tiến hành phân tích tính bền vững, quy trình vận hành, bàn giao, hiệu quả trong sử dụng năng lượng của dự án dựa vào mô hình BIM, nhờ đó nâng cao chất lượng của công trình . BIM cũng hỗ trợ phân tích lựa chọn phương án thiết kế đáp ứng yêu cầu công năng và tính bền vững của công trình. Thêm vào đó tổng chi phí của 8 cả vòng đời dự án và ảnh hưởng hoạt động công trình với môi trường xung quanh cũng có thể ước tính nhờ BIM. BIM giúp tăng cường tính bền vững của công trình. - Khi xem xét tới chất lượng và năng suất dự án, cũng cần tính tới yếu tố bền vững của dự án có nghĩa là tiêu thụ năng lượng và sử dụng các nguồn lực ít hơn. BIM chứng tỏ tính bền vững nhờ có ứng dụng integrated project delivery (IPD) và tối ưu hóa thiết kế. BIM giúp các bên tham gia dự án đi đến các quyết định thiết kế hợp lý nhất để đạt được các mục tiêu về kinh tế, xã hội và môi trường. Lãng phí gây ra bởi các lỗi và hoạt động không hiệu quả sẽ giảm đi trong khi IPD góp phần nâng cao yếu tố an toàn do phát hiện được các xung đột từ sớm, chất lượng công trình tốt hơn và do đó tạo ra một môi trường sống tốt hơn. Quy trình quản lý nhanh hơn và hiệu quả hơn - Những lợi ích khác bao gồm quy trình hiệu quả hơn có nghĩa là lưu chuyển dữ liệu (dữ liệu có thể tái sử dụng và dữ liệu giá trị gia tăng) hiệu quả hơn. Diễn họa dữ liệu từ sớm giúp cho khách hàng có thể hiểu được các phương án thiết kế tốt hơn. Dữ liệu có thể được sử dụng trong cả vòng đời dự án xây dựng từ giai đoạn trước thi công tại công trường cho tới giai đoạn quản lý vận hành hạ tầng BIM nên được nhìn nhận như là một quy trình chứ không chỉ là một mô hình dữ liệu. Thiết kế dựa trên mô hình thông tin xây dựng là quá trình tạo lập mô hình 3D hàm chứa các thông tin vòng đời của dự án. Đây là các thông tin mô tả chi tiết về dự án, các hoạt động của dự án và lợi ích của chúng. BIM giúp các bên tham gia dự án cộng tác với nhau trong toàn bộ các giai đoạn của 1 vòng đời dự án. Chủ đầu tư hiểu được một cách chi tiết về bản chất và các yêu cầu của dự án ngay từ khi nó bắt đầu. Khi có quy trình cộng tác thì thiết kế, lập kế hoạch và phân tích sẽ dễ dàng hơn. Cuối cùng thì quản lý dự án và quản lý thi công tại công trường cũng dễ dàng hơn khi có quy trình cộng tác dựa vào BIM. Khả năng tương thích tốt hơn - Có rất nhiều công nghệ mô hình hóa, các chương trình tăng cường khả năng tương thích đã và đang được thực hiện. Tất cả những công việc này cần có để tạo điều kiện ứng dụng BIM dễ dàng và cuối cùng mục tiêu của công nghiệp xây dựng dựa trên nền tảng kỹ thuật số có thể đạt được. Khả năng tương thích tốt đòi hỏi các tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu được sử dụng để trao đổi tương tác giữa các hệ thống dữ liệu khác nhau. Trong lĩnh vực kiến trúc, IFC được sử dụng từ năm 1997. Tại Phần Lan có một tiêu chuẩn chuyển đổi dữ liệu cho các dự án cơ sở hạ tầng được gọi là Inframodel. Dưới đây sẽ chỉ ra quy trình dữ 9 liệu được trao đổi giữa các hệ thống thiết kế và từ giai đoạn thiết kế tới giai đoạn thi công ở công trường ra sao. Có 1 mô tả về mô hình dữ liệu nguồn đưa ra các chỉ dẫn về định dạng chuẩn cho các dữ liệu nguồn được sử dụng trong các dự án cơ sở hạ tầng. Nhà thầu có thể tải mô hình dữ liệu nguồn và cùng lúc đó khách hàng có thể gửi các chào hàng bằng mô hình thông tin xây dựng với định dạng chuẩn mở. Các tài liệu tương tự cho lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng được công bố trong 2015. Tổ chức Building SMART đang phát triển và duy trì tiêu chuẩn trao đổi dữ liệu IFC và cũng đang bắt đầu phát triển IFC cho lĩnh vực cơ sở hạ tầng. Quản lý cơ sở dữ liệu hiệu quả hơn trong quá trình vận hành công trình - Sau giai đoạn xây dựng, mô hình thông tin xây dựng BIM giúp cải tiến quy trình nghiệm thu và bàn giao hạ tầng. Trong quá trình xây dựng, thông tin công trình được gắn kết với các chủ thể của mô hình để các thông tin này có thể được sử dụng trong giai đoạn quản lý hệ thống hạ tầng khi công trình hoạt động thực tế. Thông tin này cũng có thể được sử dụng để kiểm tra các hệ thống công trình hoạt động có đúng theo các thiết kế trước đó hay không trước khi chủ đầu tư nghiệm thu công trình. Mô hình công trình cung cấp hệ thống thông tin của tất cả các hệ thống hạ tầng của công trình, thông tin được sử dụng để quản lý và vận hành cơ sở hạ tầng tốt hơn Luồng thông tin thông suốt hơn trong tất cả các giai đoạn của dự án - BIM giúp luồng thông tin thông suốt, làm tăng chất lượng thiết kế và hoạt động của công trình. BIM cải thiện quy trình trao đổi thông tin, quy trình cộng tác, tính liên tục của hoạt động dự án và cải tiến quy trình quản lý việc chia sẻ tài liệu. Ứng dụng BIM không chỉ phụ thuộc vào công nghệ mà còn phụ thuộc vào con người và quy trình. Với cách thưc tiến hành dự án tích hợp hệ thống IPD khi mà chủ đầu tư, các đơn vị thiết kế chính và nhà thầu song hành phối hợp ngay từ sớm BIM giúp nâng cao khả năng phối hợp giữa các thành phần ham gia dự án, nâng cao hiểu biết của các bên về các mục tiêu của dự án, các mục tiêu tài chính. Luồng thông tin lưu chuyển nhanh hơn rất nhiều so với cách thức trao đổi thông tin bằng giấy tờ truyền thống. Vận hành, quản lý, bảo trì cơ sở hạ tầng hiệu quả hơn - Công việc vận hành và bảo trì cơ sở hạ tầng được thực hiện có hiệu quả nếu ứng dụng BIM trong quản lý trong khi chất lượng công trình được cải tiến. Quản lý hạ tầng với BIM giúp cho các bên thu thập, mô phỏng, chia sẻ các thông tin có liên quan với mô hình 3D dễ hình dung, mang lại những lợi ích khác biệt so với dùng bản vẽ 2D truyền thống. BIM cho phép các thành phần khác nhau tham gia dự án cộng tác chặt chẽ, kiểm soát các thay đổi và cung 10 cấp thông tin liên tục cho cả vòng đời dự án cơ sở hạ tầng. Ứng dụng BIM cũng hỗ trợ kiểm soát tốt chi phí tổng thể của dự án cũng như các thông tin liên quan tới vấn đề môi trường. 1.2.2 Thực trạng sử dụng BIM cho nghành giao thông Ở các nước trên thế giới Hiện nay trên thế giới việc quản lý xây dựng theo mô hình BIM (building information Model) được phát triển rất mạnh mẽ. Cụ thể, Anh đã áp dụng BIM cho các dự án có tổng mức đầu tư từ 5 triệu euro trở lên. Ở Mỹ, BIM được phát triển từ khá sớm. Năm 2008, nước này cũng đã yêu cầu áp dụng BIM cho các dự án xây dựng của Chính phủ. Các nước Bắc Âu như Phần Lan, Na Uy, Đan Mạch cũng là quê hương của các phần mềm ứng dụng BIM. Trong đó, Phần Lan đang đi đầu trong việc phát triển tiêu chuẩn BIM cho dự án hạ tầng kỹ thuật (InfraBIM), khu vực châu á Singapore đã xây dựng lộ trình áp dụng BIM: từ ngày 1/7/2013, tất cả những công trình kiến trúc có diện tích trên 20.000 m2 phải nộp mô hình BIM cho cơ quan quản lý Nhà nước; từ ngày 1/4/2014, yêu cầu trên sẽ áp dụng cho các công trình kỹ thuật (dân dụng, công nghiệp, hạ tầng kỹ thuật); và đến ngày 1/7/2015 tất cả các dự án xây dựng nói chung có diện tích sàn lớn hơn 5.000m2 phải nộp mô hình BIM cho cơ quan quản lý Nhà nước BIM được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong lĩnh vực Thiết kế và xây dựng dân dụng (AEC) tại Mỹ. Ước tính của hãng Autodesk chỉ ra con số ½ thị phần của ngành công nghiệp thiết kế và xây dựng dân dụng của Mỹ sử dụng BIM (Parve, 2012). Trong lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng tình hình không khả quan được như vậy. Chỉ có 14% các doanh nghiệp tiên phong đã sử dụng BIM. Tình hình ở Phần Lan cũng tương tự như ở Mỹ. Phần Lan là một trong các quốc gia hàng đầu trong ứng dụng triển khai BIM (Khosrowshahi & Arayici, 2012). Theo khảo sát Finnish BIM Survey (2013) 65% doanh nghiệp được khảo sát trong lĩnh vực AEC sử dụng BIM. Ở Việt Nam Ở Việt Nam hiện nay, Luật Xây dựng đã đề cập đến việc ứng dụng “Mô hình thông tin công trình” (BIM) vào quản lý xây dựng. Đồng thời theo quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 V/v Phê duyệt đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành. Mục tiêu sẽ tiết kiệm được 30% chi phí qui đổi tổng hợp từ các chủ thể có liên quan đến sử dụng mô hình BIM, tăng cường minh bạch và thuận lợi trong quản lý, kiểm soát chất lượng hoạt động xây dựng và quản lý vận hành Bên cạnh đó ngày 23/05/2017 bộ Xây dựng ban hành quyết định số 1067/QĐBXD V/v quản lý XD bằng mô hình BIM trong giai đoạn thí điểm Lộ trình BIM phát triển theo thời gian dự kiến (xem Phụ lục 1) 11 Tổng hợp đánh giá việc sử dụng BIM trong lĩnh vực giao thông Trong lĩnh vực giao thông vấn đề ứng dụng quản lý công trình từ bước thiết kế đến thi công, vận hành còn rất hạn chế . Hiện nay bộ xây dựng ban hành qui trình tạm thời theo quyết định số 1067/QĐ-BXD ngày 23/05/2017, V/v: quản lý XD bằng mô hình BIM trong giai đoạn thí điểm, cho nên cũng chưa nhiều dự án có đánh giá cụ thể vì chưa hoàn thành, theo quyết định số 362/QĐ-BXD ngày 2/4/2018 công bố danh sách 20 dự án thực hiện thí điểm áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và vận hành . Trong đó có dự án giao thông như sau: Cầu cửa đạitỉnh Quãng Ngãi (9), xây dựng cầu Sông Chùa trên QL1- tỉnh Phú Yên (10). Tại Nha Trang tư vấn thiết kế đang áp dụng mô hình BIM trong giai đoạn thiết kế BVTC cho dự án Nút Giao Ngọc Hội. Thực hiện BIM cấp độ 1, ở mức 3D (xem phụ lục 2). Kết luận chương: - Chương này trình bày tổng quát về công nghệ BIM từ khi bắt đầu sơ khai đến thời điểm hiện nay, đánh giá cơ sở khoa học và các lợi ích cơ bản về BIM để thấy được việc áp dụng BIM cho công trình xây dựng là nhu cầu tất yếu. Đồng thời đánh giá phát triển công nghệ BIM của thế giới & Việt Nam hiện nay đang phát triển ở cấp độ nào và mức độ phát triển đến đâu & tính pháp lý của việc áp dụng công nghệ BIM của chính phủ Việt Nam - Để áp dụng BIM vào dự án cần phải xây dựng một qui trình thực hiện BIM (hoặc xây dựng lộ trình BIM) cho tổ chức hoặc cho một dự án tùy thuộc vào năng lực thực tế của từng tổ chức hoặc dự án để có cách làm phù hợp và hiệu quả nhất. 12 PHƯƠNG THỨC THỰC HIỆN & ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRONG CÔNG TÁC THIẾT KẾ ÁP DỤNG MÔ HÌNH BIM 2.1 PHƯƠNG THỨC THỰC HİỆN TRONG CÔNG TÁC THİẾT KẾ ÁP DỤNG MÔ HÌNH BIM 2.1.1 Xác định mục tiêu, ứng dụng BIM và CDE Để việc ứng dụng BIM và CDE đem lại các giá trị cho dự án, điều cần thiết là các thành viên phải hiểu được định hướng sử dụng các thông tin mà họ đang phát triển. Việc định hướng sử dụng mô hình thông và môi trường dữ liệu chung sẽ có ảnh hưởng đến phương pháp tạo lập mô hình, trao đổi dữ liệu, phối hợp giữa các bộ phận hoặc các vấn đề về kiểm soát chất lượng sau này. Mục tiêu và các ứng dụng của BIM Xác định mục tiêu của mô hình BIM nhằm đề ra các giá trị thực tế mà dự án có thể đạt được thông qua việc sử dụng mô hình BIM. Ứng dụng của BIM là việc xác định các nhiệm vụ đặc thù và phương pháp mà nhóm muốn sử dụng mô hình BIM để đạt được mục tiêu. Những mục tiêu và ứng dụng BIM trong dự án Ngọc Hội được trình bày trong bảng dưới đây: Bảng 2-1: Mục tiêu và các ứng dụng của mô hình BIM trong dự án Ngọc Hội Ưu tiên (cao/ trung Mục tiêu BIM bình/ thấp) Ứng dụng của bim Giai đoạn thiết kế cao Tối ưu hóa thiết kế Mô hình thông tin độc lập cao Tăng hiệu quả phối Mô hình phối hợp thiết kế hợp các bộ phận Mô hình điều kiện hiện trạng trung bình Hiệu quả trong lập Mô hình bố trí mặt bằng thi công và quản lý tiến độ thi Mô hình mô phỏng tiến độ thi công công Mô hình mô phỏng biện pháp thi công, phục vụ đào tạo Các ứng dụng của BIM có thể triển khai được với công nghệ hiện tại. Chủ đầu tư và các bên liên quan có thể tham khảo để lựa chọn áp dụng phù hợp với nhu cầu và giai đoạn triển khai của dự án.