openBIM cho toàn bộ vòng đời công trình xây dựng

Trong ngành xây dựng hiện đại, Mô hình Thông tin Công trình (BIM) đang trở thành chủ đề được quan tâm hàng đầu. Mặc dù quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực này vẫn đang ở giai đoạn khởi đầu, những thành công từ các dự án BIM đã triển khai cho đến nay đã mở ra kỳ vọng lớn hơn cho toàn ngành. Tuy nhiên, tiềm năng thực sự của BIM vẫn còn rất lớn và chưa được khai thác đầy đủ. Một điều chắc chắn là: đích đến của BIM phải là việc triển khai đồng bộ, không phụ thuộc vào nhà cung cấp, xuyên suốt toàn bộ vòng đời của công trình.

Ngay từ năm 2014, ông Patrick MacLeamy – nhà sáng lập tổ chức phi lợi nhuận buildingSMART International (bSi) – đã nhấn mạnh trong các bài thuyết trình của mình tầm quan trọng của việc áp dụng BIM xuyên suốt toàn bộ vòng đời công trình. Mặc dù khẩu hiệu “BIM BAM BOOM” (Mô hình Thông tin Công trình – BIM, Mô hình Lắp dựng Công trình – BAM, Mô hình Vận hành và Tối ưu hóa Công trình – BOOM) từng gây không ít thích thú, song điều đó vẫn làm nổi bật một thông điệp trọng yếu: BIM mở (openBIM), trung lập với nhà cung cấp, đóng vai trò then chốt trong suốt vòng đời công trình. Bởi lẽ, phần lớn chi phí trong suốt vòng đời công trình phát sinh trong giai đoạn vận hành, chứ không phải trong khâu thiết kế hay thi công. Hơn nữa, các lỗi thiết kế và xung đột không được phát hiện sớm thường sẽ dẫn đến chi phí sửa chữa và vận hành tăng cao về sau.

Chỉ tập trung vào giai đoạn thiết kế ban đầu là chưa đủ

Hiện nay, các dự án BIM chủ yếu tập trung vào kiến trúc và thiết kế – tức là giai đoạn đầu trong vòng đời của một công trình. Chính vì vậy, các “nhân vật chính” trong giai đoạn này đã định hình nên các tiêu chuẩn xoay quanh phần móng, lõi, mặt đứng và một phần nội thất của tòa nhà.Việc sử dụng nhiều hệ thống CAD khác nhau trong cùng một dự án đã đặt ra yêu cầu phải có các định dạng trao đổi dữ liệu thống nhất. Từ việc trao đổi bản vẽ giấy truyền thống, ngành đã chuyển sang các định dạng điện tử. IFC-4 – định dạng trung lập duy nhất với nhà cung cấp – do tổ chức bSi phát triển, đã trở thành tiêu chuẩn được chấp nhận rộng rãi.

Trong phần lớn các dự án BIM (thí điểm) hiện nay, chúng ta mới chỉ ở điểm khởi đầu của một quá trình chuyển đổi sâu rộng, cần thiết để thay thế các quy trình cũ. Việc thiết kế theo phương pháp truyền thống song song với thi công làm hạn chế khả năng phối hợp hiệu quả giữa các bộ môn. Thêm vào đó, do quy trình đấu thầu hiện tại, các nhà thầu thi công – cùng với hệ thống và giải pháp của họ – thường chỉ được xác định ở giai đoạn sau, khiến cho chủ đầu tư phần nào đang “mua hàng mà không biết rõ bên trong”.

Trong một dự án BIM, toàn bộ quá trình thiết kế được thực hiện trong không gian ảo của bản sao số (digital twin). Mọi sự phối hợp, mô phỏng và kiểm thử đều có thể được tiến hành trực tiếp trên mô hình dữ liệu. Việc thi công thực tế chỉ được bắt đầu khi công trình ảo đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu – một phương pháp đã được kiểm chứng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác.

Cơ sở dữ liệu dự án phải trở nên trung lập với nhà cung cấp

Việc lập kế hoạch và thiết kế song song có sự phối hợp chặt chẽ, cùng với mô hình dữ liệu dự án kết quả từ quá trình đó, tạo nền tảng cho vận hành tối ưu trong tương lai, vì một khi dữ liệu được thu thập, tất cả thông tin sẽ có sẵn để sử dụng trong các giai đoạn tiếp theo. Khác với dữ liệu sản phẩm, hiện nay vẫn chưa có các cấu trúc cơ sở dữ liệu tiêu chuẩn hóa cho dữ liệu dự án; cho đến nay mới chỉ có các định dạng trao đổi được xác định.

Việc sử dụng thường xuyên các cơ sở dữ liệu từ các nhà cung cấp CAD khác nhau tự nhiên tạo ra một mức độ trung thành nhất định với các nhà cung cấp này. Cấu trúc của các cơ sở dữ liệu dự án cần phải được thiết kế sao cho trung lập với nhà cung cấp, tức là phải tuân thủ các tiêu chuẩn của openBIM.

Nếu không, các ứng dụng sẽ phải được điều chỉnh cho từng dự án, trong đó việc ánh xạ dữ liệu là yếu tố then chốt. Lý tưởng nhất, cơ sở dữ liệu dự án sẽ được mở ra cùng với dự án và được duy trì, mở rộng và sử dụng xuyên suốt tất cả các giai đoạn (ý tưởng – thiết kế – thi công – vận hành – tháo dỡ). Cơ sở dữ liệu này cũng quan trọng như viên đá nền của công trình.

Xét đến tuổi thọ hữu ích của một công trình tương lai, đặc biệt là tòa nhà mô-đun, từ 100 đến 150 năm, rõ ràng là dữ liệu phải được lưu trữ và duy trì trong một thời gian rất dài để có thể bao quát toàn bộ vòng đời công trình – từ thiết kế cho đến tháo dỡ. Đây là một thách thức mà nhiều ngành công nghiệp khác không phải đối mặt. Điều này càng trở nên quan trọng hơn khi chúng ta xây dựng cấu trúc dựa trên các tiêu chuẩn trung lập với nhà cung cấp. Chỉ khi các cấu trúc này đồng nhất, việc chuyển đổi tự động dữ liệu mới có thể trở nên khả thi về mặt kinh tế trong dài hạn.

Tổ chức duy nhất đủ khả năng thực hiện nhiệm vụ vô cùng lớn này là buildingSMART International. Điều này đảm bảo rằng tiêu chuẩn được định nghĩa một cách trung lập và nhận được sự công nhận quốc tế. Đây chính là sự chuẩn bị tốt nhất cho việc chuẩn hóa quốc tế.

Việc quản lý công trình với sự hỗ trợ của bản sao số (digital twin) sẽ trở nên minh bạch và hiệu quả về chi phí hơn rất nhiều, vì tất cả dữ liệu liên quan đến công trình và các thiết bị, hệ thống của nó đều có sẵn. Chẳng hạn, việc các kỹ thuật viên phải đo đạc phòng để lắp đặt thảm mới sẽ trở thành chuyện của quá khứ.

Lợi ích của bảo trì

Một trong những ứng dụng đặc biệt thú vị của dữ liệu trong BIM là bảo trì, vì nó cho phép so sánh trực tiếp giữa thông số kỹ thuật của sản phẩm và dữ liệu thời gian thực. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa các cuộc gọi dịch vụ, chẳng hạn như. Các công việc cải tạo cần thiết có thể được mô phỏng trước.

Tương tự, các cuộc đại tu toàn diện có thể được mô phỏng mà không gặp rủi ro trong mô hình dữ liệu ảo để đánh giá tác động của chúng đối với các hoạt động đang diễn ra. Liệu công tác cải tạo có vi phạm các khu vực an toàn không? Những hệ thống nào cần tắt trong quá trình cải tạo và tác động của chúng là gì? Các tuyến đường thoát hiểm có được đảm bảo không? BIM có thể giúp trả lời những câu hỏi này ngay lập tức.

Hơn nữa, việc biết chính xác các sản phẩm và hệ thống nào đã được lắp đặt giúp đơn giản hóa việc dự trữ phụ tùng thay thế và đặt hàng. Tòa nhà trở nên minh bạch đối với các nhà vận hành – một sự minh bạch là cơ sở cho các quyết định dựa trên dữ liệu thực tế.

Những lợi ích thu được từ việc tăng cường hiệu quả vận hành và tối ưu hóa vượt xa khoản đầu tư ban đầu vào BIM. Mỗi đồng tiền được đầu tư vào BIM trong giai đoạn thiết kế đều mang lại lợi ích trong quá trình thi công, và khi tòa nhà đi vào vận hành, tỷ suất lợi nhuận từ đầu tư là rất ấn tượng.