Áp dụng BIM – rút ngắn thời gian và nâng chất lượng dự án

Khái niệm, cơ sở pháp lý cho Lộ trình áp dụng BIM

Theo Quyết định số 1057/QĐ-BXD ngày 11/10/2017 của Bộ Xây dựng công bố hướng dẫn tạm thời áp dụng BIM trong giai đoạn thí điểm, trên thế giới có nhiều định nghĩa khác nhau về BIM; 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.

Việc áp dụng quy trình BIM sẽ cho phép thông tin và dữ liệu được sản xuất dưới dạng số, tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi, hợp tác giữa các bên tham gia theo hướng có sự tương tác, tác động qua lại, trong khi chủ đầu tư/BQLDA ra quyết định; còn tư vấn thiết kế và nhà thầu xây dựng tạo lập, cập nhật và khai thác.

Theo Viện Kinh tế xây dựng (Bộ Xây dựng), từ kết quả tổng kết thực hiện “Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình trong hoạt động xây dựng (BIM)” (Đề án đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 và kết thúc vào năm 2021) và kết quả theo dõi, đánh giá việc áp dụng BIM trong giai đoạn vừa qua cho thấy, áp dụng BIM trong quá trình lập báo cáo nghiên cứu khả thi, thiết kế, thi công xây dựng, quản lý chất lượng, quản lý dự án, quản lý khai thác vận hành công trình đã mang lại những lợi ích, hiệu quả rõ rệt.

Trong đó, việc áp dụng BIM đã góp phần rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng của công tác thiết kế, thi công xây dựng và quản lý dự án đầu tư xây dựng, như: Giảm thiểu việc sửa chữa, điều chỉnh thiết kế kéo theo tiết kiệm đáng kể chi phí vật tư, vật liệu, nhân công lao động, xe máy thi công và góp phần giảm chi phí của dự án (mức tiết kiệm chi phí của dự án – chi phí quy đổi đến 12% chi phí xây dựng của dự án); Rút ngắn thời gian lập báo cáo nghiên cứu khả thi (mức độ giảm khoảng từ 17 – 22% thời gian lập báo cáo nghiên cứu khả thi); Rút ngắn thời gian thiết kế triển khai sau thiết kế cơ sở (mức độ giảm từ 15 – 35% thời gian thiết kế; Giảm yêu cầu sửa đổi do sự không phù hợp của thiết kế); Rút ngắn thời gian thi công xây dựng (từ 12 – 15% so với tiến độ được duyệt).

Bên cạnh đó, quá trình trao đổi thông tin trong thực hiện dự án được thuận lợi do việc áp dụng BIM đã thiết lập được môi trường làm việc chung, làm việc trên môi trường số, đã và đang trở thành một trong những điều kiện quan trọng quyết định sự thành công của việc chuyển đổi số ngành Xây dựng.

Kinh nghiệm một số nước trên thế giới

Theo nghiên cứu của Viện Kinh tế xây dựng, trên thế giới, BIM là cuộc cách mạng trong thời đại công nghệ thông tin, nhận được sự quan tâm sâu rộng của nhiều Chính phủ, nhà nghiên cứu và những người hoạt động trong ngành Xây dựng. Bắc Mỹ, Bắc Âu, Vương quốc Anh và các quốc gia phát triển khác đã bắt đầu xây dựng kế hoạch và môi trường thúc đẩy công nghệ BIM từ những năm đầu thế kỷ 21. Sau khoảng 2 thập kỷ phát triển, áp dụng công nghệ BIM đã đạt được những kết quả đáng kể.

Theo báo cáo của Công ty nghiên cứu thị trường nổi tiếng thế giới “Research and Market” công bố vào tháng 01/2023, quy mô thị trường BIM toàn cầu năm 2022 là khoảng 6,6 tỷ USD và sẽ tăng lên 22,1 tỷ USD vào năm 2030. Tốc độ tăng trưởng hàng năm được dự đoán là 17,4% trong vòng 8 năm tới.

Dựa trên việc ứng dụng rộng rãi công nghệ BIM trong các dự án xây dựng cơ sở hạ tầng và công nghiệp trọng điểm, khu vực châu Á – Thái Bình Dương có thể trở thành thị trường khu vực BIM lớn nhất và phát triển nhanh nhất thế giới trong vài năm tới. Các ngành kinh doanh và xây dựng cơ sở hạ tầng tiếp tục là đối tượng áp dụng BIM chính trong tương lai và sẽ chiếm khoảng 60 – 70% thị trường toàn cầu vào năm 2022 – 2025.

Kinh nghiệm của một số nước và vùng lãnh thổ trên thế giới như: Singapore, Malaysia, Trung Quốc, Hongkong, Anh, Đức, Brazil… việc áp dụng BIM được ban hành dưới hình thức văn bản (Nghị định, Quyết định hoặc Thông tư) của Chính phủ; và triển khai áp dụng BIM theo một Lộ trình nhất định, trong đó gắn với các quy định bắt buộc áp dụng đối với các dự án sử dụng vốn đầu tư công, mức độ áp dụng BIM từng bước từ dự án, công trình có quy mô lớn, kỹ thuật phức tạp đến dự án, công trình có quy mô nhỏ, kỹ thuật đơn giản tương ứng với các khoảng thời gian nhất định.

Tại Singapore, lộ trình áp dụng BIM đã được ban hành vào năm 2010 với mục tiêu 80% ngành Xây dựng sẽ áp dụng BIM vào năm 2015 nhằm góp phần thúc đẩy nâng cao năng suất của ngành Xây dựng lên 25% cho đến năm 2020, để đạt được mục tiêu, Singapore đã thực hiện: Tạo nguồn tài chính và nhân lực để đào tạo chuyên môn về BIM thông qua các Viện nghiên cứu, trường đại học, học viện và các đơn vị tư vấn BIM, tổ chức đưa BIM vào các chương trình học; Xây dựng và công bố nhiều tiêu chuẩn, tài liệu hướng dẫn áp dụng BIM.

Ngoài hướng dẫn chung, còn có các hướng dẫn áp dụng BIM chi tiết cho từng đối tượng (thiết kế kiến trúc, kết cấu, MEP, phân tích năng lượng, nhà thầu thi công…) hoặc áp dụng BIM cho chế tạo sẵn, quản lý tài sản.

Thực hiện thí điểm áp dụng BIM trong các công trình xây dựng, trong đó có hỗ trợ về chi phí đào tạo, tư vấn, phần mềm và phần cứng cho các đối tượng thụ hưởng (tối đa 70.000 SGD cho mỗi công ty).

Từ năm 2013, quy định bắt buộc áp dụng BIM trong thiết kế kiến trúc công trình đối với các dự án có quy mô diện tích sàn xây dựng trên 20.000 m2. Từ năm 2014, quy định bắt buộc áp dụng BIM trong thiết kế kiến trúc, thiết kế cơ điện, cấp thoát nước công trình đối với các dự án có quy mô diện tích sàn xây dựng trên 20.000 m2. Từ năm 2015, quy định bắt buộc áp dụng BIM trong thiết kế kiến trúc, thiết kế cơ điện, cấp thoát nước công trình đối với các dự án có quy mô diện tích sàn xây dựng trên 5.000 m2.

Năm 2014, Lộ trình áp dụng BIM cập nhật được ban hành tại Singapore, áp dụng ở cấp độ cao hơn: Giai đoạn 2015 – 2017 thực hiện chương trình thiết kế và xây dựng ảo; giai đoạn từ 2017 triển khai tích hợp số trong xây dựng nhằm thúc đẩy chuyển đổi số ngành Xây dựng.

Tại Trung Quốc, để thúc đẩy ứng dụng mô hình thông tin công trình, Trung Quốc đã đưa nội dung ứng dựng BIM vào kế hoạch 5 năm lần thứ 12 (2011 – 2015) bằng việc ban hành “Đề cương phát triển thông tin hóa ngành Xây dựng 2011 – 2015”. Việc ứng dụng mô hình thông tin công trình BIM trong các dự án tiếp tục được thúc đẩy trong kế hoạch “5 năm lần thứ XIII” (2016 – 2020), kế hoạch “5 năm lần thứ XIV” (2021 – 2025).

Các công việc được triển khai áp dụng BIM bao gồm: Xây dựng khung chính sách áp dụng mô hình thông tin công trình trong hoạt động xây dựng; Nghiên cứu, xây dựng các tiêu chuẩn ứng dựng mô hình thông tin công trình trong hoạt động xây dựng, bao gồm 5 tiêu chuẩn: “Tiêu chuẩn thống nhất để áp dụng mô hình thông tin kỹ thuật xây dựng” GB51212T-2016; “Tiêu chuẩn phân loại và mã hóa cho mô hình thông tin xây dựng” GB/T51269-2017; “Tiêu chuẩn ứng dụng xây dựng công trình Mô hình thông tin “GBT51235- 2017; “Tiêu chuẩn thiết kế và cung cấp mô hình thông tin xây dựng” GB/T51301-2018; “Tiêu chuẩn ứng dụng mô hình thông tin thiết kế kỹ thuật sản xuất công nghiệp” GBT51362-2019; Nghiên cứu và tự chủ phát triển phần mềm BIM, hướng dẫn và đào tạo các doanh nghiệp và chuyên gia nòng cốt phát triển phần mềm BIM để đảm bảo an toàn thông tin; Xây dựng hệ thống phân loại, tiêu chuẩn hóa các bộ phận, công tác; Xây dựng cơ sở dữ liệu chung, thiết lập nền tảng dịch vụ đám mây BIM; Ứng dụng BIM trong việc xem xét và phê duyệt dự án.

Tại Hongkong (Trung Quốc), vào năm 2017, Cục Phát triển công trình đã ban hành Thông tư số 07/2017 về việc áp dụng BIM cho các công trình tại Hongkong, đưa ra các quy định đối với việc áp dụng BIM tại các dự án của Chính phủ có tổng mức đầu tư trên 30 triệu USD Hongkong (khoảng 88 tỷ đồng) với mục đích “tăng cường thiết kế, thi công, quản lý dự án, quản lý tài sản và nâng cao năng suất chung của ngành Xây dựng”. Thông tư đã xác định 20 nội dung áp dụng BIM, trong đó có 8 nội dung áp dụng BIM bắt buộc trong giai đoạn thiết kế hoặc thi công.

Tại Vương quốc Anh, để đạt được mục tiêu tất cả các dự án công đều phải áp dụng mô hình thông tin công trình mức độ 2 vào năm 2016 và chi phí quy đổi thực hiện các dự án công sẽ được tiết kiệm lên tới 20%, Chính phủ Anh đã ban hành Chiến lược Xây dựng, trong đó có lộ trình áp dụng mô hình thông tin công trình vào năm 2011. Đến năm 2020, việc mục tiêu áp dụng mô hình thông tin công trình đối với các dự án công tại Anh đã thành công, Chính phủ Anh đang triển khai tầm nhìn tiếp theo cho việc áp dụng BIM, đó là song sinh số (digital twin), đây là cơ sở để tích hợp các giải pháp công nghệ số khác như IoT, quét laser vào BIM, qua đó khai thác tối đa hiệu quả của BIM.

Tại CHLB Đức, để thúc đẩy và đưa BIM trở thành tiêu chuẩn cho những dự án đầu tư xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật mới, từ năm 2020, Chính phủ Đức đã ban hành lộ trình áp dụng mô hình thông tin công trình bao gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 (2015 – 2017), hoàn thiện khung khổ pháp lý, thí điểm áp dụng mô hình thông tin công trình vào một số dự án đầu tư xây dựng; Giai đoạn 2 (2017 – 2020), xây dựng các tiêu chuẩn, tài liệu hướng dẫn, cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin, môi trường dữ liệu chung và tiếp tục áp dụng thí điểm áp dụng mô hình thông tin công trình vào một số dự án đầu tư xây dựng; Giai đoạn 3 (từ năm 2020 trở đi), bắt buộc áp dụng mô hình thông tin công trình đối với các dự án có giá trị hơn 100 triệu Euro và các dự án đầu tư công xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng…

Hiệu quả áp dụng BIM tại một số dự án thí điểm

Tại Việt Nam, trước khi đi đến Lộ trình áp dụng BIM bắt buộc theo Quyết định số 258/QĐ-TTg ngày 17/3/2023, đã có không ít dự án thí điểm hoặc đi đầu áp dụng BIM thành công. Có thể kể đến cầu Cửa Đại (Quảng Ngãi) là một trong số 20 dự án thí điểm áp dụng BIM theo Quyết định số 362/QĐ-BXD.

Theo đó, cầu Cửa Đại triển khai sử dụng mô hình BIM để phối hợp các bộ môn thiết kế, sử dụng Môi trường dữ liệu chung (CDE) để lưu trữ và trao đổi thông tin mang lại lợi ích trong quá trình thi công xây dựng. Kết quả, dự án được đánh giá là giảm thiểu sai sót trong thiết kế, tiết kiệm khoảng 20% thời gian tính, kiểm tra khối lượng, rút ngắn thời gian thi công phần cầu chính khoảng 2 tháng.

Một dẫn chứng khác là tuyến đường tạo lực Mỹ Phước – Bàu Bàng (đoạn từ đường 7B đến KCN Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương) do Tổng công ty Đầu tư và phát triển công nghiệp (Becamex IDC) triển khai thí điểm áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế và thi công, giúp nâng cao hiệu quả trong phối hợp, kiểm soát tốt chất lượng thiết kế, đặc biệt là vị trí và cao độ của hệ thống hố ga, cống dọc và cống ngang trên tuyến…

Sau đó, nhiều dự án giao thông trọng điểm, quy mô phức tạp của đã triển khai áp dụng BIM như: Dự án tuyến tàu điện ngầm (metro) số 2 (Bến Thành – Tham Lương); nút giao thông An Phú; đường Trần Quốc Hoàn nối vào nhà ga T2 sân bay Tân Sơn Nhất; sân bay Quốc tế Long Thành; đường Vành đai 3 TP.HCM; cao tốc QL56 – Vũng Tàu… Các dự án này đã và đang áp dụng BIM từ giai đoạn thiết kế đến triển khai thi công chủ yếu ứng dụng xây dựng mô hình hiện trạng một số vị trí đặc biệt như nút giao; triển khai, kiểm soát thiết kế trực tiếp từ mô hình BIM 3D; kiểm tra và xử lý xung đột; kiểm soát khối lượng bằng mô hình BIM…

Tại dự án tuyến tàu điện ngầm (metro) số 2 Bến Thành – Tham Lương triển khai áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công và thi công. Dự án có rất nhiều hạng mục, hệ thống hạ tầng hiện hữu dày đặc, phạm vi tái lập bị hạn chế như tuyến Metro 2.

Việc áp dụng BIM đã nâng cao được chất lượng hồ sơ thiết kế, đẩy nhanh tiến độ của dự án, phát hiện và xử lý các giao cắt, sự cố tiềm ẩn trước khi thi công mà nếu như thiết kế theo cách truyền thống rất khó để đạt được. Đồng thời, việc áp dụng BIM vào gói thầu còn là nguồn dữ liệu, cơ sở để triển khai áp dụng BIM cho các giai đoạn tiếp theo của dự án đạt được hiệu quả tốt nhất đặc biệt là giai đoạn quản lý vận hành công trình.

Dự án Vành đai 3 TP.HCM triển khai áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi công và thi công nhằm mục tiêu tối ưu hóa thiết kế, hạn chế sai sót, xung đột tại các vị trí có tính chất phức tạp cao đồng thời giúp đẩy nhanh tiến độ thực hiện của dự án, giảm thiểu các chi phí phát sinh do phải cập nhật, điều chỉnh thiết kế, xử lý các sự cố khi thi công.

Dự án được mô hình hóa với mức độ chi tiết cao khi thực hiện phối hợp trên nền tảng Môi trường dữ liệu chung (CDE), kiểm tra và xử lý xung đột làm cơ sở để trích xuất một số khối lượng chính trực tiếp trên mô hình thể hiện trong hồ sơ thiết kế.

Trong quá trình áp dụng BIM vào các dự án, một số thách thức và hạn chế đã được nhận diện, bao gồm: Sự không đồng đều về năng lực áp dụng BIM giữa các đơn vị tham gia, sự chênh lệch này tạo ra những rào cản đáng kể đối với việc triển khai và tích hợp BIM một cách hiệu quả trong các dự án; cơ sở vật chất và trang thiết bị kỹ thuật còn thiếu và không đáp ứng được yêu cầu, gây khó khăn trong việc phối hợp và làm việc một cách nhịp nhàng với các bên liên quan; việc nhiều đơn vị chưa xây dựng được quy trình làm việc chi tiết và cụ thể cho từng công việc trong dự án khi tích hợp BIM, làm giảm hiệu quả quản lý và triển khai dự án; sự thiếu hụt của định mức chi tiết cho việc áp dụng BIM đối với từng công việc, cũng như thiếu vắng một bộ hướng dẫn BIM chi tiết dành riêng cho công trình giao thông, cũng là những rào cản không nhỏ…

Những khó khăn này yêu cầu một nỗ lực đồng bộ từ tất cả các bên liên quan trong việc nâng cao năng lực, cập nhật cơ sở vật chất và phát triển các quy trình làm việc tiêu chuẩn hóa, cũng như thiết lập các định mức và hướng dẫn cụ thể cho việc áp dụng BIM, nhằm không chỉ giúp giải quyết các vấn đề hiện tại, mà còn đóng góp vào việc tạo ra một môi trường làm việc hiệu quả, tối ưu và bền vững cho các dự án xây dựng trong tương lai…

Hiện nay, TP.HCM là địa phương đi đầu trong cả nước thực hiện việc áp dụng BIM vào các công trình giao thông và hạ tầng từ khâu thiết kế đến thi công như: Metro 2; nút giao thông An Phú; đường Trần Quốc Hoàn nối với nhà ga T3 sân bay Tân Sơn Nhất; cải tạo rạch Xuyên Tâm; Vành đai 3; Vành đai 2…

Trong đó, dự án Nạo vét, cải tạo môi trường, xây dựng hạ tầng rạch Xuyên Tâm là dự án cấp 1 đầu tiên tại TP.HCM thuộc diện bắt buộc áp dụng BIM theo Quyết định số 258/QĐ-TTg.

Dự án bắt đầu từ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè đến sông Vàm Thuật, quận Bình Thạnh và quận Gò Vấp, TP.HCM, do BQLDA Đầu tư xây dựng hạ tầng đô thị làm chủ đầu tư. Tổng đầu tư cho dự án lên tới 9.665 tỷ đồng, sử dụng ngân sách của thành phố.

Dự án có hạ tầng ngầm hiện trạng vô cùng phức tạp với rất nhiều đường ống cấp nước, thoát nước, cấp điện, thông tin liên lạc đan xen lẫn nhau và thuộc hàng nhiều đơn vị quản lý, sở hữu khác nhau mà việc di dời, làm mới cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa chủ đầu tư dự án và các đơn vị quản lý, sở hữu các công trình ngầm này cũng như với chính quyền địa phương do liên quan đến công tác tạm dừng việc cung cấp các dịch vụ thiết yếu như điện, nước, thông tin liên lạc.

Theo ông Trần Văn Tâm – Giám đốc Công ty CP Ideco Việt Nam, đơn vị tư vấn BIM cho dự án, việc áp dụng BIM cho toàn bộ quá trình thực hiện dự án giúp cho quá trình thiết kế, giám sát, quản lý dự án và thi công đạt hiệu quả về tiến độ và chất lượng công trình. Ngoài ra, ứng dụng BIM còn giúp cho việc vận hành dự án sau này được dễ dàng thuận lợi trong công tác quản lý, duy tu và bảo dưỡng.

Lộ trình BIM tại Việt Nam có thể chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 là giai đoạn thí điểm áp dụng BIM, bắt đầu từ năm 2016 theo Quyết định 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 phê duyệt “Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình BIM trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình”; Giai đoạn 2 là giai đoạn khuyến khích áp dụng BIM, bắt đầu năm 2021 theo Nghị định 15/2021/NĐ-CP ngày 03/3/2021 của Chính phủ quy định chi tiết một số nội dung về quản lý dự án đầu tư xây dựng; Giai đoạn 3 là giai đoạn bắt buộc áp dụng BIM từ ngày ban hành và có hiệu lực thi hành Quyết định số 258/QĐ-TTg ngày 17/3/2023 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt Lộ trình áp dụng BIM trong hoạt động xây dựng…