Khái niệm cơ bản về BIM.

Lịch sử phát phát triển của TƯƠNG TÁC TRONG THIẾT KẾ.

TƯƠNG TÁC THIẾT KẾ là sự tương tác, chuyển giao và trao đổi thông tin giữa các bên tham gia vào dự án xây dựng, bao gồm chủ đầu tư, các nhóm thiết kế, đội ngũ thi công, các cơ quan quản lý giám sát… Để hiểu rõ hơn về sự tương tác trong thiết kế,  chúng ta cần có cái nhìn tổng quan trong suốt quá trình lịch sử, cách mà thế giới xây dựng một dự án từ xưa đến nay, từ đó nắm rõ chìa khóa để xây dựng lên một phương thức Tương tác thiết kế hiệu quả nhất cho ngành xây dựng.

Trở về với lịch sử, trước thời kỳ Phục hưng, các thông tin về một thiết kế xây dựng sẽ được lưu trữ và truyền tải bằng một mô hình vật lý. Đó là những mô hình công trình được nhà thiết kế dựng theo tỉ lệ, bằng những nguyên vật liệu như đất, đá, gỗ, giấy,.. theo đúng ý tưởng thiết kế. Những mô hình vật lý này cung cấp những dữ liệu thiết kế bằng hình ảnh trực quan để tất cả mọi người có thể dễ dàng nhìn thấy từ nhiều góc độ. Mọi chi tiết thiết kế sẽ được thể hiện trong mô hình 3D này, do vậy, một mô hình vật lý có thể coi như là một công cụ thiết kế, cũng có thể là hồ sơ thiết kế, và cũng là hồ sơ xây dựng.

Một mô hình bằng đất nung mô tả công trình xây dựng thời kì Ai Cập cổ đại.

Việc sử dụng các mô hình vật lý trong xây dựng đòi hỏi phải có một cách tương tác trực tiếp giữa các bên tham gia nhằm truyền tải đầy đủ và chính xác phương án thiết kế cho những người tham gia thực hiện nó.  Thậm chí có những công trình họ đã phải xây dựng một mô hình giả lập với tỉ lệ 1:1. Từ mô hình, các kiến trúc sư sẽ giải thích các thông số thiết kế của công trình, miêu tả các chi tiết để chủ dự án có thể hiểu, người thợ thủ công có thể xây dựng nó và nhà quản lý có thể giám sát quá trình xây dựng. Và khi phát sinh những vấn đề, mọi người sẽ trở về từ mô hình xây dựng để được hướng dẫn.

Đây là phương pháp tương tác thiết kế thông qua các mô hình vật lý và dựa rất nhiều vào chất lượng và kỹ năng của người thợ thủ công xây dựng. Những chi tiết khó, tỉ mỉ mà không thể được nhìn thấy trong các mô hình sẽ được giải dựa trên các kiến ​​thức và kinh nghiệm của các nhà xây dựng để thực hiện.

Thời kỳ đầu của Hệ thống bản vẽ kiến trúc.

Trong suốt thời kỳ Phục hưng, ngoài xây dựng mô hình vật lý, một hệ thống bản vẽ đã được hình thành, phát triển và áp dụng rộng rãi. Trong hệ thống này, một thiết kế xây dựng sẽ được mô tả thông qua một loạt các phép chiếu 2D, bao gồm:

- Bản vẽ Mặt bằng: Các mặt bằng cho thấy cách bố trí của phòng và không gian, mái nhà, và vị trí tổng thể.

- Bản vẽ Mặt chiếu đứng: chủ yếu để biểu diễn mặt tiền bên ngoài công trình. Nó cũng thường được sử dụng để mô tả thiết kế nội thất và bổ sung các thông tin về chiều cao của các chi tiết thiết kế quan trọng (ví dụ: trong bếp, nhà tắm .v..v..)

- Bản vẽ Mặt cắt: biểu diễn các mối quan hệ theo chiều đứng giữa các đối tượng xây dựng và cách kết nối giữa chúng.

Bản vẽ 2D

Ngoài những bản vẽ 2D, kiến trúc sư sẽ được bổ sung thêm các bản vẽ 3D nhằm giúp những người không quen với sự phức tạp trong các bản vẽ kiến trúc hiểu hơn về phương án thiết kế. Những bản vẽ 3D đó có thể được vẽ bằng cách sử dụng  phương pháp hình học. Tuy nhiên, việc tạo ra các bản vẽ 3D rất mất nhiều công sức và thời gian. Do vậy, thời kì này,nó thường được tạo ra khi phương án thiết kế đã hoàn tất, mang tính diễn họa chứ không được sử dụng như 1 công cụ phục vụ mục đích thiết kế.

BIM_3D

Các bản vẽ kiến ​​trúc được sử dụng để phục vụ cho nhiều mục đích, nó là một công cụ thiết kế, cũng có thể là bản vẽ kế hoạch xây dựng, hoặc các văn bản hợp đồng, tài liệu lịch sử,… Trong suốt một thời gian dài, nó là phương pháp cơ bản nhất để giao tiếp trao đổi thông tin giữa người thiết kế dự án, chủ đầu tư, các nhà xây dựng, nhà phê bình, cơ quan quản lý, và người sử dụng. Tuy nhiên, có 1 vấn đề lớn phát đó là khi dự án phức tạp và quy mô lớn hơn, kéo theo sự gia tăng đột biến số lượng bản vẽ, có thể hàng ngàn bản vẽ, đòi hỏi sự giao tiếp giữa các bộ phận, các bộ môn một cách chuyên sâu hơn thì phương pháp cũ này khó có thể đáp ứng được.

Vào cuối những năm 1980, nhờ sự áp dụng rộng rãi của máy vi tính vào đời sống, việc soạn thảo bằng máy tính (CAD) ra đời và thay đổi cơ bản ngành xây dựng.

Computer-Aided Drafting (CAD) (Soạn thảo bằng máy tính)

Sử dụng máy tính để xây dựng các bản vẽ đã tạo ra một bước tiến rất lớn cho ngành công nghiệp xây dựng. CAD tăng đáng kể hiệu quả số lượng cũng như chất lượng của các bản vẽ được tạo ra, trong khi cũng mang lại nhiều hơn sự chính xác, sự đồng bộ nhất quán, có thể sử dụng nhiều lần, tiết kiệm thời gian trong thiết kế và xây dựng.

BIM - autocad

Phần mềm AutoCad

Trong khi đạt được hiệu quả giá trị là rất lớn, CAD vẫn có một điểm yếu lớn như đã nói, đó là rất mất thời gian chuyển đổi giữa các bản vẽ, ví dụ như tạo mặt cắt từ mặt bằng, hay liên kết trao đổi thông tin giữa các bản vẽ của các bộ môn kiến trúc, kết cấu, điện nước…bởi CAD sử dụng các kí hiệu trừu tượng 2D để đại diện cho một thiết kế 3D. Các nét vẽ line được sử dụng trong bản vẽ không mang theo bất kỳ thông tin nào về các yếu tố mà nó đại diện. Nó chỉ là đường nét và nó có thể tạo ra mà không thể hiện chính xác các đối tượng 3D thực sự.

Mặc dù việc sản xuất các bản vẽ bằng các công cụ CAD là rất hiệu quả, tuy nhiên chưa tận dụng được tối đa tài nguyên thông tin giữa các bản vẽ, cũng như rất khó khăn trong việc kiểm tra sai sót, sự xung đột giữa các bản vẽ với nhau. Bản vẽ CAD mặc dù có thể được liên kết đối chiếu với nhau, nhưng nói chung, mỗi bản vẽ vẫn là một yếu tố cơ bản riêng biệt. Việc phối hợp trao đổi tài nguyên thông tin giữa các bản vẽ là không tự động, người thiết kế phải chịu trách nhiệm nặng nề trong  việc duy trì tính thống nhất, sự chính xác giữa hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn bản vẽ cá nhân trong một dự án xây dựng. Nếu như dự án trở nên phức tạp hơn, thì đội ngũ thiết kế ngày càng lớn hơn và sẽ tiêu tốn nhiều thời gian hơn, ngân sách tiền bạc hơn, phát sinh nhiều vấn đề hơn, do vậy đòi hỏi một cách tiếp cận trong thiết kế xây dựng tốt hơn.

  Kỷ nguyên của BIM (Building Information Modeling).

Sự ra đời của BIM, trong đó Revit là một công cụ quan trọng, đã tạo ra 1 bước nhảy vọt trong khả năng về giao tiếp khi thiết kế xây dựng giữa tất cả các thành viên của nhóm dự án, đồng thời giúp quản lý một lượng lớn các bản vẽ, tận dụng tối đa tài nguyên thông tin, phối hợp công việc giữa các bên liên quan đến thiết kế và xây dựng một dự án.

Khi làm việc bằng BIM, các thông tin dự án của tất cả các thành viên tham gia được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu duy nhất (hoặc một loạt các cơ sở dữ liệu gắn kết chặt chẽ với nhau, tạo thành một mạng lưới) tạo điều kiện dễ dàng khi chia sẻ thông tin, đơn giản hoá hơn trong việc lưu giữ, theo dõi, và báo cáo của tất cả các thông tin xây dựng.

BIM giúp loại bỏ sự xung đột trong công việc bằng cách cung cấp cho tất cả các thành viên trong nhóm dự án các thông tin mới nhất về dự án. Những thay đổi được thực hiện bởi bất kỳ thành viên trong nhóm, sau khi cập nhật, có thể được đồng bộ hóa với cơ sử lưu trữ trung tâm, nếu xuất hiện xung đột sẽ ngay lập tức thông báo. Mỗi người tham gia đều có quyền truy cập vào các trạng thái hiện tại của dự án với một giới hạn quyền nhất định, cùng nhau xây dựng, cùng nhau chỉnh sửa trên nền một cơ sở dữ liệu chung. Do đó tiết kiệm tối đa thời gian khi phối hợp trao đổi thông tin giữa các nhóm làm việc.

BIM đã cách mạng hóa quá trình sản xuất bản vẽ: tạo dựng hệ thống quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu thông tin lưu trữ ,thay đổi cơ bản cách các dự án được thiết kế, xây dựng. BIM mang lại lợi ích tối đa trong suốt toàn bộ vòng đời của dự án, bao gồm:

  • Trong giai đoạn thiết kế thì việc sử dụng BIM sẽ giúp phân tích các cấu trúc xây dựng và hiệu suất năng lượng để tối ưu hóa công trình.
  • Lên kế hoạch xây dựng , giả lập quá trình thi công (4D) và kiểm tra xung đột trong giai đoạn xây dựng.
  • Sử dụng mô hình số giúp thống kê, đặt hàng các bộ phận cấu kiện trong giai đoạn mua sắm chuẩn bị vật tư xây dựng.
  • Sử dụng in 3D và gia công các chi tiết xây dựng đặc biệt trong giai đoạn sản xuất.
  • Giúp quản lý, câp nhật, bảo hành, sửa chữa các thiết bị công trình trong giai đoạn đưa công trình vào sử dụng

BIM đã trở thành một công cụ cần thiết, không thể thiếu giúp các doanh nghiệp có thể cạnh tranh trong kỷ nguyên xây dựng mới.

 Giảm tải sự lãng phí.

Hiện nay, việc giảm thiểu sự lãng phí thời gian, nhân lực, ngân sách là điểm sống còn của các doanh nghiệp nói chung, và các doanh nghiệp thiết kế, xây dựng nói riêng. Nguyên liệu bị bỏ phí từ việc lắp ráp không hiệu quả và quy hoạch kém làm thiệt hại một phần lớn của một ngân sách dự án, chưa kể phải cần một nguồn lực bổ sung để xử lý hậu quả đó. Tuy nhiên, BIM cho phép thiết kế chính xác chi tiết các yếu tố xây dựng, giả lập quá trình thi công, tăng hiệu quả sử dụng vật liệu, hiệu quả sử dụng năng lượng, hiệu quả trong quá trình sản xuất, lắp ráp và cài đặt.

BIM cải thiện sự phối hợp giữa nhiều luồng dữ liệu và giữa các thành viên trong nhóm dự án, hỗ trợ phát hiện sớm lỗi sai sót từ trong mô hình ảo, từ đó giúp các đội có cơ hội chủ động tránh những sai lầm gây tốn kém và lãng phí khi xây dựng thực tế.

Quản lý dự án phức tạp tốt hơn.

Đi cùng với sự phát triển của văn minh nhân loại, các dự án ngày càng phức tạp hơn rất nhiều, đi cùng đó là các nhóm dự án cũng đang phát triển đa dạng hơn. Hiện nay đội ngũ thiết kế có thể bao gồm hàng chục nhà thiết kế đến từ nhiều lĩnh vực như kiến trúc, kết cấu, phân tích năng lượng, thiết kế điện, hệ thống cơ khí, công nghệ thông tin, hệ thống phòng cháy chữa cháy, chiếu sáng, và nhiều hơn nữa. Mỗi đội ngũ thiết kế cũng ngày càng lớn hơn, tham gia từ sớm hơn trong quá trình thiết kế xây dựng. Do vậy các đội dự án cần 1 công cụ tiên tiến hơn để hỗ trợ sự giao tiếp với nhau và phối hợp chính xác trong công việc, giúp các nhóm có chung một ngôn ngữ, chung một tiếng nói, thống nhất với nhau và BIM đã được chứng minh là rất hiệu quả trong vai trò này.

bim_phoi_hop

BIM giúp phối hợp các bộ môn kiến trúc, kết cấu, điện nước với nhau.

Nếu như trong phương pháp thiết kế kiểu cũ, các nhóm dự án phải rất khó khăn trong việc chia sẻ thông tin bằng các bản vẽ 2D. Cách làm việc này là không đủ đáp ứng phức tạp hiện nay. BIM cung cấp cho ngành Xây dựng một phương thức làm việc đồng bộ và nhất quán ngay từ đầu. Các thành viên trong nhóm thiết kế có thể cập nhật ngay lập tức giai đoạn đang triển khai của dự án, ngay từ những bước đầu tiên trong quá trình thiết kế. BIM giúp lấy thông tin đầu vào từ tất cả các thành viên trong nhóm thiết kế, cung cấp các loại thông tin cần thiết giúp các thành viên trong các lĩnh vực có thể tương tác với nhau, từ đó giúp mỗi người phát triển và hoàn thiện mảng thiết kế của riêng mình.

Làm việc với các dự án có lịch trình ngắn hạn.

Áp lực cạnh tranh và kinh tế đang buộc quỹ thời gian cho các dự án thiết kế và xây dựng phải được rút ngắn tối đa đi cùng với chất lượng dự án tối đa. Để đạt được điều này thì các đội dự án phải làm việc đồng thời và hợp tác trên tất cả các lĩnh vực ngay từ ban đầu, chứ không phải tuần tự từng hạng mục như trong thiết kế kiểu cũ. Môi trường làm việc BIM dựa trên sự tham gia ngay từ đầu và sự chia sẻ thông tin từ tất cả các thành viên trong nhóm, giúp tăng tiến độ dự án tối đa, không để lãng phí thời gian trong các giai đoạn.

Chuyển giao dự án tích hợp.

Những lợi ích to lớn của việc chia sẻ thông tin giữa những thành viên tham gia vào các hoạt động thiết kế, dự toán, và xây dựng buộc các nhóm dự án phải tổ cần có những bước thay đổi lớn. Xu hướng này với sự hỗ trợ của các phần mềm tiên tiến đang tạo ra một nhu cầu cho các tổ chức mới, những mối quan hệ mới để cùng kiểm soát rủi ro.

Phương pháp Chuyển giao dự án tích hợp (IPD) tạo dựng các thói quen làm việc mới, các loại hợp đồng mới và các phương thức kiểm soát rủi ro, cho phép các thành viên nhóm dự án theo sát toàn bộ vòng đời của công trình và các thành viên sẽ được trao thưởng dựa trên lợi nhuận từ việc kiểm soát rủi ro của dự án tạo ra. IPD đòi hỏi sự tham gia đa dạng hơn trong quá trình thiết kế, và việc sử dụng BIM yếu tố quyết định cho sự thành công của IPD.

Trong suốt dự án, lợi ích của việc sử dụng BIM trong dự án sẽ dễ dàng bù đắp cho chi phí để thực hiện BIM. Việc sử dụng BIM là yếu tố quan trọng để các nhóm dự án cạnh tranh trong kỷ nguyên mô hình số này.