BIM và Thiết kế và Xây dựng ảo – Virtual Design and Construction (VDC)

Hiện tại mọi người sống trên mây, trên face… nói chung là ảo nên ngành xây dựng cũng thế, phần ảo ngày càng chiếm nhiều thời gian hơn trong công việc. Nên nếu nói về Thiết kế và Xây dựng ảo (VDC) chắc là thời thượng hơn.

Tản mạn cuối tuần thì ngành xây dựng là một ngành cực kỳ cổ điển, nếu nói về thâm niên thì nghề thợ xây chắc cũng không thua gì cái nghề ở trong thanh lâu là mấy. Nói thể để thấy là hồi xửa hồi xưa, khi chưa có BIM hay VDC thì các bậc cụ kỵ củng đã xây và vào thanh lâu rồi. Không cần máy tính các cụ vẫn có thể tưởng tượng được các mô hình 3D và cả phương pháp thi công ở trong đầu.

Tuy nhiên, bởi vì toàn bộ công trình phải tập trung vào khả năng tưởng tượng của một người, thường là kiến trúc sư, nên các công trình thường có quy mô nhỏ và mất rất nhiều thời gian để thực hiện. Ví dụ rõ là ở đâu trên thế giới thì mình không biết nhưng ở quê ta, có đến hơn cả mấy nghìn năm lịch sử nhưng cụ kỵ để lại chỉ nhõn có mỗi cái chùa một cột hay cái tháp nho nhỏ ở một cái hồ be bé

Nghe bảo hồi đấy các cụ cũng đã tưởng tượng được các công trình vĩ đại lắm lắm , ít nhứt thì cũng kiểu như Angkor Wat. Tuy nhiên, theo phương pháp thiết kế và thi công hồi xưa thì toàn là bản vẽ 2D, giao tiếp lại khó khăn, mất mát thông tin,.. bla bla bla. Nên việc đồng nhất trí tưởng tượng của mình với người khác là rất khó khăn, điều này dẫn đến chuyện rất phổ biến là “chưa chắc bạn nhân được cái bạn tưởng tượng (you can’t always see what you get – YCASWYG)”, bới thế thời đành phải thế nên đáng nhẽ là cái tháp Eiffel thì lại được cái chùa một cột.

Gần gần đây thì phương pháp thiết kế và thi công tiến bộ hơn nhiều với ứng dụng CAD, ngoài 2D còn thêm 3D… tuy vẫn mang nhiều tính chất hình học nên hiện tại thì “Bạn nhận được cái bạn thấy khi thiết kế (What you see is what you get – WYSIWYG)”

Đấy là quá khứ và hiện tại. Còn tương lai thì sao ? Tương lai là “Bạn nhận được cái bạn mô hình (What you model is what you get – WYMIWYG)”
Tức là trước khi xây, công trình của bạn sẽ được cụ thể hóa vào trong các mô hình, dĩ nhiên không chỉ có mô hình hình học đễ nhìn cho đẹp mà còn có các mô hình mô phỏng thông tin về chất lượng/chỉ số hoạt động của công trình tương lai.

Sơ sơ về các loại mô hình hay mô phỏng thì mời các bạn đọc lại mấy bài này dzậy ?

Voilà, nhắc lại một chút các khó khăn, giới hạn của quá khứ, hiện tại (thú thực là có nói qua lên nhiều tẹo để cho dễ minh họa), và dự báo một tí chút về tương lai để khẳng định lại là BIM/VDC chẳng có gì là ghê gớm cả.

BIM/VDC chỉ là dùng công nghệ thông tin để giải quyết các chuyện thường ngày ở huyện thôi. Nhờ công nghệ để các kỹ thuật viên như chúng ta đây thể hiện cụ thể những thứ đang tưởng tượng trong đầu ra mô hình, ra giấy. Cũng nhờ công nghệ để hy vọng chúng ta hay tương lai con cháu có thể làm được các thứ to lớn hơn. Tương lai mọi thứ được mô hình, mô phỏng hết cả, bạn có ý tưởng gì thì nói đi mình mô hình cho, bạn được thấy ý tưởng của bạn trước khi xây. Mô phỏng được chất lượng của công trình trước khi xây.

Đấy, bây giờ nghệ thuật không là ánh trăng lừa dối được nữa, sự kết hợp tuyệt vời giữa Mô hình (model) và Dữ liệu (data) cho phép bạn hình ảnh hóa (visualisation) tất tần tật các thứ, từ khâu thiết kế, đấu thầu, đến thi công và vận hành. Hình ảnh hóa mọi thứ cho phép bạn xây ảo (virtual built) vài lần trước khi xây thực (real construction), nên cái nào ”dỏm”, cái nào “sai” là biết hớt

Vòng vo chuyện xưa chuyện nay chỉ để quay về chuyện cơ bản là kỹ thuật, là khả năng tưởng tượng các kịch bản trong đầu của bạn để hình ảnh hóa nó bằng công nghệ. Nếu trong đầu dân kỹ thuật không có tưởng tượng, không có kịch bản thì không có hình ảnh thì có BIM giời cũng không chuyển giao được công trình, hay đơn giản hơn là BIM chẳng cứu cánh cho ai được nếu trong đầu là trống rỗng, không ý tưởng và thiếu tưởng tượng.

Tại sao hôm nay là nói chuyện “tưởng tượng”? chỉ đơn giản là đang làm màu đầu để nói chuyện về thiết kế và thi công ảo (VDC).

Trước hết là giải đáp thắc mắc (nếu có) của các bạn là BIM là gì mà VDC là gì? Sự khác nhau giữa hai từ viết tắt này? Nếu các bạn google search thì thấy cũng có nhiều bạn tán về ý nghĩa của hai từ này, cái nào nằm trong cái nào

Theo mình thì thế này.

Từ VDC thì được dùng nhiều ở Mỹ, ban đầu khi nói BIM thì người ta thường chỉ hiểu gói gọn là Building Information Model, tức là chỉ liên quan đến mô hình 3D thôi, còn VDC là Virtual Design and Construction thì mang tính quy trình (process) sản xuất hơn, VDC là các quy trình khai thác và ứng dụng mô hình BIM trong thiết kế và thi công. Tức là BIM là tập con của VDC.

Chữ VDC có nguồn gốc từ đại học Stanford từ đâu những năm 2002 và đại ca Martin Fischer, https://profiles.stanford.edu/martin-fischer, là một trong những người tiên phong nghiên cứu về cái này. Nghe giang hồ đồn đại là đến tận bây giờ thì trung tâm CIFE-Centre for Integrated Facilities Engineering, nơi Martin Fischer làm giám đốc, vẫn là cái nôi để các BIM Manager của các công ty lớn ở Mỹ đến học tập, nghiên cứu và ích nhiều chịu ảnh hưởng của Đại ca này. Về VDC thì cái Viện này nổi tiếng đến nỗi người ta đặt cho nó một danh từ riêng luôn gọi là “Yếu tố Stanford – The Stanford factor”, nôm na là ông nào có tý Stanford factor thì là ông ấy giỏi lắm. Mấy cái này thì mình nghe đồn trên giang hồ nên chém một tí ti vậy thôi chứ thực hư ti to tí nhỏ thế nào mình chịu

@ http://blog.synchroltd.com/bim-and-vdc-defined-the-mortenson-perspective

Trong khi đấy, hội Châu Âu thì ít dùng từ VDC, họ xem từ BIM không chỉ gói gọn trong mô hình 3D mà dùng từ BIM vừa bao gồm cả mô hình 3D lẫn quy trình như các bài viết mình viết đến nay đặc biệt là trong bài “Chuyện phiếm về Tiêu chuẩn”. Theo đấy thì BIM bao gồm hết các hoạt động liên quan đến tạo và khai thác mô hình nên bao gồm luôn các hoạt động của VDC.

Tuy nhiên, gần đây đọc tài liệu thì mình thấy từ VDC bắt đầu xuất hiện nhiều ở UK nhưng dùng để chỉ các hoạt động BIM trong các công ty xây dựng – nhà thầu – nhiều hơn là trong các văn phòng thiết kế. Còn BIM thì vẫn như cũ, vẫn mang tính quy trình bao trùm hết các giai đoạn (PAS 1192-2).

Bởi thế ở UK hiện tại thường có 2 loại dịch vụ, một dịch vụ là Virtual Design and Construction thiên về các công việc detail và khai thác mô hình như dịch vụ làm mô hình/mô phỏng 3D, mô hình sản xuất – shop drawing, dịch vụ làm phim 4D… Một loại dịch vụ khác là BIM management – Quản lý BIM, là hội quản lý thông tin, BEP – kế hoạch thực BIM này nọ…

Nói chuyện thời sự, phân biệt một tẹo để có chuyện để nói cho vui thôi chứ củng chả quan trọng gì. Cả hai từ BIM hay VDC, hiểu theo kiểu Anh hay kiểu Mỹ thì cũng cùng một nội dung và mục đích, đó là thiết kế và thi công dựa trên mô hình (model-based design) – tìm cách khai thác các mô hình một cách hiệu quả nhất.

Mình cóp cái hình trên từ quyển Implementing Virtual Design and Construction Using BIM: Current and Future Practices, nói chung nếu bạn nào tìm hiểu về VDC thì quyển này tóm tắt lại kiến thức theo mình thấy là đỉnh nhất.

Bản ebook thì các bạn download ở đây https://goo.gl/dF2VZJ , vào mục Book. Còn có cả cái video về nó cũng có trên mạng nữa https://vimeo.com/166531225

Quy trình làm việc áp dụng công nghệ, kết hợp dữ liệu với hình ảnh, mang thông tin của các bên tham gia dự án lại với nhau để khai thác/xây dựng các mô hình thiết kế/thi công ảo. VDC triển khai trong cả giai đoạn thiết kế lẫn thi công. Sản phẩm của VDC có thể kể đến như các mô hình thông tin 3D, mô hình diễn họa, mô hình phối hợp, mô hình dự toán, mô hình thì công 4D,…

Dài quá, nói chung là chuyển sang thiết kế thi công dựa trên mô hình (model based) design/construction). Phần ứng dụng trong thiết kế (virtual design model) thì mình không rõ lắm nên ở đây có bạn nào ở bên thiết kế vào trình bày hộ. Phần tiếp theo dưới đây mình chỉ nói đến một phần nho nhỏ ứng dụng trong thi công (virtual construction model).

Trong cái link https://goo.gl/dF2VZJ ở trên, mình có chia sẻ một số bài giới thiệu về ứng dụng BIM trong giai đoạn thi công. Các bài trong thư mục Master ESTP là “state of the art” về ứng dụng của các nhà thầu Pháp. Trong đấy phần lớn là các bài giới thiệu của Vinci và Bouygues, là hai nhà thầu lớn nhất Pháp và thuộc top thế giới. Mấy bài này toàn là người thực việc thực, những thứ đang được triển khai trong các công ty này nên bạn nào làm cho nhà thầu cũng nên xem qua để xem có học được gì cho công ty mình không.

Thư mục thứ hai là Encord Virtual Construction Platform – tập hợp một số bài về thi công ảo của các nhà thầu châu Âu, Encord www.encord.org là mạng lưới nghiên cứu và phát triển của các nhà thầu xây dựng châu Âu. Các nhà thầu dĩ nhiên là cạnh tranh nhau khốc liệt nhưng mà chia sẻ kiến thức cũng rất nhiệt tình. Các bạn cũng nên đọc qua để xem họ làm gì, cũng toàn là người thật việc thật cả.

Đấy là tài liệu tham khảo. Trong các bài “BIM cho người mới học” mình cũng đã ít nhiều đề cập đến các hoạt động này như các bạn 3D, 4D (mô hình 3D + Thời gian), 5D (4D+ giá) và BIM cho công trường (BIM for fields)… thường được gán cho VDC. Mục đích chính của nhà thầu vẫn là thắng thầu và thi công nên gán VDC cho các slogan kiểu “Build Twice Construct Once”, “Building it twice and Build it right” hay “Building it twice, once virtually” – xây hai lần, một lần ảo rồi một lần thực – tức là nhà thầu dùng mô hình của bên tư vấn để phục vụ cho công tá đấu thầu và thi công, mình cho là khá hợp lý

Dưới đây mình chỉ chia sẽ thêm một tý về một số thứ phổ biến trong “mô hình thi công cảo (Virtual construction model)”:

Lợi ích của mô hình thi công ảo này có thể là:

Đó là liệt kê, giờ đến chi tiết

Trước hết là cái mô hình trình tự thi công có gắn với tiến độ (4D Scheduling). Cái này thì dễ hiểu rồi, chính là cái 4D mà mọi người thường hay nói. Nói thì đơn giản nhưng để làm cái này không phải chuyện đơn giản. Theo mình thì cái 4D thể hiện khả kỹ thuật của một nhà thầu tại vì nó kết hợp giữa kết cấu, phương pháp thi công, quản lý tài nguyên, quản lý dự án và làm tiến độ. Mấy bộ môn này là lõi kỹ thuật của một nhà thầu.

Với mỗi công trường, nếu chạy được một mô hình 4D hoàn chỉnh tức là bạn đảm bảo được tính khả thi của giải pháp kỹ thuật. Có thế nó chưa là tối ưu nhất nhưng mà là “thực hiện được” ?. Đối với kỹ thuật viên thì bảo đảm tính thực hiện được là tối quan trọng, cứ làm được cái đả, giá thành ta tối ưu sau.

Hiện tại mọi người hay so sánh giữa Navisworks TimeLiner và Synchro Pro cho 4D, nhưng mà sự so sánh này nhiều khi là không cần thiết tại vì Navisworks TimeLiner chỉ là một công cụ diễn họa (4D Visualization) chứ không phải là một công cụ làm tiến độ (4D Scheduling). Synchro khi nhập tiến độ từ các phần mềm như MS Project, Asta… thì nhập luôn cả tài nguyên, lịch biểu, công ty và nhiều thứ khác để giúp bạn tùy biến và lập tiến độ “như một phần mềm làm tiến độ thực sư”, ví dụ như gán “tài nguyên (resource) vào nhiệm vụ (task)”, một tài nguyên có thể gán vào nhiều task và ngược lại. Trong khi đấy Navisworks TimeLiner thì không, chỉ đơn giản là cái này hiện trước cái kia ? đễ diễn họa.

Đấy là chưa kể đến các ưu điểm thông minh hơn của Synchro như auto-matching và khả năng đồ họa cũng đẹp hơn hẳn Navisworks. Riêng về đồ họa thì so Synchro với Navis chẳng khác gì so Thị Nở với Ngọc Trinh. Bởi thế, bạn nào muốn làm tiến độ 4D thì chuyển dần sang Synchro Pro là vừa.

Để download Synchro, các bạn lên web của họ xinh dùng thử 1 năm, hoặc trong các link ở trên có thư mục Synchro Pro, có link download và nhiều tài liệu khác giúp bạn tự học một cách ngon lành. Dĩ nhiên đấy chỉ đơn giản là phần mềm, để làm tiến độ 4D thì cần phải có kiến thức tưởng tượng về kết cấu, phương pháp thi công này nọ nữa.

À nhân nói chuyện tiến độ này nọ, hiện tại trên giang hồ có nhiều startup bắt đầu ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào việc lên tiến độ, ví dụ như Alice của các đồng chí vừa tốt nghiệp Stanford ra, tương lai không biết thế nào nhưng đúng là thế giới công nghệ

OK, vậy là sơ sơ cái mô hình tiến độ 4D, là cái mà hiện tại nhà thầu nào cũng chạy thử vài giải pháp để đi đấu thầu và để sử dụng trong thi công. Tiếp theo là một số chuyện nho nhỏ trên công trường.

Mình cũng share một vài mô hình revit nho nhỏ cho các task này trong thư mục Revit ở link trên để các bạn tham khảo cho vui. Mấy cái này lâu lắm rồi nên đúng là tham khảo cho vui

Ví dụ như chuyện dùng mô hình của tư vấn để hiểu kết cấu và đưa ra các phương án thi công phù hợp cho từng cấu kiện:

Hay phân tích cụ thể hơn chu kỳ thi công, ngày nào thi công cái nào, vật liệu là bao nhiêu để tổ chức mua bán và vận chuyển

Hay tạo các bản vẽ giàn giáo, coffrage, hệ chống …

Xác định các điểm nguy hiểm và dựng lan can an toàn :

Hay để làm các Phương pháp thi công – Method statement

Nâng cao việc sử dụng công nghệ số trên công trường cho công nhân, hướng đến công trường không bản vẽ giấy.

Hay làm các bản vẽ chi tiết cho từng phòng từng phòng kiểu thế này:

Dĩ nhiên là ảo nên không thể thiếu hai thứ vớ vẫn là Tăng cường thực tế ảo (Augmented Reality – AR) và Thực tế ảo (Virtual Reality – VR).

Voil à, sơ qua một lượt các thứ ảo ảo trên công trường. Hy vọng mua vui một vài trống canh ngày cuối tuần