Trong bối cảnh ngành xây dựng ngày càng yêu cầu cao về độ chính xác, tiến độ và tối ưu chi phí, BIM (Building Information Modeling) đang trở thành xu hướng tất yếu trong chuyển đổi số. Không chỉ dừng lại ở việc mô phỏng công trình 3D, BIM còn giúp quản lý toàn bộ thông tin dự án xuyên suốt từ thiết kế, thi công đến vận hành. Vậy BIM là gì, được ứng dụng ra sao và mang lại giá trị gì cho doanh nghiệp xây dựng?
1. BIM là gì?
BIM – Building Information Modeling – Mô hình thông tin xây dựng. Đây là phương pháp sử dụng mô hình không gian (3D) và phi hình học (Data) để mô phỏng toàn bộ công trình xây dựng trên nền tảng kỹ thuật số, nhằm hỗ trợ quá trình thiết kế, thi công và quản lý vận hành công trình.
BIM được sử dụng để làm gì?
Mô hình BIM được sử dụng để tạo lập, quản lý và chia sẻ dữ liệu công trình trong suốt quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành. Các thông tin từ nhiều bộ môn khác nhau được tích hợp trong cùng một mô hình, giúp các bên liên quan có thể phối hợp và cập nhật dữ liệu một cách đồng bộ.
Một số phần mềm BIM phổ biến
Hiện nay, Mô hình thông tin xây dựng được triển khai thông qua nhiều phần mềm và công cụ khác nhau, nhằm hỗ trợ tối ưu từng giai đoạn trong dự án xây dựng. Tùy theo chức năng, các công cụ BIM thường được phân thành các nhóm chính như:
- Phần mềm quản lý mô hình BIM
- Phần mềm lập mô hình BIM
- Phần mềm lập kế hoạch triển khai BIM
- Phần mềm thiết kế tổng hợp và thuật toán BIM
- Phần mềm phân tích hiệu năng công trình
- Phần mềm phối hợp và kiểm tra xung đột
- Phần mềm hỗ trợ thi công BIM
- Phần mềm đánh giá và kiểm tra mô hình
- Phần mềm mô phỏng tiến độ và chi phí (4D/5D)
- Phần mềm quản lý vận hành và cơ sở vật chất
Và dựa trên kinh nghiệm thực tế, đội ngũ kỹ sư KYODO chia sẻ một số phần mềm BIM thường được sử dụng trong quá trình thiết kế và thi công công trình.
| Phần mềm | Dùng để làm gì trong dự án | Phù hợp với loại công trình |
| Autodesk Revit | Dựng mô hình 3D, triển khai bản vẽ kỹ thuật, phối hợp các bộ môn | Nhà xưởng, nhà máy, phòng sạch, tòa nhà |
| Archicad | Thiết kế kiến trúc và quản lý mô hình theo OpenBIM | Công trình kiến trúc, dự án cần phối hợp thiết kế |
| Tekla Structures | Mô hình kết cấu chi tiết, phục vụ gia công và thi công | Kết cấu thép, nhà xưởng, công trình công nghiệp |
| OpenBuildings Designer | Thiết kế đa bộ môn và tích hợp hạ tầng kỹ thuật | Dự án lớn, khu công nghiệp, hạ tầng phức tạp |
| Navisworks | Kiểm tra xung đột (clash), mô phỏng tiến độ thi công | Phối hợp tổng thể dự án, đặc biệt MEP – HVAC |
| Autodesk Civil 3D | Thiết kế hạ tầng, san nền, đường nội bộ | Khu công nghiệp, quy hoạch nhà máy |
| Autodesk Forma | Phân tích vị trí, môi trường, hỗ trợ thiết kế giai đoạn đầu | Quy hoạch tổng thể, nghiên cứu khả thi |
| SketchUp | Dựng mô hình ý tưởng nhanh, bố trí layout | Concept nhà xưởng, mặt bằng sơ bộ |
| Autodesk ReCap | Xử lý dữ liệu scan, dựng mô hình hiện trạng | Cải tạo, nâng cấp công trình |
| Bluebeam Revu | Kiểm tra bản vẽ, bóc tách khối lượng, quản lý hồ sơ | Quản lý tài liệu thi công |
Bạn có thể tham khảo video BIM do đội ngũ kỹ sư KYODO thực hiện về thiết kế phòng sạch sản xuất tại đây.
2. BIM trong xây dựng
Trong ngành AEC (Architecture – Engineering – Construction), BIM mô phỏng công trình dưới dạng mô hình 3D chi tiết trước khi tiến hành thi công ngoài thực tế.
Khác với bản vẽ 2D hay CAD truyền thống chỉ thể hiện hình dạng công trình, mô hình BIM chứa dữ liệu chi tiết như vật liệu, cấu kiện, thông số kỹ thuật, tiến độ thi công, chi phí và các thông tin phục vụ vận hành. Những dữ liệu này có thể được cập nhật và điều chỉnh trong suốt quá trình phát triển dự án.
Thông qua một mô hình kỹ thuật số thống nhất, BIM cho phép các bên tham gia dự án như kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu, kỹ sư MEP, nhà thầu và chủ đầu tư cùng làm việc trên một nền tảng dữ liệu chung, giúp hạn chế sai lệch thông tin và giảm các xung đột kỹ thuật.
=> Liên hệ tư vấn thiết kế nhà xưởng xây dựng công nghiệp chuẩn
Quy trình BIM trong các giai đoạn xây dựng
BIM có thể được áp dụng trong toàn bộ vòng đời của dự án xây dựng. Cụ thể:
- Giai đoạn thiết kế: Xây dựng mô hình 3D của công trình, phân tích kỹ thuật và kiểm tra xung đột giữa các hệ thống (xử lý không khí, thông gió, kết cấu, chiếu sáng, M&E…)
- Giai đoạn lập kế hoạch: Hỗ trợ bóc tách khối lượng, dự toán chi phí và mô phỏng tiến độ thi công, giúp ban quản lý dự án lập kế hoạch chính xác hơn.
- Giai đoạn thi công: Quản lý thông tin thi công, theo dõi tiến độ và phối hợp các hạng mục công việc hiệu quả thông qua dữ liệu được cập nhật liên tục.
- Giai đoạn vận hành: Lưu trữ toàn bộ thông tin công trình, giúp nhà quản lý dễ dàng theo dõi tình trạng vận hành và lên kế hoạch bảo trì phù hợp.
Theo nghiên cứu của Trung tâm CIFE (Stanford University), việc ứng dụng BIM trong các dự án xây dựng mang lại nhiều hiệu quả rõ rệt như:
- Giảm khoảng 40% các yêu cầu thay đổi trong thiết kế
- Sai lệch giữa dự toán và quyết toán chỉ khoảng ±3%
- Tiết kiệm đến 80% thời gian lập dự toán dự án
- Giảm khoảng 10% chi phí xây dựng công trình
- Giảm 7% tiến độ thi công
3. Các cấp độ phát triển của mô hình BIM
Cùng với sự phát triển của công nghệ xây dựng, Mô hình thông tin xây dựng ngày càng được mở rộng về khả năng quản lý dữ liệu và mô phỏng công trình. Từ các bản vẽ kỹ thuật cơ bản, BIM đã phát triển thành hệ thống quản lý toàn diện cho toàn bộ vòng đời dự án. Các cấp độ BIM thường được phân loại như sau:
- Bản vẽ 2D: Sử dụng bản vẽ CAD 2D truyền thống để thể hiện hình dạng công trình ở các góc nhìn khác nhau, chưa có sự liên kết dữ liệu giữa các bản vẽ.
- BIM 3D: Công trình được mô hình hóa dưới dạng không gian 3D, giúp trực quan hóa thiết kế và hỗ trợ phối hợp giữa các kỹ sư
- BIM 4D: Mô hình 3D được kết hợp với yếu tố thời gian và tiến độ thi công, giúp mô phỏng trình tự xây dựng.
- BIM 5D: Tích hợp thêm dữ liệu chi phí và khối lượng, hỗ trợ kiểm soát ngân sách và dự toán công trình.
- BIM 6D: Phân tích hiệu quả năng lượng và tính bền vững, hỗ trợ thiết kế công trình tiết kiệm năng lượng.
- BIM 7D: Phục vụ quản lý vận hành và bảo trì công trình sau khi hoàn thành.
- BIM 8D: Kết hợp công nghệ AR/VR để mô phỏng và đánh giá các rủi ro trong quá trình thi công.
- BIM 9D: Tập trung vào quản lý tài nguyên và tối ưu vật liệu, hướng đến xây dựng bền vững.
- BIM 10D: Mở rộng khả năng quản lý toàn diện dự án bằng cách tích hợp nhiều công nghệ và dữ liệu khác nhau trong ngành xây dựng.
4. Một số thuật ngữ BIM trong xây dựng
Để triển khai BIM hiệu quả, việc hiểu và nắm rõ các thuật ngữ là rất cần thiết. Dưới đây là tổng hợp những thuật ngữ BIM phổ biến, kèm giải thích ngắn gọn giúp bạn nắm được các khái niệm cơ bản trong thực tế.
Thuật ngữ về mô hình và dữ liệu BIM
- PIM (Project Information Model): Mô hình thông tin trong giai đoạn thiết kế – thi công
- AIM (Asset Information Model): Mô hình phục vụ quản lý vận hành sau xây dựng
- IFC (Industry Foundation Classes): Định dạng file trao đổi dữ liệu BIM
- BCF (BIM Collaboration Format): File ghi chú lỗi/xung đột trong mô hình
- COBie (Construction Operations Building Information Exchange): Dữ liệu bàn giao phục vụ vận hành
Thuật ngữ về mức độ phát triển BIM
- BIM Level 0: CAD 2D, không liên kết dữ liệu
- BIM Level 1: CAD + dữ liệu cơ bản
- BIM Level 2: Phối hợp BIM giữa các bộ môn
- BIM Level 3: BIM tích hợp toàn diện
Thuật ngữ về mức độ chi tiết mô hình
- LOD (Level of Development): Mức độ chi tiết của mô hình
- LOI (Level of Information): Mức độ chi tiết thông tin
- Level of Definition: Tổng mức độ hoàn thiện mô hình + dữ liệu
Thuật ngữ về quản lý và quy trình BIM
- BEP (BIM Execution Plan): Kế hoạch triển khai BIM
- EIR (Employer’s Information Requirements): Yêu cầu BIM từ chủ đầu tư
- IMP (Information Management Process): Quy trình quản lý thông tin
- CDE (Common Data Environment): Nền tảng dữ liệu chung
Thuật ngữ về phần mềm và kỹ thuật
- CAD (Computer-Aided Design): Công cụ thiết kế 2D/3D
- MEP (Mechanical, Electrical, Plumbing): Hệ thống cơ điện nước
Thuật ngữ về nhân sự trong dự án
- ARC (Architect): Kiến trúc sư
- STR (Structural Engineer): Kỹ sư kết cấu
- CON (Contractor): Nhà thầu thi công
- PMA (Project Manager): Quản lý dự án
- INF (Information Manager): Quản lý thông tin BIM
Thuật ngữ về vận hành công trình
- FM (Facilities Management): Quản lý vận hành
- CAFM (Computer-Aided Facilities Management): Quản lý vận hành bằng phần mềm
5. Sự khác biệt cơ bản giữa BIM và CAD
Sự khác biệt giữa BIM và CAD thể hiện ở cách quản lý dữ liệu, quy trình làm việc và mục tiêu sử dụng, được thể hiện rõ trong bảng dưới đây:
| Tiêu chí | CAD (Computer-Aided Design) | BIM (Building Information Modeling) |
| Bản chất đối tượng | CAD tạo ra các đối tượng hình học như đường, mặt, khối… nhằm thể hiện hình dạng công trình. Các đối tượng này không chứa thông tin kỹ thuật đi kèm. | BIM tạo ra các đối tượng có dữ liệu tích hợp. Mỗi thành phần như tường, sàn, hệ thống kỹ thuật đều chứa thông tin về vật liệu, kích thước, cấu tạo và các thông số liên quan. |
| Mối liên kết dữ liệu | Các bản vẽ được xây dựng độc lập. Khi có thay đổi, cần chỉnh sửa thủ công trên từng bản vẽ, dễ phát sinh sai lệch. | Tất cả bản vẽ được liên kết từ một mô hình dữ liệu trung tâm. Mọi thay đổi đều được cập nhật đồng bộ trên toàn bộ hệ thống. |
| Quy trình làm việc | Quy trình làm việc mang tính tách rời giữa các bộ môn, việc phối hợp chủ yếu dựa trên trao đổi bản vẽ. | Quy trình làm việc mang tính cộng tác, các bộ phận cùng làm việc trên một mô hình thống nhất, giúp nâng cao hiệu quả phối hợp. |
| Mục tiêu sử dụng | Tập trung vào việc tạo lập và hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kỹ thuật. | Hướng đến quản lý toàn bộ vòng đời công trình, từ thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì. |
Hy vọng những nội dung trên đã giúp bạn có cái nhìn rõ hơn về BIM, cũng như cách ứng dụng mô hình này trong thực tế dự án xây dựng. Từ đó, doanh nghiệp có thể lựa chọn giải pháp và công cụ phù hợp để triển khai BIM hiệu quả, nâng cao chất lượng thiết kế và thi công.
