IFC 4x3: Giải pháp phối hợp BIM trong giai đoạn thi công dự án hạ tầng

1. Các phương thức thực hiện dự án và BIM

Trong ngành xây dựng, có nhiều phương pháp thực hiện dự án khác nhau phổ biến nhất là DBB (Thiết kế - Đấu thầu – Xây dựng) và DB (Thiết kế - Xây dựng). DBB là phương thức thực hiện dự án phổ biến nhất hiện nay, thường được gọi là phương thức “truyền thống”, vì được sử dụng trong thực tế từ rất lâu. Có ba bên chính tham gia vào dự án: chủ đầu tư, thiết kế và thi công (tổng thầu). Hai đơn vị thiết kế và thi công khác nhau tham gia một cách riêng rẽ vào các hoạt động thiết kế và xây dựng của dự án theo các hợp đồng ký kết với chủ đầu tư. Trong các hợp đồng DBB, toàn bộ dự án được chia thành nhiều giai đoạn và các thỏa thuận được ký kết giữa chủ đầu tư và nhà thầu trước mỗi giai đoạn của dự án. Phương thức này thường được so sánh với một phương thức phổ biến khác, ra đời muộn hơn, là “Thiết kế - Xây dựng” (Design – Build, viết tắt là DB), trong đó chủ đầu tư thuê một đơn vị duy nhất thực hiện cả hai việc thiết kế và thi công dự án. Trong mô hình DB, chỉ có một hợp đồng duy nhất giữa chủ đầu tư và nhà thầu chính, bao gồm cả công việc thiết kế và thi công.

Hình 1 Các mô hình hợp đồng thực hiện dự án và BIM

Tại sao mô hình hợp đồng trong thực hiện dự án lại quan trọng? Bởi vì mô hình hợp đồng ảnh hưởng đến sự hợp tác giữa nhà thiết kế và nhà thầu trong dự án. Đặc điểm của DBB là công việc thiết kế được thực hiện theo các bước tuần tự và mang tính lặp. BIM được triển khai riêng lẻ trong từng giai đoạn. Trong các hợp đồng DBB, hồ sơ thiết kế cung cấp cho nhà thầu có thể không đầy đủ (ví dụ: chỉ gồm các bản vẽ 2D và các tệp bản vẽ theo định dạng DWG), khiến dữ liệu số không đủ để phục vụ công việc thi công. Điều này là do sự thiếu sót các điều khoản trong hợp đồng về nội dung và mục đích của tài liệu số. Trường hợp này được gọi là Lonely BIM – BIM được xây dựng riêng rẽ cho từng giai đoạn (Hình 1).

Với các hợp đồng DB, tình hình đơn giản hơn rất nhiều, vì nhà thầu sẽ hướng dẫn công ty thiết kế (như một nhà thầu phụ) về dữ liệu và định dạng phù hợp cho mình. Mô hình hợp đồng này thuận lợi hơn cho việc tạo ra các quy trình chuyển giao dữ liệu liền mạch giữa văn phòng thiết kế và công trường xây dựng. Khi lựa chọn hợp đồng theo hình thức DB, chủ đầu tư kỳ vọng rằng tài liệu xây dựng sẽ có chất lượng cao hơn. Sự tham gia sớm của nhà thầu và sự kết hợp giữa giai đoạn thiết kế và thi công giúp triển khai BIM hiệu quả hơn. Tài liệu BIM được tạo ra trong giai đoạn thiết kế được sử dụng nhiều hơn trong giai đoạn thi công. Điều này là do nhà thầu chính có ảnh hưởng thực tế đến những gì được thiết kế và cách nó được đưa ra công trường. Thậm chí, không hiếm trường hợp dự án được hoàn thành trước thời hạn.

Phương pháp thực hiện dự án tích hợp (Integrated Project Delivery - IPD) là cách tiếp cận thực hiện dự án xây dựng được giới thiệu gần đây dựa trên phương pháp xây dựng tinh gọn. Theo đó, tất cả các bên liên quan (chủ đầu tư, nhà thiết kế, nhà thầu chính, nhà thầu phụ…) đều tham gia vào dự án từ ban đầu và xuyên suốt dự án. IPD không thể thực hiện được nếu thiếu phương pháp BIM. BIM cải thiện giao tiếp và cho phép ra quyết định nhanh hơn dựa trên dữ liệu cập nhật và sử dụng một môi trường dữ liệu chung (CDE) cho tất cả các bên liên quan. Cách thức thực hiện dự án này khuyến khích, thậm chí bắt buộc áp dụng các công nghệ mới và cách tiếp cận hiện đại trong quản lý dự án.

2. IFC với vai trò là tệp dữ liệu chia sẻ

Định dạng tệp IFC cùng với DWG, và LandXML là những định dạng phổ biến nhất được sử dụng để phối hợp/tích hợp mô hình trong các dự án BIM. Các định dạng này có thể được phân biệt theo các khía cạnh Cấu trúc thông tin và Khả năng ghi nhận thông tin, cụ thể như sau:

Về cấu trúc thông tin trong các tệp

Mỗi định dạng trên đều có cấu trúc thông tin tương tự nhau (Hình 2), được chia thành 3 cấp độ (đối với tệp DWG chỉ có 2 cấp độ):

• Cấp 0– Đối tượng (Object),
• Cấp 1– Thuộc tính (Attribute): Là các đặc điểm cơ bản, cố định hoặc định danh của một đối tượng, được thiết lập với mục đích quản lý và tổ chức dữ liệu. Những thuộc tính này thường được sử dụng để mô tả hoặc định nghĩa đối tượng ở mức khái quát. Ví dụ: Tên đối tượng (Object Name), Loại hình học (Geometry Type, ví dụ: đường cong, bề mặt); ID duy nhất (Unique Identifier), Phân loại (Classification Code).
• Cấp 2– Tính chất (Property): Là các thông tin bổ sung, có thể thay đổi hoặc mở rộng, cung cấp nhiều chi tiết hơn về một đối tượng, được thiết lập với mục đích phân tích để hỗ trợ thiết kế, thi công một cách hiệu quả. Tính chất thường được sử dụng để mô tả đặc tính cụ thể hoặc hiệu suất của đối tượng. Ví dụ: Màu sắc (Color), Vật liệu (Material), Tải trọng chịu được (Load Capacity), Ngày lắp đặt (Installation Date).
• Cấp 3– Thông tin (Information): Là các thông tin mà người dùng có thể tùy biến.

  Hình 2. Cấu trúc thông tin trong các tệp dữ liệu trao đổi trong dự án BIM

Về khả năng ghi nhận thông tin

• IFC – Hỗ trợ cả thông tin hình học lẫn phi hình học một cách chi tiết, có thể tích hợp nhiều Property Sets (PSets) (Hình 3).
• DWG – Tốt trong việc lưu trữ dữ liệu hình học cơ bản nhưng hạn chế trong thông tin phi hình học.
• LandXML – Tập trung vào dữ liệu dạng tuyến như đường (alignment), phù hợp với ngành hạ tầng nhưng giới hạn trong khả năng tích hợp thông tin phi hình học.

Việc lựa chọn định dạng tệp thích hợp cho việc phối hợp BIM phụ thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng cụ thể, đặc biệt là trong ngành hạ tầng nơi dữ liệu cần được quản lý hiệu quả xuyên suốt các giai đoạn của dự án.

Hình 3. Các cấp độ thông tin phi hình học trong IFC

3. Ý nghĩa của IFC4x3 đối với các mô hình hợp đồng DBB

Tuy nhiên IFC không chỉ là một định dạng tệp dữ liệu, IFC, hay Industry Foundation Class, thực chất là một tiêu chuẩn, một cách phân loại danh mục dữ liệu, cho phép phân loại các đối tượng kỹ thuật số trong dự ánBIM. Với sự ra đời của IFC4x3, tiêu chuẩn này cung cấp khung mô tả các đối tượng trong dự án xây dựng, chẳng hạn như mép đường, mặt đường, lề đường, vỉa hè, móng, rào chắn, vạch kẻ, mương, taluy, đất đào, và nhiều hơn nữa. Tiêu chuẩn IFC 4x3 mang lại một ngôn ngữ chung và quy tắc đặt tên, cũng như khả năng bổ sung dữ liệu phi hình học vào các đối tượng, trở thành công cụ hữu ích cho các nhà thiết kế trong ngành hạ tầng.

Đối với hợp đồng thiết kế của mô hình hợp đồng DBB, chủ đầu tư thường chỉ đưa ra các điều khoản yêu cầu về thành phần của hồ sơ thiết kế. Thông thường, ngoài hồ sơ giấy, chủ đầu tư còn mong muốn nhận được các tệp dữ liệu có thể hiển thị trên các trình duyệt BIM (BIM viewer). Tuy nhiên, các hợp đồng này thường không quy định rõ cách dữ liệu sẽ được sử dụng trong giai đoạn thi công. Hệ quả là:

• Dữ liệu thiết kế không được tận dụng tối đa:Thông tin được tạo ra trong giai đoạn thiết kế thường không hỗ trợ đầy đủ cho đội ngũ thi công.
• Khả năng tương tác bị hạn chế:Do IFC chưa trở thành định dạng bắt buộc, các tệp dữ liệu từ thiết kế có thể không đồng bộ hoặc không phù hợp với công cụ quản lý của nhà thầu tại công trường.

Trong giai đoạn thi công, nhu cầu dữ liệu cần sử dụng là vô cùng lớn, các nhà thầu chủ yếu quan tâm đến việc có được hình học chính xác. Trong hầu hết các trường hợp, điều này liên quan đến việc sử dụng nhiều định dạng tệp dữ liệu khác nhau. Khi định nghĩa tuyến đường (alignment) được đưa vào tiêu chuẩn IFC 4x3 sẽ cho phép mô hình đường được gửi trực tiếp từ văn phòng thiết kế đến công trường mà không cần tạo nhiều định dạng tệp khác nhau. Ngoài ra, hình học được tích hợp trong IFC 4x3 có thể được sử dụng thành công trên các thiết bị máy thi công ở các nước phát triển.

Hiện tại, định dạng IFC chưa phải là yêu cầu bắt buộc đối với hồ sơ dự án trong các hợp đồng hạ tầng do còn tồn tại một số hạn chế, đặc biệt là vấn đề về pháp lý ở một số quốc gia và vùng lãnh thổ. Tuy nhiên, tiêu chuẩn IFC 4.3 không chỉ sở hữu khả năng biểu diễn hình học phong phú mà còn cho phép:

• Đặt tên các đối tượng hạ tầng theo một quy ước được tất cả các bên tham gia trong quá trình xây dựng chấp nhận (tiêu chuẩn ISO).
• Gán dữ liệu phi hình học dưới dạng PSets(Property Sets).

Điều này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa và nâng cao hiệu quả sử dụng dữ liệu trong ngành hạ tầng và xây dựng.

Do vậy, định dạng IFC, với tư cách là một tiêu chuẩn mở hỗ trợ lĩnh vực hạ tầng, cần trở thành yêu cầu bắt buộc trong các gói thầu công nhằm tăng khả năng tận dụng dữ liệu cũng như phối hợp giữa các đơn vị xuyên suốt quá trình thực hiện dự án, đặc biệt với những dự án thực hiện theo phương pháp truyền thống DBB.

4. Kết luận

Bài viết này giới thiệu về mối quan hệ giữa BIM và các phương pháp thực hiện dự án khác nhau trong lĩnh vực xây dựng. Đối với phương pháp truyền thống DBB, để phát huy hiệu quả của việc áp dụng BIM thì định dạng trao đổi dữ liệu qua các giai đoạn là rất quan trọng. Trong các định dạng dữ liệu trao đổi, IFC với phiên bản 4x3 mới được tiêu chuẩn hóa gần đây là một lựa chọn phù hợp với lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là xây dựng công trình giao thông.

BIM Team - Baezeni Soft Co., Ltd. 

Tài liệu tham khảo:

 Nguyen, Quan & Pham, Quang. (2015). Cải tiến phương thức thực hiện dự án "Thiết kế - Đấu thầu - Xây dựng" trong các dự án đầu tư xây dựng các khu đô thị mới ở Việt Nam (Approaches to DBB project delivery method in new urban projects in Vietnam). Tạp chí Kinh tế Xây dựng, Viện Kinh tế Xây dựng, Bộ Xây dựng, ISSN 1859-4921. 01/2015. 19-23.

 https://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_project_delivery

 https://bimcorner.com/ifc-4-3-on-construction-site/