BIM 4D là gì? Ứng dụng mô hình BIM 4D vào các dự án xây dựng hiện đại

Những lợi ích, ứng dụng thực tế cũng như những thách thức trong quá trình triển khai của BIM 4D là gì? Cùng Đất vàng Việt Nam tìm hiểu trong bài viết này.

1. BIM 4D là gì?

BIM 4D (4 Dimensions Building Information Modeling) là sự kết hợp giữa mô hình 3D truyền thống với yếu tố thời gian. Cụ thể, mô hình BIM 4D hoạt động dựa trên việc liên kết từng thành phần của công trình với lịch trình tương ứng, mô phỏng quá trình xây dựng theo từng giai đoạn thời gian cụ thể trên thực tế.

BIM 4D có thể mô phỏng quá trình các bước xây dựng

2. Lợi ích và vai trò của mô hình BIM 4D

Nhiều nghiên cứu đã xác định một số lợi ích chung khi sử dụng mô hình BIM 4D. Một trong những lợi ích quan trọng nhất của BIM 4D là giúp việc quản lý tiến độ, lịch trình dự án trở nên đơn giản hơn. Các hoạt động xây dựng được sắp xếp theo trình tự chính xác để có thể phân bổ nhân lực, thiết bị và vật liệu cho từng giai đoạn cụ thể một cách có hệ thống, tránh lãng phí và đảm bảo cung ứng đúng thời điểm.

BIM 4D mang lại khả năng trực quan hóa vượt trội, cho phép tất cả các đối tác nhìn thấy rõ ràng tiến trình thi công theo từng giai đoạn. Điều này giúp giảm thiểu các hiểu lầm trong giao tiếp, nâng cao sự phối hợp giữa các đội nhóm và tạo ra sự đồng thuận trong quá trình ra quyết định.

Công nghệ lập lịch của BIM 4D được dùng trong nâng cấp trình tự hoạt động xây dựng. Như vậy, những xung đột kết cấu, nhất là với công trình có nhiều chi tiết sẽ được phát hiện sớm. Qua đó thúc đẩy sự phối hợp liền mạch giữa những người tham gia dự án.

An toàn lao động cũng là một vấn đề cần được chú ý đến. BIM 4D có tính năng mô phỏng trước quá trình thi công, từ đó làm cơ sở để xác định các khu vực nguy hiểm, vị trí lắp đặt biển báo, lối đi an toàn cũng như sắp xếp hợp lý việc di chuyển máy móc và nhân công. Các thông tin này sẽ giúp ích cho kế hoạch phổ biến, đào tạo, huấn luyện đội ngũ thi công để hạn chế rủi ro trong lao động.

3. Ứng dụng thực hiện BIM 4D vào các dự án như thế nào?

Việc triển khai BIM 4D bắt đầu với giai đoạn chuẩn bị nền tảng quan trọng. Đội ngũ cán bộ cần xác định rõ phạm vi ứng dụng BIM 4D, bao gồm các giai đoạn thi công sẽ được mô phỏng, mức độ chi tiết cần thiết và các đối tác tham gia. Và lựa chọn công cụ phần mềm phù hợp như Synchro 4D, Navisworks TimeLiner, hoặc Bentley SYNCHRO dựa trên yêu cầu cụ thể của dự án và khả năng tích hợp với các hệ thống hiện có. Một yếu tố then chốt trong giai đoạn chuẩn bị là thiết lập tiêu chuẩn phân lớp cho mô hình 3D, giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của chức năng mô hình 4D.

Tiếp theo là giai đoạn phát triển và tích hợp mô hình 3D với dữ liệu thời gian để tạo ra mô phỏng chuỗi thi công. Trước tiên, mô hình 3D cần được phát triển với mức độ chi tiết phù hợp. Đối với các dự án sử dụng phương pháp truyền thống, các nhà thầu cần chuyển đổi bản vẽ 2D thành mô hình BIM trước khi thêm các yếu tố thời gian. Sau đó, tích hợp dữ liệu lịch trình từ các phần mềm quản lý dự án chuyên nghiệp để tạo ra mô phỏng. Quá trình này yêu cầu sự liên kết cẩn thận giữa mỗi hoạt động trong lịch trình với các thành phần tương ứng trong mô hình 3D.

Chiều không gian thứ 4 trong BIM

Kế tiếp là giai đoạn liên kết – trọng tâm của một quy trình BIM 4D. Đây là bước cộng tác giữa công ty xây dựng và các đối tác dự án của một mô hình kỹ thuật số. Việc liên kết này phải được thực hiện một cách có trình tự, bắt đầu từ hoạt động chính như đổ móng, dựng cột, lắp đặt dầm, đến các hoạt động chi tiết hơn như lắp đặt hệ thống MEP. Mỗi thành phần trong mô hình cần được gán với thông tin thời gian cụ thể: thời điểm bắt đầu, thời gian thực hiện và trạng thái hoàn thành.

Sau khi hoàn thành việc liên kết, mô hình BIM 4D có thể được sử dụng để mô phỏng toàn bộ quá trình thi công. Ở giai đoạn này, đội ngũ dự án sẽ bao quát được tiến trình thi công từ lúc khởi công đến hoàn thành, xác định các điểm bị chồng chéo và lên trình tự công việc. Trong quá trình mô phỏng, đội ngũ có thể điều chỉnh lịch trình thi công, thử nghiệm các kịch bản khác nhau và đánh giá tác động của các thay đổi đối với tổng thể dự án.

BIM 4D không chỉ là công cụ lập kế hoạch mà còn là hệ thống giám sát tiến độ trong suốt quá trình thi công. Trong mô hình, các vùng màu khác nhau được dùng để biểu thị trạng thái công việc. Ví dụ như xanh lá cho hoàn thành đúng hạn, vàng cho đang tiến hành, đỏ cho chậm tiến độ. Sau đó thiết lập hệ thống cảnh báo tự động để thông báo khi có sự chệch hướng đáng kể so với kế hoạch ban đầu. Thông tin này được tích hợp với các hệ thống báo cáo dự án khác để cung cấp cái nhìn toàn diện về trạng thái dự án.

Sau khi hoàn thành dự án, mô hình BIM 4D trở thành nguồn dữ liệu quý giá cho công tác đánh giá và rút kinh nghiệm. So sánh giữa kế hoạch ban đầu và thực tế cung cấp thông tin chi tiết về hiệu quả của các phương pháp thi công, độ chính xác của ước tính thời gian và các yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ dự án. Kinh nghiệm từ việc sử dụng BIM 4D cũng đóng góp vào việc cải tiến quy trình và phát triển các phương pháp tốt nhất cho tổ chức, tạo ra lợi thế trong việc tham gia các dự án lớn và phức tạp trong tương lai.

4. Những thách thức khi triển khai mô hình BIM 4D

Việc triển khai BIM 4D đòi hỏi doanh nghiệp phải đầu tư nhiều tiền cho phần mềm chuyên dụng, phần cứng với cấu hình cao và chi phí đào tạo nhân sự.

Các thách thức liên quan đến thiếu hụt nhân lực có chuyên môn về BIM 4D và khó khăn trong việc đào tạo nhân viên hiện tại để làm chủ công nghệ mới là một trong những thách thức lớn nhất. Dù là chuyên gia xây dựng nhưng vì đã quen với phương pháp truyền thống nên họ sẽ xem BIM như một công cụ phức tạp không cần thiết và mang tâm lý ngần ngại hoặc phản đối việc học hỏi công nghệ mới.

Trong thực tế, do các mô hình 3D và 4D được tạo riêng biệt và ở các giai đoạn khác nhau của dự án, đòi hỏi quy trình phải nỗ lực thủ công đáng kể. Việc đồng bộ hóa dữ liệu giữa các giai đoạn và các bộ phận khác nhau trong dự án vẫn còn nhiều khó khăn.

Hay sự thiếu thống nhất do tính đa dạng trong các phần mềm BIM tạo ra khó khăn trong việc chia sẻ thông tin giữa các bên liên quan, đây là một vấn đề khó cho dự án có nhiều nhà thầu sử dụng các phần mềm khác nhau.

Một thách thức phức tạp khác đó là xác định mức độ chi tiết phù hợp cho mô hình 4D. Mô hình quá chi tiết có thể làm tăng chi phí và thời gian thực hiện, trong khi mô hình quá đơn giản có thể không cung cấp đủ thông tin cần thiết cho việc lên kế hoạch.

Mặc dù còn tồn tại nhiều thách thức, xu hướng số hóa trong ngành xây dựng và sự phát triển liên tục của công nghệ BIM cho thấy BIM 4D sẽ ngày càng trở thành tiêu chuẩn trong quản lý dự án xây dựng hiện đại. Các doanh nghiệp đầu tư sớm vào công nghệ này sẽ có lợi thế đáng kể trong thị trường tương lai.