Ứng dụng giải pháp quản lý số theo công nghệ BIM & GIS cho đường sắt đô thị Thành phố Hồ Chí Minh

Theo ISO 19650-1:2018, Mô hình thông tin công trình (BIM) là việc sử dụng mô hình kỹ thuật số chung để hỗ trợ thiết kế, thi công và vận hành công trình, từ đó đưa ra quyết định đáng tin cậy. BIM không phải là sản phẩm hay phần mềm mà là quy trình tích hợp phản ánh cấu tạo và thuộc tính của công trình trong tương lai, giúp tối ưu hóa hiệu quả, giảm xung đột, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời quản lý toàn diện vòng đời dự án. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ giúp xử lý, lưu trữ và phân tích dữ liệu địa lý, hỗ trợ lập chiến lược và dự báo hiệu quả. Tuy nhiên, việc kết hợp BIM và GIS trong thiết kế và quản lý giao thông vẫn còn hạn chế, mặc dù có tiềm năng lớn trong tối ưu hóa vận hành và tiết kiệm chi phí. Nhóm nghiên cứu từ Công ty Cổ phần UTC2, Trường Đại học Giao thông vận tải đã thực hiện nghiên cứu "Giải pháp quản lý số theo công nghệ BIM & GIS cho đường sắt đô thị Thành phố Hồ Chí Minh", nhằm hướng dẫn ứng dụng BIM & GIS vào quản lý hệ thống đường sắt đô thị tại thành phố.

Xu hướng tích hợp BIM – GIS

Tích hợp BIM và GIS là sự kết hợp mô hình BIM với dữ liệu GIS, cung cấp thông tin chính xác cho thiết kế và quản lý dự án. BIM tập trung vào thiết kế công trình, trong khi GIS xử lý dữ liệu địa lý quy mô lớn. Sự kết hợp này nâng cao hiệu quả quản lý, giúp thu thập dữ liệu giá trị và tăng cường hợp tác. BIM mạnh về quản lý công trình nhưng hạn chế trong phân tích không gian, trong khi GIS vượt trội về dữ liệu địa lý. Ba mô hình tích hợp chính bao gồm: BIM chủ đạo - GIS hỗ trợ, GIS chủ đạo - BIM hỗ trợ, và BIM-GIS cân bằng. Lợi ích của tích hợp là loại bỏ dư thừa dữ liệu, trao đổi dữ liệu mượt mà giữa các giai đoạn, cải thiện quản lý thông tin, giảm sai sót và tiết kiệm chi phí. Việc tích hợp BIM và GIS tối ưu hóa quản lý và vận hành hạ tầng, với BIM cung cấp chi tiết công trình và GIS bổ sung thông tin không gian, giúp xác định yếu tố địa lý ảnh hưởng đến dự án, tạo môi trường hợp tác hiệu quả trong thiết kế, thi công và vận hành.

Tương lai và triển khai BIM-GIS tại Việt Nam

Việc kết hợp BIM và GIS trong quản lý giao thông và xây dựng tại Việt Nam ngày càng quan trọng, hỗ trợ dự báo giao thông, tối ưu thi công và quản lý hạ tầng. Chính phủ cần tiếp tục hoàn thiện hành lang pháp lý, nâng cao nhận thức và đào tạo để BIM và GIS trở thành công cụ thiết yếu.

Mặc dù chưa có tiêu chuẩn và chính sách hoàn chỉnh, Chính phủ đã ban hành các văn bản như Quyết định 2500/QĐ-TTg (2016) và Nghị định 15/2021/NĐ-CP nhằm thúc đẩy ứng dụng BIM. Đề án áp dụng BIM từ năm 2016 đặt mục tiêu sử dụng rộng rãi trong xây dựng. Giai đoạn thí điểm (2017-2020) đã triển khai tại 20 công trình thiết kế, thi công và 10 công trình vận hành. Từ 2021, BIM được áp dụng trên diện rộng.

Các thành tựu nổi bật của đề tài

Nghiên cứu về việc áp dụng công nghệ BIM và GIS trong quản lý các công trình Metro đã thực hiện một khảo sát tổng quan về ứng dụng công nghệ này, đồng thời đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao năng lực nhân sự và hệ thống thiết bị phần mềm. Báo cáo nghiên cứu chi tiết đã phân tích thực trạng và đưa ra các giải pháp hiệu quả để áp dụng BIM và GIS trong quản lý công trình Metro.

Để hiện đại hóa quy trình quản lý, đề tài xây dựng quy trình quản lý số cho công trình Metro, bao gồm quản lý thiết kế, thi công và khai thác trong môi trường dữ liệu chung (CDE), giúp tối ưu hóa phối hợp và cập nhật thông tin trong suốt vòng đời dự án. Mô hình BIM 5D thí điểm được triển khai cho ga Metro số 2, hỗ trợ quản lý khối lượng, chi phí và tiến độ thi công, từ đó giúp giảm chi phí và tối ưu hóa thời gian.

Mô hình BIM 3D tích hợp thông tin quản lý nhà Ga Bảy Hiền tuyến Metro số 2

Đề tài cũng phát triển mô hình BIM 6D cho ga Metro số 2, tích hợp các mô phỏng cháy nổ, thoát hiểm và tính toán năng lượng, nhằm tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo an toàn cũng như tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, hệ thống BIM & GIS 7D được phát triển để hỗ trợ công tác quản lý bảo trì ga Metro, áp dụng thí điểm cho tuyến Metro số 1 Ga Tân Cảng, cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống hạ tầng và hệ thống kết cấu phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình vận hành, bảo trì.

Mô hình BIM 6D mô phỏng cháy nhà Ga Bảy Hiền tuyến Metro số 2

Cuối cùng, phần mềm WebGIS đã được phát triển như công cụ hoàn chỉnh để phục vụ quản lý duy tu và bảo trì hạng mục kết cấu công trình, tích hợp dữ liệu BIM và tối ưu hóa quy trình bảo trì. Các sản phẩm khoa học và phần mềm đã được nghiệm thu và chứng minh hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng quản lý dự án, giảm thiểu chi phí và tối ưu hóa nguồn lực. Đề tài cũng chú trọng đến bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và đóng góp vào công tác đào tạo với khóa học thạc sĩ về ứng dụng BIM & GIS trong quản lý công trình giao thông đô thị.

Giao diện chương trình WEBGIS quản lý duy tu và bảo trì kết cấu công trình

Tiềm năng ứng dụng rộng rãi

Việc ứng dụng công nghệ BIM & GIS trong quản lý công trình Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý và bảo trì mà còn tạo nền tảng vững chắc cho các dự án giao thông đô thị khác. Việc tích hợp BIM và GIS giúp tối ưu hóa thiết kế, thi công, bảo trì và thúc đẩy chuyển đổi số trong quản lý hạ tầng, góp phần xây dựng đô thị thông minh và bền vững.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình quản lý số cho các dự án Metro qua bốn giai đoạn, từ xây dựng cơ sở dữ liệu chung (CDE) đến giám sát tiến độ thi công và bảo trì công trình sau khi hoàn thành. Đồng thời, các mô hình BIM 5D và 6D giúp quản lý chi phí, tiến độ, và tối ưu hóa bền vững, đảm bảo an toàn cho các công trình Metro. Đặc biệt, mô hình BIM 7D tích hợp với GIS cung cấp giải pháp toàn diện trong việc theo dõi và bảo trì các công trình Metro. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng phát triển chương trình WebGIS để quản lý bảo trì kết cấu công trình BIM, hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu không gian trực quan. Kết quả đạt được mở ra cơ hội mở rộng ứng dụng hệ thống BIM-GIS trong quản lý cơ sở hạ tầng và phát triển đô thị, tạo ra một hệ sinh thái số hóa cho các đô thị thông minh. Hệ thống WebGIS thí điểm trên tuyến Metro 1 có thể tích hợp với các hệ thống khác trong tương lai, đóng góp vào sự chuyển đổi số toàn diện trong ngành xây dựng và giao thông.

Hiệu quả đối với kinh tế, xã hội, môi trường

Việc tích hợp BIM và GIS vào quản lý công trình Metro giúp tối ưu hóa quy trình, giảm lãng phí nhân công và vật liệu, nâng cao hiệu quả kinh tế và phân bổ nguồn lực hợp lý. Và việc quản lý bảo trì hiệu quả công trình Metro trong giai đoạn khai thác thúc đẩy phát triển khu đô thị vệ tinh, thu hút đầu tư và tạo cơ hội kinh doanh mới. Ngoài ra, việc giảm thời gian di chuyển tăng năng suất lao động và hiệu quả công việc.

Ngoài ra, công trình Metro cải thiện chất lượng sống cho cư dân, giảm căng thẳng và tạo môi trường sống thoải mái. Dữ liệu BIM & GIS giúp giám sát tiến độ, tạo sự minh bạch và tăng cường sự tham gia của cộng đồng. Kết quả đề tài còn thúc đẩy đào tạo nhân lực có kỹ năng cao, xây dựng cộng đồng bền vững và phát triển đồng đều. Công trình Metro giúp giảm phát thải khí nhà kính, cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ môi trường. Việc ứng dụng BIM & GIS trong quản lý hiệu quả các công trình Metro góp phần hỗ trợ bảo vệ tài nguyên, duy trì chất lượng sống và giảm tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Hệ thống này cũng thúc đẩy giao thông bền vững và giảm ùn tắc, thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.

Ứng dụng công nghệ BIM và GIS trong quản lý các công trình Metro không chỉ là một bước tiến quan trọng trong quản lý hạ tầng giao thông mà còn tạo ra nền tảng cho một đô thị thông minh, kết nối các công trình hạ tầng và tối ưu hóa nguồn lực. Đây là một giải pháp hiện đại, bền vững và đầy tiềm năng cho tương lai của ngành xây dựng và giao thông công cộng.