Lợi ích của Scan-To-BIM trong việc số hóa các công trình

Thiết kế BIM được áp dụng cho công trình được đầu tư xây mới, trong đó mô hình BIM cần được thực hiện từ khi hình thành ý tưởng của công trình. Các thông tin của công trình cần được cập nhật liên tục vào mô hình trong quá trình công trình được hình thành.

Trong khi đó, Scan-To-BIM lại được áp dụng cho công trình hiện hữu, đã được hình thành và thậm chí được hình thành nhiều năm khi mà nhiều thông tin của công trình được quản lý rời rạc hoặc đã bị thất lạc...

Scan-To-BIM cũng là một ứng dụng BIM đầu tiên (tên là Capture Existing Conditions, tạm hiểu là mô phỏng hiện trạng) trong 25 ứng dụng BIM được khái quát bởi trường PennState College of Engineering [1]. Scan-To-BIM sử dụng các công nghệ như 3D laser scanning để chụp lại thực tế hiện trạng công trình và sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, trong đó có mục đích số hóa công trình.

Hình ảnh sản phẩm Scan-To-BIM đang được hình thành cho công trình Sân phân phối Nhà máy điện Vĩnh Tân 4 mà PECC2 thực hiện 

S2B sử dụng các phương pháp khác nhau, trong đó 3D laser scan được áp dụng để quét hiện trạng công trình hiện hữu, phục vụ nhiều mục đích và có các lợi ích khác nhau như sau:

S2B làm đầu vào cho các hoạt động khác:

• Công trình được số hóa nên việc cập nhật, thay đổi sẽ được thực hiện nhanh chóng và chính xác trong suốt vòng đời của công trình;
• Từ point cloud/BIM có thể giúp dễ dàng quản lý và sử dụng không gian của công trình mà không cần phải đi vào các không gian đó trên thực địa;
• Từ point cloud, đối với những đối tượng quan trọng, có thể sử dụng để quan trắc chuyển vị của công trình, ngăn ngừa sự cố;
• Là mô hình chính xác như trên thực tế hỗ trợ giao tiếp với các công cụ trực quan hóa trên mô hình BIM một cách hiệu quả và rõ ràng;
• Công tác quản lý O&M được trực quan và hiệu quả: Người quản lý tài sản có thể điều chỉnh chúng trong quá trình bảo trì, để lại ghi chú về lịch sử sửa chữa và thông báo các hành động trong tương lai. Rất có lợi cho công tác sửa chữa trong suốt đời sống công trình;
• Giúp giảm thời gian và chi phí cho hoạt động sửa chữa và nhanh chóng đưa công trình vận hành trở lại: Là nguồn sự thật duy nhất và đầy đủ nhất ghi nhận lịch sử sửa chữa, thay thế thiết bị, cấu kiện. Chính xác và nhanh chóng được truy xuất từ mô hình, thay vì truyền miệng;
• Giảm thời gian và chi phí: Với mô hình BIM, quá trình tổ chức bảo dưỡng, sửa chữa có thể được mô phỏng và được xem xét cùng với các  biện pháp hiệu quả và an toàn trước khi thực hiện;
• An toàn: Có những hoạt động chuẩn bị thực hiện ở những khu vực nghiêm ngặt về an toàn thì có thể xem xét ngay trên mô hình mà không phải dừng hoạt động của khu vực đó để vào bên trong khu vực để xem xét và chuẩn bị.

S2B cung cấp tài liệu về hiện trạng các khu vực trong công trình hoặc toàn bộ công trình để sử dụng trong tương lai:

• Là nền tảng giúp dễ dàng và chính xác trong việc thiết kế nâng cấp, mở rộng, thay đổi diện mạo (phối cảnh) của công trình dựa trên hiện trạng công trình đã số hóa (tái sử dụng mô hình);
• Là nền tảng giúp việc xây dựng và quyết định phương án tháo dỡ công trình trong tương lai nhanh chóng, chính xác, hiệu quả, an toàn.

S2B giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của hồ sơ khảo sát:

• Mô hình 3D được xây dựng sẽ là mô hình chính xác như trên thực tế (hiện trạng);
• Hiện trạng công trình sẽ được chụp lại một cách chi tiết, nhanh chóng và chính xác.

Một số minh họa và diễn giải cho các lợi ích nêu trên

• Phục hồi các dữ liệu công trình hoàn công đã bị mất hoặc hư hỏng, thực hiện scan để khôi phục chính xác nguyên trạng của công trình, và dựng mô hình BIM giúp khôi phục dữ liệu công trình đã bị mất trong thời gian dài vận hành

(Nguồn Internet)

• Thông tin tài sản được cập nhật liên tục vào mô hình BIM, sẽ giúp ích rất lớn cho công tác quản lý tài sản, thiết bị của công trình bằng các phần mềm liên quan và tương thích với BIM (FM: Facilities Management).

AIM/COBie xuất ra từ Mô hình BIM công trình S2B SPPVT4 [2]

• Với một mô hình thông tin BIM đầy đủ thông tin sẽ hình thành mô hình thông tin tài sản công trình (AIM – Asset Infomation Model), nếu được sử dụng trong giai đoạn vận hành sẽ mang lại hiệu quả rất lớn vì giai đoạn vận hành là giai đoạn dài, tốn nhiều chi phí nhất trong vòng đời dự án (có thể lên tới 75% chi phí của toàn dự án). Theo một nghiên cứu (Case study) tại Mỹ [3], phân tích ROI (Return on Investment) sau 5 năm dự án có sử dụng ứng dụng quản lý tài sản (FM) trên BIM giúp tiết kiệm 5% chi phí vận hành mỗi năm so với dự án không sử dụng BIM. Cũng trong nghiên cứu này, người ta ước tính riêng chi phí tìm kiếm thông tin từ mô hình BIM so với tìm kiếm tài liệu hoàn công bằng bản vẽ giấy hoặc file mềm rời rạc, giúp tiết kiệm 23 UScent mỗi foot vuông (bộ vuông) diện tích của công trình. Đây là Nghiên cứu của NIST Viện Tiêu chuẩn và Kĩ thuật Quốc gia Hoa Kỳ.

(Nguồn Internet)

• Thông tin về thi công lắp đặt và vận hành bảo trì được nhập hoặc link vào trong các cấu kiện của mô hình kỹ thuật số BIM, giúp truy xuất thông tin được tập trung, liên kết tránh mất mát thất lạc. Thông tin về các thiết bị hư hỏng cần sửa chữa hay thiết bị đã đến thời gian bảo hành để lên kế hoạch sửa chữa, thay thế đều có thể sử dụng BIM để khai thác.

(Nguồn Internet)

• Hình thành thư viện điện tử công trình (lưu trữ lâu dài hồ sơ công trình trên không gian số) và gắn liền với mô hình (thay cho các thư viện hiện hữu, rời rạc).

Mô hình và thông tin các phần tử hình thành thư viện điện tử cho công trình S2B SPPVT4

• Thống kê khối lượng thiết bị trong công trình một cách nhanh chóng và chính xác trên mô hình

Thống kê thiết bị từ Mô hình BIM công trình S2B SPPVT4

• Xuất bản vẽ 2D khi cần thiết

Bản vẽ 2D công trình S2B SPPVT4 từ Mô hình BIM

• Đo đạc kích thước, định vị tọa độ trong công trình từ mô hình (BIM, point cloud) mà không phải đi ra ngoài thực tế hiện trường, hoặc những vị trí có mức độ nguy hiểm cao, không thể đến đo trực tiếp được.

Mô hình Point Cloud và BIM bên trong Sân phân phối 500kV, trích xuất tọa độ, đo tĩnh không

• Giúp xem xét các vấn đề có thể phát sinh trong quá trình thiết kế nâng cấp, mở rộng công trình dựa trên hiện trạng công trình đã số hóa (tái sử dụng mô hình)

(Nguồn Internet)

• Với việc scan chính xác hiện trạng thì từ mô hình point cloud và mô hình BIM có thể đánh giá sai khác, biến dạng, chuyển vị của công trình theo thời gian. Đánh giá độ an toàn của công trình và lên kế hoạch phòng ngừa rủi ro, thiên tai; hỗ trợ điều tra một cách có hiệu quả nếu có sự cố xảy ra.

(Nguồn Internet)

• Mô hình Point Cloud cũng có thể giúp giám sát, đánh giá và kiểm tra chất lượng, tiến độ thi công so với thiết kế và các quy chuẩn tiêu chuẩn đặt ra một cách chính xác và minh bạch.

(Nguồn Internet)

Năm 2019, ở Mỹ cũng tiến hành số hóa bằng Scan-to-BIM cho 55.000 trạm biến áp hiện hữu, trong đó có nhiều TBA có tuổi thọ trên dưới 40 năm để thực hiện các hoạt động bảo trì và nâng cấp được thực hiện hiệu quả hơn [4].

Lời kết

Với những lợi ích như trên của S2B việc số hóa công trình điện, trong đó có công trình lưới điện là hết sức cần thiết. Từ thực tiễn áp dụng trên thế giới, bên cạnh phát triển thiết kế BIM cho các công trình mới, ứng dụng S2B cho các công trình năng lượng, công trình điện sẽ giúp nâng cao hiệu quả của hoạt động bảo trì, tận dụng và tối ưu các nguồn thiết bị dự phòng, nâng cao hiệu quả khi nâng cấp và mở rộng các công trình hiện hữu này.

Thực hiện: Đào Minh Hiển

Tham khảo:

[1]  BIM Uses | BIM Planning, PennState College of Engineering, https://bim.psu.edu/Uses/

[2]  S2B SPPVT4, Dự án Scan-to-BIM thí điểm do PECC2 thực hiện cho công trình Sân phân phối 500kV thuộc Nhà máy điện Vĩnh Tân 4

[3]  First quantitative ROI analysis of the benefits of BIM for FM, Geoff Zeiss, https://geospatial.blogs.com/geospatial/2018/06/first-quantitative-roi-analysis-of-the-benefits-of-bim-for-fm.html

[4] Toward automating scan-to-BIM for brownfield substations, https://geospatial.blogs.com/geospatial/2019/08/toward-automating-scan-to-bim-for-brownfield-substations.html