Ứng dụng BIM trong ngành đường sắt quốc tế từ góc nhìn của một chuyên gia đầu ngành

[nguyentheanh]

Ứng dụng BIM trong ngành đường sắt quốc tế từ góc nhìn của chuyên gia Nguyễn Thế Anh - CEO Cty CP Giá Xây Dựng, admin diễn đàn Giaxaydung.vn, chuyên gia hàng đầu về lĩnh vực Kinh tế và quản lý xây dựng, phát triển các phần mềm ứng dụng phục vụ tự động hóa ngành xây dựng, tác giả của nhiều phần mềm được sử dụng rộng rãi trong ngành như Dự toán GXD, Dự thầu GXD, Quản lý dự án (QLDA GXD), Quản lý chất lượng QLCL GXD, Quyết toán GXD.
Bài này tác giả sẽ trình bày các khía cạnh từ chiến lược triển khai, công cụ hỗ trợ đến các bài học kinh nghiệm thực tiễn của một số tổ chức hàng đầu.

1. Tổng quan về ứng dụng BIM trong ngành Đường sắt​

Building Information Modelling (BIM) không chỉ là công nghệ 3D mô phỏng mà còn là một phương pháp quản lý thông tin xuyên suốt vòng đời của hạ tầng, từ giai đoạn lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng cho đến vận hành và bảo trì. Trong ngành đường sắt, BIM giúp:

• Tích hợp dữ liệu: Hợp nhất thông tin từ nhiều nguồn (thiết kế, kết cấu, hệ thống cơ điện, v.v.) theo chuẩn dữ liệu mở như IFC.
• Hỗ trợ ra quyết định: Mô hình số giúp dự đoán, kiểm tra và tối ưu hóa quy trình thi công, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh.
• Tăng cường giao tiếp: Các bên liên quan (từ chủ đầu tư, tư vấn thiết kế, đơn vị thẩm định / thẩm tra, nhà thầu xây dựng, đến các đơn vị vận hành...) có thể làm việc trên cùng một nền tảng số, đảm bảo luồng thông tin liên tục và chính xác.
• Chuyển đổi số toàn diện: Tạo điều kiện cho việc triển khai các công nghệ tiên tiến như mô phỏng 4D, 5D, Digital Twin và phân tích dữ liệu theo thời gian thực.

2. Chiến lược triển khai BIM trong ngành đường sắt​

Các tổ chức đường sắt quốc tế đã phát triển chiến lược triển khai BIM theo từng giai đoạn, bao gồm:

2.1. Giai đoạn tiền thiết kế và lập kế hoạch​

• Khảo sát và thu thập dữ liệu: Sử dụng công nghệ cảm biến, máy bay không người lái (drone) để thu thập dữ liệu về hiện trạng hạ tầng.
• Phân tích khả thi: Sử dụng các mô hình BIM để mô phỏng các kịch bản thiết kế, đánh giá khả năng tương thích với các quy chuẩn quốc tế.
• Định hướng chuẩn hóa: Áp dụng các tiêu chuẩn mở như IFC 4.3 để đảm bảo dữ liệu được định dạng thống nhất, tạo nền tảng cho giao tiếp giữa các bên liên quan. (Railway Room Charter, buildingsmart.org, 2024)

2.2. Giai đoạn thiết kế và phát triển mô hình​

• Xây dựng mô hình 3D: Các tổ chức như China Railway BIM Alliance (CRBIM) đã đầu tư mạnh vào việc xây dựng mô hình 3D chi tiết của toàn bộ hệ thống đường sắt, bao gồm đường ray, cầu, nhà ga và hệ thống điện, viễn thông.
• Mô phỏng và kiểm tra: Sử dụng BIM để thực hiện các mô phỏng về tải trọng, kiểm tra va chạm (clash detection) giữa các hệ thống, từ đó điều chỉnh thiết kế cho phù hợp.
• Hợp tác đa ngành: Thông qua các nền tảng số, các bên như DB AG (Đức), ÖBB Infrastruktur AG (Áo) và Rete Ferroviaria Italiana (Ý) đã tích hợp quy trình thiết kế của họ với các đối tác xây dựng và vận hành để đạt hiệu quả tối ưu.

2.3. Giai đoạn thi công​

• Quản lý thi công số: Các mô hình BIM được sử dụng để theo dõi tiến độ thi công, quản lý vật liệu và điều phối nhân lực. Điều này giúp giảm thiểu sai sót và tăng tính chính xác trong thực hiện.
• Giám sát và cập nhật liên tục: Trong quá trình thi công, các mô hình số được cập nhật liên tục để phản ánh hiện trạng công trình, hỗ trợ việc kiểm tra chất lượng và điều chỉnh kế hoạch kịp thời.
• Tích hợp dữ liệu thời gian thực: Ứng dụng công nghệ IoT và các cảm biến trên công trường giúp cập nhật dữ liệu vận hành vào mô hình BIM, hỗ trợ quá trình chuyển giao từ xây dựng sang vận hành.

2.4. Giai đoạn vận hành và bảo trì​

• Digital Twin: Một số tổ chức như SBB Infrastructure (Thụy Sĩ) đã phát triển Digital Twin – phiên bản số phản chiếu hiện trạng hạ tầng theo thời gian thực, giúp dự đoán sự cố và tối ưu hóa quy trình bảo trì.
• Quản lý tài sản: BIM được tích hợp vào hệ thống quản lý tài sản, cung cấp thông tin chi tiết về lịch sử bảo trì, tình trạng thiết bị, và các chỉ số hiệu suất quan trọng.
• Phân tích dữ liệu và dự báo: Các giải pháp phân tích dữ liệu dựa trên mô hình BIM giúp dự báo chi phí, tối ưu hóa vận hành và hỗ trợ việc ra quyết định chiến lược cho tương lai.

3. Công cụ và phần mềm hỗ trợ​

Để triển khai BIM hiệu quả, các tổ chức quốc tế đã và đang sử dụng nhiều công cụ và phần mềm chuyên dụng, như:

• Phần mềm BIM (ví dụ: Autodesk Revit, Bentley Systems, Allplan): Dùng để xây dựng và quản lý mô hình 3D.
• Nền tảng trao đổi dữ liệu: Ứng dụng chuẩn IFC giúp đảm bảo tính tương thích giữa các hệ thống phần mềm khác nhau.
• Giải pháp digital twin: Kết hợp dữ liệu từ BIM với IoT và phân tích dữ liệu để tạo ra mô hình số phản ánh hiện trạng theo thời gian thực.
• Hệ thống quản lý dự án và tài sản: Tích hợp BIM vào các hệ thống ERP và quản lý tài sản giúp liên kết các giai đoạn của vòng đời công trình.

4. Bài học kinh nghiệm và thách thức​

4.1. Bài học kinh nghiệm​

• Tiêu chuẩn hóa dữ liệu là yếu tố cốt lõi: Việc sử dụng các tiêu chuẩn mở như IFC giúp đảm bảo dữ liệu từ các giai đoạn khác nhau được kết nối và tương thích.
• Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự: Các chương trình đào tạo định kỳ đã được triển khai tại các tổ chức như China Railway BIM Alliance để đảm bảo nhân viên có đủ kỹ năng sử dụng BIM.
• Hợp tác liên ngành: Sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên (thiết kế, thi công, vận hành) là chìa khóa để triển khai thành công các dự án BIM quy mô lớn.

4.2. Thách thức​

• Tích hợp với hệ thống cũ: Nhiều tổ chức gặp khó khăn trong việc tích hợp mô hình BIM với các hệ thống quản lý tài sản và vận hành đã có.
• Chi phí đầu tư ban đầu: Mặc dù BIM mang lại nhiều lợi ích lâu dài, nhưng chi phí đầu tư ban đầu cho phần mềm, đào tạo và chuyển đổi số vẫn là rào cản đối với một số tổ chức.
• Sự thay đổi về văn hóa doanh nghiệp: Chuyển đổi từ quy trình làm việc truyền thống sang quy trình số đòi hỏi sự thay đổi lớn trong cách thức làm việc và quản lý, điều này cần thời gian để thích nghi.

5. Kết luận và định hướng tương lai​

Nhìn chung, việc triển khai BIM trong ngành đường sắt quốc tế không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình từ thiết kế đến vận hành mà còn tạo nền tảng cho một hệ sinh thái số liên thông, bền vững và minh bạch. Các tổ chức hàng đầu đã và đang:

• Đầu tư vào công nghệ và đào tạo nhân lực.
• Áp dụng tiêu chuẩn mở (như IFC 4.3) để tăng cường khả năng tương tác giữa các hệ thống.
• Phát triển các giải pháp digital twin và tích hợp IoT nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì.

Những hướng đi này sẽ tiếp tục được phát triển và lan tỏa rộng rãi, nhằm tạo ra một môi trường đường sắt thông minh và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của khách hàng trong thời đại chuyển đổi số.

Nguồn: Nguyễn Thế Anh, GXD 5D BIM
Công ty CP Giá Xây Dựng, đăng tải 09/06/2024

Để trích dẫn trong các bài báo, nghiên cứu khoa học... bạn chỉ việc copy đoạn sau:
Nguyễn Thế Anh, (2025), "Ứng dụng BIM trong ngành đường sắt quốc tế từ góc nhìn của một chuyên gia đầu ngành". <https://giaxaydung.vn/threads/.166830>. [Ngày truy cập: 21 tháng 03 năm 2025]

 

[nguyentheanh]

Việc triển khai Mô hình Thông tin Công trình (BIM) trong ngành đường sắt quốc tế đã mang lại nhiều lợi ích đáng kể, từ việc tối ưu hóa thiết kế và thi công đến nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì. Dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu về cách các tổ chức đường sắt trong nước và trên thế giới đã áp dụng BIM vào thực tế:

1. Hợp tác giữa Autodesk và Ban Quản lý Đường sắt Đô thị TP.HCM​

Tại Việt Nam, Autodesk đã ký kết biên bản ghi nhớ hợp tác với Ban Quản lý Đường sắt Đô thị TP.HCM nhằm thúc đẩy chuyển đổi số và ứng dụng BIM trong lĩnh vực đường sắt đô thị. Sự hợp tác này hướng đến việc: (Baoxaydung.com, 2024)

• Phát triển khung chuyển đổi kỹ thuật số để đảm bảo việc triển khai BIM thành công.
• Tổ chức các chương trình đào tạo và chứng nhận nhằm nâng cao năng lực cho đội ngũ nhân sự.
• Cải thiện và số hóa các quy trình dự án Metro, đồng thời giới thiệu công nghệ BIM trong các dự án đường sắt đô thị.

Sự hợp tác này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý dự án mà còn tạo nền tảng cho việc áp dụng BIM trong các lĩnh vực khác của ngành Giao thông vận tải tại Việt Nam.

2. Hội thảo ứng dụng giải pháp BIM/Digital Twin của Bentley​

Công ty Cổ phần Công nghệ và Tư vấn CIC, Bentley Systems và Tổng công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải (TEDI) đã phối hợp tổ chức hội thảo về ứng dụng giải pháp BIM và Digital Twin trong các dự án đường sắt cao tốc. Tại hội thảo, các chuyên gia đã: (CIC Tech & Consulting, 2025)

• Giới thiệu các giải pháp phần mềm của Bentley dành cho công trình hạ tầng giao thông, hỗ trợ toàn bộ vòng đời dự án từ quy hoạch, thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì.
• Thảo luận về những thách thức và giải pháp trong việc áp dụng BIM tại Việt Nam, đặc biệt là việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn và nâng cao kỹ năng sử dụng phần mềm.

Kết quả của hội thảo là cam kết hợp tác chặt chẽ giữa CIC, Bentley Systems và TEDI nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ số trong thiết kế hạ tầng giao thông tại Việt Nam.

3. Tích hợp BIM và GIS trong quản lý công trình Metro tại TP.HCM​

Việc tích hợp BIM và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) đã được áp dụng trong quản lý các công trình Metro tại TP.HCM, mang lại nhiều lợi ích như: (HCM-FOSTED, 2025)

• 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.
• Phát triển mô hình BIM 5D hỗ trợ quản lý khối lượng, chi phí và tiến độ thi công, giúp giảm chi phí và tối ưu hóa thời gian.
• Phát triển mô hình BIM 6D, 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.
• Phát triển hệ thống BIM & GIS 7D hỗ trợ công tác quản lý bảo trì ga Metro, cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống hạ tầng và kết cấu phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình vận hành.

Việc áp dụng công nghệ BIM & GIS trong quản lý công trình Metro 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, góp phần xây dựng đô thị thông minh và bền vững.

4. Tích hợp BIM và GIS trong các dự án đường sắt và đường cao tốc​

Việc tích hợp BIM và GIS mang lại năm lợi ích chính cho các dự án đường sắt và đường cao tốc: (BIMHANOI, 2024)

• Cải thiện việc chuyển giao dự án từ thiết kế đến bàn giao: Phương pháp tiếp cận hợp tác, đa ngành giúp tạo điều kiện cho luồng thông tin tích hợp liền mạch, hiện thực hóa khái niệm bản sao kỹ thuật số.BIMHANOI
• Tạo điều kiện cho sự hợp tác tốt hơn và hiệu quả hoạt động: Tăng cường hiệu quả thiết kế và thi công. Việc tích hợp giúp tối ưu hóa quy trình làm việc, nâng cao khả năng hợp tác và quản lý dự án hiệu quả hơn.CIC Tech & Consulting
• Mở rộng khả năng của GIS, BIM và CAD: Giúp tiết kiệm chi phí và thời gian. Việc tích hợp BIM và GIS giúp rút ngắn thời gian dự án và tiết kiệm chi phí thông qua việc tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả.
• Tăng giá trị của BIM: Hiểu sự liên kết của môi trường xây dựng liên quan đến thiết kế đề xuất là cần thiết cho tất cả các bên liên quan. Từ các nhà quản lý dự án đến các nhà thầu và cộng đồng địa phương, khả năng đại diện cho bối cảnh địa không gian và đặt tài sản vào thế giới thực tạo nên nền tảng số thiết yếu cho việc hiện thực hóa bản sao kỹ thuật số.
• Đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế: Việc áp dụng các giải pháp tích hợp giúp đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế như ISO-19650, nâng cao uy tín và chất lượng dự án (CIC Tech & Consulting, 2025)

Phương pháp tích hợp này đã được áp dụng thành công trong các dự án của Skanska, mang lại giá trị cho tất cả các đội ngũ và các bên liên quan. (BIMHANOI, 2024)

Việc triển khai BIM trong ngành đường sắt quốc tế đã chứng minh được hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao chất lượng, hiệu suất và tính bền vững của các dự án hạ tầng giao thông. Sự hợp tác giữa các tổ chức, doanh nghiệp và chuyên gia trong việc áp dụng công nghệ số là yếu tố then chốt để đạt được những thành công này.