Ứng dụng BIM trong vận hành và bảo trì tòa nhà : nên hay không ?

Việc sử dụng BIM “SMART ” cho O&M gặp phải những thách thức “ngớ ngẩn” thực tế, đặc biệt là ở thị trường Trung Quốc, nơi các hoạt động bảo trì chưa được thiết lập tốt. Tuy nhiên, những bài học hữu ích có thể được học từ kinh nghiệm và các tiêu chuẩn được sử dụng trong ngành. Một vai trò dự án phải được tạo ra để chuẩn bị dữ liệu O&M, trước tiên để xác định các thông số kỹ thuật, định dạng, lịch trình trước khi các hợp đồng thiết bị chính được ký kết, sau đó là theo dõi các hoạt động chuẩn bị dữ liệu trong quá trình xây dựng.

Liên quan đến phần mềm, một lời khuyên thực tế là tránh xung đột với các nhóm dự án và nhà cung cấp phần mềm: thay vào đó, một lớp O&M được thêm vào mô hình BIM có thể cung cấp hỗ trợ cần thiết. Ví dụ về các dự án về tiện ích môi trường và các tòa nhà ở Trung Quốc đại lục và Hồng Kông được đưa ra.

Vì Mô hình Thông tin Tòa nhà (BIM) đang nhanh chóng trở thành yêu cầu bắt buộc đối với các dự án xây dựng lớn, các chủ sở hữu đang xem xét cách sử dụng BIM để hỗ trợ vận hành và bảo trì (O&M).

Trong khi đó, “BIM cho quản lý cơ sở vật chất” và “BIM vòng đời xây dựng” khác nhau đã trở thành chủ đề nóng tại các hội nghị trên toàn thế giới.

Các nhà cung cấp, mong muốn bán được nhiều license phần mềm hơn, có xu hướng hiển thị các bản demo không thực tế cho “kỹ thuật viên bàn giấy ”, khác xa với thực tế hàng ngày của những người bảo trì. Kịch bản điển hình bao gồm điều hướng vào mô hình 3D, đôi khi sử dụng kính Thực tế ảo, chọn một phần thiết bị cụ thể và truy cập thông tin bảo trì liên quan, có lẽ là tạo “lệnh công việc bảo trì”.

Nhiều dự án bằng chứng về khái niệm dựa trên phương pháp tiếp cận SMART nhưng chưa được hình thành này đã cho thấy không có ứng dụng trong đời thực.

Các rào cản thực tế trong việc chuẩn bị dữ liệu cũng đã làm ảnh hưởng đến các ứng dụng thực tế. Ở thị trường Trung Quốc nói riêng, các bản vẽ hoàn thiện hiếm khi có sẵn cho chủ sở hữu tòa nhà (nếu chúng có tồn tại), các nhà cung cấp thiết bị có thể không có tài liệu kỹ thuật thích hợp và các thực hành O&M nói chung là thiếu.

Do đó, hầu hết các mô hình BIM vẫn “trống rỗng” theo quan điểm O&M và chúng ta thường nghe các nhà cung cấp phần mềm “SMART ” đổ lỗi cho các kỹ thuật viên xây dựng “ngu ngốc” về sự thất bại trong dự án của họ.

Khi các tòa nhà phát triển cao hơn và phức tạp hơn về mặt kỹ thuật, việc chuẩn bị O&M từ giai đoạn xây dựng đang trở thành một điều cần thiết. Ví dụ, các tòa nhà siêu cao không chỉ là kết cấu bê tông lớn: chúng dựa vào ngày càng nhiều các hệ thống công nghiệp quy mô lớn (HVAC, xử lý nước, cấp điện, thang máy, v.v.) tương tự như các nhà máy xử lý tự động hóa cao. Các bài học rõ ràng có thể được rút ra từ kinh nghiệm trong công nghiệp.

Trước đây người ta đã nói rằng công nghệ BIM không có gì mới: thiết kế 3D đã được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và sau đó là ngành công nghiệp chế biến (dầu khí, hóa chất, tiện ích) trong nhiều thập kỷ.

Vào cuối những năm 90, một trong những tác giả đã làm việc với các công cụ quản lý dữ liệu và mô hình 3D (thuật ngữ “BIM” chưa được đặt ra) được tích hợp với (các) Hệ thống Quản lý Bảo trì Máy tính (CMMS) cho các ứng dụng trong nhà máy hóa chất.

Không chỉ là công nghệ, thực hành chuẩn bị dữ liệu bảo trì từ giai đoạn xây dựng được cấu trúc tốt và được thực hiện rộng rãi trong ngành này, một thực tế được phản ánh trong các tiêu chuẩn công nghiệp hoàn thiện.

Không chỉ là mốt, việc sử dụng BIM như một công cụ để chuẩn bị O&M từ giai đoạn xây dựng có thể là một động lực mạnh mẽ cho các phương pháp hay nhất trong ngành xây dựng đang thay đổi. Để đạt được điều này, quá trình chuẩn bị dữ liệu cần được thiết kế đặc biệt để vượt qua những trở ngại thường gặp trong các dự án xây dựng, cụ thể hơn là trong xây dựng của Trung Quốc. Hơn nữa, kịch bản sử dụng BIM cho O&M phải dựa trên nhu cầu bảo trì trong đời thực, không dựa trên ước mơ của nhà cung cấp.

Trong khi trọng tâm chính của nhóm BIM thường là tạo ra các bản trình bày 3D sống động của các tòa nhà trong tương lai để làm nơi giới thiệu cho chủ sở hữu và các quan chức, thì việc trình bày bằng đồ họa của tòa nhà hiện có rất ít ứng dụng thực tế cho các nhóm FM.

Về vấn đề này, Tiêu chuẩn Anh PAS 1192-2: 2013 Đặc điểm kỹ thuật về quản lý thông tin cho giai đoạn đầu tư / giao vốn của các dự án xây dựng sử dụng mô hình thông tin tòa nhà cung cấp thông tin chi tiết hữu ích. Nó mô tả một “Môi trường dữ liệu chung” chứa tất cả thông tin hữu ích để chuyển giao cho các hoạt động, nhấn mạnh tầm quan trọng của dữ liệu và tài liệu phi đồ họa.

Đối với chi tiết về dữ liệu thực tế nào được yêu cầu để vận hành, PAS 1192-2: 2013 chỉ đơn giản là chỉ ra các tiêu chuẩn công nghiệp hiện có (chủ yếu là bộ tiêu chuẩn ISO 55000 về Quản lý tài sản, bắt nguồn từ PAS 55 tiền thân của BSI) và các thông lệ đã được thiết lập, trình bày thách thức thú vị đối với các công ty ở thị trường Trung Quốc, nơi các hoạt động bảo trì hiện tại vẫn còn yếu.

Đáng chú ý hơn, các tiêu chuẩn BIM nổi tiếng hơn như định dạng dữ liệu COBie hoặc LOD-500 của AIA cung cấp ít đáng kể khi nói đến O&M, có xu hướng cho thấy rằng bí quyết cần thiết không có sẵn trong vòng kết nối BIM. Thay vào đó, LOD-500 nhấn mạnh sự cần thiết của “các mô hình đã được chế tạo với xác minh thực địa, được phép sử dụng cho O&M của cơ sở”, về cơ bản là đá quả bóng cho nhóm vận hành. Đội ngũ BIM thường quá để tâm đến việc cố gắng phát minh lại bánh xe.

Các tiêu chuẩn công nghiệp, không liên quan đến BIM và được viết bởi những người không có bất kỳ kiến ​​thức nào về BIM, mặt khác lại chứng minh là cực kỳ hữu ích trong thực tế. Tiêu chuẩn phổ biến nhất trong số đó, ISO 55000, vẫn còn hơi chung chung, nhưng các tiêu chuẩn khác (chẳng hạn như EN 15331, EN 13460 và ISO 14224) cung cấp hướng dẫn áp dụng ngay lập tức. Những người hành nghề trong ngành, đặc biệt là những người đến từ ngành công nghiệp chế biến và công nghiệp tiện ích, sẽ quen thuộc với những tiêu chuẩn đó.

Trong vài năm qua, chúng tôi ghi nhận sự hội tụ ngày càng tăng giữa các tiêu chuẩn Quản lý Cơ sở và các tiêu chuẩn bảo trì công nghiệp, tiêu chuẩn trước đề cập đến tiêu chuẩn sau, điều này càng chứng tỏ quan điểm của các tác giả về “học hỏi từ ngành” khi vận hành tòa nhà.

Chỉ khi các yêu cầu dữ liệu được xác định, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế, câu hỏi về các công cụ CNTT hỗ trợ mới có thể được trả lời. Bản thân phần mềm BIM không thể chứa dữ liệu O&M được yêu cầu, không chỉ là danh sách các tham số mà còn là dữ liệu có cấu trúc, phức tạp, như thể hiện trong hình bên dưới.

Thật vậy, ánh xạ giữa COBie và các định dạng BIM phổ biến như Revit® cho thấy dữ liệu phức tạp như phụ tùng thay thế, hướng dẫn bảo trì phòng ngừa, v.v. không thể dễ dàng được lưu trữ bên trong chính mô hình đó.

PAS 1192-2 đưa ra một câu trả lời đơn giản: “Môi trường dữ liệu chung” được đề xuất dựa trên nhiều chương trình phần mềm, không chỉ là BIM.

Cách tiếp cận ngày càng phổ biến cho câu hỏi này được minh họa trong tiêu chuẩn BIM của thành phố Thâm Quyến . Tiêu chuẩn này có quan điểm chủ yếu dựa vào công nghệ, trái ngược với quan điểm về quy trình làm việc của tiêu chuẩn quốc tế, kêu gọi sự tích hợp giữa BIM và nhiều hệ thống tòa nhà (bao gồm BMS và CCTV).

Một số nhầm lẫn xảy ra đối với hệ thống bảo trì, có lẽ phản ánh ảnh hưởng từ nhiều nhà cung cấp phần mềm, mỗi nhà cung cấp có lĩnh vực trọng tâm riêng như quản lý không gian, quản lý công việc và quản lý tài sản.

Như đã thấy với “kỹ thuật viên bàn giấy ”, việc tập trung quá nhiều vào công nghệ thực sự là một trong nhiều cạm bẫy của dự án như vậy: trong khi công nghệ cung cấp nhiều khả năng, thì những điều cơ bản (chẳng hạn như dữ liệu nào nên được thu thập và cách thức) phải được đặt trước, Tiêu chuẩn Thâm Quyến no Address.

Nhiều nỗ lực khác nhau về “nhiều phần mềm” đã được thực hiện. Một cách tiếp cận ban đầu là phát triển các tính năng bổ sung trong phần mềm BIM, thường gặp những thách thức kỹ thuật vì độ phức tạp thường bị đánh giá thấp. Để đáp ứng các hạn chế của BIM, phần mềm trung gian hướng cơ sở dữ liệu đã được phát triển để kết nối mô hình BIM với các chức năng Quản lý tài sản của bên thứ ba chạy trên cơ sở dữ liệu quan hệ. Cách tiếp cận này cũng đầy rủi ro, xét theo số lượng nhỏ các nhà cung cấp phần mềm quốc tế hoạt động trong thị trường bảo trì: các nhà cung cấp lâu đời đã dành nhiều thập kỷ để cải tiến thiết kế phần mềm của họ và không có công ty mới nào xuất hiện kể từ cuối những năm 1980.

Giải pháp thay thế rõ ràng là dữ liệu BIM được định dạng lại và tải lên Hệ thống Quản lý Bảo trì Máy tính (CMMS) . Sau đó, một số CMMS hiện đại có thể hiển thị chế độ xem 3D bằng cách gọi trình xem BIM (điều này có thể yêu cầu mô-đun giao diện của bên thứ ba hoặc phát triển phần mềm bổ sung cho giao diện, nhưng ít phức tạp hơn so với phát triển chức năng CMMS).

Cách tiếp cận này đã thành công trong ngành. Tuy nhiên, nó đã gặp phải những trở ngại trong việc triển khai, vì các nhà cung cấp CMMS thường chỉ làm việc với các nhóm O&M sau khi tòa nhà đã hoàn thành, như đã được các tác giả chứng kiến ​​trong hàng trăm dự án CMMS trên khắp châu Á.

Trong ngành xây dựng, chưa có giải pháp nào trong số này cho thấy rất khả quan: có rất ít các triển khai quy mô đáng kể, chủ yếu do các yếu tố thực tế bên ngoài mà các nhà cung cấp phần mềm có ít kinh nghiệm.

Theo lời của Victor Hugo: “Một cuộc cách mạng là sự trở lại từ hư cấu thành hiện thực.” Đặc biệt đối với các dự án mang tính “cách mạng” như BIM cho O&M, cách tiếp cận đơn giản nhất thường hoạt động tốt nhất. Cách tiếp cận dự án và các công cụ phần mềm hỗ trợ phải giải quyết được tình hình thực tế; tình hình thực tế do đó không thể đổ lỗi cho sự thất bại của dự án. Rõ ràng khi nói đến công trình dân dụng, vì sợ các tòa nhà sụp đổ, nó thường bị bỏ qua trong dự án CNTT.

Trước hết, như thể hiện trong PAS 1192-2: 2013, về phía chủ dự án, phải tạo ra một vai trò cho một kỹ sư (hoặc nhóm kỹ sư) phụ trách việc chuẩn bị dữ liệu O&M. Vai trò này có thể được đảm nhận bởi một công ty chuyên gia bên thứ ba, một công ty tư vấn bảo trì với kinh nghiệm liên quan thường có được trong ngành quy trình hơn là trong ngành xây dựng vì những lý do được giải thích trong phần đầu tiên.

Giai đoạn đầu của dự án, lý tưởng là hoàn thành trước khi các hợp đồng thiết bị lớn được ký kết, bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật chi tiết, định dạng, vai trò và lịch trình chuẩn bị dữ liệu. Điều này sẽ đảm bảo rằng dữ liệu O&M hữu ích được cung cấp bởi các nhà cung cấp, ở định dạng điện tử phù hợp, đồng thời giảm thiểu khối lượng công việc và chi phí. Các hoạt động chuẩn bị dữ liệu sau đó tuân theo toàn bộ dự án xây dựng,

Liên quan đến phần mềm, một lời khuyên thiết thực là hãy để các nhóm thiết kế và xây dựng chọn phần mềm BIM của họ và để các nhóm O&M hoặc FM chọn công cụ quản lý vận hành của họ. Loại thứ hai xuất hiện muộn hơn nhiều trong vòng đời của tòa nhà, lý tưởng nhất là vẫn trước khi mở cửa, nhưng đôi khi nhiều năm sau nếu xét đến thời gian và ngân sách hạn chế của hoạt động xây dựng. Bằng cách cẩn thận tránh xung đột với các thông lệ CNTT đã có và các nhà cung cấp phần mềm, dự án chuẩn bị dữ liệu O&M sẽ có thể bắt đầu.

Thay vào đó, lớp O&M bổ sung trên mô hình BIM có thể hỗ trợ xây dựng dữ liệu O&M được kết nối trực tiếp với BIM, như được minh họa bằng các nghiên cứu điển hình trong phần tiếp theo của bài viết. Tương tự như cách tiếp cận phần mềm trung gian được mô tả ở trên, tuy nhiên, công cụ chuẩn bị dữ liệu này phải cung cấp hỗ trợ cụ thể để tạo điều kiện thuận lợi cho nỗ lực thu thập dữ liệu, đảm bảo kiểm tra tính nhất quán, kiểm tra các quy tắc mã hóa, giám sát tiến độ, v.v. Nó phải cho phép liên kết giữa dữ liệu BIM và O&M, với dễ dàng điều hướng giao diện người dùng đồ họa giữa chúng. Sau đó, khi tòa nhà đi vào vòng đời hoạt động, nhóm O&M có thể tiếp tục truy cập dữ liệu theo yêu cầu trực tiếp từ BIM, thông qua lớp O&M hoặc chọn chuyển tất cả dữ liệu sang CMMS, bất cứ khi nào CMMS sẵn sàng. Cách tiếp cận đôi bên cùng có lợi này mang lại lợi ích cho tất cả những người tham gia,

Siveco Trung Quốc đã hỗ trợ tập đoàn tiện ích môi trường Suez trong việc chuẩn bị dữ liệu O&M trong quá trình xây dựng nhà máy thu hồi năng lượng thành chất thải nguy hại đặt tại Nam Thông, tỉnh Giang Tô. Nhà máy bắt đầu hoạt động vào cuối năm 2015, sử dụng phần mềm Siveco để bảo trì hàng ngày. Mô hình 3D không được sử dụng trong dự án này vì nó không chứa dữ liệu hữu ích. Chiến lược tương tự hiện đang được sử dụng cho Cơ sở Xử lý Chất thải Hữu cơ của Hồng Kông , hiện đang được xây dựng bởi Suez và đối tác liên doanh địa phương Atal Engineering trên Đảo Bắc Lantau, nơi mô hình 3D sẽ được liên kết với dữ liệu O&M.

Công ty Dầu khí Ngoài khơi Quốc gia Trung Quốc (CNOOC) đã triển khai giải pháp cloud bluebee® của Siveco cho khu phức hợp văn phòng mới ở Bắc Kinh. Hệ thống hoạt động như một kho lưu trữ dữ liệu bảo trì được liên kết với mô hình Revit® BIM để giới thiệu việc sử dụng BIM trong Quản lý Cơ sở. CNOOC đang xem xét mở rộng việc sử dụng hệ thống cho các tài sản bất động sản khác của mình. Giải pháp phần mềm tương tự hiện đang được sử dụng cho một tòa nhà cao 530m đang được xây dựng ở Thiên Tân.

Trong khi Cơ quan Quản lý Khu Văn hóa Tây Cửu Long của Hồng Kông (WKCDA) đang xem xét lựa chọn Hệ thống Quản lý Cơ sở vật chất khi toàn khu hoàn thành 10 năm sau đó, thì tòa nhà đầu tiên của nó, M + Pavilion, được hoàn thành vào năm 2016 để sử dụng thí điểm cho triển lãm nghệ thuật quy mô nhỏ. . Làm thế nào để xây dựng cơ sở dữ liệu O&M và trích xuất thông tin liên quan từ mô hình BIM của tòa nhà này và sau đó chuyển nó cho hệ thống FM trong tương lai? Tư vấn BIM WSP | PB đã làm việc chặt chẽ với nhóm dự án, nhà thầu và nhóm FM để phát triển dữ liệu O&M và danh sách thiết bị BIM ở định dạng COBie. Dữ liệu COBie này, ở định dạng Excel, được lưu trữ trong Môi trường Dữ liệu Chung (CDE), sẽ là cách linh hoạt nhất để chuyển đổi sang hệ thống FM trong tương lai, bất kể hệ thống nào được chọn và khi nào nó sẽ được triển khai.