Không gian địa lý tích hợp dữ liệu BIM chứng minh sự hữu dụng vượt xa mong đợi của ngành xây dựng
Walk Bridge - Cầu Đi bộ ở Norwalk, Connecticut, chứa bốn đường ray của tuyến Đường sắt Metro-North bắc qua sông Norwalk. Theo Sở Giao thông Connecticut (CTDOT), cây cầu xoay này được xây dựng vào năm 1896 - hiện vẫn đang được vận hành để đảm bảo giao thông đường thủy cho tàu thuyền bên dưới và đã tồn tại lâu hơn tuổi thọ dự kiến. Nó đang được dự kiến thay thế bằng một cây cầu nâng hạ thẳng đứng sẽ được nâng lên cho phép tàu bè đi qua. Và toàn bộ dự án thay thế cây cầu sẽ được thực hiện trong khi vẫn phải duy trì giao thông đường sắt qua cây cầu hiện tại - một công việc phức tạp.
Công ty giải pháp cơ sở hạ tầng HNTB là đối tác của Esri đã nghiên cứu thiết kế thay thế Cầu Đi bộ trong vài năm. Một trong những thách thức mà nhóm phải đối mặt là kết nối dữ liệu của các hệ thống khác nhau trong quá trình thiết kế. Sau khi trở thành một trong những người đầu tiên áp dụng công nghệ mới của Esri - ArcGIS GeoBIM trong một dự án khác, các nhà lãnh đạo tại HNTB nhận ra rằng giải pháp có thể được sử dụng để nhanh chóng kết nối dữ liệu mô hình thông tin xây dựng (BIM) và không gian địa lý trên dự án Walk Bridge. Không chỉ vậy, bằng cách kết hợp ArcGIS Velocity để theo dõi dữ liệu cảm biến trực tiếp trên cây cầu hiện tại trong các phần quan trọng của quá trình xây dựng, nhóm nhận thấy rằng ArcGIS GeoBIM có thể có những hữu ích khác ngoài các giai đoạn thiết kế và xây dựng của dự án. Nó cũng có thể giúp ích cho các hoạt động điều hành và bảo trì trên cây cầu mới.
Có thể sử dụng kết hợp ArcGIS GeoBIM và ArcGIS Velocity trong các phòng máy mới của Walk Bridge để theo dõi các chỉ số quan trọng, chẳng hạn như nhiệt độ và độ nghiêng, cũng như điều hành hoạt động sau khi xây dựng.
Darin Welch, phó chủ tịch phụ trách không gian địa lý và các giải pháp tương tác ảo tại Trung tâm Giải pháp Công nghệ của HNTB cho biết: “ArcGIS GeoBIM không chỉ là một công cụ thiết kế; đó là điều mà các chủ đầu tư và nhà khai thác cần suy nghĩ về việc sử dụng như một phần trong khuôn khổ bản sao số của họ. Nếu họ thấy giá trị trong việc giám sát độ nghiêng, chuyển động và nhiệt độ của cây cầu hiện tại trong quá trình xây dựng, thì bước tiếp theo là sử dụng công nghệ này để theo dõi tình trạng của cây cầu trong quá trình vận hành bình thường.”
Tích hợp các công cụ và hệ thống khác nhau cho một dự án sân bay lớn
Đối với HNTB, công việc xây dựng cầu là việc đã được thực hiện từ khi công ty được thành lập hơn 100 năm trước. Là công ty tư vấn tập trung vào các dự án giao thông vận tải, họ cũng đã thực hiện rất nhiều dự án lớn khác, bao gồm nâng cấp nhà ga hành khách trị giá hàng tỷ đô la tại một trong những sân bay quốc tế lớn nhất ở Hoa Kỳ.
Dự án mở rộng và tái phát triển sân bay bao gồm việc bổ sung các nhà ga mới; thay thế, mở rộng các cổng sân bay; và phát triển một hệ thống đường hầm trung tâm mới để chuyển tải các tiện ích, hành lý và hành khách đến các đường bay. Để hiểu mỗi đề xuất thiết kế của họ sẽ tác động như thế nào đến cơ sở hạ tầng xung quanh của sân bay, một nhóm của HNTB đã thực hiện phương pháp xây dựng trước mô hình để tiếp cân dự án và xây dựng một mô hình bản sao số — một mô hình 3D cho phép các bên liên quan hình dung kết quả trong thế giới thực và cộng tác dễ dàng hơn . Đây là lần đầu tiên các thành viên trong nhóm HNTB sử dụng ArcGIS GeoBIM để sản xuất một bản sao số và đảm bảo rằng các thiết kế cơ sở hạ tầng của họ cũng hỗ trợ vị trí thông minh.
Đối với dự án sân bay, các thành viên trong nhóm có thể tạo và xem lại các bản vẽ động cũng như bản thiết kế từ Autodesk Forge Viewer trực tiếp trong ArcGIS GeoBIM.
ArcGIS GeoBIM, một giải pháp phần mềm dưới dạng dịch vụ (SaaS), tích hợp thông tin dự án từ Autodesk BIM 360 — một phần của Autodesk Construction Cloud giúp kết nối dữ liệu trong suốt vòng đời của dự án, từ thiết kế đến bàn giao — và kết hợp dữ liệu đó với dữ liệu không gian địa lý từ ArcGIS. Đối với dự án sân bay, Welch cho biết ông biết rằng việc tích hợp các công cụ và hệ thống khác nhau sẽ rất quan trọng, vì vậy cơ hội khám phá ArcGIS GeoBIM đã đến vào thời điểm hoàn hảo.
Welch cho biết: “Chúng tôi thấy ArcGIS GeoBIM là một cơ hội tuyệt vời để giúp trực quan hóa [các phiên bản thiết kế] vì các tiện ích dưới bề mặt đều ở cả định dạng CAD [thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính] và GIS. Và vì cách tiếp cận theo hướng lập mô hình trước của đường hầm và cách kết nối với phòng chờ và nhà ga mới, chúng tôi cần một phương pháp để nhóm hình dung rõ hơn những thay đổi và xung đột với các hạ tầng dưới bề mặt 3D… như hệ thống ống dẫn khí.”
Một trong những lợi thế lớn khi sử dụng ArcGIS GeoBIM là nó giúp nhóm HNTB giảm bớt việc phải chuyển đổi nhiều loại dữ liệu khác nhau sang các định dạng có thể được sử dụng trong chương trình này hay chương trình khác.
Welch cho biết: “Bạn đang mất hiệu suất khi phải liên tục chuyển đổi những thứ đó. Và bạn sẽ gặp rủi ro về độ chính xác nếu bạn không sử dụng dữ liệu chính xác hoặc [nếu] ai đó đang sử dụng thứ gì đó đã được chuyển đổi và không nhận ra rằng nó đáng lẽ phải được chuyển đổi lại.”
Nhờ mối quan hệ đối tác gần đây giữa Autodesk và Esri, ArcGIS GeoBIM hoạt động với nhiều sản phẩm Autodesk Construction Cloud, bao gồm Autodesk BIM 360, cho phép dữ liệu BIM và GIS được sử dụng cùng nhau trong quy trình làm việc cộng tác.
Welch cho biết: “Khi chúng tôi lần đầu tiên nghe về mối quan hệ đối tác này, chúng tôi rất phấn khích vì cuối cùng chúng tôi có thể tích hợp hai giải pháp mà không cần phải dịch liên tục.
Giờ đây, đối với dự án sân bay, nhóm tại HNTB kết nối trực tiếp người dùng ArcGIS GeoBIM trong môi trường web với dữ liệu dự án trên Autodesk BIM 360, bất kể dữ liệu đến từ đâu. Các bên liên quan có thể truy cập các tài liệu của dự án, chẳng hạn như các tệp làm việc trực tiếp và bản đồ mới nhất, ở một vị trí duy nhất, cho phép họ hiểu các thiết kế gần đây nhất cho đường hầm ngầm của sân bay sẽ ảnh hưởng như thế nào đến những thứ như công trình tiện ích.
Theo Welch, ArcGIS GeoBIM cũng giới thiệu khái niệm hợp tác dữ liệu giúp người dùng tin tưởng rằng họ đang truy cập thông tin chính xác nhất bất kể hệ thống hay nguồn nào.
“[Chúng tôi] có thể xem dữ liệu GIS và thiết kế dân dụng 3D CAD, kiến trúc 3D, các công trình tiện ích 3D GIS dưới bề mặt, [và hơn thế nữa] trong một ứng dụng duy nhất, nó cũng cho phép mọi người được thông báo về các xung đột hoặc các mục đánh dấu đến từ các hoạt động thực địa,” Welch nói. “ArcGIS GeoBIM giống như một công cụ tổng hợp thông tin cuối cùng. Chúng tôi thường tìm thấy các dữ liệu phân tán khắp nơi trong công việc của mình và giải pháp này cho phép chúng tôi kết hợp thông tin vào một giao diện duy nhất đó. "
Cơ hội sử dụng ArcGIS GeoBIM sau khi xây dựng
Sau khi các thành viên trong nhóm tại HNTB thấy ArcGIS GeoBIM hoạt động tốt như thế nào cho dự án tái phát triển sân bay, họ bắt đầu khám phá các cách khác để sử dụng công nghệ này.
Đối với hệ thống đường hầm trung tâm mới của sân bay, HNTB sử dụng ArcGIS GeoBIM để đánh giá những thay đổi thiết kế sẽ ảnh hưởng như thế nào đến mạng lưới tiện ích ngầm.
“Chúng tôi bắt đầu với tư cách là một công ty xây dựng những cây cầu có thể di chuyển được, vì vậy chúng tôi đã thử thách bản thân để xem xét, liệu có một dự án thiết kế cầu mà chúng tôi có thể sử dụng ArcGIS GeoBIM không?” Welch nhớ lại.
Nhóm cũng muốn chứng minh giá trị của ArcGIS GeoBIM đối với việc lập mô hình thông tin cầu, hay BrIM — một loại BIM hoạt động theo chiều ngang, cho các cây cầu, thay vì theo chiều dọc, cho các tòa nhà.
“Chúng tôi cảm thấy rằng nếu chúng tôi có thể chứng minh [giá trị của ArcGIS GeoBIM] đối với BrIM, nó có thể mở ra cánh cửa cho các khía cạnh khác của kỹ thuật thiết kế mà chúng tôi đang làm,” Welch tiếp tục. “Nếu chúng tôi có thể chứng minh điều đó trên quy mô lớn như sân bay, gần giống như một thành phố nhỏ, và chúng tôi có thể chứng minh điều đó trên một dự án có diện tích nhỏ hơn, như một cây cầu với nhiều thiết kế phức tạp, chúng tôi cảm thấy như vậy sẽ kết nối khoảng cách của bất kỳ kịch bản thiết kế, xây dựng, kỹ thuật nào mà chúng tôi sẽ gặp phải. ”
Adam Horn, trưởng nhóm giải pháp tích hợp dân dụng tại HNTB cho biết: “Chúng tôi đang cố gắng thực sự hiện đại hóa các quy trình thiết kế và quy trình làm việc của mình tại HNTB và áp dụng phương pháp lập trước mô hình 3D [BIM] và tiếp cận WebGIS. Thật phấn khích khi chúng tôi phát hiện ra ArcGIS GeoBIM là ứng dụng đầu tiên kết hợp WebGIS và mô hình BIM trong một ứng dụng. Và chúng tôi chưa bao giờ thực hiện được điều đó. "
Bởi vì nhóm tại HNTB đã lập mô hình Walk Bridge ở dạng 3D, sử dụng cả định dạng tệp CAD và GIS, nên việc bắt đầu sử dụng ArcGIS GeoBIM trong dự án là rất hợp lý. Nhưng điều thực sự đổi mới — và chuyển ArcGIS GeoBIM thành sự cân nhắc nghiêm túc để tiếp tục sử dụng ngoài giai đoạn thiết kế và xây dựng — là cách HNTB đang nghĩ về việc kết hợp ArcGIS Velocity, cho phép người dùng xử lý và trực quan hóa dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến vào giải pháp.
Hình trụ 3D đại diện cho các cảm biến mà Cầu đi bộ hiện tại đã có. Một bảng điều khiển, được làm bằng ArcGIS Dashboards, hiển thị độ nghiêng của cây cầu, đang được theo dõi bằng ArcGIS Velocity.
“Một trong những thách thức trong quá trình xây dựng cây cầu mới là giám sát cây cầu hiện tại, vì [CTDOT] sẽ duy trì doanh thu từ dịch vụ tàu trên cây cầu hiện tại trong quá trình xây dựng,” Horn giải thích. “Cây cầu hiện tại đã được lắp đặt các cảm biến, vì vậy những gì chúng tôi đề xuất làm với [CTDOT] là sử dụng ArcGIS GeoBIM cùng với Velocity để tích hợp dữ liệu cảm biến trực tiếp đó và giám sát cây cầu hiện có trong các giai đoạn xây dựng quan trọng. Nếu có bất kỳ chuyển động nào trên cầu hiện tại vượt quá giá trị ngưỡng của hoạt động cơ bản mà chúng tôi đã đặt trong quá trình khai thác trên mặt đất, điều đó sẽ dẫn đến việc dừng dịch vụ ngay lập tức.”
Velocity lưu trữ dữ liệu lịch sử và hiện tại từ các cảm biến, điều này không chỉ giúp nó hữu ích trong quá trình xây dựng mà còn đáng giá để CTDOT sử dụng cho các hoạt động điều hành và bảo trì cầu thông thường.
Welch cho biết: “Khi chúng tôi đề xuất ArcGIS GeoBIM là giải pháp duy nhất để kết hợp tất cả dữ liệu [thiết kế và xây dựng] lại với nhau, có vẻ như không có một bộ não nào có thể kết hợp một sản phẩm Esri khác được xây dựng để nhập và thu thập cũng như quản lý dữ liệu cảm biến trực tiếp."
Anh ấy nghĩ rằng ArcGIS GeoBIM và Velocity cuối cùng có thể được sử dụng cùng nhau trong các phòng máy mới của Walk Bridge, nơi kiểm soát các đường dốc và lõm của cây cầu.
“Ví dụ, đồng hồ đo nhiệt độ trong phòng máy không được vượt quá một ngưỡng nhất định,” Welch nói. “Bởi vì Velocity là phương tiện để chia sẻ cả thông tin hiện tại và lịch sử như vậy và người dùng có thể nhìn thấy [tất cả những điều này] từ một nơi duy nhất — ArcGIS GeoBIM — nó giống như một sự tích hợp liên tục và hợp lý.”
Theo Welch và Horn, các thành viên trong nhóm tại CTDOT đã tìm cách sử dụng ArcGIS GeoBIM và Velocity để liên kết dữ liệu kiểm tra và lịch sử bảo trì đầy đủ của họ với tất cả các yếu tố khác nhau của cây cầu.
Welch nói: “Bạn không cần phải giới hạn bản thân. Chúng tôi đang cố gắng cho mọi người thấy rằng ArcGIS GeoBIM có thể là một nơi duy nhất mà bạn đưa ra các quyết định về thiết kế, xây dựng, vận hành và bảo trì. Nó có thể giúp bạn thực hiện hết tất cả các bước đó ”.