Nhiều dự án đầu tư hàng nghìn tỷ đồng vẫn phải khảo sát lại, xây dựng lại dữ liệu hoặc xử lý các sai lệch thông tin sau khi đưa vào khai thác. Kinh nghiệm quốc tế cho thấy, giá trị lớn nhất của BIM không nằm ở giai đoạn thiết kế hay thi công mà ở khả năng quản lý dữ liệu phục vụ vận hành và quản lý tài sản. 
Một công trình hạ tầng thường chỉ mất từ 3 - 5 năm để xây dựng nhưng có thể được khai thác trong 50 - 100 năm. Trong suốt vòng đời đó, giá trị lớn nhất không nằm ở bản vẽ hay mô hình 3D, mà nằm ở dữ liệu được tạo lập, cập nhật và khai thác liên tục từ khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì.
Đó cũng là thông điệp xuyên suốt trong xu hướng chuyển đổi số hạ tầng đang diễn ra trên thế giới hiện nay. Mô hình thông tin công trình (BIM) không còn được nhìn nhận đơn thuần là công cụ mô hình hóa công trình mà đang trở thành điểm khởi đầu để xây dựng hệ sinh thái dữ liệu phục vụ quản lý tài sản hạ tầng, Digital Twins, GIS và trí tuệ nhân tạo.
Cuộc khủng hoảng dữ liệu trị giá 3.000 tỷ USD mỗi năm
Trong nhiều thập kỷ, ngành Xây dựng tập trung vào việc tạo ra công trình. Tuy nhiên, khi quy mô đầu tư hạ tầng ngày càng lớn, một vấn đề khác dần bộc lộ rõ hơn: dữ liệu bị chia cắt trong toàn bộ vòng đời công trình.
Theo các nghiên cứu quốc tế được Bentley Systems tổng hợp, sự đứt gãy dữ liệu trong vòng đời tài sản đang gây ra khoảng 3.000 tỷ USD tổn thất mỗi năm trên phạm vi toàn cầu. Chi phí đầu tư có thể tăng thêm khoảng 25% do phải xử lý lại công việc, điều chỉnh thiết kế hoặc khắc phục các sai sót phát sinh. Độ tin cậy của tài sản giảm khoảng 30%, trong khi tuổi thọ khai thác có thể giảm tới 25% nếu thiếu chiến lược quản lý dựa trên dữ liệu. Những con số này không phải do thiếu công nghệ mà do dữ liệu thường bị chia cắt giữa các giai đoạn của dự án.
Trong giai đoạn khảo sát, dự án tạo ra dữ liệu địa hình, địa chất, thủy văn và hiện trạng khu vực xây dựng. Bước sang giai đoạn thiết kế, hàng triệu đối tượng BIM, bản vẽ, thông số kỹ thuật và mô hình phân tích tiếp tục được hình thành. Khi công trình bước vào thi công, lượng dữ liệu tiếp tục tăng lên với hồ sơ quản lý chất lượng, nhật ký công trường, dữ liệu vật liệu, hồ sơ nghiệm thu, hồ sơ hoàn công và dữ liệu thiết bị. Sau khi công trình đưa vào khai thác, dữ liệu lại tiếp tục phát sinh từ bảo trì, kiểm định, quan trắc, sửa chữa và vận hành.
Vấn đề là, phần lớn các nhóm dữ liệu này tồn tại trên các hệ thống riêng biệt, được quản lý bởi các đơn vị khác nhau và thiếu khả năng kết nối. Khi cần nâng cấp, sửa chữa hoặc mở rộng công trình, nhiều dữ liệu phải được khảo sát lại hoặc xây dựng lại từ đầu. Đó chính là nguyên nhân sâu xa của sự lãng phí đang diễn ra trong ngành hạ tầng toàn cầu.
Một nghịch lý khác cũng được nghiên cứu của Bentley chỉ ra, một công trình thường chỉ mất vài năm để xây dựng nhưng lại được vận hành trong nhiều thập kỷ. Điều đó đồng nghĩa, phần lớn chi phí vòng đời nằm ở giai đoạn khai thác, vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, phần lớn dữ liệu hiện nay lại chỉ được sử dụng trong giai đoạn thiết kế và thi công. Nói cách khác, ngành hạ tầng đang tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ nhưng chưa khai thác được giá trị lớn nhất của dữ liệu đó.
Khi dữ liệu trực tiếp tạo ra giá trị kinh tế
Một trong những minh chứng rõ nhất cho vai trò của dữ liệu là dự án cao tốc Phnom Penh - Bavet tại Campuchia. Đây là tuyến cao tốc dài 138 km, kết nối Phnom Penh với Thành phố Bavet nằm ở khu vực biên giới Campuchia - Việt Nam. Dự án đi qua vùng đồng bằng thường xuyên chịu ảnh hưởng của ngập lụt và có nhiều khu dân cư cùng các công trình văn hóa, đền chùa cần được bảo tồn.
Để lựa chọn phương án tuyến tối ưu, dữ liệu khảo sát, dữ liệu địa hình và mô hình số được sử dụng để đánh giá nhiều kịch bản khác nhau. Kết quả cho thấy, việc ra quyết định dựa trên dữ liệu giúp giảm khoảng 2 triệu m³ khối lượng đào đắp. Nếu quy đổi theo xe ben 20 m³, khối lượng này tương đương khoảng 100 nghìn chuyến xe vận chuyển đất đá.
Dự án đồng thời loại bỏ khoảng 142.860 km vận chuyển bằng xe tải, giảm khoảng 50% thời gian dựng mô hình và rút ngắn khoảng 20% chu kỳ thiết kế.
Điều đáng chú ý là, giá trị tạo ra không đến từ việc dựng mô hình đẹp hơn mà từ khả năng sử dụng dữ liệu để lựa chọn phương án tốt hơn ngay từ đầu.
Tại London (Vương quốc Anh), dự án cầu South Dock cho thấy, dữ liệu cũng có thể tạo ra giá trị đáng kể ngay cả ở các dự án không quá lớn. Thông qua việc xây dựng cơ sở dữ liệu tập trung và kết nối các nguồn dữ liệu khảo sát, địa chất và thiết kế, nhóm dự án ghi nhận mức tăng năng suất thiết kế lên tới 20%. Chi phí liên quan đến dữ liệu giảm khoảng 12%, tương đương khoảng 1.000 giờ làm việc. Đồng thời, phạm vi khảo sát địa chất giảm khoảng 30% nhờ tận dụng tốt hơn dữ liệu hiện có.
Điều đáng nói, kết quả này không đến từ AI hay các công nghệ quá phức tạp. Giá trị chủ yếu đến từ việc toàn bộ các bên tham gia cùng làm việc trên một nguồn dữ liệu thống nhất.
Một ví dụ khác đến từ dự án tuyến metro MRT Jakarta giai đoạn 2A tại Indonesia. Dự án áp dụng các giải pháp số để kết nối dữ liệu thiết kế, địa chất và thi công trên cùng một nền tảng.
Theo số liệu công bố, khối lượng kiểm tra hiện trường giảm khoảng 90%, công tác mô hình hóa địa chất và địa tầng giảm khoảng 95%, khối lượng trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm giảm khoảng 70%. Dự án đồng thời cắt giảm khoảng 50 tấn phát thải CO₂ và tiết kiệm khoảng 30.000 USD chi phí thuê, vận hành thiết bị mỗi tháng.
Các dự án này cho thấy dữ liệu không còn là sản phẩm phụ của dự án. Dữ liệu đang trực tiếp tạo ra giá trị kinh tế, rút ngắn thời gian triển khai và nâng cao hiệu quả đầu tư.
BIM chỉ là điểm khởi đầu của quản lý tài sản dựa trên dữ liệu
Trong nhiều năm, BIM được hiểu chủ yếu là mô hình hóa 3D, phát hiện xung đột thiết kế, bóc tách khối lượng hoặc hỗ trợ thi công. Tuy nhiên, cách tiếp cận hiện đại đang mở rộng hơn rất nhiều.
Một trong những thay đổi lớn nhất của ngành hạ tầng hiện nay là BIM không còn được xem là đích đến. Dữ liệu được tạo lập từ BIM chỉ là bước khởi đầu. Sau đó, dữ liệu cần được đưa vào môi trường dữ liệu dùng chung (Common Data Environment - CDE), nơi toàn bộ thông tin được kiểm soát, cập nhật và chia sẻ giữa các bên tham gia dự án.
Tiếp theo là giai đoạn liên kết dữ liệu công trình với dữ liệu không gian địa lý thông qua GIS. Đây là bước đặc biệt quan trọng đối với các công trình tuyến như: đường bộ, đường sắt, sân bay, cảng biển hay mạng lưới hạ tầng kỹ thuật.
Khi dữ liệu BIM và GIS được kết nối với dữ liệu thời gian thực từ cảm biến, các mô hình Digital Twins bắt đầu hình thành. Digital Twins không đơn thuần là mô hình số của công trình mà là bản sao số phản ánh tình trạng thực tế của tài sản trong suốt quá trình vận hành.
Trên nền tảng đó, các hệ thống quản lý tài sản hạ tầng có thể đánh giá tình trạng công trình, theo dõi mức độ xuống cấp, lập kế hoạch bảo trì, dự báo hư hỏng và tối ưu hóa nguồn lực đầu tư.
Bentley mô tả chuỗi giá trị này thông qua hệ sinh thái dữ liệu xuyên suốt vòng đời công trình, từ thiết kế, xây dựng đến vận hành và bảo trì. Trong mô hình đó, ProjectWise hỗ trợ cộng tác và quản lý dữ liệu thiết kế; SYNCHRO hỗ trợ quản lý tiến độ và thi công; AssetWise phục vụ quản lý tài sản, độ tin cậy và hiệu suất vận hành. Toàn bộ dữ liệu được kết nối trong một nền tảng hạ tầng thống nhất.
Tuy nhiên, AI không thể hoạt động hiệu quả nếu thiếu dữ liệu đầu vào được chuẩn hóa và quản lý liên tục. Muốn dự báo hư hỏng cầu, dự báo nhu cầu bảo trì đường sắt hay tối ưu hóa vận hành sân bay, trước hết phải có dữ liệu đầy đủ và đáng tin cậy. Vì vậy, nền tảng của AI trong hạ tầng thực chất không phải là thuật toán mà là dữ liệu.
Việt Nam đang bước vào giai đoạn đầu tư hạ tầng quy mô lớn với hàng loạt dự án trọng điểm như đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam, sân bay Long Thành, các tuyến metro tại Hà Nội và TP.HCM cùng mạng lưới cao tốc quốc gia. Các dự án này có tuổi thọ khai thác kéo dài hàng chục năm, thậm chí hàng thế kỷ đối với một số công trình đặc biệt. Khối lượng dữ liệu được tạo ra trong quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và vận hành sẽ rất lớn.
Nếu dữ liệu chỉ được sử dụng cho mục đích thiết kế và thi công, phần lớn giá trị của nó sẽ bị bỏ phí sau khi công trình hoàn thành. Ngược lại, nếu dữ liệu được quản lý xuyên suốt vòng đời công trình, đây sẽ là nền tảng để xây dựng các hệ thống quản lý tài sản hiện đại, hình thành Digital Twins quốc gia cho hạ tầng giao thông và từng bước ứng dụng AI vào quản lý vận hành.
Kinh nghiệm quốc tế cho thấy, mô hình 3D chỉ là phần dễ nhìn thấy nhất của BIM. Giá trị thực sự nằm ở hệ thống dữ liệu được tạo lập phía sau mô hình đó. Trong tương lai, dữ liệu sẽ không còn là sản phẩm phụ của dự án mà trở thành một loại tài sản có giá trị không kém chính công trình được xây dựng.
