Tạo dựng nền tảng số cho thành phố thông minh và quản trị thông tin vòng đời dự án

Chuyên mục
26/12/2023

Thành phố (TP) thông minh là mục tiêu mà chúng ta đang theo đuổi, nhưng trên thực tế mọi người chỉ tập trung vào kết quả và lợi ích mà thiếu sự suy ngẫm sâu sắc về cách thức thực hiện. Việc xây dựng dữ liệu của TP thông minh cũng như việc phát triển hệ thống quản trị nguồn lực doanh nghiệp (ERP – Enterprise Resource Planning). Hệ thống ERP xuất phát từ sự cần thiết phải có một nền tảng thu thập thông tin và kết nối nền tảng đó với nhiều phòng ban nghiệp vụ khác nhau trong doanh nghiệp với các quy trình thu thập dữ liệu, tích hợp với các yêu cầu vận hành và phát triển doanh nghiệp. Việc xây dựng TP thông minh cũng tương tự như vậy, nhưng hệ thống ERP trong ngành xây dựng thì luôn bị tụt hậu. Một trong các lý do là ngành này chưa được số hóa, rất nhiều dữ liệu vẫn tồn tại dưới dạng giấy. TP thông minh là một sự kết hợp của cơ sở hạ tầng và toàn bộ các dự án tòa nhà, do đó xây dựng một TP thông minh thường bắt đầu với toàn bộ quá trình quản trị thông tin số suốt vòng đời dự án. Bằng việc số hóa dữ liệu và áp dụng một hệ thống BIM (Building Information Management – Quản trị thông tin công trình) toàn diện, ngành xây dựng có thể vượt qua các thách thức mà ngành này gặp phải khi ứng dụng hệ thống ERP. Điều này sẽ cho phép quản lý hiệu quả các dự án hạ tầng và tòa nhà, tạo ra quá trình quyết định tốt hơn, cải thiện sự phối hợp, và nâng cao hiệu quả tổng thể của dự án TP thông minh.

Xây dựng một TP thông minh là một nỗ lực cần sự phối hợp và chuẩn hóa xuyên suốt nhiều dự án. Điều này không chỉ phải xem xét từng tòa nhà thông minh riêng lẻ, mà là vấn đề các tòa nhà thông minh này cùng nhau tạo ra một TP thông minh có tính liên thuộc và kết nối. Để đạt được điều đó, các chính quyền và các cơ quan điều hành TP giữ một vai trò quan trọng trong việc xây dựng các tiêu chuẩn và hướng dẫn để phát triển TP thông minh. Họ có thể thiết lập các khuôn khổ và quy định để định hình các yêu cầu thiết kế, xây dựng và vận hành cho các tòa nhà thông minh. Các tiêu chuẩn này có thể bao gồm nhiều khía cạnh như là sử dụng năng lượng hiệu quả, tích hợp dữ liệu, tính tương tác, và tính bền vững. Việc áp dụng các tiêu chuẩn này đảm bảo rằng các dự án được triển khai trong TP sẽ theo đúng một cách tiếp cận duy nhất đối với TP thông minh. Điều này đề cao tính thống nhất, tương thích, tương tác giữa các dự án tòa nhà thông minh khác nhau trong TP, tạo ra môi trường dễ dàng để tích hợp và quản trị các tòa nhà này.

Hơn nữa, các chính quyền TP có thể hỗ trợ sự phối hợp và chia sẻ kiến thức giữa nhiều bên liên quan khác nhau, như là chủ đầu tư, đơn vị phát triển, KTS, kỹ sư, và các đơn vị cung cấp giải pháp công nghệ. Điều này có thể đạt được thông qua tổ chức các hoạt động hội thảo, diễn đàn và các mô hình đối tác để chia sẻ ý tưởng, các tập quán tốt nhất, và các bài học thu được. Cuối cùng, sự thành công xây dựng TP thông minh lại nằm trong một nỗ lực tập thể của tất cả các bên liên quan trong dự án. Bằng cách xây dựng các tiêu chuẩn, đề cao sự phối hợp và chia sẻ tầm nhìn, các TP có thể tạo ra một môi trường, trong đó các tòa nhà thông minh có thể tích hợp thông suốt và đóng góp vào sự phát triển chung của một TP thông minh.

Các bước chủ yếu để xây dựng TP thông minh thông qua quá trình quản trị thông tin vòng đời dự án

Xây dựng một TP thông tin là sự kết hợp từ công tác quy hoạch, ứng dụng công nghệ, và tham gia của cộng động. Dưới đây là một số bước trọng yếu để xem xét:

  1. Tầm nhìn và chiến lược: Bắt đầu bằng việc xác định một tầm nhìn cụ thể cho dự án TP thông minh và các mục tiêu cần đạt được. Nội dung này có thể bao gồm các công việc nâng cao tính bền vững, nâng cao chất lượng cuộc sống, và tăng hiệu năng. Cần xây dựng một chiến lược toàn diện với các bước cần thực hiện để đạt được các mục đích đề ra;
  2. Hạ tầng: Các TP thông minh được xây dựng trên một nền tảng hạ tầng mạnh mẽ và kết nối. Nội dung này bao gồm hạ tầng internet tốc độ cao, mạng lưới điện thông minh để quản lý năng lượng, một hệ thống các cảm biến (sensor) và thiết bị phục vụ thu thập dữ liệu. Cần đầu tư và việc nâng cấp và mở rộng hạ tầng của TP để hỗ trợ ứng dụng các công nghệ thông minh;
  3. Thu thập và phân tích dữ liệu: Thu thập và phân tích dữ liệu giữ vai trò chủ chốt trong việc xây dựng quá trình ra quyết định trong mô hình TP thông minh. Ứng dụng các cảm biến và thiết bị Internet vạn vật (IoT – Internet of things) để thu được dữ liệu theo thời gian thực trong mọi khía cạnh như các hoạt động giao thông, sử dụng năng lượng, chất lượng không khí, và quản lý chất thải. Việc sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu là cần thiết để có cái nhìn chuyên sâu và ra các quyết định trên cơ sở khoa học dữ liệu;
  4. Sự gắn kết của công dân: Đây là sự gắn kết và tham gia của cộng đồng vào các sáng kiến phát triển TP thông minh. Việc tìm kiếm các phản hồi, tổ chức khảo sát và tiến hành các diễn đàn với công chúng để thấu hiểu yêu cầu và các ưu tiên đối với cư dân TP. Cần khuyến khích người dân tham gia và hợp tác để đảm bảo các sáng kiến trong TP thông minh song hành với nhu cầu của cộng đồng;
  5. Xây dựng sự hợp tác và mô hình đối tác: Xây dựng TP thông minh cần có sự hợp tác của nhiều bên liên quan khác nhau như các cơ quan chính phủ, công ty, viện nghiên cứu, và các tổ chức xã hội/ cộng đồng. Cần xây dựng mô hình đối tác để nâng cao việc chia sẻ kiến thức, nguồn lực, và ngân sách nhằm đảm bảo việc triển khai hiệu quả các dự án trong TP thông minh;
  6. Chọn dự án thí điểm và quy mô hợp lý: Khởi đầu bằng các dự án thí điểm để kiểm tra và đánh giá sự hiệu quả của các công nghệ thông minh. Qua đó, cần xây dựng quá trình học hỏi từ các dự án thí điểm này và sau đó mở rộng quy mô áp dụng các sáng kiến thành công ở các phạm vi lớn hơn trong TP. Cách tiếp cận này cần được lặp lại nhằm đảm bảo tính cải tiến và ứng dụng liên tục.

Cần nhớ rằng việc xây dựng một TP thông minh là một quá trình đòi hỏi sự sáng tạo và đổi mới liên tục. Bản chất của quá trình này là xây dựng một môi trường bền vững và có thể sống được mà mọi người có thể hưởng lợi. Việc tích hợp liền mạch thông tin số và các nỗ lực đóng vai trò quan trọng trong sự thành công của một dự án TP thông minh. Điều này không chỉ thể hiện trong giai đoạn thiết kế ban đầu và xây dựng, mà còn thể hiện ở giai đoạn quản trị và vận hành của TP. Ngay trong giai đoạn xây dựng ý tưởng của dự án đã cần phải có tầm nhìn rõ ràng và mục tiêu cụ thể từ phía các chủ quản. Điều này sẽ hỗ trợ cho toàn bộ quá trình, đảm bảo rằng dự án TP thông minh được triển khai theo cách thức song hành với các mục tiêu đặt ra ban đầu.

Trong giai đoạn thiết kế và xây dựng, việc tích hợp các quy trình số hóa ngay từ đầu giai đoạn này giữ vai trò chủ chốt. Điều này có nghĩa là sử dụng là công cụ như Mô hình thông tin công trình (BIM – Building Information Modeling) để tạo ra một hình ảnh số đại diện cho hệ thống hạ tầng của TP. BIM cho phép khả năng tích hợp từ nhiều nguồn dữ liệu và các ngành khác nhau, đảm bảo các bên liên quan của dự án phối hợp và điều phối dự án tốt hơn. Không chỉ dừng lại ở đó, các thông tin số thu thập được trong quá trình thiết kế và thi công cần được quản lý và sử dụng hiệu quả trong toàn bộ vòng đời của dự án TP thông minh. Vòng đời này bao gồm các nội dung vận hành, quản lý và các nâng cấp trong tương lai. Việc thúc đẩy các công nghệ mới như các cảm biến Internet vạn vật và phân tích dữ liệu, TP có thể giám sát và tối ưu hiệu quả hoạt động của mình.

Để kết luận, quá trình số hóa thông tin và phối hợp đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một TP thông minh. Quá trình này đảm bảo các dữ liệu liên quan được thu thập, tích hợp và sử dụng trong suốt vòng đời của dự án.

Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả mà còn hỗ trợ quá trình ra quyết định tốt hơn và nâng cao hiệu quả các tính năng trong dự án TP thông minh.

Làm thế nào lên kế hoạch và bắt đầu một dự án TP thông minh, ý tưởng từ trò chơi SIM City

SIM City đã tạo ra một “trò chơi” cho phép sử dụng nền tảng này để thu thập tất cả dữ liệu số được tạo ra trên nền tảng này trong quá trình xây dựng các tòa nhà riêng lẻ. Khi các dự án tòa nhà được thực hiện, các dự án này tự nhiên sẽ trở thành một phần dữ liệu của trò chơi SIM City.

Ý tưởng này có thể được sử dụng như là điểm khởi đầu cho việc phát triển một TP thông minh. Trò chơi SIM City bao gồm trong đó các kỹ năng quy hoạch, quản lý tài nguyên, và ra quyết định sẽ ảnh hưởng tới sự tăng trưởng và phát triển của TP. Tương tự như vậy, việc xây dựng một TP thông minh sẽ bao gồm việc tích hợp các công nghệ số, tối ưu hóa sự phân bố tài nguyên, và ra các quyết định trên cơ sở dữ liệu nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của các cư dân trong TP.

Trong khi SIM City đơn thuần là một trò chơi mô phỏng, trò chơi này vẫn có thể cung cấp góc nhìn chuyên sâu với công tác quy hoạch và quản lý đô thị. Trò chơi này giúp người chơi nắm được sự liên thuộc giữa nhiều hệ thống khác nhau cùng tồn tại trong một TP và làm thế nào để các yếu tố khác nhau đóng góp vào công năng tổng thể của TP đó. Cho đến nay, các ý tưởng này đều có thể áp dụng được vào những dự án TP thông minh trong đời thật.

Việc xây dựng một TP thông minh trong thực tế tất nhiên đòi hỏi nhiều sự phức tạp và những cân nhắc chỉ có ở thế giới thật, nhưng các nguyên tắc căn bản của quy hoạch đô thị và mô hình quản trị của trò chơi SIM City thực sự có tác dụng như là nền tảng nguyên lý. Điều này giống như là lấy cảm hứng từ một trò chơi máy tính và áp dụng trò chơi này để giải quyết các thách thức ngoài cuộc sống.

Để có thể áp dụng các ý tưởng của trò chơi máy tính như SIM City trong việc xây dựng và phát triển một TP thông minh, chúng ta có thể thực hành các bước như sau:

  1. Nghiên cứu và thấu hiểu các nguyên tắc phát triển TP thông minh: Cần học được những thành phần và các công nghệ chủ chốt để làm nên một TP thông minh, như là IoT, phân tích dữ liệu, năng lượng tái tạo, giao thông hiệu quả, và hạ tầng bền vững…;
  2. Xác định các đặc điểm và cơ chế vận động chủ yếu của SIM City: Cần phân tích cơ chế vận động của trò chơi, các khía cạnh quản trị đô thị, và các thành phần giả lập trong trò chơi. Cần hiểu được các mô hình của trò chơi, sự tương tác giữa các cấu phần của TP, và tác động của quá trình ra quyết định đối với sự tăng trưởng và phát triển của TP;
  3. Kết nối cơ chế vận động của trò chơi SIM City với các ý tưởng của TP thông minh trong cuộc sống thật: Cần xác định làm thế nào để vận dụng các cơ chế của trò chơi SIM City vào các dự án trong đời sống. Ví dụ, cách thức phân khu trong trò chơi có thể liên quan tới quy hoạch đô thị và các quy định sử dụng đất trong một dự án TP thông minh;
  4. Xác định các mục đích và mục tiêu khi dựng mô hình giả lập cho TP thông minh: Biện pháp này có thể bao gồm các cách thức cải thiện hiệu quả năng lượng, giảm tắc nghẽn giao thông, tăng cường an toàn công cộng, và khuyến khích xu hướng phát triển bền vững;
  5. Phát triển một mô hình giả lập: Sử dụng các nguyên tắc và ý tưởng từ trò chơi SIM City và phát triển TP thông minh để xây dựng một mô hình giả lập. Mô hình giả lập này sẽ mô phỏng sự tương tác giữa nhiều cấu phần của TP và cho phép các thử nghiệm và trải nghiệm của quá trình ra quyết định;
  6. Tích hợp các dữ liệu và kịch bản đời thực: Cần tích hợp dữ liệu và các kịch bản ngoài đời thực vào mô hình giả lập. Nội dung công việc này có thể tích hợp các dữ liệu dân cư, tiêu thụ năng lượng, mô hình giao thông, và các nhân tố môi trường. Bằng cách sử dụng các dữ liệu thực tế, chúng ta có thể xây dựng các mô hình giả lập chính xác và sát với thực tế cuộc sống;
  7. Kiểm nghiệm và lặp lại: Cần kiểm nghiệm các mô hình giả lập và tập hợp các phản hồi từ các đối tượng sử dụng và đối tượng liên quan. Cần lặp lại các mô hình này dự trên các phản hồi thu thập được, sau đó điều chỉnh và thực hiện các cải tiến cần thiết;
  8. Sử dụng các mô hình giả lập phục vụ cho ra quyết định và quy hoạch: Cần sử dụng mô hình này phục vụ công tác ra quyết định và quy hoạch trong việc phát triển một TP thông minh. Mô hình giả lập này có thể được sử dụng để đánh giá các kịch bản khác nhau, đánh giá các tác động của chính sách và biện pháp can thiệp, và ra những quyết định có thể được báo trước về kế hoạch phát triển TP.

Bằng việc áp dụng ý tưởng của trò chơi máy tính như SIM City để xây dựng và phát triển một TP thông minh, chúng ta có thể tạo ra một công cụ tương tác và tích cực cho phép các trải nghiệm, học tập và ra các quyết định được báo trước trong việc phát triển của các TP thông minh.

Nền tảng quản trị thông tin vòng đời dự án

Việc tạo ra một nền tảng quản lý thông tin vòng đời dự án cho các nhà phát triển dự án tập hợp các dữ liệu của TP thông minh là một cách tiếp cận tốt để tinh giảm các quy trình. Điều này có thể cung cấp một điểm tập trung cho các nhà phát triển truy cập và đóng góp dữ liệu, khiến cho việc phối hợp và đảm bảo sự nhất quán của dữ liệu dễ dàng hơn. Hơn nữa, nền tảng này có thể đề xuất các công cụ và tài nguyên để có thể hỗ trợ cho sự phát triển của các dự án TP thông minh, nâng cao hiệu suất và hiệu quả của dự án.

Sử dụng một nền tảng để thu thập dữ liệu tạo ra từ một dự án TP thông minh có thể là một phương pháp khả thi để thu thập được dữ liệu từ các tòa nhà mới được xây dựng và tổ chức các tòa nhà này trở thành tòa nhà thông minh và đích đến cuối cùng là các TP thông minh. Cách tiếp cận này cho phép tập trung hóa việc thu thập và tích hợp dữ liệu, khiến cho việc phân tích và tối ưu dữ liệu theo nhiều mục đích khác nhau trở nên dễ dàng hơn. Hơn nữa, cần đảm bảo rằng các biện pháp cần thiết để bảo vệ sự riêng tư và an ninh của dữ liệu và các cá nhân tham gia. Thêm nữa, cần có các hướng dẫn và quy định rõ ràng để quản trị quá trình thu thập, lưu trữ, và sử dụng dữ liệu để đảm bảo tính minh bạch và trách nhiệm giải trình.

Để xây dựng một nền tảng quản trị thông tin theo vòng đời dự án từ thiết kế đến khi hoàn thiện, chúng ta có thể tham khảo áp dụng các bước dưới đây:

  1. Xác định yêu cầu: Cần xác định các yếu tố và chức năng chủ chốt mà nền tảng này cần có, như là truy vết dự án, quản lý tài liệu, các công cụ phối hợp, và phương pháp giám sát tiến độ;
  2. Chọn lựa nền tảng: Cần chọn được phần mềm hoặc nền tảng phù hợp để hỗ trợ các tính năng cần thiết. Cần cân nhắc các yếu tố như tính quy mô, an ninh thông tin, và dễ dàng sử dụng;
  3. Thiết kế nền tảng: Cần làm việc với một đội ngũ các nhà phát triển phần mềm và các nhà thiết kế để xây dựng giao diện thân thiện với người dùng và các quy trình nghiệp vụ có tính trực giác. Cần xem xem xét tích hợp các tính năng như quản lý tiến độ dự án, quản lý nghiệp vụ, và các công cụ trao đổi/ liên lạc;
  4. Phát triển nền tảng: Áp dụng thiết kế bằng lập trình và tích hợp các tính năng cần thiết. Cần đảm bảo rằng nền tảng này tương thích với nhiều thiết bị và hệ điều hành khác nhau;
  5. Kiểm định và cải tiến: Cần tiến hành các kiểm định để xác định các lỗi hoặc vấn đề cần khắc phục. Tập hợp phản hồi từ người dùng và thực hiện các cải tiến cần thiết để cải thiện sự khả dụng và hiệu năng của nền tảng;
  6. Triển khai và tập huấn: Triển khai nền tảng đối với các đội nhóm trong dự án xây dựng. Cung cấp đào tạo và hỗ trợ nhằm đảm bảo người dùng hiểu được cách thức sử dụng nền tảng sao cho hiệu quả;
  7. Giám sát và cập nhật: Giám sát thường xuyên hiệu năng của nền tảng và thu thập phản hồi người dùng. Cần thường xuyên cập nhật nền tảng để xác định các vấn đề, bổ sung các tính năng mới, và đáp ứng các yêu cầu thay đổi của dự án.

Bằng các bước dưới đây, chúng ta có thể xây dựng một nền tảng quản trị thông tin hỗ trợ cho toàn bộ vòng đời của dự án (từ thiết kế đến hoàn thiện) cho mỗi dự án xây dựng trong quy hoạch TP thông minh. Tham khảo sơ đồ dưới đây từ tiêu chuẩn ISO 19650, Phần 2, Quy trình quản trị thông tin.

Kết luận

TP thông minh cần được thực hiện thông qua quá trình số hóa dữ liệu của ngành xây dựng, và quá trình số hóa này cần được điều phối trong quá trình khởi tạo các dự án. Việc thành lập TP thông mình tác động tới quá trình quản trị thông tin vòng đời dự án và liên quan tới nghiệp vụ ERP trong ngành xây dựng. Với việc số hóa dữ liệu, cần nhấn mạnh hơn vào việc thu thập, phân tích, và tận dụng dữ liệu trong suốt vòng đời dự án. Công việc này bao gồm các giai đoạn quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành của một dự án.

Hơn nữa, việc thực hiện dự án TP thông minh cần thiết sự điều phối từ giai đoạn khởi tạo các dự án. Có nghĩa là các hạ tầng và công nghệ số cần thiết cho một dự án TP thông minh cần phải được tích hợp vào quá trình quy hoạch và thiết kế của dự án. Nội dung này bao gồm các yếu tố như kết nối, chia sẻ dữ liệu, và sự tương tác giữa các hệ thống và bên liên quan trong dự án.

Đối với hệ thống ERP trong ngành xây dựng, hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc điều hành và tích hợp nhiều khía cạnh của một dự án, như là tài chính, mua sắm, lập tiến độ, và phân bổ nguồn lực. Với việc xây dựng một dự án TP thông minh, việc sử dụng các hệ thống ERP càng trở nên quan trọng vì công việc này cho phép quản trị dữ liệu hiệu quả, giám sát theo thời gian thực, và hỗ trợ công tác ra quyết định.

Hơn hết, phát triển một dự án TP thông minh tác động tới quản trị thông tin vòng đời dự án và yêu cầu sự điều phối từ khi khởi tạo dự án. Nội dung này cũng nâng tầm quan trọng của sử dụng hệ thống ERP trong ngày xây dựng nhằm tích hợp và quản trị dữ liệu hiệu quả.

Min Shih (1)
Hoàng Anh Tuấn (2)
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 10-2023)

Chú thích

(1) Mr. Min S. Shih: Giám đốc khu vực ASEAN của Vircon Global – www.vircon.com.hk – e-mail: minshih@vircon.global): Vircon là đơn vị từ Hong Kong, với hơn 15 năm kinh nghiệm phong phú trong thực hiện các dự án BIM đa dạng trên toàn cầu. Ông Min có 5 năm kinh nghiệm trong quản lý CAD, hơn 10 năm kinh nghiệm trong quản trị thông tin dự án, hơn 12 năm kinh nghiệm trong ứng dụng quản trị thông tin vòng đời dự án theo mô hình BIM. Trước khi gia nhập Vircon, ông Min đã đảm nhiệm các vị trí Giám đốc triển khai BIM của AECOM (ASEAN), Quản lý dự án BIM (Chun Woo Group, Hong Kong), Lãnh đạo dự án BIM (Dự án cổng thông tin nộp hồ sơ điện tử, TP Đài Bắc mới, Đài Loan) và thực hiện vai trò tư vấn BIM cho các dự án như MRT (đường tím) ở Bangkok, Thái Lan; dự án tàu điện KUTS ở Malaysia; dự án mở rộng nhà máy của tập đoàn sản xuất ổ cứng Western Digital. Ông Min có bằng Thạc sỹ chuyên ngành Thiết kế hệ thống công trình và hiện là thành viên chuyên môn của Viện BIM Hong Kong.

(2) Mr. Hoàng Anh Tuấn: Giám đốc Công ty AT.COM – www.atcom.vn – e-mail: tuan.hoanganh@atcom.vn). Ông Tuấn đã có hơn 20 năm làm việc trong lĩnh vực đầu tư phát triển BĐS, cung cấp dịch vụ và các giải pháp BĐS với vai trò quản lý tại các đơn vị như Sumitomo Corporation (phát triển Khu công nghiệp Thăng Long 1 và 2), Knight Frank Việt Nam (nhượng quyền của kNight Frank toàn cầu), Archibus Việt Nam (được cấp phép bởi Archibus toàn cầu). Hiện nay, ông Tuấn và các đồng nghiệp đang đẩy mạnh công nghệ điện toán đám mây và BIM tại Việt Nam. AT.COM hiện là đại diện của Vircon Hong Kong cho các giải pháp BIM ở thị trường Việt Nam.

Tài liệu tham khảo

  • BS EN ISO 19650‑2:2018: Tổ chức và số hóa thông tin đối với các công trình và dự án xây dựng dân dụng, bao gồm mô hình thông tin công trình (BIM) – Quản trị thông tin sử dụng mô hình thông tin công trình.
  • PAS 1192-2:2013 Bản đính chính số 1. Thông số quản trị thông tin cho giai đoạn chủ yếu/ bàn giao của các dự án xây dựng sử dụng mô hình thông tin công trình.