Công ty Xây dựng Maeda được thành lập tại tỉnh Fukui, Nhật Bản vào năm 1919 (tên gọi công ty hiện tại có từ năm 1946). Sau hơn 100 năm hoạt động, công ty đã mở rộng lĩnh vực kinh doanh từ xây dựng dân dụng tại khu vực miền núi sang xây dựng dân dụng & kiến trúc tại đô thị, đồng thời tiến ra thị trường ngoài Nhật Bản. Hiện tại, ngoài khối quản lý, công ty có 03 nhóm phòng ban chính phụ trách lần lượt về chuyên môn kiến trúc, chuyên môn xây dựng và đổi mới kinh doanh. Công ty có trụ sở chính tại quận Chiyoda, Tokyo (Nhật Bản), quản lý 12 chi nhánh tại Hokkaido, vùng Tohoku, Kanto, chi nhánh kiến trúc tại Tokyo, chi nhánh xây dựng tại Tokyo, vùng Hokuriku, Chubu, Kansai, Chugoku, Shikoku, Kyushu và Okinawa, với hơn 3200 nhân viên làm việc.

Bài viết này giới thiệu Bộ phận Kỹ thuật xây dựng, phụ trách 1) phát triển kỹ thuật, công nghệ, 2) phổ biến và triển khai kỹ thuật, công nghệ, và 3) hỗ trợ kỹ thuật tại hiện trường xây dựng. Trong đó, Nhóm Xúc tiến số hóa chịu trách nhiệm hỗ trợ tại hiện trường về mặt kỹ thuật, chuẩn bị môi trường làm việc, phát triển nguồn nhân lực, phát triển kỹ thuật, công nghệ và hỗ trợ liên quan đến BIM.

Vào tháng 10 năm 2021, công ty cùng với Công ty Maeda Road và Công ty Maeda Seisakusho đã đồng sáng lập và sở hữu cổ phần INFRONEER Holdings. Tập đoàn kỳ vọng sẽ tập trung được nguồn lực về tiềm năng công nghệ và quan hệ đối tác mà từng công ty đã vun đắp để giải quyết các vấn đề cơ sở hạ tầng hiện hữu. Ông Kudo, trưởng nhóm, cho biết đường lối phát triển của tập đoàn là trở thành một "công ty dịch vụ cơ sở hạ tầng toàn diện" cung cấp các dịch vụ tối ưu với những ý tưởng sáng tạo mà không bị ràng buộc bởi lối mòn suy nghĩ. Phản ánh điều này, tầm nhìn và định hướng phát triển của Nhóm Xúc tiến số hóa cũng vượt qua phạm vi về các công việc, nghiệp vụ kinh doanh thông thường.

Nhóm Xúc tiến số hóa, Bộ phận Kỹ thuật xây dựng, Phòng Xây dựng Ông Kudo Shinichi, trưởng nhóm	Nhóm Xúc tiến số hóa, Bộ phận Kỹ thuật xây dựng, Phòng Xây dựng Ông Yuta Sakato	Nhóm Xúc tiến số hóa, Bộ phận Kỹ thuật xây dựng, Phòng Xây dựng Ông Shimu Muroya

Mối quan hệ giữa công ty và UC-win/Road đã bắt đầu từ năm 2006, khi phòng thiết kế của công ty bắt đầu sử dụng phần mềm này.

Đến năm 2018, đến lượt Nhóm Xúc tiến số hóa ứng dụng UC-win/Road trong công việc thực tế. Công ty tham gia dự án cải tạo đường, cần rào chắn lòng đường và thi công, do đó cần điều tiết giao thông phù hợp. Thường thì trong những trường hợp như vậy, công ty phải chuẩn bị tài liệu giấy bao gồm bản vẽ, hình ảnh, báo cáo với cảnh sát khu vực hoặc thảo luận với chủ đầu tư và các bên liên quan đến dự án. Vì vậy, trong dự án này họ đã đề xuất sử dụng công nghệ thực tế ảo (VR) 3D để mô phỏng các tình huống về hạn chế, tắc nghẽn lưu thông do làn đường bị đóng, và ùn tắc giao thông khi đèn đỏ. Mục đích là giúp các bên liên quan "nhập vai" và quan sát từ điểm nhìn của người lái xe và người đi bộ trong không gian mô phỏng, từ đó xây dựng sự đồng thuận giữa các bên. Đây là dạng "tài liệu" mới mà trước đây chưa được sử dụng phổ biến.

Sau khi sử dụng dữ liệu VR 3D trong các cuộc họp, các bên đều nhận thấy hiệu quả nên đã quyết định mở rộng phạm vi sử dụng của nó. UC-win/Road đã tiếp tục được nhóm sử dụng để mô phỏng kế hoạch vận chuyển đất đá trong một dự án xây dựng đường hầm và trong một dự án khác về khắc phục hậu quả sau thiên tai cho vùng Đông Bắc Nhật Bản. Ngoài ra, theo trưởng nhóm Kudo, phần mềm cũng đã được sử dụng trong một số dự án khác độc lập bên ngoài.

Năm 2021, trong dự án xây dựng đường hầm, UC-win/Road đã được ứng dụng để mô phỏng kế hoạch vận chuyển đất đá, phản ánh các điều kiện thực tế tại mỗi tuyến đường. Dựa vào đó, họ tính toán và mô phỏng số lượng tối ưu xe ben sử dụng để chở đất trong quá trình thi công.

Sử dụng UC-win/Road để mô phỏng điều tiết giao thông và vận chuyển đất đá

Qua quá trình sử dụng UC-win/Road, ông Kudo đánh giá đây là “phần mềm tốt”. Tuy nhiên, thỉnh thoảng ông vẫn phải giải thích thêm về UC-win/Road cho chủ đầu tư hoặc các bên liên quan trong dự án. Ông tin rằng, nếu UC-win/Road được biết đến rộng rãi hơn thì sẽ có lợi hơn cho những bên sử dụng phần mềm này.

Ông nói, "nếu (UC-win/Road) đạt được một mức độ nhận biết nhất định, những người tham gia dự án sẽ hiểu được cơ bản về phần mềm, và từ đó tôi nghĩ phần mềm sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hơn nữa".

Ông Yuta Sakato, chuyên viên Nhóm Xúc tiến số hóa cho biết, là tổng thầu xây dựng phụ trách thiết kế và thi công theo gói nhiều công trình công cộng, công việc do Bộ phận Kỹ thuật xây dựng của công ty đảm trách thường là: 1) trường hợp điều kiện thiết kế ban đầu thay đổi cần thiết kế lại cho phù hợp với điều kiện tại công trường (thường là điều kiện trở nên phức tạp hơn), và 2) trường hợp đặt hàng trọn gói thiết kế và thi công (chủ yếu là các doanh nghiệp tư nhân). Sau khi làm việc tại Bộ phận Kỹ thuật xây dựng, ông được cử sang công tác tại Phòng thí nghiệm cơ sở hạ tầng tổng hợp của Viện Quản lý Đất đai và Cơ sở hạ tầng Quốc gia (NILIM) Nhật Bản từ năm 2019 đến năm 2020. Trong thời gian đó ông đã tích lũy nhiều kinh nghiệm về phát triển tiêu chuẩn cho BIM. Hiện tại, nhóm chủ yếu phụ trách hỗ trợ hiện trường thi công và phát triển kỹ thuật, công nghệ tập trung vào BIM.

Ông cho biết, bộ phận thiết kế của công ty đã sử dụng các phần mềm UC-1 trong thời gian dài, cho dù một số phần mềm trong số đó đã đổi tên. Khi ông gia nhập công ty cách đây 15 năm, phần mềm đầu tiên ông tiếp xúc là chương trình phân tích khung mặt phẳng có hình dạng bất kỳ "FRAME (in-plane)" và chương trình tính toán mặt cắt bê tông cốt thép "RC Section" (chúng đều thuộc chuỗi phần mềm UC-1).

Bộ phận thiết kế của công ty được chia thành bốn mảng: 1) địa kỹ thuật, 2) cầu/ kết cấu, 3) kháng chấn/ công trình và 4) hầm. Về cơ bản, hai phần mềm trên được sử dụng trong tất cả lĩnh vực. Hơn nữa, bộ phận thiết kế cũng sử dụng nhiều phần mềm UC-1 khác nhau như "thiết kế tường chắn", "thiết kế đà giáo", hoặc đối với cầu, họ sử dụng phần mềm "thiết kế mố cầu", v.v.

Ông kể rằng: "Trường hợp đầu tiên sử dụng Engineer's Studio® (ES) tại công ty chúng tôi là một dự án phân tích một bể chứa nước BTCT vào năm 2014. Vào thời điểm đó, chủ yếu các kỹ sư sử dụng thiết kế 2D và sử dụng phần mềm FRAME 2D, nhưng dự án này yêu cầu có phân tích 3D như điều kiện tải và phân tích kết cấu, nếu sử dụng phân tích 2D thì khối lượng tính toán sẽ cực kỳ nhiều. Do đó, chúng tôi quyết định đưa vào sử dụng ES".

Công ty hiện vẫn đang sử dụng các phần mềm UC-1 khác nhau. Mặt khác, với sự gia tăng đáng kể về yêu cầu phân tích 3D, phần mềm ES cũng đang được công ty sử dụng trong cả bốn mảng nêu trên. Ông đã đánh giá tính trực quan khi biểu diễn kết quả tính toán và phân tích của từng phần mềm theo thời gian thực. Ngoài ra, ông cũng nhắc đến sự tiện lợi, linh hoạt khi sử dụng bởi chuỗi phần mềm UC-1 gần đây đã bổ sung các tính năng như tạo mô hình 3D có thể sử dụng trong quy trình BIM, đồng thời một tiện ích được bổ sung cho chương trình phân tích động/ tĩnh phi tuyến 2D "WCOMD" cho kết cấu bê tông cốt thép, giúp đáp ứng nhu cầu riêng của công ty.

Nhóm sử dụng Engineer's Studio® để tính toán, phân tích nhiều loại kết cấu khác nhau, trong đó có công trình cầu

Nhóm cũng tham gia hỗ trợ triển khai BIM và các công cụ CNTT hiện đại tại công trường thi công. Ông Shimu Muroya, người chịu trách nhiệm chính về sử dụng UC-win/Road trong nhóm, đã trình bày phương pháp tiếp cận và mô phỏng giao thông của họ. Thay vì chỉ lấy dữ liệu thu được từ mô phỏng như hiện tại, họ sẽ tiến hành tìm đường di chuyển tại hiện trường thực tế với biến dump. Bằng cách xem xét kỹ lưỡng tính nhất quán giữa kết quả và mô phỏng, họ sẽ cải thiện độ tin cậy của chính dữ liệu mô phỏng và làm cho dữ liệu đó trở nên hữu dụng hơn.

Trong bộ phận thiết kế của công ty, họ đã chuyển dần từ FRAME 2D sang sử dụng Engineer's Studio® (ES). Ông Sakato chỉ ra rằng việc chuyển đổi phân tích từ 2D sang 3D giúp việc đặt tải lên kết cấu, v.v. trở nên trực quan hơn, nhưng các kỹ sư cũng dễ mắc sai lầm khi có các điều kiện phức tạp. ES cũng như phần mềm phân tích sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) khác cần được sử dụng cẩn thận để chạy ra kết quả đúng, không giống như phần mềm tính toán thiết kế có thể cho ra kết quả ngay khi các điều kiện được nhập vào đầy đủ.

Ông Kudo nói rằng, "các công cụ khác nhau mà tôi sử dụng rất tốt, nhưng mỗi công cụ có các điều kiện thiết kế khác nhau, vì vậy điều quan trọng là người dùng phải suy nghĩ cẩn thận về cách sử dụng các công cụ để phù hợp với các điều kiện đó." Ông cho rằng vấn đề không chỉ là "cố gắng ứng dụng phần mềm", mà là bạn có thực sự sử dụng phần mềm phù hợp với từng điều kiện hay không.

Ông Sakato thì nói về sự tiến bộ của phần mềm trong những năm gần đây, chúng sẽ cho ra câu trả lời ngay khi các điều kiện được nhập vào đầy đủ và các phép tính định lượng cũng được tạo ra. Tuy nhiên, trong khi năng suất sẽ được cải thiện nhờ ứng dụng phần mềm, vẫn có những suy nghĩ lo ngại rằng khả năng tư duy kỹ thuật đã được trau dồi cho đến thời điểm đó của các kỹ sư sẽ suy giảm. Ông cho rằng các kỹ sư cần phải nỗ lực không ngừng để nâng cao tư duy kỹ thuật.

Liên quan đến vấn đề này, Trưởng nhóm Kudo nói rằng khi tính toán bằng tay, nếu có một lỗi tính toán phát sinh, anh ấy có thể nhận biết bằng trực giác, nhưng khi sử dụng phần mềm và câu trả lời được tự động đưa ra, có thể người dùng sẽ không phát hiện được lỗi sai từ đâu, hoặc không thể nhận thấy ngay cả khi kết quả sai. Do vậy, mặc dù phần mềm ngày càng được cải tiến để ít có khả năng mắc lỗi tại bước khai báo đầu vào, nhưng các kỹ sư vẫn cần trau dồi "kỹ năng nhìn và hiểu kết quả đầu ra".

Nhóm Xúc tiến số hóa hiện đang thúc đẩy ứng dụng CNTT một cách hiệu quả