Trong bối cảnh Việt Nam đang hướng tới mục tiêu tăng gấp đôi năng lực thông qua hàng hóa vào năm 2030, Portcoast góp phần định hình cách các cảng được quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành. Là một công ty tư vấn kỹ thuật, Portcoast tham gia gần như toàn bộ vòng đời của dự án hàng hải, ngoại trừ thi công trực tiếp, từ nghiên cứu địa chất, tài chính đến thiết kế và hỗ trợ vận hành. Trong cuộc phỏng vấn độc quyền tại Hội nghị Người dùng Esri năm nay, ông Quang Tran, Phó Tổng Giám đốc kiêm Giám đốc Công nghệ Thông tin (CIO) của Portcoast, đã chia sẻ cách đội ngũ của ông sử dụng các bản sao số 3D trực quan được vận hành bởi ArcGIS, công nghệ thu thập dữ liệu hiện trạng và AI để hỗ trợ khách hàng phát triển hệ thống cảng của Việt Nam. Đối với những người hoạt động trong lĩnh vực UAV, không gian địa lý và hạ tầng trọng yếu, công việc của Portcoast mang đến góc nhìn thực tế về cách các bản sao số phục vụ vận hành được đưa ra khỏi các slide trình bày và ứng dụng trực tiếp tại khu vực cảng.
Cảng biển – Động lực đổi mới sáng tạo quốc gia
Đường bờ biển dài của Việt Nam khiến thương mại hàng hải trở thành một phần trọng tâm trong chiến lược kinh tế, đồng thời đưa lĩnh vực cảng biển trở thành một trong những động lực kinh doanh chủ chốt của đất nước. Các cảng của Việt Nam kết nối các trung tâm sản xuất trong nước với thương mại nội Á và, thông qua các cửa ngõ nước sâu như Cái Mép – Thị Vải, kết nối trực tiếp với các thị trường châu Âu và Bắc Mỹ. Portcoast có nguồn gốc từ một trong những tổ chức đầu tiên sau chiến tranh chuyên về tư vấn và kỹ thuật cho hệ sinh thái hàng hải này. Hiện nay, Portcoast giữ vai trò trung tâm trong nhiều dự án phức tạp nhất của lĩnh vực này.
Đối với ông Tran và đội ngũ của mình, các cảng biển đã trở thành môi trường thực tế để kiểm chứng các giải pháp hạ tầng thông minh có khả năng mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác. Hiện nay, phạm vi công việc của công ty đã vượt xa các hạng mục tường chắn bờ và cầu bến. Dựa trên chuyên môn về cảng biển, Portcoast hiện áp dụng cùng một hệ thống công nghệ thu thập dữ liệu hiện trạng và điện toán không gian cho nhiều loại hạ tầng trọng yếu. Điều này hỗ trợ quá trình chuyển đổi số cho các tuyến metro, hành lang đường sắt, bệnh viện và trường học.
Thu thập dữ liệu hiện trạng – Nền tảng của bản sao số
Công nghệ thu thập dữ liệu hiện trạng là nền tảng cốt lõi trong chiến lược bản sao số của Portcoast. “Chúng tôi có các máy quét laser mặt đất, về cơ bản là các thiết bị quét laser đám mây điểm đặt trên mặt đất, cũng như các USV, tức phương tiện mặt nước không người lái,” ông Tran giải thích. Thay vì xem đây là các công cụ riêng biệt, Portcoast tích hợp chúng vào một quy trình thống nhất nhằm tạo ra các mô hình 3D đa nguồn, có độ chính xác và độ trung thực cao cho những khu vực phức tạp. UAV thực hiện chụp ảnh hàng không và lidar để thu thập địa hình, công trình và thiết bị từ trên cao. Các hệ thống lập bản đồ di động được gắn trên phương tiện để thu thập dữ liệu dọc theo đường giao thông và các tuyến lưu thông nội bộ. USV khảo sát khu vực dưới nước và những vùng khó tiếp cận bên dưới cầu bến, nơi thợ lặn và tàu có người lái gặp nhiều khó khăn khi vận hành. UAV thậm chí còn bay bên dưới các kết cấu để quét những bề mặt hướng lên trên mà các đội khảo sát truyền thống khó tiếp cận.
Toàn bộ dữ liệu đó được đưa vào ArcGIS. Tại đây, dữ liệu đám mây điểm, lưới 3D và hình ảnh được căn chỉnh, làm sạch và chuẩn bị làm nền tảng không gian địa lý cho các mô hình Thông tin Công trình (BIM) và các lớp dữ liệu phục vụ vận hành. Kết quả là một mô hình số chi tiết, chính xác của từng cơ sở, hỗ trợ cả thiết kế kỹ thuật lẫn quá trình ra quyết định hằng ngày.
BIM và GIS: Từ đáp ứng quy định đến lợi thế cạnh tranh
Chính phủ Việt Nam đang đẩy nhanh quá trình số hóa hạ tầng trọng yếu thông qua định hướng cấp quốc gia, trong đó nhấn mạnh việc ứng dụng công nghệ số trong xây dựng. “Một trong những động lực chính đang được thúc đẩy là BIM,” ông Tran cho biết. Đối với các dự án xây dựng mới và các đợt cải tạo, nâng cấp lớn, bao gồm cả dự án cảng biển, mô hình BIM 3D hiện là yêu cầu bắt buộc trong quá trình phê duyệt thiết kế.
Portcoast đã chủ động đáp ứng yêu cầu này từ sớm. “Toàn bộ công việc thiết kế kỹ thuật của chúng tôi đều được thực hiện bằng BIM và 3D,” ông Tran cho biết. Điểm khác biệt của Portcoast nằm ở cách công ty kết nối các mô hình đó với thế giới thực thông qua GIS. Dữ liệu thu thập hiện trạng cung cấp bối cảnh không gian của khu vực dự án, và mô hình BIM được đặt trực tiếp lên bề mặt thực tế đó bên trong ArcGIS.
“Chúng tôi có thể hình dung thiết kế của mình sẽ xuất hiện như thế nào trong thế giới thực… nhận biết các vấn đề tiềm ẩn, các cơ hội tối ưu hóa hoặc bất kỳ xung đột nào với điều kiện hiện hữu,” ông giải thích. Góc nhìn kết hợp này cho phép các kỹ sư và đơn vị vận hành đánh giá liệu các tường bến, kho hàng hoặc tháp băng tải mới có tương thích tốt với hạ tầng và địa hình hiện hữu trước khi bắt đầu thi công hay không.
Bản sao số cảng ngũ cốc trong thực tế
Để minh họa sức mạnh của phương pháp này, ông Tran đã mô tả một cảng chuyên dụng ngũ cốc ở miền Nam Việt Nam mà Portcoast tham gia hiện đại hóa. Tại cảng Bà Rịa – Vũng Tàu, đơn vị vận hành cần xây dựng thêm một kho mới đồng thời tối ưu hóa quá trình vận chuyển ngô và lúa mì từ tàu cập cảng qua hệ thống gồm các tháp, đường ống và băng tải.
Đội ngũ của ông Tran bắt đầu bằng việc triển khai đầy đủ bộ công cụ thu thập dữ liệu hiện trạng. UAV bay khảo sát toàn bộ khu vực để tạo đám mây điểm và lưới 3D có kết cấu bề mặt, máy quét laser mặt đất ghi nhận mặt đứng công trình và thiết bị, còn USV lập bản đồ địa hình đáy và khu vực phía dưới các kết cấu quan trọng. Những dữ liệu này trở thành nền tảng không gian cho mô hình BIM chi tiết của cảng và hệ thống tiếp nhận, vận chuyển ngũ cốc.
“Chúng tôi đã tạo mô hình 3D đó… và xây dựng bản sao số của toàn bộ cảng dựa trên mô hình này,” ông Tran cho biết. Bên trong ArcGIS, đơn vị vận hành cảng sau đó có thể thử nghiệm nhiều phương án thiết kế và các kịch bản vận hành khác nhau.
“Họ muốn biết nên đặt các tháp này ở đâu, nên bố trí tuyến băng tải như thế nào và làm sao để tối ưu hóa dòng vận chuyển ngũ cốc,” ông giải thích. Các quy trình truyền thống thường dựa vào bản vẽ 2D và bảng tính. Cách làm này khiến việc đánh giá xem các băng tải mới có giao cắt với các tuyến hiện hữu hay không, hoặc sự thay đổi cao độ có ảnh hưởng đến dòng vận chuyển như thế nào trở nên khó khăn. Với bản sao số, đội ngũ có thể xem trực tiếp cao độ và khoảng cách ngoài thực tế, ước tính thời gian vận chuyển từ tàu đến kho và xác định các xung đột tiềm ẩn với những kho khác trước khi bất kỳ hạng mục nào được xây dựng.
Ông Tran gọi đây là “một ứng dụng thực sự rất ấn tượng” vì nó đưa bản sao số vượt khỏi vai trò trực quan hóa đơn thuần để trở thành công cụ tối ưu hóa vận hành thực sự. Nhờ đó, cảng ngũ cốc không chỉ hoạt động hiệu quả hơn. Các mô phỏng có nhận thức không gian còn giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình mở rộng và tạo sự tin tưởng cho các bên liên quan đối với những lựa chọn thiết kế.
AI và GeoAI: Mở rộng năng lực hạ tầng thông minh
AI là lớp công nghệ tiếp theo trong hệ thống của Portcoast. Ông Tran xem AI là yếu tố thiết yếu để khai thác khối lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra từ quá trình thu thập hiện trạng trên phạm vi các đô thị và khu công nghiệp. “Chúng tôi đã và đang chứng kiến… những năng lực rất ấn tượng từ các mô hình AI,” ông cho biết, đề cập cả các mô hình ngôn ngữ lớn phổ quát và các công cụ GeoAI của Esri được tích hợp trong ArcGIS.
Các đội khảo sát truyền thống có thể mất nhiều tuần hoặc nhiều tháng để ghi nhận dữ liệu cho các khu đô thị lớn hoặc khu công nghiệp. Với UAV, Portcoast có thể thu thập dữ liệu tại những khu vực tương tự trong thời gian ngắn hơn nhiều. Quá trình này tạo ra các tập dữ liệu mật độ cao bao gồm địa hình, công trình, đường giao thông, thảm thực vật và hạ tầng kỹ thuật. Sau đó, AI được sử dụng để tự động phân loại và trích xuất các đối tượng.
“Giờ đây chúng tôi có thể dễ dàng phân loại và nhận dạng, chẳng hạn như các tầng cây xanh, mặt bằng chiếm đất của công trình, các vạch kẻ đường… nhanh hơn rất nhiều so với phương pháp truyền thống,” ông Tran cho biết. Thay vì để kỹ sư phải thủ công số hóa từng công trình và tài sản, AI hiện đảm nhận phần lớn khối lượng công việc, thường có thể hoàn thành “gần 80%, 90% công việc”, để các chuyên gia tập trung vào khâu kiểm tra và hoàn thiện.
“Với khối lượng dữ liệu lớn như vậy, việc ứng dụng AI để giúp chúng tôi xử lý và khai thác dữ liệu một cách hiệu quả thực sự tạo ra thay đổi rất lớn đối với cộng đồng GIS,” ông nói. Nói ngắn gọn, sự kết hợp giữa GIS và AI giúp việc triển khai các bản sao số quy mô lớn trở nên khả thi trong thực tế, thay vì chỉ dừng ở mục tiêu kỳ vọng.
Bản sao số vượt ra ngoài thiết kế: Cơ hội trong vận hành và bảo trì (O&M)
Phần lớn các dự án triển khai bản sao số hiện nay tập trung vào giai đoạn thiết kế và xây dựng. Ông Tran cho rằng cơ hội lớn hơn nằm ở giai đoạn vận hành và bảo trì (O&M), nơi phát sinh phần lớn chi phí trong suốt vòng đời của một dự án hạ tầng.
“Trong giai đoạn O&M, chúng tôi cho rằng số hóa sẽ mang lại lợi ích lớn nhất,” ông cho biết. Khi một cơ sở đã có mô hình BIM chất lượng cao được gắn với thế giới thực thông qua GIS, đồng thời nhận dữ liệu trực tiếp từ cảm biến IoT, luồng giao thông tàu thuyền và dữ liệu đo từ thiết bị, đơn vị vận hành có thể sử dụng góc nhìn chung này để phối hợp công việc, lập kế hoạch và phản ứng với các vấn đề gần như theo thời gian thực.
Ông Tran hình dung rằng các lợi ích về tối ưu hóa, trực quan hóa và phối hợp sẽ ngày càng rõ rệt khi nhiều tổ chức xem bản sao số là công cụ sử dụng hằng ngày cho đội ngũ O&M, thay vì chỉ là các mô hình tĩnh dành cho người thiết kế. Đây mới chỉ là giai đoạn đầu, nhưng Portcoast mong muốn góp phần thúc đẩy bản sao số trở thành một thành phần tiêu chuẩn trong hoạt động O&M tại các cảng và những công trình hạ tầng trọng yếu khác.
Từ bờ biển Việt Nam đến các dự án toàn cầu
Hoạt động của Portcoast có nền tảng tại Việt Nam, nhưng phạm vi triển khai đang ngày càng mở rộng ra quốc tế. “Hiện nay chúng tôi đang thực hiện nhiều dự án thu thập dữ liệu hiện trạng, không chỉ ở Việt Nam mà còn tại các quốc gia khác như Pakistan, thậm chí xa đến Panama,” ông Tran cho biết. Phạm vi hoạt động toàn cầu này cho thấy tính linh hoạt và khả năng triển khai ở nhiều nơi của bộ công cụ mà công ty đang sử dụng. Công nghệ thu thập dữ liệu hiện trạng, BIM, GIS và AI có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhiều môi trường pháp lý, điều kiện địa lý và loại tài sản khác nhau.
Nếu bạn đang xây dựng chiến lược xoay quanh UAV, GeoAI, phương tiện bay tiên tiến hoặc các giải pháp chống UAV trong môi trường hạ tầng trọng yếu, hệ thống cảng của Việt Nam cung cấp một trường hợp điển hình cụ thể trong vận hành về cách chuyển điện toán không gian và AI thành các công cụ hỗ trợ ra quyết định hằng ngày.
Đối với các bên liên quan muốn xem những hệ thống này hoạt động trong thực tế, website của Portcoast giới thiệu các nội dung trực quan hóa bằng ArcGIS và danh mục thiết bị phong phú. Bạn cũng có thể tìm thấy công ty và ông Tran trên LinkedIn.