cân bằng chi phí thời gian nhân lực sử dụng thuật toán cá ngựa sho và fuzzy trong quản lý dự án xây dựng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.59 MB, 101 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

---

NGUYỄN VĂN QUANG

CÂN BẰNG CHI PHÍ – THỜI GIAN – NHÂN LỰC SỬ DỤNG THUẬT TOÁN CÁ NGỰA (SHO) VÀ FUZZY TRONG QUẢN

LÝ DỰ ÁN XÂY DỰNG

Chuyên ngành : QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã số: 8580302

LUẬN VĂN THẠC SĨ

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 : PGS.TS Trần Đức Học Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 : TS Nguyễn Thanh Hưng Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS Lương Đức Long Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Phạm Hải Chiến

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 17 tháng 01 năm 2024

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Chủ Tịch HĐ. TS Nguyễn Anh Thư

2. Ủy viên TK: PGS TS Phạm Vũ Hồng Sơn 3. Ủy viên: TS. Lê Thị Thu Hằng

4. Phản biện 1: PGS.TS Lương Đức Long 5. Phản biện 2: TS. Phạm Hải Chiến

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN QUANG Ngày tháng năm sinh: 21 – 07 – 1993 Chuyên ngành: Quản lý xây dựng

MSHV: 2170888 Nơi sinh: Nam Định Mã số: 8580302 I. TÊN ĐỀ TÀI:

Cân bằng Chi phí – Thời gian– Nhân lực sử dụng thuật toán cá ngựa (SHO) và Fuzzy trong quản lý dự án xây dựng (Equilibration of cost - time - human resources applying SHO and fuzzy in construction project management)

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1. Tìm hiểu các phương pháp tối ưu Chi phí – Thời gian – Nhân lực của các đề tài trước đó đã nghiên cứu.

2. Xác định các biến số ảnh hưởng tới Thời gian – Chi phí – Nhân lực. 3. Tìm hiểu và nắm vững thuật toán tối ưu cá ngựa (SHO).

4. Fuzzy hóa thời gian - Chi phí.

5. Tích hợp thuật tốn (SHO) và lý thuyết mờ (Fuzzy) để xây dựng một mơ hình tối ưu hóa đa mục tiêu thời gian – chi phí - nhân lực cho các dự án xây dựng.

6. So sánh mơ hình đề xuất với những nghiên cứu trước đó

7. Ứng dụng mơ hình trong nghiên cứu thực tế dự án Xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/09/2023

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2023 IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: PGS.TS. TRẦN ĐỨC HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: TS. NGUYỄN THANH HƯNG

Tp. HCM, ngày... tháng... năm 2024

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS. Trần Đức Học/ TS. Nguyễn Thanh Hưng

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ là một chặng đường dài và đầy thách thức, nơi mà tôi đã đặt ra nhiều cố gắng và nỗ lực để đạt được thành quả như ngày hôm nay. Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu, tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến đội ngũ giáo viên tận tâm, đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Thi công và Quản lý xây dựng - Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ và chia sẻ kiến thức quý báu của mình. Những bài giảng, những buổi thảo luận và sự hướng dẫn tận tâm của các giáo viên đã tạo nên một mơi trường học tập tích cực và phát triển cho tôi. Cảm ơn sự nhiệt tình của thầy cơ, tơi đã có cơ hội tiếp cận với những kiến thức sâu rộng và những kinh nghiệm thực tế quý báu, tạo nên nền tảng vững chắc cho sự phát triển cá nhân và sự nghiệp sau này. Tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt đến thầy PGS. TS. Trần Đức Học và TS. Nguyễn Thanh Hưng, người đã dành nhiều thời gian và cơng sức để hướng dẫn tơi trong q trình thực hiện luận văn. Những ý kiến đóng góp sâu sắc và những hướng dẫn chi tiết của thầy đã giúp tơi vượt qua những khó khăn, đồng thời làm giàu thêm nội dung và chất lượng của luận văn. Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè và đồng nghiệp, những người đã luôn đồng hành, động viên và hỗ trợ tôi suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Sự hỗ trợ và tình cảm này là nguồn động viên quan trọng, giúp tơi vượt qua mọi khó khăn và đạt được mục tiêu mà tôi đã đề ra.

Tôi xin chân thành cảm ơn!.

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 Người thực hiện luận văn

Nguyễn Văn Quang

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Thời gian và chi phí là hai yếu tố quan trọng cần phải được xem xét trong mọi dự án xây dựng. Để tối đa hóa lợi nhuận, nhà thầu cần phải cố gắng giảm thiểu đồng thời thời gian và chi phí dự án. Ngồi ra, các vấn đề liên quan đến việc tối ưu hóa cơng tác phân bổ và cân bằng nhân lực cũng cần phải được xem xét.

Đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành để giải quyết bài toán cân đối thời gian – chi phí hay tối ưu thời gian – chi phí – nhân lực. Tuy nhiên, các nghiên cứu này ít nhiều đều tồn tại những hạn chế. Trong luận văn này, thuật toán con cá ngựa (SHO - Sea-horse optimizer) được sử dụng để giải quyết bài toán tối ưu đa mục tiêu thời gian – chi phí – nhân lực trong các dự án xây dựng. Mơ hình đề xuất có khả năng tìm được các phương án tiến độ tối ưu đồng thời thời gian – chi phí; và ứng với từng phương án tìm được, mơ hình có thể xác định cách thức thực hiện dự án để đảm bảo mức biến động nhân công là thấp nhất. Ngồi ra, luận văn cũng tích hợp sự khơng chắc chắn thường gặp trong chi phí và thời gian của các dự án xây dựng vào mơ hình bằng cách áp dụng lý thuyết mờ vào quá trình ước lượng chi phí và thời gian của dự án. Luận văn sử dụng phần mềm Matlab được lập trình để chạy các thuật toán SHO-Fuzzy ứng dụng thực tế vào cơng trình của cơng ty xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh. Kết quả so sánh với các thuật tốn trước đó, chỉ ra rằng mơ hình thuật tốn SHO-Fuzzy tốt hơn các thuật tốn trước đó trong nhiều trường hợp.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

ABSTRACT

Time and cost are two crucial factors that must be considered in every construction project. To maximize profit, contractors need to strive to minimize both project duration and costs simultaneously. Additionally, issues related to optimizing task allocation and balancing workforce need to be addressed.

Many studies have been conducted to address the challenges of balancing time-cost or optimizing time-cost-human resources in construction projects. However, these studies often exhibit various limitations. In this thesis, the Sea-horse optimizer algorithm (SHO) is utilized to tackle the multi-objective optimization problem involving time, cost, and human resources in construction projects. The proposed model demonstrates the capability to identify optimal progress options concurrently considering time and cost constraints. Moreover, for each identified option, the model can determine the implementation strategy to ensure the lowest level of labor fluctuations.Additionally, the thesis integrates common uncertainties in the cost and time aspects of construction projects into the model by applying fuzzy theory to the process of estimating project cost and time. The thesis employs Matlab software programmed to run SHO-Fuzzy algorithms for practical application in construction projects undertaken by a construction company in Ho Chi Minh City. Comparative results with previous algorithms indicate that the SHO-Fuzzy algorithm model outperforms its predecessors in many cases. In summary, this research not only introduces an advanced optimization solution but also addresses inherent uncertainties in construction projects, enhancing the applicability and reliability of the proposed model. The utilization of the SHO-Fuzzy algorithm, coupled with rigorous empirical validation, underscores its efficacy in surpassing existing methodologies and establishing itself as a promising tool for optimizing time, cost, and human resources in construction project management.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn ”Cân bằng Chi phí – Thời gian– Nhân lực sử dụng thuật toán SHO và Fuzzy trong quản lý dự án xây dựng” là nghiên cứu riêng của cá nhân tôi. Các số liệu và kết quả trong luận văn là hồn tồn trung thực, chưa được cơng bố trước đây. Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn về nghiên cứu của mình.

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 Người thực hiện luận văn

Nguyễn Văn Quang

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ... IITÓM TẮT LUẬN VĂN ... IIILỜI CAM ĐOAN ... V

CHƯƠNG: 1TỔNG QUAN ... 1

1.1Lý do chọn đề tài ... 1

1.2Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ... 4

1.3Phương pháp nghiên cứu ... 4

1.4Mục tiêu nghiên cứu ... 4

1.5Đóng góp của nghiên cứu ... 5

1.6Cấu trúc luận văn ... 6

CHƯƠNG: 2CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ... 7

2.1Các nghiên cứu về việc tối ưu hóa Thời gian – Chi phí – Nhân lực ... 7

2.2Các nghiên cứu về tối ưu thời gian – chi phí xây dựng tại Việt Nam ... 8

2.3Các nghiên cứu về tối ưu thời gian – chi phí xây dựng trên thế giới ... 13

CHƯƠNG: 3CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 16

3.1Lý thuyết sơ đồ mạng ... 16

3.2Logic mờ (fuzzy logic) ... 25

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

3.3Lý thuyết thuật giải SHO ... 31

3.4Lý thuyết đa mục tiêu ... 38

3.5Ra quyết định đa tiêu chí ... 40

CHƯƠNG: 4MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ÁP DỤNG THỰC TẾ ... 46

4.1Mơ hình Fuzzy Logic. ... 46

4.2Mơ hình tối ưu đa mục tiêu. ... 48

4.3Mơ hình tối ưu thời gian – chi phí – nhân lực ... 49

4.4Mơ hình cho bài tồn Thời gian – Chi phí - Nhân lực ... 55

4.5Áp dụng mơ hình thực tế ... 59

CHƯƠNG: 5KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ TRÍCH DẪN ... 75

PHỤ LỤC 01: MÔ TẢ CHO CÁC CÔNG TÁC THI CÔNG. ... 80

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

PHỤ LỤC 02: CODE CHẠY MATLAB. ... 83

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

SF Start -to-finish Bắt đầu - hoàn thành ACO Ant Colony Optimization Tối ưu hóa đàn kiến

TCT Time, cost trade-off Cân bằng Thời gian, chi phí TCO Total Cost Optimization Tối ưu hóa chi phí

MOO Multiobjective optimization Tối ưu đa mục tiêu MCDM Multi-criteria decision

making Ra quyết định đa tiêu chí AHP Analytic Hierarchy Process Phân tích thứ bậc

SHO Sea-horse optimizer Thuật tốn tối ưu hóa cá ngựa GA Genetich algorithm Thuật giải di truyền

PSO Pariticle swarm optimization Thuật toán bầy đàn FST Fuzzy set theory Lý thuyết tập mờ

CPM Critical path method Phương pháp đường găng

PERT Pert network Mơ hình tiến độ bất định cổ điển

ngun

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 3.1 Quan hệ thời gian – chi phí tuyến tính ... 21

Hình 3.2 Quan hệ thời gian – chi phí tuyến tính gãy khúc ... 21

Hình 3.3 Quan hệ thời gian – chi phí rời rạc ... 21

Hình 3.4 Quan hệ thời gian – chi phí phi tuyến ... 22

Hình 3.5 Tập mờ lồi và tập mờ khơng lồi ... 26

Hình 3.11 Các kiểu chuyển động khác nhau của cá ngựa trên biển ... 35

Hình 3.12 Quá trình săn mồi của cá ngựa ... 36

Hình 3.13 Quá trình sinh sản của cá ngựa ... 37

Hình 3.14 Quy trình của bài tốn MCDM ... 44

Hình 4.1 Phạm vi thời gian của một hoạt động do tính khơng chắc chắn ... 47

Hình 4.2 Biểu diễn các cơng tác dưới dạng ma trận ... 51

Hình 4.3 Sơ đồ của thuật tốn SHO ... 56

Hình 4.4 Phương pháp giải mờ trọng tâm ... 62

Hình 4.5 Tập phương án xuất từ mơ hình Matlab ... 64

Hình 4.6 Đường cong thời gian – chi phí dự án ... 65

Hình 4.7 Đường con chi phí – nhân lực dự án ... 65

Hình 4.8 Đường cong thời gian – nhân lực dự án ... 66

Hình 4.9 Giải pháp 1: Thời gian dự án 70 ngày ... 66

Hình 4.10 Giải pháp 3: Thời gian dự án 86 ngày ... 66

Hình 4.11 Giải pháp 5: Thời gian dự án 73 ngày ... 67

Hình 4.12 Điểm số của các giải pháp ... 71

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Thể hiện công tác trên nút ... 17

Bảng 3.2 Mối quan hệ giữa hai công tác A và B ... 17

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các lĩnh vực ứng dụng lý thuyết đa mục tiêu ... 42

Bảng 3.4 Bảng ma trận hiển thị MCDM ... 44

Bảng 4.1 Dữ liệu dự án ... 59

Bảng 4.2 Bảng các giải pháp tốt nhất đạt được bởi mơ hình MOSHO - TCT ... 62

Bảng 4.3 So sánh kết quả thuật toán ... 68

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

CHƯƠNG: 1 TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong môi trường xây dựng như ngày nay, các cơng ty xây dựng chỉ có thể tồn tại nhờ lập phương án kế hoạch và lập kế hoạch hiệu quả [1]. Thời gian và chi phí thường là những mục tiêu quản trọng nhất trong lập kế hoạch trong dự án xây dựng [2]. Những cái mục tiêu này thường xung đột với nhau. Mặt khác, việc sử dụng một tài nguyên hiệu quả hơn (như lao động, thiết bị) sẽ tối ưu thời gian nhưng tăng chi phí. Ngồi ra, việc sử dụng ít tài nguyên sẽ làm giảm chi phí dự án nhưng thay vào đó sẽ kéo dài thời gian hồn thành dự án [3]. Vì vậy, dự án xây dựng địi hỏi xác nhà quản lý phải đạt được sự cân bằng giữa thời gian, chi phí và tài nguyên (nguồn lực) hay còn gọi là sự đánh đổi giữa thời gian, chi phí, và nhân lực để cải thiện hiệu quả của dự án.

Cân bằng thời gian và chi phí (TCT - Time – cost tradeoff) là một trong những vấn đề được nghiên cứu nhiều nhất kể từ khi giới thiệu phương pháp đường Găng (Critical path method -CPM) vào cuối những năm 1950 [4]. Vì đây là một trong những bài tốn khó khăn nhất cho các nhà quản lý trong giai đoạn lập kế hoạch dự án. [5]. Các nhà nghiên cứu đã phát triển các mơ hình tốn học, heristic, phương pháp siêu hình giải bài tốn TCT (time – cost tradeoff) trong ngành xây dựng [6]. Ngồi ra, vì một lich trình thực tế có thể tính đến xác mục tiêu khác so với thời gian và chi phí [2], tuy nhiên nhiều nghiên cứu đã bao gồm riêng lẻ một hoặc hai mục tiêu bổ sung cho vấn đề TCT trong những năm qua [7] bao gồm chất lượng [8], rủi ro/lịch trình hoạt động [9], sử dụng tài nguyên [1], quản lý dịng tiền [10], an tồn [11], tiêu thụ năng lượng[12] và môi trường tác động[13]. Đặc biệt, việc tích hợp các mục tiêu này trong q trình lập kế hoạch giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chúng đối với tổng thể dự án xây dựng. Những nghiên cứu này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc áp dụng phương pháp lập kế hoạch linh hoạt, có khả năng đáp ứng đa dạng các yếu tố ảnh hưởng đến dự án, từ chất lượng đến môi trường, giúp quản lý dự án xây dựng đưa ra quyết định một cách hiệu quả hơn.

Nguồn lực đặc biệt là nhân công, đã trở thành một trong những mục tiêu quan trọng được nhiều nghiên cứu tối ưu hóa tập trung giải quyết, đồng thời với thời gian

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

và chi phí [1]. Sự tập trung vào nguồn lực này không chỉ xuất phát từ tầm quan trọng của nó đối với q trình xây dựng, mà còn do sự tương quan chặt chẽ giữa nguồn lực, thời gian, và chi phí trong các hợp đồng xây dựng gần đây. Trong lĩnh vực quản lý dự án xây dựng, nhân công không chỉ đơn thuần là một thành phần cần thiết mà cịn đóng vai trò quyết định đến động lực và tốc độ của mọi cơng việc. Nghiên cứu về tối ưu hóa tài nguyên [1], đặc biệt là nhân công, mang lại cái nhìn rõ ràng về cách tối ưu hóa sử dụng nhân công để đạt được hiệu quả cao nhất trong q trình thi cơng xây dựng. Mối liên kết giữa chi phí, thời gian và nhân cơng trở thành một thách thức đặc biệt, và việc hiểu rõ cách chúng ảnh hưởng lẫn nhau là chìa khóa để đảm bảo thành cơng của dự án xây dựng. Các mơ hình tối ưu hóa nguồn lực thường tập trung vào việc lập lịch làm việc, phân công nhiệm vụ và quản lý nhân sự để giảm thiểu thời gian và chi phí mà khơng làm ảnh hưởng đến chất lượng cơng trình [8]. Sự đổi mới trong cơng nghệ cũng đã đóng một vai trị quan trọng trong việc tối ưu hóa nguồn lực, từ việc sử dụng máy móc hiện đại đến áp dụng trí tuệ nhân tạo trong quản lý nhân sự. Từ đó việc giải quyết vấn đề nguồn lực, đặc biệt là nhân công, không chỉ là một phần quan trọng trong nghiên cứu tối ưu hóa dự án xây dựng mà cịn là yếu tố chính để đảm bảo hiệu quả toàn diện của dự án, từ quá trình lập lịch đến triển khai thực hiện công việc.

Nhiệm vụ của các nhà quản lý dự án xây dựng là phát triển xây dựng một tiến độ cơng việc thực tế để khơng chỉ tính đến thời gian và chi phí mà cịn nhiều mục tiêu khác cùng một lúc. Trước đây đã có nhiều nghiên cứu về bài toán tối ưu, cân đối về Chi phí – thời gian (time – cost) [2] hay mở rộng hơn là mơ hình tối ưu hóa đa mục tiêu chi phí – thời gian – nhân lực như: phương pháp tìm kiếm Heuristic hay phương pháp metaheuristic như thuật giải di truyền (Genetich algorithm -GA), thuật giải tối ưu đàn kiến (Ant colony optimization -ACO), thuật giải tối ưu quần thể (Pariticle swarm optimization PSO). Tuy nhiên các thuật tốn này có nhiều ít nhiều đều tồn tại hạn chế như chỉ tìm được các phương án tốt chứ không đảm bảo tối ưu, chỉ có thể tối ưu hàm mục tiêu duy nhất, áp dụng những mơ hình nhỏ cần thời gian lớn để có thể đạt được tối ưu.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Một phương pháp siêu dữ liệu mới dựa trên trí thơng minh bầy đàn được gọi là trình tối ưu hóa ngựa biển (Sea-horse optimizer SHO) [14], lấy cảm hứng từ hành vi di chuyển, săn mồi và sinh sản của ngựa biển trong tự nhiên. Trong hai giai đoạn đầu tiên, SHO bắt chước các kiểu chuyển động khác nhau và cơ chế săn mồi theo xác suất của ngựa biển, tương ứng. Cụ thể, các chế độ di chuyển của ngựa biển được chia thành nổi theo hình xoắn ốc bị ảnh hưởng bởi tác động của các xốy nước biển hoặc trơi dạt theo sóng hiện tại. Đối với chiến lược săn mồi, nó mơ phỏng sự thành công hay thất bại của cá ngựa trong việc bắt con mồi với một xác suất nhất định. Hơn nữa, do đặc điểm duy nhất của việc mang thai con đực, trong giai đoạn thứ ba, thuật toán đề xuất được thiết kế để sinh sản con cái trong khi vẫn duy trì thơng tin tích cực của bố mẹ nam, điều này có lợi cho việc tăng tính đa dạng của quần thể. Ba hành vi thông minh này được thể hiện và xây dựng bằng toán học để cân bằng giữa khai thác cục bộ và khám phá SHO toàn cầu. Hiệu suất của SHO được đánh giá trên 23 hàm nổi tiếng và các hàm chuẩn CEC2014 so với sáu thuật toán metaheuristic tiên tiến nhất. Cuối cùng, năm vấn đề kỹ thuật trong thế giới thực được sử dụng để kiểm tra tính hiệu quả của SHO. Thuật giải (SHO) này được kỳ vọng sẽ tìm được các phương án tốt hơn, với thời gian tính tốn nhanh hơn cho các bài tốn tối ưu đa mục tiêu.

Đồng thời, trong các dự án xây dựng thời gian và chi phí của mỗi cơng việc có thể biến động dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố khơng chắc chắn như thời tiết, tình trạng nhân sự hiện tại, năng suất lao động, và các yếu tố khác. Vì thế việc tích hợp sự khơng chắc chắn này vào trong mơ hình tối ưu hóa thời gian – chi phí – nhân vật lực là cần thiết. Mơ hình tiến độ bất định cổ điển PERT (Pert network) và kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo đã được sử dụng rất nhiều để giải quyết các bài tốn liên quan đến sự khơng chắc chắn. Những mơ hình này cho kết quả khá tốt trong những dự án có quy mơ lớn, nhưng những giải pháp tìm được của chúng lại khơng đảm bảo đó là giải pháp tối ưu. Trong khi đó, nhiều nghiên cứu đã áp dụng Logic mờ (Fuzzy logic) để đưa sự không chắc chắn vào trong mơ hình tối ưu thời gian – chi phí và thu được những kết quả khả quan.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Từ đó, luận văn này cân bằng đồng thời giữa các nhân tố thời gian – chi phí – nhân lực có xét đến sự khơng chắc chắn của các biến đầu vào và có thời gian hội tụ nhanh hơn bằng cách áp dụng thuật toán (SHO) và lý thuyết mờ (Fuzzy logic).

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu:

 Dự án xây dựng: Dự án xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh

 Chi phí xây dựng: Bao gồm tất cả các chi phí liên quan đến q trình xây dựng.

 Thời gian của dự án: Các yếu tố tác động đến thời gian thực hiện của dự án và phân chia thời gian cho từng công việc trong dự án.

 Nhân lực: Phân bố nhân lực trên mỗi đầu mục công tác, đảm bảo cân đối nhân lực trong dự án là hài hòa.

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu:

 Giải quyết bài toán với quan điểm của nhà thầu thi công.  Chỉ xét đến sự khơng chắc chắn về chi phí và thời gian.  Mối quan hệ giữa thời gian – chi phí – nhân lực là rời rạc.  Chỉ xem xét mối quan hệ Finish – Start (FS) giữa các công tác.  Áp dụng tại cơng trình của Cơng ty Xây dựng tại TP. HCM.

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu phân tích tài liệu:

 Các phương pháp tối ưu Chi phí – Thời gian – Nhân lực

 Xác định các yêu cầu và biến số: về Chi phí – Thời gian - Nhân lực đồng thời xác định các biến ảnh hưởng tới các yếu tố trên.

 Xây dựng mơ hình SHO-Fuzzy áp dụng vào thực tế từ đó đưa ra kết quả đánh giá với các biện pháp trước đó.

 Đánh giá và phân tích kết quả .

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

 Tìm điểm khơng chắc chắn giữa thời gian và chi phí đồng thời cân bằng được sự hài hòa trong phân bố nhân lực của dự án.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

 Nghiên cứu đồng thời các yếu tố chi phí, thời gian và nhân lực trong dự án.  Mờ hóa đồng thời hai nhân tố chi phí – thời gian.

 Đề xuất thuật toán đa mục tiêu SHO

 Đưa ra các mơ hình lựa chọn để người quản lý chọn lựa phương án cân bằng nhất khi thi cơng.

 Áp dụng mơ hình vào quản lý dự án thực tế tại Công ty xây dựng.

1.5 Đóng góp của nghiên cứu

1.5.1 Về mặt học thuật.

 Ứng dụng thuật toán con cá ngựa (SHO) để giải quyết bài toán tối ưu đa mục tiêu thời gian, chi phí và nhân lực trong dự án. Trong đó, có tích hợp sự khơng chắc chắn thường thấy trong dự án xây dựng vào mô hình.

 Đa dạng hóa thuật tốn đa mục tiêu

 Áp dụng lý thuyết mờ trong quản lý thời gian, chi phí để phù hợp với tính thực tế của dự án

 Cân nhắc mối quan hệ tổng quát trong dự án

 Ứng dụng thuật tốn trong thực tế cơng trình xây dựng.  Thuật toán SHO tối ưu hơn so với các thuật tốn trước đó.

1.5.2 Về mặt thực tế.

Đặt ra những giải pháp chủ đạo cho các nhà quản lý, mơ hình này khơng chỉ là một cơng cụ hữu ích mà cịn là nguồn thơng tin chiến lược trong quá trình quản lý và triển khai dự án. Nó khả năng tạo ra các lựa chọn thực hiện dự án với chi phí và thời gian tối thiểu, đồng thời điều chỉnh phương án theo các ràng buộc và hạn chế về nhân lực của nhà thầu. Mơ hình khơng chỉ tập trung vào việc đưa ra các kịch bản tổ chức nhân lực mà còn hướng tới việc tối ưu hóa đồng bộ biểu đồ nhân lực của dự án. Điều này giúp đảm bảo sự điều hịa tốt nhất, từ đó giảm thiểu sự khơng ổn định và tăng cường khả năng ứng phó với biến động của nhân sự. Mơ hình cung cấp một công cụ quyết định mạnh mẽ, giúp nhà quản lý có thể đưa ra những quyết định thơng minh khi lựa chọn phương án thi công phù hợp với đặc điểm đặc thù của dự án. Sự tích hợp linh hoạt và hiệu suất của mơ hình tạo điều kiện cho quá trình quyết định hiệu quả và giảm thiểu rủi ro, mang lại sự tự tin cho nhà quản lý trong quá trình quản lý dự án.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

1.6 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm có:

 Chương 1. Giới thiệu: Trình bày mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu,

tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu.

 Chương 2. Các nghiên cứu liên quan: Trình bày tình hình nghiên cứu ngồi

nước, tình hình nghiên cứu trong nước và chỉ ra những vấn đề mà luận văn cần tập trung giải quyết.

 Chương 3. Cơ sở lý thuyết: Trình bày các cơ sở lý thuyết về sơ đồ mạng, lý

thuyết fuzzy logic và lý thuyết tối ưu cá ngựa.

 Chương 4. Xây dựng mơ hình và áp dụng thực tế: Thực hiện giải bài tốn

tối ưu chi phí, thời gian, nhân lực bằng thuật toán trên một case study cụ thể. So sánh, nhận xét và đánh giá kết quả thu được.

 Chương 5. Kết luận và kiến nghị: Trình bày những kết luận và kiến nghị của

tác giả khi nghiên cứu về áp dụng, đề xuất và kiến nghị cho những nghiên cứu về sau.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

CHƯƠNG: 2 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.1 Các nghiên cứu về việc tối ưu hóa Thời gian – Chi phí – Nhân lực

Cân bằng giữa thời gian và chi phí đã có từ năm 1959. Kể từ nghiên cứu tiên phòng của Kelly và walker năm 1959 [15], một số nghiên cứu đã được thực thiện để giải quyết vấn đề TCT. Đến tối ưu hóa thời gian và chi phí, các nhà nghiên cứu ban đầu sử dụng các phương pháp toán học tuyến tính lập trình [16], lập trình phi tuyến tính [17], động lập trình, [18] và sự kế hoạch giữa lập trình tuyến tính và số ngun [19]. Các phương pháp này cung cấp giải pháp tối ưu chính xác, nhưng đối với các vấn đề quy mô nhỏ. Sau đó các nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp heuristic như mơ hình cấu trúc Prager (1963) [20], Phương pháp gần đúng của Siemens (1971) [21] và phương pháp độ cứng kết cấu của Moselhi (1993) [22] để giảm thời gian tính tốn và tăng hiệu quả, vì các phương pháp tốn học khá khơng hiệu quả khi giải các bài tốn quy mơ lớn do thời gian tính toán lâu [23]. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã xử lý vấn đề TCT trên diện rộng dự án quy mô thể hiện các mối quan hệ phức tạp bằng cách sử dụng phương pháp metaheurstic như di truyền học thuật toán thuật toán [24]. Tối ưu hóa đàn kiến [25], tối ưu hóa bầy đàn hạt [26], tìm kiếm hài hịa [27] tối ưu hóa đàn kiến lưu trữ khơng thống trị [28], cộng sinh sinh vật tìm kiếm [29] , phương pháp tiếp cận trọng lượng thích nghi đã sửa đổi [30] và thuật toán Rao-1 và Rao-2 [31, 32] dựa trên phân loại khơng chiếm ưu thế [33], bởi vì phương pháp metaheuristic, không giống như heuristic, không phụ thuộc vào vấn đề và có thể áp dụng cho bất kỳ loại vấn đề [34].

Biến động tài nguyên tối thiểu là một mục tiêu quan trọng liên quan trực tiếp đến thời gian và trị giá. Nói chung, sử dụng nhiều nguồn lực hiệu quả hơn (ví dụ như lao động, thiết bị) có thể làm giảm dự án trong khi tăng chi phí dự án và ngược lại [35] bất kể nguồn lực có hạn hay khơng. Vì vậy, quản lý tài nguyên là rất quan trọng trong việc phát triển một tiến độ thi cơng hiệu quả để hồn thành dự án thành công [36]. Biến động trong việc sử dụng tài nguyên là một vấn đề lớn trong quản lý tài ngun bởi vì dao động có thể dẫn đến năng suất thấp hơn, thời gian dự án dài hơn và chi phí dự án cao hơn. Người quản lý dự án thường xuyên cố gắng đạt được biểu đồ sử dụng tài nguyên mượt mà nhất trong khi cố gắng giảm thiểu thời gian và chi

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

phí xây dựng. Do đó, một số nhà nghiên cứu đã bổ sung mục tiêu giảm thiểu biến động tài nguyên đối với vấn đề TCT trong vài thập kỷ qua. Chỉ một số nghiên cứu đã được thực hiện để xử lý các vấn đề đánh đổi thời gian-chi phí-tài nguyên trong xây dựng dự án sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như NSGA-II [1], sự kết hợp của GA và PSO [37], nhảy ếch xáo trộn [38], và nhiều sinh vật cộng sinh khách quan [39].

Với một dự án xây dựng được đầu tư ra thì việc đạt được tiêu chí về thời gian, chi phí, tài nguyên là một điều quan trọng của nhà đầu tư. Khi công nghệ khoa học phát triển cũng như sự hiểu biết của con người về thế giới tự nhiên thì đã có rất nhiều nghiên cứu trước đó sử dụng các phương pháp khác nhau như toán học và heuristic đến metaheutistic và các thuật tốn về tiến hóa để trình bày giải quyết vấn đề TCT và tài nguyên.

Vấn đề đánh đổi đánh đổi thời gian-chi phí là những phân tích quan trọng nhất các khía cạnh của việc lập kế hoạch và kiểm sốt dự án xây dựng. Nói chung, có sự đánh đổi giữa thời gian và chi phí để hồn thành từng hoạt động của dự án. Mối quan hệ thông thường là tài nguyên được sử dụng càng ít tốn kém thì càng mất nhiều thời gian để hoàn thành một hoạt động [40]. Thời gian và chi phí cho các lựa chọn để hồn thành một hoạt động được giả định là có tính quyết định trong phân tích đánh đổi chi phí thời gian xây dựng nhưng trên thực tế chúng thường tuân theo một loại phân phối xác suất nhất định, như được chỉ ra bởi dữ liệu lịch sử.

2.2 Các nghiên cứu về tối ưu thời gian – chi phí xây dựng tại Việt Nam

STT Tên bài báo, nghiên cứu

1 “Kết hợp lý thuyết tập mờ và giải thuật di truyền để giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian

Huỳnh, Văn Anh Tuấn

Dựa vào giá trị α-cut và hai khoảng thời gian bình thường và rút ngắn; phương pháp CPM được sử dụng để xác định được khoảng biến động của thời gian thực hiện dự án. Sau đó, ứng với từng giá trị thời gian trong khoảng từ lạc quan

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

và chi phí dự án”

đến bi quan của dự án, thuật giải GA được áp dụng để tìm được chi phí thấp nhất (chỉ một hàm mục tiêu)

2 “Ứng dụng giải thuật di truyền vào tối ưu chi phí, thời gian và nhân vật lực”.

Đỗ Ngọc Khánh

Thuật giải di truyền được áp dụng để tìm được các phương án thực hiện dự án thỏa mãn hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí. Sau khi các phương án thời gian – chi phí được xác định, tốn tử đột biến được áp dụng một lần nữa để tìm được thời điểm bắt đầu của các công tác sao Rmax thu được là nhỏ nhất (với Rmax là số nhân công cao nhất trong một ngày của dự án). Về cơ bản, luận văn cũng chỉ giải quyết được một mục tiêu là chi phí, trong khi sự không chắc chắn của thời gian và chi phí khơng được xét đến. 3 “ứng dụng thuật

giải tối ưu đàn kiến ACO trong tối ưu thời gian và chi phí”

Dương Thành Nhân

Bằng việc áp dụng phương pháp sửa đổi trọng số thích ứng (MAWA) để tổng hợp hai mục tiêu riêng biệt là thời gian và chi phí thành một mục tiêu duy nhất, mơ hình đề xuất đã thành cơng trong việc tìm ra các giải pháp không bị chiếm ưu thế cho bài toán tối ưu về thời gian và chi phí. So sánh với các nghiên cứu trước đó, mơ hình đề xuất đã cho ra một số kết quả tốt hơn. Mặc dù vậy, nhược điểm chính của phương pháp trọng số là không phải tất cả các lời giải tối ưu Pareto đều có thể được tìm thấy khi biên

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Pareto thực (the true Pareto front) khơng lồi. Vì thế, những thuật giải đa mục tiêu dựa vào phương pháp trọng số đều gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các giải pháp phân bố đồng đều trên khắp mặt Pareto không lồi. Đồng thời, luận văn cũng không xây dựng được một cơ cấu để có thể tìm được các lời giải phân bố đồng đều và rộng khắp mặt Pareto. 4 “Xây dựng giải

thuật tối ưu hóa đồng thời thời gian, chi phí, chất lượng cho dự án xây dựng (Ứng dụng tối ưu PSO và Fuzzy Logic)”

Phan Đình Thái

Mơ hình được thiết lập để chuyển phân tích cân đối thời gian - chi phí hai chiều truyền thống thành phân tích cân đối chất lượng - thời gian - chi phí ba chiều Luận văn áp dụng tối ưu Pareto và sử dụng khoảng cách Euclid làm hàm thích nghi cho các cá thể trong q trình tính toán. Mặc dù đã giải quyết bài toán với theo phương pháp đa mục tiêu, nhưng nghiên cứu không xây dựng được một phương thức đo lường chất lượng cho các cá thể không bị trội, phương thức cần thiết để từ đó lựa chọn cá thể dẫn đầu trong quá trình cập nhập. Điều này cũng dẫn đến, thuật giải đề xuất khơng có khả năng hướng các giải pháp không bị trội thu được đến một phân bố đồng đều trên khắp mặt Pareto

5 “Cân đối thời gian và lợi

Trần Duy Phương

Thuật giải di truyền được áp dụng giúp mơ hình tìm được các phương án thi

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

nhuận trong dự án xây dựng bằng thuật giải di truyền”

công thu được lợi nhuận lớn nhất và thời gian tương ứng là thấp nhất (hoặc gần thấp nhất). Hai ví dụ được áp dụng để chứng tỏ sự hữu ích cho người lập tiến độ. Nhìn chung, thuật giải đề xuất trong luận văn cũng chỉ xét đến một mục tiêu duy nhất là lợi nhuận, trong khi mục tiêu về thời gian chỉ đạt được tương đối. 6 “Ứng dụng Bim

kết hợp thuật tốn cộng sinh tìm kiếm đa mục tiêu trong quản lý thời gian, chi phí của dự án”

Thạch Phi Hùng

MOSOS mô phỏng những chiến lược quan hệ cộng sinh mà tự nhiên đã phát triển để sinh tồn trong môi trường hệ sinh thái. Đề xuất của họ là một mơ hình thuật toán cộng sinh đa mục tiêu, tập trung vào việc giải quyết các thách thức liên quan đến tiến triển và chi phí trong bài toán cụ thể.

7 “Tối ưu thời gian chi phí dự án sử dụng thuật tốn tối ưu hóa nhóm xã hội (SGO) và phương pháp ra quyết định đa tiêu chí”

Nguyễn Trung Hiếu

Nghiên cứu trình bày một cách tiếp cận mới gọi là “Tối ưu hóa đa mục tiêu nhóm xã hội” (MOSGO) để tối ưu hóa thời gian, chi phí trong các dự án xây dựng có các mối quan hệ tổng quát.

8 “Tối ưu tiến độ dự án xây dựng ràng buộc tài nguyên có xem

Lê Thanh Trí

Lập tiến độ dự án xây dựng đòi hỏi việc lựa chọn các biện pháp thi cơng và trình tự thi cơng cho từng công tác một cách hợp lý nhằm đảm bảo thỏa mãn các yêu

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

xét sự thỏa hiệp thời gian - chi phí - chất lượng và điều hịa tài ngun bằng thuật tốn lai ghép ong nhân tạo và tối ưu bầy đàn”

cầu về ràng buộc tài nguyên cũng như các mục tiêu về thời gian, chi phí, chất lượng và việc điều hòa các tài nguyên sử dụng

9 “Xây dựng mơ hình tối ưu hóa thời gian – chi phí – nhân lực cho dự án xây dựng (Ứng dụng thuật giải GA-PSO và Lý thuyết mờ)”

Trương Đức Khánh

Một kết hợp giữa thuật giải di truyền (GA) và thuật giải tối ưu quần thể (PSO) đã được áp dụng để giải quyết bài toán đa mục tiêu liên quan đến thời gian, chi phí và nhân lực trong lĩnh vực xây dựng. Mơ hình mới này khơng chỉ tìm ra các giải pháp tiến triển tối ưu về thời gian và chi phí đồng thời, mà còn, cho từng giải pháp, đề xuất cách thực hiện dự án để giảm thiểu biến động nhân công.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

2.3 Các nghiên cứu về tối ưu thời gian – chi phí xây dựng trên thế giới

Chen and Tsai (2011)

Tập mờ 2011 Hàm thành viên của tổng chi phí va chạm tối thiểu mờ được xây dựng dựa trên nguyên lý mở rộng và đưa ra các giải pháp mờ [41].

Hazır et al. (2011)

Mơ hình tối ưu hóa mạnh mẽ

2011 Các mơ hình được xây dựng trong đó giả định độ không đảm bảo về khoảng cho các tham số chi phí chưa biết [42].

Zhang and Thomas Ng (2012)

Hệ thống đàn kiến

2012 Hiệu suất của mơ hình đề xuất được so sánh với các phương pháp phân tích khác và nó tạo ra các giải pháp tốt hơn mà không cần sử dụng tài ngun tính tốn q mức [43].

Son et al. (2013)

Tối ưu hóa kết hợp

2013 Kỹ thuật xây dựng công thức mới được giới thiệu để hợp nhất hai kịch bản độc lập về mặt toán học [44]. Ke and Ma

(2014)

Mô phỏng ngẫu nhiên mờ và thuật toán di truyền

2014 Phương pháp này được thiết kế bằng cách tích hợp các kỹ thuật khác nhau để tìm kiếm lịch trình gần như tối ưu [45].

Koo et al. (2015)

Tích hợp tối ưu hóa đa mục tiêu

2015 Nghiên cứu được thực hiện nhằm phát triển một mơ hình mới cung cấp bộ giải pháp tối ưu dựa trên khái niệm mặt trận Pareto [46].

Tran et al. (2015)

Đàn ong nhân tạo (ABC) với

2015 Thuật tốn đề xuất tích hợp các phép toán chéo từ DE với ABC gốc để cân

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

sự tiến hóa khác biệt (DE)

bằng các giai đoạn thăm dò và khai thác của q trình tối ưu hóa [47]. Meier et al.

He et al. (2017)

Tìm kiếm vùng lân cận biến đổi và tìm kiếm Tabu

2017 Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn đối với các nhà thầu trong việc ổn định dòng tiền và ý nghĩa học thuật đối với việc nghiên cứu lập kế hoạch dự án do đưa ra một mục tiêu mới [49].

Agdas et al. (2018)

Thuật toán di truyền cải tiến

2018 Mơ hình GA mới được phát triển cho quy mô lớn vấn đề TCTO xây dựng [50].

Albayrak and Özdemir (2018)

Tối ưu hóa bầy hạt Firefy

2018 Sự cải tiến của sự kết hợp thuật toán đã cung cấp một phương pháp hiệu quả để có được các giải pháp thay thế ngắn hơn và kinh tế hơn cho các dự án xây dựng [51].

Tran et al. (2019)

Tối ưu hóa sinh vật cộng sinh

2019 Phương pháp tối ưu hóa đồng thời thời gian và chi phí của các dự án lặp đi lặp lại không theo đơn vị [52]. Wei et al.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Liu et al. (2020)

Tìm kiếm sinh vật cộng sinh rời rạc

2020 Bài viết này nhằm mục đíc giới thiệu một biến thể mới của sinh vật cơng sinh tìm kiếm khơng chứa các tham số kiểm soát, tạo ra sinh vật ký sinh bằng cách sử dụng quy tắc heuristis dựa trên các cấp độ mạng [29].

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

CHƯƠNG: 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Lý thuyết sơ đồ mạng

3.1.1 Sơ đồ mạng công việc trên nút

Sơ đồ mạng truyền thống [54], còn được gọi là sơ đồ mạng sự kiện, là một công cụ truyền thống thường được sử dụng để biểu diễn quy trình làm việc, trong đó các cơng tác được thể hiện bằng các mũi tên và sự kiện được biểu diễn thông qua các nút. Mặc dù phương pháp này mang lại sự rõ ràng trong việc mô tả các quy trình, nhưng nó cũng mang theo nhược điểm là q chi tiết và rườm rà, đồng thời, tính mềm dẻo của nó chưa được cao. Việc sử dụng sơ đồ mạng truyền thống thường gặp khó khăn khi muốn thể hiện những quy trình phức tạp, và đơi khi làm mất đi sự rõ ràng. Chi tiết quá mức có thể làm mất đi sự tập trung và khả năng hiểu rõ tổng quan của quy trình làm việc. Tính mềm dẻo kém còn là một hạn chế, đặc biệt khi cần thay đổi và cập nhật nhanh chóng theo sự thay đổi của dự án. Để cải thiện tính mềm dẻo và tăng tính hiệu quả trong biểu diễn quy trình làm việc, có thể xem xét sử dụng các phương pháp mới và công nghệ tiên tiến trong thiết kế sơ đồ mạng, nhằm đạt được sự đơn giản hóa và tăng khả năng tương tác. Các phương pháp như sơ đồ mạng dựa trên sự kiện và ngun lý của phân rã cơng việc có thể là những lựa chọn hiệu quả để tối ưu hóa quy trình và tăng cường sự linh hoạt trong việc quản lý dự án.

Sơ đồ mạng trên nút [54]là biểu đồ hình vẽ quan hệ giữa các cơng việc, trong đó mỗi nút đại diện cho một cơng tác cụ thể. Theo cơ bản, sơ đồ mạng nút chia sẻ nhiều đặc điểm với sơ đồ mạng sự kiện, nhưng nó vượt lên trên bằng cách khắc phục những điểm yếu đã được đề cập trước đó. Thực tế, sơ đồ mạng trên nút mang lại tính linh hoạt và sự dễ điều chỉnh cao hơn, giúp nó thích ứng tốt với bối cảnh công việc thực tế hơn. Điều này tạo ra một công cụ mạnh mẽ để quản lý và theo dõi các công việc, đồng thời giúp giảm thiểu những khó khăn mà sơ đồ mạng sự kiện có thể gặp phải. Sự linh hoạt và tính ứng dụng cao của sơ đồ mạng trên nút làm cho nó trở thành một phương tiện hiệu quả trong quản lý dự án.

3.1.1.1 Thể hiện sơ đồ mạng nút.

Công tác trong sơ đồ mạng được thể hiện bằng nút có hình dạng chữ nhật được thể hiện như hình dưới: [54]

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Bảng 3.1 Thể hiện công tác trên nút khs

Mối liên hệ giữa các công tác được thể hiện bằng dấu mũi tên hướng từ trái sang phải. Để tăng độ mềm dẻo trong quan hệ giữa các công tác, người lập thêm 4 quan hệ sớm trễ như trong bảng sau: [54]

Bảng 3.2 Mối quan hệ giữa hai công tác A và B

Sơ đồ trước sau giữa hai cơng

FS = m

Từ hồn thành đến khởi cơng: Việc

B chỉ có thể khởi cơng sau khi việc A đã hồn thành được m ngày.

Từ khởi cơng đến khởi cơng: Việc B

chỉ có thể khởi cơng sau khi việc A đã khởi công được n ngày.

FF = p

Từ hoàn thành đến hoàn thành: Việc

B chỉ có thể kết thúc sau khi việc A đã kết thúc được p ngày.

SF = q

Từ khởi cơng đến hồn thành: Việc

B chỉ có thể hồn thành sau khi việc A đã khởi cơng được q ngày.

3.1.1.2 Đường găng và ý nghĩa của đường găng.

Đường găng [54] của một dự án xây dựng được gọi là hành trình chính, là đường đi dài nhất trong bản đồ tiến độ. Nó bắt đầu từ giai đoạn khởi công và kết thúc tại sự kiện hồn thành cơng trình. Quan trọng nhất, độ dài của hành trình chính đồng thời là quy định thời gian cần thiết để hoàn thành dự án.Các cơng việc trên hành trình chính khơng có độ trễ, điều này nghĩa là mọi công việc đều ảnh hưởng trực tiếp đến

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

thời gian hoàn thành dự án. Nếu một công việc trên đường găng gặp khó khăn và độ trễ, hậu quả sẽ lan tỏa lên toàn bộ dự án, dẫn đến việc kéo dài thời gian hoàn thành của dự án theo tỉ lệ tương ứng. Quản lý thời gian là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo dự án được hoàn thành đúng hạn. Đặc biệt, sự chú trọng vào các cơng việc trên hành trình chính là quyết định quyết định sự thành công của dự án. Bằng cách tập trung và quản lý cẩn thận các công việc trên đường chính, đội ngũ quản lý dự án có thể đảm bảo rằng mọi công tác được thực hiện đúng tiến độ, giúp dự án đạt được kết quả mong đợi và hồn thành thành cơng.

Để giảm thời gian thi công của một dự án xây dựng, việc quản lý và rút ngắn độ dài của các đường găng trở nên quan trọng. Sơ đồ mạng thường bao gồm nhiều đường găng, và cũng có những đường cận găng, mỗi con đường đóng vai trị quan trọng trong việc xác định thời gian cần thiết để hồn thành cơng việc.Khi cố gắng giảm thời gian thi công, cần chú ý đến tất cả các đường găng và đường cận găng có thể xuất hiện trong sơ đồ mạng. Điều này địi hỏi sự tập trung và phân tích chi tiết để đảm bảo rằng mọi điều chỉnh đều được thực hiện một cách hợp lý. Rút ngắn độ dài của các đường này không chỉ giúp giảm thời gian tổng cộng mà cịn tối ưu hóa hiệu suất của tồn bộ dự án. Quản lý và tối ưu hóa các đường găng đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về mối quan hệ giữa các công việc và khả năng tương tác giữa chúng. Bằng cách này, việc rút ngắn thời gian thi công không chỉ là việc giảm bớt thời gian mà cịn là việc tối ưu hóa tất cả các tài nguyên để đảm bảo dự án diễn ra hiệu quả và đạt được kết quả mong muốn.

3.1.2 Sơ đồ mạng và kinh phí.

Quá trình phân tích sơ đồ mạng đã cung cấp thời gian hoàn thành dự án Tg(thời gian đường găng), nhưng đôi khi, nếu giá trị này lớn hơn thời gian quy định trong hợp đồng giao thầu (Tqđ), đây trở thành một thách thức đối với người quản lý dự án [54]. Trong tình huống này, người quản lý phải tìm kiếm những giải pháp để rút ngắn thời gian thi công xuống mức được quy định. Việc tối ưu hóa và điều chỉnh thời gian đường găng trở thành một ưu tiên quan trọng để đảm bảo rằng dự án có thể hồn thành đúng hạn. Các phương pháp này có thể bao gồm việc tối ưu hóa tài nguyên, thay đổi chuỗi cơng việc, hoặc thậm chí thực hiện các cơng đoạn đồng thời

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

để giảm bớt thời gian thi công. Mục tiêu là đảm bảo rằng Tg sẽ không vượt quá giới hạn Tqđ, đồng thời đảm bảo chất lượng cơng việc và hiệu suất tồn bộ dự án. Việc quản lý và điều chỉnh thời gian đường găng không chỉ giúp đảm bảo tuân thủ hợp đồng mà cịn tăng cường uy tín của dự án và khả năng thực hiện các cam kết đối với các bên liên quan.

Để giảm thời gian dự án, có nhiều biện pháp mà người quản lý có thể áp dụng như tăng giờ làm việc hàng ngày, tuyển mộ thêm lao động, hoặc thuê thêm thiết bị máy móc. Tuy nhiên, điều này thường đi kèm với việc tăng kinh phí dự án. Việc tăng cường lao động và thiết bị đồng nghĩa với việc phải chi trả thêm tiền lương và chi phí vận hành, làm tăng tổng chi phí của dự án. Vì vậy, quyết định về việc rút ngắn thời gian dự án cần phải được cân nhắc kỹ lưỡng, đặc biệt là khi liên quan đến nguồn lực tài chính. Người quản lý cần thực hiện một phân tích cân bằng giữa việc tối ưu hóa thời gian và giữ vững kinh phí dự án. Sự cân nhắc này không chỉ ảnh hưởng đến ngân sách mà còn đến hiệu suất tổng thể và đội ngũ lao động. Quyết định đúng đắn sẽ đảm bảo rằng mục tiêu giảm thời gian không làm ảnh hưởng đến sự ổn định tài chính của dự án, đồng thời giữ cho chất lượng công việc và hiệu suất làm việc được duy trì ổn định.

3.1.2.1 Các loại phí thi cơng

Tổng kinh phí dự án gồm : chi phí trực tiếp, chi phí gián tiếp và phí thưởng phạt. [55]  Chi phí trực tiếp bao gồm các khoản chi trả cho vật liệu, thiết bị, lao động, và các chi phí khác trực tiếp liên quan đến việc thực hiện công việc trong dự án. Khi thời gian thi cơng được rút ngắn, chi phí trực tiếp thường tăng theo và ngược lại khi thời gian dự án được rút ngắn, chi phí gián tiếp thường giảm đi.  Chi phí gián tiếp bao gồm các chi phí liên quan đến hành chính, y tế, bảo hiểm, và các chi phí khác khơng trực tiếp liên quan đến việc thực hiện công việc trong dự án.

 Phí thưởng phạt : Trong trường hợp thời gian thực hiện dự án vượt quá thời gian được quy định trong hợp đồng, nhà thầu sẽ phải chịu mức phạt tương ứng. Ngược lại, nếu thời gian hoàn thành dự án sớm hơn quy định thì được tiền

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

thưởng. Nếu điều kiện thưởng phạt đã quy định trong hợp đồng thì khi lập kế hoạch cũng phải quan tâm đúng mức đến kinh phí này.

3.1.2.2 Quan hệ thời gian và chi phí trực tiếp

Khả năng giảm thời lượng của một công việc thường phụ thuộc vào mức độ tài chính mà có thể cung cấp thêm cho nó. [55] Để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa thời gian và chi phí trực tiếp, cần tiến hành một phân tích cẩn thận. Việc tối ưu hóa thời gian thường địi hỏi sự đầu tư thêm về lao động, thiết bị, và vật liệu. Tuy nhiên, việc này thường đi kèm với chi phí trực tiếp tăng lên. Đối diện với thách thức này, người quản lý cần xác định rõ mức độ tăng chi phí có thể chấp nhận được để rút ngắn thời lượng mà không ảnh hưởng quá mức đến ngân sách tổng thể. Mối quan hệ giữa thời gian và chi phí trực tiếp khơng phải lúc nào cũng tuyến tính. Đơi khi, việc đầu tư thêm vào nguồn lực có thể giảm đáng kể thời gian cần thiết cho một cơng việc, nhưng cũng có thể đưa ra những chi phí khơng mong muốn. Do đó, sự cân nhắc và phân tích chi tiết giữa các yếu tố này là quan trọng để đảm bảo quyết định tối ưu hóa thời lượng là hợp lý và bền vững cho dự án.

Cách xác định mối quan hệ thời gian – chi phí trực tiếp:

 Lựa chọn ra một vài biện pháp thực hiện công việc.  Xác định thời gian và chi phí trực tiếp của mỗi biện pháp.

 Sử dụng những số liệu này để vẽ quan hệ giữa thời gian và chi phí trực tiếp.  Dựa trên đồ thị này tính hệ số chi phí, hay chính là chi phí gia tăng khi rút

ngắn một đơn vị thời gian của công việc.

 Từ đó, phân tích mối quan hệ thời gian – chi phí trực tiếp.

Có loại quan hệ giữa thời gian và chi phí trực tiếp [54]

 Quan hệ tuyến tính

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Thời gianCmin

Chi phí

Hình 3.1 Quan hệ thời gian – chi phí tuyến tính

 Quan hệ tuyến tính gãy khúc

Thời gianCmin

Chi phí

Hình 3.3 Quan hệ thời gian – chi phí rời rạc

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

 Quan hệ phi tuyến

Thời gianCmin

Chi phí

Hình 3.4 Quan hệ thời gian – chi phí phi tuyến

3.1.3 Sơ đồ mạng và nhân lực

3.1.3.1 Phân phối và sử dụng tài nguyên trong dự án xây dựng [55]

Khi xây dựng kế hoạch tiến độ bằng cách sử dụng biểu đồ mạng, không chỉ quan trọng để đảm bảo rằng các cơng việc được hồn thành đúng thời hạn, mà cịn cần phải xem xét một khía cạnh quan trọng khác: quản lý và phân phối tài nguyên. Việc hiệu quả sử dụng tài nguyên không chỉ ảnh hưởng đến q trình sản xuất mà cịn đặt ra câu hỏi về khả năng tối ưu hóa kinh tế trong q trình triển khai dự án. Khơng chỉ là vấn đề của việc đảm bảo hoàn thành đúng tiến độ, mà còn là việc đảm bảo rằng nguồn lực như nhân sự, vật liệu, và các yếu tố khác được sử dụng một cách hiệu quả nhất. Một chiến lược quản lý tài nguyên thông minh không chỉ giúp đảm bảo rằng mọi công việc diễn ra suôn sẻ mà cịn giúp tối ưu hóa chi phí và tăng cường hiệu suất làm việc. Vì vậy, khi xây dựng kế hoạch tiến độ, chúng ta cần xem xét khơng chỉ khía cạnh thời gian mà cịn khía cạnh tài ngun, để đảm bảo rằng cả hai đều được quản lý một cách hiệu quả và đồng bộ. Điều này sẽ không chỉ đảm bảo sự hoàn thành đúng hạn của dự án mà cịn tối ưu hóa các nguồn lực và mang lại lợi ích kinh tế lâu dài.

Các nguồn lực sử dụng trong quá trình xây dựng đều đa dạng và đặc biệt quan trọng để quản lý chúng một cách hiệu quả. Nhìn chung, tài nguyên này bao gồm nhân lực lao động, cán bộ kỹ thuật, máy móc thiết bị, vật liệu xây dựng và nhiều yếu tố khác. Khi thực hiện lập kế hoạch sử dụng tài nguyên dựa trên sơ đồ mạng, một phương

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

pháp phổ biến là phân loại chúng dựa trên đặc tính về khối lượng sự thay đổi trong q trình sử dụng. Theo tiêu chí này, tài ngun có thể được chia thành hai loại chính: Tài ngun có thể tái chế và tài ngun khơng thể tái chế sau khi sử dụng. Tài nguyên có thể tái chế được bao gồm các yếu tố như cán bộ kỹ thuật, nhân lực lao động, máy móc thiết bị, và cơ sở sản xuất phụ trợ. Điều này có nghĩa là sau khi đã sử dụng, những tài nguyên này có thể được tái sử dụng hoặc chuyển đổi để sử dụng trong các giai đoạn tiếp theo của dự án, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu lãng phí.[54] Điều kiện ràng buộc về tài nguyên trong quá trình phân phối cho sản xuất xây dựng là:

( ) ( )

trong đó :

 Ri(t) – Mức độ sử dụng tài nguyên i tại thời điểm t

 Hi(t) – Khối lượng hiện có của tài nguyên i tại thời điểm t

Mục đích của ràng buộc này là đảm bảo rằng kế hoạch sử dụng tài ngun khơng vượt q khả năng hiện có của đơn vị thi công.

Tài nguyên không thu hồi được là nhóm tài ngun có đặc tính khối lượng biến đổi trong q trình sử dụng. Điều này có nghĩa là khối lượng của chúng thay đổi tỉ lệ thuận với q trình hồn thành cơng việc, khi chúng trải qua quá trình biến đổi để tạo ra sản phẩm hoặc dịch vụ. Trong số các thành viên nổi bật của nhóm này, chúng ta có thể kể đến vật liệu xây dựng, nguyên liệu sử dụng để sản xuất thành phẩm, các cấu kiện và đặc biệt là tiền vốn. Vật liệu xây dựng là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất, nhưng khối lượng của chúng giảm đi theo sự tiêu thụ và sử dụng trong quá trình xây dựng. Nguyên liệu đầu vào cũng trải qua sự biến đổi để trở thành sản phẩm cuối cùng, và cấu kiện cũng theo dõi xu hướng tương tự. Đặc biệt, tiền vố, là một tài nguyên không thu hồi được quan trọng, đại diện cho số tiền được đầu tư và khơng thể tái tạo trong q trình sản xuất. Việc hiểu rõ và quản lý tài nguyên không thu hồi được là quan trọng để đảm bảo sự hiệu quả và bền vững trong quá trình thực hiện dự án xây dựng. Điều kiện ràng buộc liên quan đến loại tài nguyên này là : [54]

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

3.1.3.2 Điều chỉnh sơ đồ mạng theo nhân lực

Nhân lực, là một nguồn tài nguyên có thể tái chế, có đặc điểm là khơng thể dự trữ. Do đó, trong mỗi dự án, chỉ huy động một lượng nhân lực cần thiết để thực hiện công việc. Sự huy động càng ít nhân lực sẽ tăng cao hiệu quả của kế hoạch sản xuất. Muốn vậy khi lập kế hoạch sản xuất phải đề ra chỉ tiêu là sử dụng tài nguyên loại này phải điều hòa và liên tục.

Khi lập sơ đồ mạng, sau khi xem xét và thỏa mãn các tiêu chuẩn về thời gian, nhưng biểu đồ nhân không đáp ứng được các tiêu chí đã được đề ra. Ta cần điều chỉnh sơ đồ mạng theo cách sau: [54]

 Tìm kiếm trên biểu đồ nhân lực để xác định các đoạn thời gian có sự tăng hoặc giảm đột ngột về nhân lực.

 Xác định các công việc thuộc vào thời gian tương ứng với khoảng thời gian mà biểu đồ nhân lực không đạt tiêu chuẩn nói trên.

 Điều chỉnh nhân lực cho các cơng việc đó để đảm bảo rằng chúng nằm trong một đoạn thời gian có nhân lực hợp lý. Đồng thời, có thể thực hiện sự điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian bắt đầu hoặc kéo dài thời gian thực hiện các công việc (với điều kiện không vượt quá thời gian dự trữ) để đạt được mục tiêu mong muốn là: chỗ nhân lực cao được giảm đến tung độ cần thiết, chỗ tung độ thấp được tăng đến tung độ cần thiết.

 Cứ điều chỉnh như vậy cho đến khi đạt được sự điều hòa cho tất cả các khoảng của biểu đồ nhân lực.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

3.2 Logic mờ (fuzzy logic)

3.2.1 Giới thiệu

Khái niệm về logic mờ (fuzzy logic) được đưa ra bởi giáo sư Lotfi Zadeh của đại học UC Berkeley vào năm 1965. Logic mờ cung cấp các khái niệm và mơ hình cho phép giải quyết các vấn đề liên quan đến sự không chắc chắn (uncertain) hay thơng tin khơng chính xác (imprecision). Lý thuyết mờ cung cấp một khung nhìn về cách xử lý thơng tin có tính ngơn ngữ như "hơi hơi", "gần như", "khá là", "rất", và giúp tạo ra một cấu trúc suy luận tương tự như khả năng lập luận của con người.[56] Ngày nay, lý thuyết mờ đã được ứng dụng rộng rãi và mang lại nhiều kết quả to lớn. Cụ thể là các sản phẩm sử dụng công nghệ mờ là khá phổ biến trên toàn thế giới như máy giặt logic mờ, máy ảnh, camera kỹ thuật số, xe hơi, tàu điện tự động ở Nhật, ....

3.2.2 Khái niệm tập mờ (fuzzy set)

Tập mờ A được định nghĩa trên tập X, là một tập hợp mà mỗi thành viên của nó được biểu diễn dưới dạng cặp giá trị (x, µA(x)) trong đó : x ∈ X và µA(x) là một ánh xạ A:X [0,1]. Ánh xạ µA được gọi là hàm thành viên của tập mờ A, và chính nó là đại diện cho mức độ phụ thuộc của mỗi phần tử trong tập cơ sở X vào tập mờ A, với giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

Nếu X ={x x1, 2,...,xn là một tập hữu hạn và A là một tập mờ, chúng ta có thể sử dụng ký hiệu sau để trình bày :

A= /x  /x ...n/xn CT 3.3

trong đó: µi/xi thể hiện mức độ thành viên của xi trong tập mờ A.

3.2.3 Một số khái niệm trong Lý thuyết mờ (fuzzy theory) 3.2.3.1 Biên giới tập mờ A (support của A)

Biên giới của tập mờ A (kí hiệu supp(A)) là tập hợp rõ bao gồm những phần tử của X có mức thành viên trong A cao hơn 0.

sup p A( ) xX A( )x 0 CT 3.4

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

3.2.3.3 Tập mờ lồi (convex fuzzy set)

Một tập mờ A, nằm trong tập X, được xem là một tập mờ lồi nếu tất cả các tập con ở mức α (α-level) của nó đều là tập lồi của tập X  



0,1



Tập mờ lồi Tập mờ không lồi

Hình 3.5 Tập mờ lồi và tập mờ khơng lồi

3.2.3.4 Số mờ (fuzzy number)

Một số mờ A được định nghĩa là một tập mờ có hàm thành viên liên tục, lồi và thường xuyên. Có nhiều dạng số mờ khác nhau, bao gồm hình thang, hình tam giác, Bell, Gaussian, Sigmoid, và nhiều dạng khác. Trong số đó, số mờ dạng tam giác và hình thang thường được ưa chuộng và sử dụng phổ biến hơn cả.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Số mờ tam giác

yb a

yc d

y=1Giá trị hàm

b a

t dy

c d

y=1Giá trị hàm

Luật IF – THEN hay còn gọi là phát biểu có điều kiện (conditional statement) có dạng như sau :

IF (x1 is A1) và (x2 is A2) và ... (xn is An) THEN is B

Ví dụ :