Báo cáo nghiên cứu khoa học: "XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU HOÁ THEO CHỈ TIÊU THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ TRÊN SƠ ĐỒ MẠNG" doc

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
48
XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU HOÁ THEO
CHỈ TIÊU THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ TRÊN SƠ ĐỒ MẠNG
ESTABLISHING AN OPTMIZING PROGRAM BY TIME AND COST
STANDARDS FOR NETWORK DIAGRAM

Phạm Thị Trang
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng là một trong những giải pháp
tương đối hữu hiệu nhằm rút ngắn thời gian thực hiện từng danh mục công việc hay toàn bộ công
trình tương ứng với tổng chi phí thấp nhất. Xuất phát từ vấn đề hạn chế về nguồn vốn đầu tư
trong xây dựng, tính cạnh tranh khốc liệt về giá thành và hiệu quả của việc rút ngắn thời gian thi
công để sớm đưa công trình vào khai thác, nên việc nghiên cứu thiết lập chương trình tính toán
tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian với chi phí tăng thêm nhỏ nhất là hết sức cần thiết
nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao trong việc tổ chức sản xuất xây dựng công trình.
ABSTRACT
Establishing an optimizing by time and cost standards for the network diagram is a
relatively effective solution to reduce the implementation time for each category of work or the
whole project at the lowest cost. Based on the limited building investment, high competion in
terms price and effect of the reduced implementation time to put the project into early operation,
it is necessary to study and establish an optimizing time and cost standards for the network
diagram, in order to bring about high economic effect in organizing and implementing the
construction.

1. Đặt vấn đề
Năm 2007 Việt Nam gia nhập WTO. Nguồn vốn FDI tuôn chảy ào ạt vào nước
ta đã đem lại cơ hội mới và nhiều thách thức to lớn cho sự phát triển của thị trường xây
dựng nước ta trong giai đoạn sắp tới. Hơn thế nửa, việc mở cửa thị trường sẽ tạo ra áp

lực cạnh tranh rất cao cho tất cả doanh nghiệp hiện đang hoạt động trong lĩnh vực xây
dựng. Các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài với tiềm lực tài chính mạnh và
phong cách quản lý hiện đại sẽ là những đối thủ cạnh tranh thực sự đối với các doanh
nghiệp trong nước. Do vậy đòi hỏi ngành xây dựng trong nước cần nâng cao năng lực
cạnh tranh, phát triển phù hợp với tiêu chuẩn và thông lệ Quốc tế. Một trong số những
vấn đề mấu chốt để tạo nên năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp xây dựng chính là
việc rút ngắn thời gian thi công với chi phí tăng thêm ít nhất nhằm tạo hiệu quả kinh tế
cao khi sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng.
Ngày nay máy tính điện tử đã được sử dụng rất phổ biến, các chương trình phần
mềm liên quan đến lập kế hoạch tiến độ, điều chỉnh và tối ưu hoá kế hoạch tiến độ đã có
sẵn khá nhiều, tiêu biểu có phần mềm Microsoft Project với nhiều tính năng ưu việt và
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
49
tiện dụng nhưng chỉ giải quyết được một số trong những bài toán đặt ra về tối ưu hoá sơ
đồ mạng như tối ưu tài nguyên, thời gian, n hân lực. Tuy nhiên bài toán tối ưu hoá theo
chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng đang là vấn đề đáng quan tâm trong nền kinh
tế thị trường có tính cạnh tranh khốc liệt về giá thành công trình. Với chương trình
WinQSB đã giải quyết được bài toán tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí, tuy
nhiên nó còn tiềm ẩn nhiều mặt hạn chế, chính vì thế bài báo này đã cung cấp một
chương trình tính toán tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí hoàn thiện hơn và giải
quyết những nhược điểm của chương trình WinQSB.
2. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết lập chương trình tối ưu hóa sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí
nhằm góp phần tạo điều kiện tự động hoá quá trình rút ngắn thời gian thi công xây
dựng.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Lĩnh vực lập kế hoạch tổ chức và chỉ đạo thi công công trình xây dựng.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp sơ đồ mạng lưới: Đó là mô hình lập kế hoạch dựa trên cơ sở lý

thuyết đồ thị; công thức toán học; thuật toán tìm đường đi dài nhất, lý thuyết về lập kế
hoạch chỉ đạo sản xuất trong các doanh nghiệp xây dựng.
3. Mô hình bài toán tối ưu hóa theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng
3.1. Thiết lập các mối liên hệ và các ràng buộc cho bài toán
3.1.1. Điều kiện mang tính công nghệ:
t
i
+t
ij
-t
j
≤
0
Trong đó:
t
i
t
: Thời gian thực hiện sự kiên i
j
t
: Thời gian thực hiện sự kiên j
ij:
3.1.2. Điều kiện ràng buộc phạm vi thay đổi thời gian của các hoạt động:
Thời gian thực hiện công việc ij
t
min
≤
t
ij
≤

t
Trong đó:
t
min
t: Thời gian bình thường để thực hiện công việc ij
: Thời gian tối thiểu để thực hiện công việc ij
3.1.3. Điều kiện ràng buộc về thời gian hoàn thành dự án:
t
n
- t
1
≤
T
Trong đó:
k

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
50
t
1
t
:Thời gian thực hiện sự kiện 1
n
T
:Thời gian thực hiện sự kiện n
k
3.1.4. Mối liên hệ giữa thời gian và chi phí:
:Thời gian dự định hoàn thành toàn bộ công việc
e
ij

min
min
ijij
ijij
tt
CC
−
−
=
Trong đó:
e
ij
C
: Chi phí bù của công việc ij (phụ phí)
ij
Cij
: Chi phí thi công khẩn trương của công việc ij
min
t
: Chi phí thi công bình thường của công việc ij
ij
min
t
: Thời gian thi công khẩn trương của công việc ij
ij
Chi phí bù biểu thị cái giá mà ta phải trả khi rú t ngắn thời gian thực hiện công
việc.
: Thời gian thi công bình thường của công việc ij.
3.1.5. Mối liên hệ giữa thời gian hoàn thành toàn bộ công trình với thời gian thực hiện
từng danh mục công việc:

T
G
∑
ij
t
= max
3.2. Xây dựng chương trình giải mô hình bài toán tối ưu theo chỉ tiêu thời gian - chi
phí trên sơ đồ mạng
3.2.1. Phân tích mô hình và phương pháp giải mô hình
Bài toán được đặt ra là cần tìm phương án rút ngắn thời hạn thực hiện toàn bộ
các công việc đòi hỏi chi phí gia tăng nhỏ nhất (rút ngắn thời gian thi công ngắn nhất
với giá thành thấp nhất có thể).
Phương pháp thực hiện việc rút ngắn thời gian:
Bước 1: Lập sơ đồ CPM tìm đường găng và các công việc trên đường găng.
Bước 2: Tính chi phí cho việc rút ngắn của từng công việc, tính chi phí bù.
Bước 3: Chọn công việc trên đường găng có chi phí bù nhỏ nhất và rút ngắn tối
đa công việc này nếu có thể hoặc rút ngắn thời gian hoàn thành công
việc này đến mục tiêu đã định.
Bước 4: Kiểm tra lại xem đường găng mà ta đã rút ngắn có còn là đường găng
không, nếu nó vẫn là đường găng thì quay về b ước 3 và cứ làm như
vậy cho đến khi đạt mục tiêu rút ngắn cho trước.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
51
3.2.2. Xây dựng thuật toán tối ưu hóa theo chỉ tiêu thời gian – chi phí trên sơ đồ mạng

4. Thử nghiệm chương trình trên số liệu thực tế: Vận dụng chương trình để rút
ngắn thời gian thi công cho công tác phần ngàm công trình: Nhà điều hành điện
lực Đà Nẵng
Bảng tổng hợp các thông số đầu và cho bài toán
TT Tên công việc

Ký
Hiệu
Thời gian thi công
(ngày)
Chi phí thi công
(đồng)
Bình
thường
Khẩn
trương
Bình
thường
Khẩn
trương
1 Chuẩn bị
1-2
1 1 250.000

250.000

2 Đào đất thủ công đợt 1 2-3 2 1 784.858

902.587

3 Đào đất bằng cơ gới 3-4 4 2 3.494.307

3.526.804

4 Sửa HM bằng thủ công 4-5 5 3 2.354.572

2.637.121

5 Đổ bê tông lót móng 5-6 7 4 9.952.642

10.201.145

6 Lắp đặt ván khuôn móng
7-8
12 6 4.445.639

4.745.533


BEGIN
v = 1
GetVTE(v, x, y)
Tdc = MTT[x, y]
Tam = MTTmin[x, y]

MTT[x, y] = tdc

Dijkstra
GanMTB(c)
MTDC[x, y] = tdc
Tdc = tdc - 1
Sosanh(B, C) = True
And (d[t] = Tmax)
Or (tdc < tam)
False

Tdc<tam

(tdc < tam ) or
sosanh(B, C) = false

True
(v>k ) or (test = True)
and (d[t] = Tmax)
False
True
MTT[x, y] = tam

False
True
v = v + 1
False
True
END
In kết quả
Gán MTT_tcd
Tính chi phí
Gán Mảng E
Tối ưu
Đường găng Dijkstra
Nhập 4 ma trận
MTT, MTTmin, MTC


Gán ma trận B
Tính chi phí bù

GetVTE
Sơ đồi khối tổng quát Sơ đồ khối thuật toán tối ưu
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
52
7 Lắp đặt cốt thép móng 9-10 15 8 73.447.737

73.888.864

8 Đổ bê tông móng 11-12 12 6 76.395.608

77.735.205

9 Tháo ván khuôn móng 13-14 6 3 809.737

881.447

10 Lấp đất đợt 1 15-16 9 5 9.413.106

10.668.187

11 Công tác hầm vệ sinh 17-18 5 3 8.148.728

8.418.924

12 Xây giằng, dầm móng 19-20 5 3 5.373.774

5.537.434

13 Lấp đất đợt 2 16-21 8 4 8.442.822

9.709.245

14 Bê tông dầm,giằng móng 21-22 5 3 36.296.794

37.208.957

15 Đắp đất tôn nền nhà 22-23 5 3 3.541.973

3.967.010

Kết quả tính toán với thời gian rút ngắn là 15 ngày (theo yêu cầu của chủ đầu tư)

Như vậy với thời gian yêu cầu rút ngắn đặt ra là 15 ngày so thì chi phí tăng thêm
là 1.375.120 đồng.
Chi phí để hoàn thành các công tác thuộc phần ngầm trước khi rút ngắn là:
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
53
243.152.297 đồng.
Chi phí để hoàn thành phần ngầm với thời gian rút ngắn 15 ngày là: 244.527.417
đồng.
Như vậy so với khoản được thưởng khi rút ngắn tổng tiến độ theo qui định trong
hợp đồng ký kết là 0,5% cho hơn 10 ngày vượt kế hoạch thì khoản chi phí tăng thêm
này là rất bé so với khoản được hưởng do rút ngắn tiến độ. Do vậy trong thực tế bài toán
tối ưu trên là rất có ý nghĩa .
Việc rút ngắn thời gian thi công công trình để sớm đưa công trình vào sử dụng
có ý nghĩa thực tiễn lớn. Nó sẽ góp phần làm giảm hiện tượng ứ đọng vốn thi công công
trình, tạo thuận lợi để công trình sớm phát huy công năng của nó, làm t ăng hiệu quả
kinh doanh của chủ đầu tư.
5. Kết luận và kiến nghị
Với chương trình tính toán t ối ưu hoá sơ đồ mạng WinQSB, việc rút ngắn thời gian

đã làm thay đổi và xuất hiện nhiều đường găng mới, quá trình tối ưu hoá sẽ làm cho các
công việc dần trở thành là những công việc găng, thế nhưng số lượng các công việc găng
trong một dự án khá lớn vượt quá 10% thực sự là một vấn đề bất cập mà thực tế trong công
tác tổ chức thực hiện dự án, công trình rất khó có thể thực hiện được do thời gian dự trữ quá
ít nên vi ệc thực hiện dự án là kém an toàn và còn mang nặng tính chất lý thuyết.
Với chương trình tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã
không làm xuất hiện thêm đường găng mới do vậy ít làm ảnh hưởng đến thời gian dự trữ
của toàn bộ dự án, việc thực hiện dự án thực sự bám sát và mang tính chất thực tế nhiều
hơn, dễ thực hiện hơn và kết quả tính toán tối ưu hơn về mặt chi phí.
Như vậy với các thông số đầu vào của một dự án là như nhau, qua quá trình
phân tích và xử lý số liệu tính toán, hai ch ương trình WinQSB và chương trình Tối ưu
hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã cho ra kết quả tính toán về thời gian
rút ngắn tối đa và tối thiểu là như nhau. Tuy nhiên chi phí gia tăng cho việc rút ngắn là
khác nhau và có sự chênh lệch nhau về mặt giá trị, sở dĩ có như vậy là do quá trình tối
ưu hoá được thực hiện theo hai hướng khác nhau và chương trình tối ưu hoá theo chỉ
tiêu thời gian - chi phí mang tính thực tế hơn, đó chính là nét thành công của chương
trình. Do vậy việc xây dựng chương trình tính toán tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu
thời gian - chi phí đã góp phần quan trọng vào công tác tổ chức thực hiện dự án thi công
công trình, giải quyết tốt bài toán tối ưu về thời gian và chi phí, tạo thế mạnh cạnh tranh
trong tranh thầu, đảm bảo hoạt động kinh doanh có lợi cho doanh nghiệp xây dựng.
Vấn đề thời gian và giá thành trong xây dựng là một vấn đề rất quan trọng, giữa
thời gian hoàn thành thời hạn xây dựng công trình và giá thành toàn bộ có mối quan hệ
chặt chẽ. Thi công đúng thời hạn với chi phí nhỏ nhất sẽ mang lại những kết quả to lớn
về kinh tế và chính trị. Vì vậy thi công nhanh nhất với giá thành rẻ nhất là mục tiêu của
các hoạt động đấu thầu trong xây dựng. Đây là một vấn đề phức tạp và hấp dẫn đang đòi
hỏi người làm công tác tổ chức và điều khiển xây dựng quan tâm đến.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Barry Benator and Albert Thumann (2003), Project Management and Leadership
Skills for Engineering and Construction Projects, The Fairmont Press, the United
States of America.
[2] Flavio Cozzi (2008), Industrial Project Management: Planning, Design, and
Construction, Stefano Tonchia University of Udine.
[3] Keith Potts (2008), Construction Cost Management: Learning from case studies,
by Taylor & Francis Group, in the USA and Canada.
[4] Murray B. Woolf (2007), Faster Construction Projects with CPM Scheduling, The
McGraw-Hill Companies, the United States of America.
[5] Jonathan F. Hutchings (2004), Project Scheduling Handbook, Marcel Dekker Inc,
the United States of America.
[6] Thomas Euher (2003), Programming and scheduling techniques, Unsw Press, the
United States of America.