Ứng dụng logic mờ để đánh giá rủi ro thi công công trình

THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012

100

ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THI CÔNG CÔNG TRÌNH
Khoa Kỹ thuật H tầng đô thị, tr

ng

Nguyễn Kim Cƣờng
i học X y d ng Miền Trung

Tóm tắt: Mục đích của bài báo x y d ng ch ơng trình đánh giá định l ợng rủi ro trong quá
trình thi công công trình. ầu tiên xác định các yếu tố rủi ro trong quá trình thi công làm biến
số đầu vào, sau đó sử dụng hệ thống suy diễn m để x y d ng thuật toán cho ch ơng trình đánh
giá rủi ro công trình trên nền phần mềm matlab, cho phép ng i dùng nhập các đánh giá m
vào ch ơng trình, giá trị trả về là đồ thị kết quả các biến đầu ra và một giá trị định l ợng sau
khi khử m .

I. Đặt vấn đề:
Trong những năm gần đ y, có rất nhiều công
trình xảy ra các s cố đáng tiếc mà nguyên
nh n của nó là do chúng ta không có s chú
trọng cần thiết đến kế ho ch quản lý rủi ro
dẫn đến hậu quả vô cùng to lớn, nh s sụp
đổ hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ (Hình 1), nứt
đập thủy điện Sông Tranh 2 (Hình 2) hay sập

Những s cố công trình này có rất nhiều
nguyên nh n, mà phần nhiều do s chủ quan
và thiếu động l c của con ng i trong các

kh u khảo sát đo đ c, tính toán thiết kế, thi
công lắp d ng.

cầu ở thành phố Minneapolis bắc qua sông
Mississipi ở Mỹ (Hình 3)

Hình 3. Vết nứt thủy điện Sông Tranh 2
ã đến lúc chúng ta cần chú trọng
Hình 1. Toàn cảnh sập hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ

Hình 2. Sập Cầu bắc qua sông Mississipi

nhiều hơn việc ph n tích quản lý các rủi ro
trong giai đo n tiền d án, cần s phổ biến
rộng rãi và xem kế ho ch quản lý rủi ro là
một trong những tiêu chí quan trọng để l a
chọn nhà thầu.
ể ph n tích quản lý rủi ro, chúng ta
tìm hiểu rủi ro là gì qua khái niệm cơ bản sau:
Rủi ro là những s kiện có thể và
không thể xảy ra trong t ơng lai, mà nếu xảy
ra thì nó ảnh h ởng đến mục tiêu d án nh
về chi phí, tiến độ, môi tr ng xung quanh,
và cả sức khỏe và tính m ng con ng i...


THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012

Việc đánh giá rủi ro hiện nay chủ yếu mang
tính d đoán định tính thiếu tính định l ợng

cho một giá trị cụ thể, vì thiếu thông tin hoặc

Hình 4:
tập rõ

101

ồ thị thể hiện khác biệt tập m và

chất l ợng thông tin không đáng tin cậy, hơn
nữa, mỗi công trình có một đặc điểm riêng,
mỗi th i điểm riêng và không gian riêng, do
đó d đoán th ng không chính xác,
Một trong những lý thuyết đang đ ợc ứng
dụng hiện nay để đánh giá những vấn đề mà
nguyên nh n của nó mơ hồ, không rõ ràng,
không chắc chắn là lý thuyết m .
II Lý thuyết mờ:[1],[3]
Lý thuyết m là một lý thuyết tập hợp mở
rộng so với lý thuyết tập hợp cổ điển, mỗi
phần tử bất kỳ nào đó không chỉ phụ thuộc
vào tập hợp duy nhất mà có thể phụ thuộc rất
nhiều tập hợp khác nhau. Mức độ phụ thuộc
tùy thuộc vào tính chất phần tử và không
gian mẫu chứa nó, đặc tr ng cho mức độ
phụ thuộc là những hàm (gọi là hàm thành
viên) có giá trị trong đo n [0,1], không
giống nh lý thuyết tập hợp cổ điển khi xét
một phần tử hoặc đúng (có xác suất P=1)
hoặc sai (có xác suất P=0).

Biểu diễn lý thuyết này d ới d ng tóan học :
A={(x, (x))|x X, (x)  [0,1] }
Trong đó A: Tập m ; x: là phần tử đ i diện
của tập m ; X: không gian mẫu
(x) là hàm thành viên thể hiện mức độ phụ
thuộc phần tử x trong tập X

Hình d ng hàm (x) có thể có rất nhiều d ng
khác nhau, phổ biến là hình d ng sau đ y

D ng tam giác

D ng chữ S
D ng Gauss
Hình 5: Các d ng phổ biến đồ thị hàm thành
viên (x)
Trong bài báo này sử dụng d ng hàm tam
giác và d ng hình thang vì tính tuyến tính và
tính đơn giản của nó.
Những nhận xét về yếu tố rủi ro bằng ngôn
ngữ của ng i dùng sẽ đ ợc chuyển hóa
thành những khoảng m và đ ợc x y d ng
thành các hàm thành viên sau

Bảng 1 Định nghĩa các hàm liên thuộc cho các mờ
Giá trị ngôn ngữ

Giá trị mờ

Nhận xét ngôn ngữ cho biến xác

suất xảy ra rủi ro RP (%)
Rất thấp (VL)

0-23

Thấp (L)

18-42

D ng hình thang

Đồ thị hàm thành viên


THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012
Trung bình(M)

39-63

Cao (H)

60-84

Rất cao (H)

79-100

102

Nhận xét ngôn ngữ cho biến mức

độ tác động RI (%)
Rất nhỏ (VS)

0-24

Thấp (S)

19-40

Trung bình(M)

37-63

Lớn (H)

58-78

Rất lớn (H)

76-100

Nhận xét ngôn ngữ cho biến rủi
ro thi công công trình RA (%)
Rất thấp (VL)

0-22

Thấp (L)

20-43

Trung bình(M)

38-59

Cao (H)

57-81

Rất cao (H)

78-100



1

0

VL

L

M

H

VH

20 22 38 43 57 5978 81 100

III Nhận dạng các yếu tố rủi ro:
Có rất nhiều nguồn để nhận d ng các yếu tố
rủi ro làm biến số đầu vào nh tham khảo ý
kiến của chuyên gia, nguồn dữ liệu lịch sử ...

X

Trong số nhiều yếu tố rủi ro [2] trong thi
công công trình ng i nghiên cứu chọn các
yếu tố và kí hiệu nh bảng sau:

Bảng 2 Đặt tên các biến rủi ro
STT

Các yếu tố rủi ro thi công công trình

Kí hiệu

(1).

Biện pháp thi công không phù hợp

CM

(2).

Kế ho ch phòng ngừa rủi ro kém

PN

(3).

Không xử lý kịp S cố bất th

(4).

Chất l ợng vật t nh n công thiết bị

(5).

Rủi ro bất khả kháng

(1) Biện pháp thi công không phù hợp
(CM): Khi đấu thầu để được trúng thầu các
nhà thầu lu n đề xuất đầy đủ c ng nghệ hiện
đại, nguồn nhân lực dồi dào, các giải pháp
thi c ng đúng đắn, tuy nhiên khi trúng thầu
thì thực tế triển khai rất khác, biện pháp thi
c ng kh ng phù hợp với cam kết chất lượng

ng của địa chất

UNG
QW
RJ

(2) Kế hoạch phòng ngừa rủi ro kém (RP):
không có kế hoạch phòng ngừa rủi ro, không
có qui trình quản lý rủi ro hiệu quả, không

kiểm soát được mầm móng rủi ro để giải quyết
triệt để, hoặc lúng túng trong khâu xử lý kỹ
thuật, có thể xảy ra hậu quả nghiêm trọng
(3) Chất lượng vật liệu, nhân công, trang
thiết bị (QW): Các nguồn lực này quyết định


THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012
chất lượng công trình, việc hư hỏng máy
móc trang thiết bị gây ra trễ tiến độ công
trình, chất lượng vật liệu kém gây ra sự cố
cho c ng trình, đặc biệt là nhân công, nếu
kh ng được đào tạo tốt có thể để lại hậu quả
xấu cho công trình.
(4) Không xử lý kịp Sự cố bất thường của
địa chất(UNG): như gặp hiện tượng lún sụp
cục bộ (thi công gặp túi bùn cục bộ), sụt
mực nước ngầm đột ngột phá vỡ kết cấu hiện
trạng của đất nền.
(5) Rủi ro do bất khả kháng: hiện tượng
khách quan: động đất, mưa bão, chiến
tranh, dịch họa, cháy nổ...

103

IV Hệ thống suy luận mờ:

Hình 7 Mô hình minh họa suy luận m
V Viết thuật toán chƣơng trình :
Bƣớc 1: X y d ng hàm ch ơng trình con

cho các hàm liên thuộc
Bƣớc 2: M i ng i dùng cho đánh giá và
nhập vào các giá trị m của các biến số đầu
vào
Bƣớc 3: Lập các mệnh đề logic m thể hiện
mối t ơng tác giữa các biến số
Bƣớc 4: Khử m ( ph ơng pháp trung bình
trọng số)
Bƣớc 5: In kết quả và đồ thị của biến đầu ra.

Hình 6 Sơ đồ khối đánh giá rủi ro thi
công công trình
Bảng 3 một số qui luật kết hợp của các biến số đầu vào
1
2
3
4
5

IF CM VL AND PN VL AND UNG VL
IF CM L OR PN L OR UNG OR L
IF CM M OR PN M OR UNG M
IF CM M AND PN M AND UNG M OR CM H OR PN H OR UNG H
IF CM H AND PN H AND UNG H OR CM VH OR PN VH OR UNG VH

THEN RPVL
THEN RP L
THEN RP L
THEN RP H
THEN RP VH

Bảng 4 ngƣời dùng nhập giá trị mờ các biến đầu vào
STT TÊN BIẾN
QW
1
UNG
2
PN
3
CM
4
RJ
5

CÁC YẾU TỐ RỦI RO

Chất l ợng Vật t , Nh n Công, Thiết bị
Không xử lý kịp s cố bất th ng của địa chất
Kế ho ch phòng ngừa rủi ro kém
Biện pháp thi công không phù hợp
Bất khả kháng

RP
14
55
85
27
30

RI

36
72
52
34
40


THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012

Giá trị xác suất xảy ra rủi ro là
RP=51.698 %
1
0
-1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.5
0
1

0.5
0
1
0
-1
0.4
0.2
0
1
0.5
0

Hình 8 Đồ thị thể hiện kết quả chƣơng
trình đánh giá xác suất xảy ra rủi ro
1
0
-1
1
0.5
0
1
0.5
0
1
0.5
0
1
0
-1
1

0.5
0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Hình 9 Đồ thị thể hiện kết quả chƣơng
trình đánh giá mức độ tác động
Giá trị mức độ tác động RI= 49.9168%

104

Hình thể hiện kết quả ch ơng trình đánh giá
rủi ro thi công công trình
Gía trị rủi ro RA= 63.0274 %
VI Kết luận
Ch ơng trình đánh giá rủi ro thi công
công trình giúp cho ng i dùng một cách
nhanh chóng đánh giá định l ợng rủi ro
trong quá trình thi công, và giúp cho ban chỉ
huy công tr ng có s chú trọng cần thiết

vào các yếu tố rủi ro và có biện pháp phòng
ngừa thích hợp để giảm thiểu hoặc tránh mọi
rủi ro có thể xảy ra trong lúc thi công, nhằm
đem l i chất l ợng cho cuộc sống. Tuy nhiên
ch ơng trình cũng manh tính chất tham
khảo, chứ không thể thay thế con ng i ra
quyết định .
Lý thuyết m đã ra đ i l u và đ ợc
ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh v c
khoa học, kinh tế, điều khiển học, và cũng
đơn giản. Do đó kiến nghị cần đ a lý thuyết
này vào công tác giảng d y phổ biến rộng rãi
hơn. Chúng tôi kêu gọi các cơ quan quản lý
d án, các nhà đầu t , chú trọng hơn công
tác quản lý rủi ro, cần đ a kế ho ch quản lý
rủi ro vào hồ sơ m i thầu xem nh là một
tiêu chí đánh giá năng l c của nhà thầu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. George Bojadziev, Maria Bojadziev ,“Fuzzy Logic for Business,Finance, and
Management” ,Edition 2th, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd Singapore,2007.
[2]. Shih-Tong Lu, Cheng-Wei Lin, Hsin-Lung Liu, “ Key Risk Factors Assessment for Metropolitan Underground Project”, proceedings of the 11th Joint Conference on Information
Sciences,Published by Atlantis Press,2008.
[3]. Nguyễn Nh Phong Sách “Lý thuyết m và ứng dụng”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật,
năm 2007.
[4]. Nguyễn Kim C ng, luận văn “ Ứng dụng lý thuyết m đánh giá rủi ro trong Công Trình
Ngầm”.