Kết hợp lý thuyết tập mờ và giải thuật di truyền để giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH VĂN ANH TUẤN

ĐỀ TÀI:

KẾT HP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI
DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA
VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG
Mã ngành
: 60.58.90

PHẦN THUYẾT MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 - 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. LÊ VĂN KIỂM

TS. NGÔ QUANG TƯỜNG

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:

Luận văn được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày

tháng

năm 2007


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

Tp. HCM, ngày

tháng

năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên : HUỲNH VĂN ANH TUẤN
Ngày sinh : 09 / 05 / 1981
Chuyên ngành: Công nghệ và Quản lý xây dựng
Khóa : 2005

Phái : Nam
Nơi sinh : Khánh Hòa.

1. TÊN ĐỀ TÀI :

KẾT HP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI DI TRUYỀN ĐỂ
GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Chương 1 : Giới thiệu.
Chương 2 : Tổng quan.
Chương 3 : Phương pháp luận để giải quyết vấn đề.
Chương 4 : Mô hình hóa bài toán.
Chương 5 : Giới thiệu chương trình và ví dụ minh họa.
Chương 6 : Kết luận và kiến nghị.
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16 / 07 / 2007
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 16/ 12 / 2007
5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. LÊ VĂN KIỂM
TS. NGÔ QUANG TƯỜNG

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

PGS. LÊ VĂN KIỂM

TS. NGÔ QUANG TƯỜNG

CN BỘ MÔN QL
CHUYÊN NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn thạc só này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp
đỡ của Quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, đặc biệt là công lao của quý
Thầy Cô trong ban giảng dạy ngành Công nghệ và quản lý xây dựng. Hôm nay, với
những dòng chữ này, em xin ghi nhận và tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Xin chân thành cám ơn Thầy PGS. LÊ VĂN KIỂM, Thầy TS. NGÔ QUANG
TƯỜNG đã tận tình hướng dẫn, đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, kiến thức quý báu
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, đặc biệt là trong thời gian làm luận văn
này.
Xin chân thành cám ơn các anh em đồng nghiệp thuộc Công ty cổ phần xây
dựng số 1 (COFICO) đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thu thập số liệu, cung cấp nhiều tài
liệu tham khảo và ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, con xin cám ơn Ba và Mẹ đã luôn luôn động viên, giúp đỡ quan
tâm sâu sắc đến con trong suốt thời gian vừa qua.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 16/12/2007.
Tác giả

HUỲNH VĂN ANH TUAÁN

I


TÓM TẮT NỘI DUNG
Phương pháp phân tích truyền thống để giải bài toán tối ưu về thời gian và

chi phí dự án đều giả định rằng thời gian và chi phí của một công tác là xác định
chắc chắn. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện dự án, thời gian thực hiện các công
tác là không chắc chắn vì chịu nhiều sự tác động của môi trường bên ngoài như: sự
thay đổi thời tiết, sự đông đúc trên công trường làm việc, trình độ tay nghề của
người công nhân, … Luận văn sẽ đề xuất một phương pháp mới để giải bài toán tối
ưu thời gian và chi phí dự án dưới điều kiện không chắc chắn. Lý thuyết tập mờ
được áp dụng để mô phỏng sự không chắc chắn của thời gian công tác. Thuật giải
di truyền sẽ được sử dụng để tìm kiếm cực tiểu chi phí trực tiếp của dự án ứng với
một thời gian xác định. Mặt khác, mục tiêu của mô hình là thiết lập các đường cong
tối ưu về thời gian và chi phí dự án dựa trên những mức rủi ro khác nhau xác định
bởi người ra quyết định.

ABSTRACT
Traditional time-cost trade-off analysis assumes that the time and cost of an
option within an activity are deterministic. However, during project implementation,
activity duration is uncertain due to variations in the outside enviroment, such as
weather, site congestion, productivity level, etc. This thesis presents a new
approach to solve the time-cost trade-off problem under uncertainty. Fuzzy set
theory is used to model the uncertainties of activity durations. Genetic algorithms
are used to search for the minimum project direct costs for a specific project
duration within feasible project time spectrums. In other words, the focus of the
model is to find time-cost trade-off curves based upon different risk levels defined
by decision makers.

II


MỤC LỤC
1.

Chương 1: GIỚI THIỆU ...........................................................

1

1.1

Giới thiệu ....................................................................................

1

1.2

Đặt vấn đề ..................................................................................

1

1.3

Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................

4

1.4

Phạm vi nghiên cứu ....................................................................

4

1.5

Phương pháp nghiên cứu ............................................................

5

1.6

Nội dung luận án .......................................................................

5

2.

Chương 2: TỔNG QUAN ..........................................................

8

2.1

Lập và quản lý dự án .................................................................

8

2.1.1

Khái niệm chung về dự án và lập dự án ....................................

8

2.1.2

Các bước cần thực hiện trong lập dự án .................................... 11

2.1.3

Mục tiêu chính của quản lý dự án .............................................. 11

2.1.4

Nội dung công tác quản lý dự án ................................................ 12

2.1.4.1

Quản lý quy mô dự án ................................................................ 12

2.1.4.2

Quản lý tiến độ dự án ................................................................. 12

2.1.4.3

Quản lý chi phí dự án.................................................................. 13

2.1.4.4

Quản lý chất lượng dự án ........................................................... 13

2.1.4.5

Quản lý thông tin dự án .............................................................. 13

2.1.4.6

Quản lý rủi ro dự án.................................................................... 13

2.1.4.7

Quản lý cung ứng dự án .............................................................. 14

2.2

Quản lý tiến độ dự án ................................................................ 14

2.2.1

Khái niệm về tiến độ xây dựng .................................................. 14

2.2.2

Các bước lập tiến độ................................................................... 15

2.2.3

Các dạng tiến độ ........................................................................ 16

2.3

Bài toán quan hệ giữa thời gian và chi phí................................. 18

2.3.1

Giới thiệu .................................................................................... 18

III


2.3.2

Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là liên tục ......... 19

2.3.2.1

Phương pháp xác định................................................................. 19

2.3.2.2

Phương pháp ngẫu nhiên ........................................................... 20

2.3.3

Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là rời rạc ........... 21

2.3.3.1

Phương pháp xác định................................................................. 21

2.3.3.2

Phương pháp ngẫu nhiên ........................................................... 22

2.4

Các phương pháp giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí
dự án ........................................................................................... 23

2.4.1

Thuật giải tìm kiếm heuristic...................................................... 23

2.4.2

Phương pháp quy hoạch toán học ............................................... 24

2.4.3

Phương pháp mô phỏng .............................................................. 25

2.4.4

Thuật giải di truyền (GA) ........................................................... 28

3.

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐỂ GIẢI QUYẾT
CÁC BÀI TOÁN ..................................................... 30

3.1

Lý thuyết tập mờ ........................................................................ 30

3.1.1

Giới thiệu .................................................................................. 30

3.1.2

Giới thiệu về tập mờ................................................................... 31

3.1.3

Lý thuyết tập mờ ........................................................................ 34

3.1.4

Logic mờ .................................................................................. 42

3.1.5

Hệ thống logic mờ ...................................................................... 44

3.2

Thuật giải di truyền .................................................................... 47

3.2.1

Giới thiệu về thuật giải di truyền ............................................... 47

3.2.2

Các tính chất đặc thù của thuật giải di truyền ............................ 48

3.3

Cơ chế thực hiện của thuật giải di truyền .................................. 48

3.3.1

Mã hóa

3.3.2

Hàm mục tiêu ............................................................................. 49

3.3.3

Chọn lọc cá thể........................................................................... 49

3.3.3.1

Chọn lọc theo quy tắc bánh xe roulete....................................... 50

3.3.3.2

Chọn lọc xếp hạng...................................................................... 51

.................................................................................. 48

IV

3.3.3.2

Chọn lọc cắt ................................................................................ 52

3.3.4

Lai ghép

3.3.4.1

Lai ghép một điểm...................................................................... 53

3.3.4.2

Lai ghép nhiều điểm ................................................................... 53

3.3.4.3

Lai ghép đều ............................................................................... 54

3.3.5

Đột biến

3.3.5.1

Đột biến một điểm ...................................................................... 56

3.3.5.2

Đột biến nhiều điểm ................................................................... 56

3.4

Mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí.................................. 57

4.

Chương 4: MÔ HÌNH HÓA BÀI TOÁN ................................ 61

4.1

Vấn đề đặt ra để nghiên cứu ..................................................... 61

4.1.1

Giới thiệu ................................................................................. 61

4.1.2

Phát biểu bài toán ...................................................................... 62

4.1.3

Yêu cầu của bài toán ................................................................. 62

4.2

Giải quyết vấn đề ....................................................................... 62

4.2.1

Xác định thời gian và chi phí cho từng công tác ........................ 62

4.2.2

Phát biểu toán học của bài toán ................................................ 63

4.3

Mô hình hóa bài toán ................................................................. 63

4.3.1

Sơ đồ cấu trúc của mô hình bài toán .......................................... 63

4.3.2

Ứng dụng lý thuyết tập mờ để xác định thời gian DA ............... 65

4.3.3

Ứng dụng GA để cực tiểu hóa chi phí hoàn thành dự án ........... 70

4.3.4

Sơ đồ thực hiện toán tử di truyền ............................................... 75

4.4

Kết luận

5.

.................................................................................. 52

.................................................................................. 55

.................................................................................. 76

Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ............... 77

5.1

Trình tự thực hiện một bài toán ................................................. 77

5.2

Ví dụ minh họa ........................................................................... 78

5.2.1

Ví dụ 1

.................................................................................. 78

5.2.2

Ví dụ 2

.................................................................................. 86

V


5.2.3

Ví dụ 3

.................................................................................. 100

5.3

Kết luận

.................................................................................. 111

6.

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................ 114

6.1

Kết luận

6.2

Kiến nghị .................................................................................. 118

.................................................................................. 114

TÀI LIỆU THAM KHAÛO ......................................................... 120

VI


HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Chu kỳ hoạt động của dự án ......................................................

8

Hình 2.2 Mức độ nổ lực thực hiện dự án .................................................. 10
Hình 2.3 Tam giác mục tiêu của dự án ..................................................... 12
Hình 3.1 Tập mờ và tập rõ ........................................................................ 33
Hình 3.2 Sự khác biệt giữa tập rõ và tập mờ cho thuộc tính “chiều cao” 34
Hình 3.3 Thí dụ về lõi, biên giới, điểm giao mờ, tập mờ đơn, lát cắt α ... 36
Hình 3.4 Tập mờ lồi và không lồi ............................................................. 36
Hình 3.5 Các dạng số mờ .......................................................................... 37
Hình 3.6 Số mờ tam giác ........................................................................... 38
Hình 3.7 Số mờ hình thang ........................................................................ 38
Hình 3.8 Tập mờ con ................................................................................ 39
Hình 3.9 Hợp của hai tập mờ .................................................................... 39
Hình 3.10 Giao của hai tập mờ .................................................................. 39
Hình 3.11 Bù của tập mờ A ....................................................................... 40
Hình 3.12 Cấu trúc của hệ thống mờ ........................................................ 44
Hình 3.13 Mờ hóa đơn trị .......................................................................... 45
Hình 3.14 Mờ hóa đa trị ............................................................................. 46
Hình 3.15 Các phép mã hóa ...................................................................... 49
Hình 3.16 Chọn lọc theo quy tắc bánh xe Roulete .................................... 50
Hình 3.17 Phân bố của các NST trước khi xếp hạng ................................ 52

VII


Hình 3.18 Phân bố của các NST sau khi xếp hạng .................................... 52
Hình 3.19 Cơ chế lai ghép một điểm.......................................................... 53
Hình 3.20 Cơ chế lai ghép nhiều điểm ....................................................... 54
Hình 3.21 Cơ chế lai ghép đều ................................................................... 55
Hình 3.22 Cơ chế đột biến một điểm ......................................................... 56
Hình 3.23 Cơ chế đột biến nhiều điểm ....................................................... 56
Hình 3.24 Sơ đồ thuật toán của thuật giải di truyền................................... 57
Hình 3.25 Mối quan hệ tiêu biểu giữa thời gian và chi phí công tác ......... 58
Hình 3.26 Mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí công tác .................. 59
Hình 4.1 Cấu trúc của một NST ............................................................... 70
Hình 4.2 Thí dụ về sơ đồ mạng ................................................................ 71
Hình 4.3 Quá trình lai ghép để tạo ra nhiễm sắc thể con ......................... 74
Hình 4.4 Quá trình đột biến để tạo ra nhiễm sắc thể con ........................ 74
Hình 4.5 Chi tiết của sơ đồ thuật toán ....................................................... 76
Hình 5.1 Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 1)........................... 81
Hình 5.2 Thời gian hoàn thành dự án (ví dụ 1) ......................................... 82
Hình 5.3 Thời gian hoàn thành các công tác theo giá trị α (ví dụ 1) ........ 82
Hình 5.4 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 1) .............................................................................. 83
Hình 5.5 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 ................................................. 84
Hình 5.6 Chi tiết lời giải tính toán sơ đồ mạng ứng với Tg = 66 ngày ...... 85
Hình 5.7 Chi tiết lời giải tính toán sơ đồ mạng ứng với Tg = 58 ngày ...... 86

VIII

Hình 5.8 Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 2)........................... 89
Hình 5.9 Thời gian hoàn thành dự án (ví dụ 2) ......................................... 90
Hình 5.10

Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 1 .......... 91

Hình 5.11

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 2)......................................................................... 91

Hình 5.12

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 (ví dụ 2) ............................. 92

Hình 5.13

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 92

Hình 5.14

Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0.6 ....... 93

Hình 5.15

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.6 (ví dụ 2) .......................... 93

Hình 5.16

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt

α =0.6 (ví dụ 2)...................................................................... 94

Hình 5.17

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 95

Hình 5.18

Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0.4 ....... 96

Hình 5.19

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.4 (ví dụ 2) .......................... 96

Hình 5.20

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.4 (ví dụ 2)...................................................................... 96

Hình 5.21

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 97

Hình 5.22

Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0 .......... 98

Hình 5.23

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0 (ví dụ 2) ............................. 98

Hình 5.24

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0 (ví dụ 2)......................................................................... 98

Hình 5.25

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 99

IX


Hình 5.26

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án ứng với các giá
trị lát cắt khác nhau (ví dụ 2) ................................................ 100

Hình 5.27

Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 3) ..................... 103

Hình 5.28

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 3)......................................................................... 104

Hình 5.29

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 (ví dụ 3) ............................. 104

Hình 5.30

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 105

Hình 5.31

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.6 (ví dụ 3)...................................................................... 105

Hình 5.32

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.6 (ví dụ 3) .......................... 106

Hình 5.33

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 106

Hình 5.34

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.4 (ví dụ 3)...................................................................... 107

Hình 5.35

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.4 (ví dụ 3) .......................... 107

Hình 5.36

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 108

Hình 5.37

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0 (ví dụ 3)......................................................................... 108

Hình 5.38

Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0 (ví dụ 3) ............................. 109

Hình 5.39

Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày ........ 109

Hình 5.40

Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án ứng với các giá
trị lát cắt khác nhau (ví dụ 3) ................................................ 110

X


BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Bảng sự thật của mệnh đề ......................................................... 43
Bảng 5.1 Các công việc trong dự án “Xây dựng nhà xưởng” ................... 78
Bảng 5.2 Chi phí cho các công việc của dự án “Nhà xưởng” ................... 79
Bảng 5.3 Kết quả tính toán SĐM khi thời gian dự án Tg = 66 ngày ....... 79
Bảng 5.4 Kết quả tính toán SĐM khi thời gian dự án Tg = 58 ngày ....... 80
Bảng 5.5 Thông tin về các công tác (ví dụ 2)............................................ 89
Bảng 5.6 Thời gian hoàn thành dự án theo giá trị lát cắt α (ví dụ 2)........ 90

Bảng 5.7 Thông tin về các công tác (ví dụ 3) .......................................... 100

XI


Chương 1: Giới thiệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 GIỚI THIỆU
Trong bối cảnh nền kinh tế thị trường ngày nay, sự cạnh tranh giữa các nhà
thầu ngày càng gay gắt và khốc liệt. Để có lợi nhuận và tồn tại, các nhà thầu
không ngừng tìm kiếm các phương thức thi công sao cho thời gian và chi phí của
dự án là nhỏ nhất. Trong quá trình tìm kiếm giải pháp, một trong những bài toán
cơ bản mà các nhà quản lý thường xuyên gặp phải là bài toán cực tiểu hóa về
thời gian và chi phí dự án.
Giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án là một trong những
khía cạnh quan trọng nhất của việc lập và kiểm soát dự án. Các nhà quản lý dự
án phải lựa chọn những nguồn lực thích hợp: kích cỡ các tổ đội, vật tư, máy móc
thiết bị, biện pháp thi công, … để thực hiện một công tác. Nói chung, có một mối
quan hệ được - mất giữa thời gian và chi phí để hoàn thành một công tác. Thí dụ:
sử dụng ít nguồn lực (chi phí ít) thì thời gian hoàn thành công tác sẽ kéo dài. Do
đó vấn đề đặt ra là nên bổ sung chi phí cho công việc nào và bao nhiêu? để rút
ngắn thời gian công tác sao cho công trình hoàn thành trong thời gian quy định
mà chi phí tăng lên là nhỏ nhất.
1.2 ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ cuối những năm 1950, phương pháp đường găng (CPM) đã được sử dụng
một cách rộng rãi như là một công cụ cho việc lập tiến độ cho các dự án xây
dựng lớn. Trong phân tích của phương pháp CPM truyền thống, mục tiêu chính
là thiết lập một yêu cầu về thời gian khả thi để thực hiện một dự án xác định.
Tuy nhiên, trong một dự án thực tế, những công tác phải được thực hiện dưới

những nguồn lực khác nhau: kích cỡ các tổ đội, thiết bị và vật tư, ... Thời gian

1


Chương 1: Giới thiệu

thực hiện một công tác có thể xem xét như là một hàm của nguồn lực. Ngoài ra,
sự kết hợp của những nguồn lực khác nhau sẽ dẫn đến những chi phí khác nhau.
Cuối cùng thì người lập tiến độ cần phải tính đến mối quan hệ được – mất giữa
thời gian và chi phí trực tiếp của công tác. Thí dụ: đầu tư nhiều trang thiết bị
hoặc nhân công vào dự án thì sẽ rút ngắn được thời gian, nhưng chi phí trực tiếp
sẽ tăng. Nói chung là nếu sử dụng ít nguồn lực thì thời gian để hoàn thành công
tác sẽ kéo dài. Do đó việc tìm ra phương thức để hoàn thành dự án với một chi
phí hợp lý nhất trong một khoảng thời gian cho phép là mục tiêu hàng đầu của
nhà quản lý dự án.
Hai phương pháp phổ biến nhất để giải bài toán trên là phương pháp phân
tích (alnalytical method) và phương pháp tìm kiếm (heuristic method). Phương
pháp phân tích sử dụng các chương trình toán học như: quy hoạch tuyến tính
(linear programming), quy hoạch số nguyên (integer programming), quy hoạch
động (dynamic programming), … để giải bài toán trên [36], [41], [37]. Tuy nhiên,
các phương pháp này yêu cầu một số lượng các phép tính giới hạn nên chỉ phù
hợp với các dự án có quy mô nhỏ. Trong khi đó, phương pháp heuristic (một kỹ
thuật tìm kiếm dựa trên ý kiến chủ quan của người ra quyết định) được phát triển
để giải các bài toán lớn vì tính chất đơn giản và dễ sử dụng của nó. Nhưng
phương pháp này chỉ cho kết quả tốt nhưng không đảm bảo là giải pháp tối ưu.
Những phương pháp tìm kiếm tiêu biểu: phương pháp Fondahl [21], phương pháp
độ dốc chi phí hiệu quả [33], …
Nhưng các phương pháp trên thường chỉ tập trung vào trường hợp thời gian
thực hiện công tác là xác định rõ. Trong quá trình thực hiện dự án, nhiều yếu tố

không chắc chắn ảnh hưởng đến thời gian công tác và chi phí trực tiếp của dự
án: sự thay đổi thời tiết, sự đông đúc trên công trường làm việc, máy móc hư

2


Chương 1: Giới thiệu

hỏng, trình độ tay nghề của người công nhân, … Để giải quyết những bài toán
loại này, nhiều phương pháp tiến độ bất định: PERT, PNET và mô phỏng Monte
Carlo đã được phát triển để giải quyết sự không chắc chắn về thời gian công tác.
Tuy nhiên, những phương pháp tiến độ bất định này chưa tính đến sự cực tiểu
hóa đồng thời về thời gian – chi phí trực tiếp của dự án. Do vậy, việc kết hợp
những khái niệm đã đề cập ở trên để phát triển một mô hình cực tiểu hóa về
thời gian – chi phí cho các dự án xây dựng dưới những điều kiện không chắc
chắn sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho nhà quản lý dự án trong việc dự báo thời
gian, chi phí hoàn thành dự án một cách đáng tin cậy. Dựa trên những thông tin
thu thập được, nhà quản lý dự án có thể tính toán được thời gian hoàn thành dự
án một cách hợp lý sao cho đạt được sự tối ưu cân bằng về thời gian và chi phí.
Cả hai phương pháp tìm kiếm và phân tích đều chỉ ra được những điểm
mạnh và điểm yếu của nó. Phương pháp tìm kiếm (heuristic method) thì lựa chọn
một quá trình tính toán để rút ngắn thời gian truy tìm giải pháp dựa trên những
tiêu chí lựa chọn rõ ràng được đưa ra bởi người ra quyết định. Phương pháp này
đưa ra kết quả nhanh nhưng không đảm bảo là tốt nhất. Ngược lại, phương pháp
phân tích (analytical method) thì cho ra những lời giải chính xác nhưng chỉ phù
hợp với các dự án có quy mô nhỏ do bị giới hạn về số lượng các phép tính toán.
Do đó, đối với các dự án lớn thì cả hai phương pháp này khó mà cho ra những
kết quả tối ưu.
Luận văn sẽ đề xuất một phương pháp mới, kết hợp giữa thuật giải di
truyền (GAs) và lý thuyết tập mờ (fuzzy set theory) để phát triển một mô hình

cực tiểu hóa đồng thời giữa thời gian – chi phí cho các dự án xây dựng dưới
những điều kiện không chắc chắn của môi trường. Trong mô hình này, thời gian
công tác được đặc trưng bằng con số mờ. Một mức rủi ro có thể chấp nhận được

3


Chương 1: Giới thiệu

thể hiện qua các lát cắt α (α - cut level) được xác định như là điều kiện tối thiểu
có thể chấp nhận được. Thuật giải di truyền sẽ được sử dụng để tìm kiếm cực
tiểu chi phí trực tiếp dự án với một thời gian xác định. Mặt khác, mục tiêu của
mô hình là thiết lập đường cong tối ưu về thời gian – chi phí dự án dựa trên
những mức rủi ro khác nhau xác định bởi người ra quyết định.
1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu nhằm cung cấp cho các nhà quản lý dự án xây dựng những
cách thức thực hiện sao cho thời gian hoàn thành dự án ngắn nhất và chi phí
tương ứng là thấp nhất. Để thực hiện điều này các mục tiêu sau sẽ được nghiên
cứu:
1.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu bài toán cực tiểu hóa về thời gian
và chi phí dự án trên thế giới và ở Việt Nam.

2.

Ứng dụng lý thuyết tập mờ để mô phỏng thời gian thực hiện các công
tác khi có xét đến các yếu tố rủi ro.

3.

Ứng dụng thuật giải di truyền để tìm kiếm giải pháp tối ưu hoặc gần
tối ưu với hàm mục tiêu: cực tiểu chi phí trực tiếp của dự án.

4.

Xây dựng một chương trình tin học để mô phỏng và phân tích các
đường cong tối ưu về thời gian và chi phí trực tiếp của dự án ứng với
các mức rủi ro khác nhau xác định bởi người ra quyết định.

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu cơ bản của luận văn được trình bày như sau:
1.

Cách giải quyết bài toán xuất phát từ quan điểm nhà thầu. Nội dung
nghiên cứu liên quan đến hai yếu tố: thời gian và chi phí.

4


Chương 1: Giới thiệu

2.

Xem xét và đánh giá dự án trong hai trường hợp:
Dự án đang thực hiện.
Dự án sẽ thực hiện

3.

Xem xét hai cách thức thực hiện dự án:
Nhà thầu chính thực hiện toàn bộ công trình bằng chính nguồn lực
của mình.
Thuê thầu phụ làm một phần công trình với hợp đồng giá trọn gói,
phần còn lại do nhà thầu chính thực hiện.

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.

Phương pháp nghiên cứu cơ bản được áp dụng trong luận văn này là
phương pháp tiến độ theo sơ đồ mạng mờ (fuzzy network scheduling)
kết hợp với thuật giải di truyền.

2.

Chọn một phần mềm phù hợp để mô hình hóa: chương trình tự lập,
viết bằng ngôn ngữ visual Basic. Net

3.

Kiểm tra tính khả thi của chương trình tự lập: sử dụng dự án thực tế để
kiểm tra tính khả thi của chương rình.

4.

Kết luận và kiến nghị.

1.6 NỘI DUNG LUẬN ÁN
Nội dung của luận án chia thành 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu - đặt vấn đề.

1.

Nguyên nhân hình thành đề tài.

5


Chương 1: Giới thiệu

2.

Mục tiêu nghiên cứu

3.

Phạm vi nghiên cứu.

4.

Phương pháp nghiên cứu

5.

Nội dung luận văn

Chương 2: Tổng quan:
1.

Khái niệm chung về lập và quản lý dự án.

2.

Quản lý tiến độ dự án xây dựng.

3.

Tổng quan về các bài toán quan hệ giữa thời gian và chi phí trước đây.

Chương 3: Phương pháp luận để giải quyết các bài toán:
1.

Trình bày kiến thức nền tảng về tập mờ, lý thuyết tập mờ, lôgic mờ và
hệ thống lôgic mờ.

2.

Trình bày kiến thức nền tảng về lý thuyết của thuật giải di truyền,
nguyên lý hoạt động, và các toán tử của GA.

3.

Trình bày mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí.

Chương 4: Mô hình hóa bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự
án xây dựng:
1.

Trình bày chi tiết các thành phần của mô hình.

2.

Trình bày chi tiết cách áp dụng lý thuyết tập mờ để xác định thời gian
hoàn thành dự án.

3.

Trình bày chi tiết mô hình thuật toán ứng dụng thuật giải di truyền
(GA) để giải quyết vấn đề.

6


Chương 1: Giới thiệu

Chương 5: Giới thiệu chương trình và ví dụ minh họa:
1.

Giới thiệu và trình bày cách sử dụng chương trình.

2.

Ví dụ áp dụng minh họa.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị.

7


Chương 2: Tổng quan

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1 LẬP VÀ QUẢN LÝ DỰ ÁN
2.1.1. Khái niệm chung về dự án và lập dự án
Dự án là một quá trình gồm các công tác, nhiệm vụ có liên quan với nhau,
được thực hiện nhằm đạt được mục tiêu đã đề ra trong điều kiện ràng buộc về
thời gian, nguồn lực và ngân sách.
Dự án được xem là một chuỗi các hoạt động nhất thời. Tổ chức của dự án
mang tính chất tạm thời, được tạo dựng lên trong một thời hạn nhất định để đạt
được mục tiêu đề ra, sau đó tổ chức này sẽ giải tán hay thay đổi cơ cấu tổ chức
cho phù hợp với mục tiêu mới [9].
Mỗi dự án đều có một chu kỳ hoạt động. Chu kỳ hoạt động của dự án gồm
3 giai đoạn: khởi đầu dự án, triển khai dự án và kết thúc dự án.
% hoàn thành
dự án
Chậm

100%

Nhanh

Chậm
Thời gian
Điểm bắt đầu

Khởi đầu

Triển khai

Kết thúc

Điểm kết thúc

Hình 2.1: chu kỳ hoạt động của dự án.

8


Chương 2: Tổng quan

Giai đoạn khởi đầu dự án gồm:
• Khái niệm (Conception)
• Định nghóa dự án là gì ? (Definition)
• Thiết kế (Design)
• Thẩm định (Appraisal)
• Lựa chọn (Selection)
• Bắt đầu triển khai
Giai đoạn triển khai dự án gồm:
• Hoạch định (Planning)
• Lập tiến độ (Scheduling)
• Tổ chức công việc (Organizing)
• Giám sát (Monitoring)
• Kiểm soát (Controlling)
Giai đoạn kết thúc dự án gồm:
• Chuyển giao (Handover)
• Đánh giá (Evaluation)
Chu kỳ hoạt động của dự án xảy ra theo tiến trình: chậm - nhanh – chậm.
Nỗ lực thực hiện dự án trong các giai đoạn cũng khác nhau [9]:

9

Chương 2: Tổng quan

Mức nỗ lực
của DA
(Level of Effort)
Đỉnh (Peak)

Khái niệm

Lựa chọn

HĐ, lập tiến độ,
giám sát, kiểm soát

Đánh giá

Thời gian

Hình 2.2: mức độ thực hiện dự án
Phân loại dự án:
Dự án hợp đồng (Contractual project)
• Sản xuất sản phẩm
• Dịch vụ
Dự án nghiên cứu và phát triển (R & D Project)
Dự án xây dựng (Contruction Project)
Dự án hệ thống thông tin (Information System Project)
Dự án đào tạo và quản lý (Management & Trainning Project)
Dự án bảo dưỡng lớn (Major Maintenance Project)
Dự án viện trợ phát triển / phúc lợi công cộng (Public / Welfare /

Development Project)
Lập dự án là quá trình chuẩn bị, sắp xếp và quản lý các công tác theo đúng
tiến độ đề ra nhằm hoàn thành mục tiêu của dự án.

10


Chương 2: Tổng quan

Mục đích chung của lập dự án là sắp xếp thực hiện các công tác một cách
hợp lý, chuẩn bị nguồn lực cần thiết để thực hiện dự án. Đồng thời lập dự án
cũng là cơ sở để theo dõi, kiểm soát và đánh giá quá trình thực hiện dự án.
2.1.2. Các bước cần thực hiện trong lập dự án
Xác định mục tiêu, phạm vi và khả năng đáp ứng tài chính của dự án.
Tìm kiếm thông tin và các yếu tố có thể ảnh hưởng tới dự án.
Thiết lập cấu trúc phân việc.
Thiết lập các công tác và nguồn lực thực hiện tương ứng.
Sơ bộ ước tính và điều chỉnh thời gian, ngân sách, nguồn lực cho mỗi
công tác và cho toàn bộ dự án.
Lập tiến độ chi tiết, chuẩn bị nguồn lực và ngân sách đi kèm để thực
hiện dự án.
Quản lý tiến độ thực tế dự án.
2.1.3. Mục tiêu chính của quản lý dự án
Bất cứ một dự án xây dựng nào cũng bao gồm ba mục tiêu: chất lượng –
thời gian – chi phí. Một dự án thành công khi thỏa các yêu cầu sau [9]:
Dự án hoàn thành trong thời hạn quy định (Within Time)
Dự án hoàn thành trong chi phí cho phép (Within Cost)
Đạt được chất lượng mong muốn (Design Performance)
Sử dụng nguồn lực được giao một cách:
• Hiệu quả (Effective)

• Hữu hiệu (Efficiency)

11