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

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

ĐỖ NGỌC KHÁNH

ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN
VÀO TỐI ƯU CHI PHÍ, THỜI GIAN VÀ
NHÂN VẬT LỰC
CHUN NGÀNH : CƠNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG
MÃ NGÀNH
: 60.58.90

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH
Tháng 6/2008


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Đinh Công Tịnh

Cán bộ chấm nhận xét 1:………………………………………..

Cán bộ chấm nhận xét 2:………………………………………..

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng……năm 2008


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên: ĐỖ NGỌC KHÁNH

Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh: 10/5/1982

Nơi sinh: Hà Nội

Chuyên ngành: Công nghệ và quản lý xây dựng MSHV: 00806176
1. TÊN ĐỀ TÀI:
ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀO TỐI ƯU CHI PHÍ, THỜI
GIAN VÀ NHÂN VẬT LỰC
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Mơ hình hóa bài tốn
Chương 5: Giới thiệu chương trình và ví dụ minh họa
Chương 6: Kết luận và kiến nghị
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/7/2007
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/6/2008
5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐINH CÔNG TỊNH
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ
CHUYÊN NGÀNH

TS. ĐINH CÔNG TỊNH

TS. NGÔ QUANG TƯỜNG


LỜI CẢM ƠN !
Luận văn tốt nghiệp là thành quả cuối cùng thể hiện những nỗ lực và cố gắng
của học viên cao học trong suốt quá trình học tập vừa qua. Để có được ngày hơm nay,
cho phép em bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến tồn thể các thầy cô giáo Trường ĐH
Bách Khoa Tp HCM, đặc biệt là các thầy cô khoa xây dựng và bộ môn thi công. Trong
suốt thời gian qua các thầy cô đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt cho em những kiến thức
quý báu, giúp em mở rộng thêm tầm hiểu biết nhằm bắt kịp với xu thế phát triển chung
của đất nước và thế giới.
Cho em gửi lời cảm ơn đến TS Đinh Công Tịnh, người thầy đã tận tâm chỉ bảo,
hướng dẫn em trong quá trình làm luận văn để em có thể hồn thành luận văn. Những ý
kiến đóng góp, hướng dẫn của thầy là rất quan trọng góp phần thành cơng cho luận văn
này.

Xin gửi lời biết ơn đến bố mẹ, những người thân trong gia đình và các bạn bè
của tôi đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần giúp tơi vượt qua những khó khăn trong suốt
q trình học tập, làm việc và hồn thành luận văn này.
Xin cảm ơn tất cả mọi người!

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2008

Đỗ Ngọc Khánh


TÓM TẮT
Các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực xây dựng đều hướng đến một mục
tiêu là lợi nhuận. Để đạt lợi nhuận cao thì họ phải đề ra phương án thi cơng sao
cho tiết kiệm chi phí nhưng vẫn phải đáp ứng yêu cầu về tiến độ của chủ đầu tư
đồng thời phải phù hợp với năng lực thi công của họ. Luận văn này sẽ đề xuất
một phương pháp để giải bài tốn tối ưu chi phí, thời gian và nhân vật lực đó là
ứng dụng giải thuật di truyền vào việc tìm kiếm các phương án lập tiến độ sao
cho chi phí là cực tiểu, thời gian thi công của dự án là nhỏ nhất và đạt được biểu
đồ phân phối nhân vật lực là hợp lý. Đồng thời đưa ra nhiều phương án kế hoạch
giúp ta có nhiều sự lựa chọn phương án nào là phù hợp với người sử dụng nhất.

ABSTRACT
All of the company, operate in contruction field, have a target profit. In order to
high profit, they must propose the project scheduling, which save cost and satisfy
the investor’s progress of project but at the same time it is suitable to their
ability. This thesis presents a new method to solve the time-cost tradeoff optimal
problem with recource-constrained. Genetic algorithm model for resource
scheduling. It search the scheduling so that minimize cost-time of project and
distribute resource suitably. At the same time the algorithm presents many
project scheduling so that we have many choice of the scheduling which is the

best siutablity.


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa...............................................................................................................
Nhiệm vụ ..............................................................................................................
Lời cảm ơn ............................................................................................................
Tóm tắt nội dung luận văn.....................................................................................
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 .............................................................................. 3

1.4.

Phạm nghiên cứu ................................................................................... 3

1.5.

Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 4

2.

Chương 2: Tổng quan.......................................................................... 5

2.1.

Quản lý dự án ........................................................................................ 5

2.1.1.

Khái niệm về dự án xây dựng ................................................................ 5

2.1.2.

Mục tiêu của quản lý dự án .................................................................... 5

2.1.3.

Nội dung của công tác quản lý dự án ..................................................... 6

2.1.3.1. Quản lý quy mô dự án ........................................................................... 6
2.1.3.2. Quản lý tiến độ dự án ............................................................................ 6
2.1.3.3. Quản lý chi phí dự án ............................................................................ 7
2.1.3.4. Quản lý chất lượng dự án ...................................................................... 7
2.1.3.5. Quản lý nguồn nhân lực dự án .............................................................. 7
2.1.3.6. Quản lý thông tin dự án ........................................................................ 7

2.1.3.7. Quản lý rủi ro dự án............................................................................... 7
2.1.3.8. Quản lý cung ứng dự án ........................................................................ 8
2.2.

Quản lý tiến độ của dự án ...................................................................... 8

2.2.1.

Khái niệm về tiến độ xây dựng ............................................................. 8

2.2.2.

Các bước lập tiến độ ............................................................................. 9

2.2.3.

Các dạng tiến độ ................................................................................... 9


2.3. Tổng quan về những phương pháp nghiên cứu về quản lý xây dựng .... 12
2.3.1

Phương pháp quy hoạch toán học ........................................................ 12

2.3.2

Phương pháp mô phỏng ...................................................................... 13

2.3.3.

Thuật giải Heuristics............................................................................ 15

2.3.4.

Giải thuật di truyền .............................................................................. 17

3.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu................................................ 20

3.1.

Lý thuyết giải thuật di truyền ............................................................... 20

3.1.1.

Giới thiệu............................................................................................. 20

3.2.

Cơ chế thực hiện của giải thuật di truyền ............................................. 25

3.2.1.

Mã hóa (Encoding) .............................................................................. 25

3.2.2.

Hàm thích nghi (fitness funtion) .......................................................... 26

3.3.3

Chọn lọc cá thể (selection)................................................................... 27

3.3.3.1. Chọn lọc theo quy tắc bánh xe Roulete (Roulete wheel selection)........ 27
3.3.3.2. Chọn lọc xếp hạng (Rank selection) .................................................... 28
3.3.3.3. Chọn lọc cắt (Truncation selection) .................................................... 29
3.3.4.

Lai ghép (crossover) ............................................................................ 29

3.3.4.1. Lai ghép một điểm (one point crossover) ............................................. 30
3.3.4.2. Lai ghép nhiều điểm (multipoint crossover) ........................................ 30
3.3.4.3. Lai ghép đều (uniform crossover) ....................................................... 31
3.3.5.

Đột biến (Mutation) ............................................................................. 32

3.3.5.1. Đột biến một điểm. .............................................................................. 32
3.3.5.2. Đột biến nhiều điểm............................................................................. 33
3.2.

Lý thuyết sơ đồ mạng .......................................................................... 33

3.2.1.

Sơ đồ mạng trên nút (PDM)................................................................. 33

3.2.1.1. Thể hiện sơ đồ mạng nút...................................................................... 34
3.2.1.2. Đường găng, ý nghĩa của đường găng.................................................. 35

3.2.1.3. Tốn học và ứng dụng máy tính trong việc tính tốn sơ đồ mạng......... 35
3.2.2.

Sơ đồ mạng và kinh phí ....................................................................... 36

3.2.2.1. Các loại phí thi cơng ............................................................................ 36
3.2.2.2. Trực tiếp phí và thời gian..................................................................... 37


3.2.2.

Sơ đồ mạng và nhân vật lực ................................................................. 39

3.2.2.1. Sắp xếp công việc theo thời gian và nhân vật lực ................................. 39
3.2.2.2. Quy tắc ưu tiên .................................................................................... 40
4.

Chương 4: Mô hình hóa bài tốn ...................................................... 42

4.1.

Đặt vấn đề ........................................................................................... 42

4.1.1.

Giới thiệu............................................................................................. 42

4.1.2.

Phát biểu bài toán ................................................................................ 43

4.1.3.

Yêu cầu của bài tốn............................................................................ 43

4.2.

Mơ hình hóa bài tốn để giải quyết vấn đề ........................................... 43

4.2.1.

Cấu trúc của mơ hình bài tốn.............................................................. 43

4.2.2.

Ứng dụng giải thuật di truyền để giải quyết bài toán ............................ 44

4.2.2.1. Thành lập cấu trúc gen......................................................................... 44
4.2.2.2. Hàm mục tiêu ...................................................................................... 45
4.2.2.3. Các điều kiện ràng buộc....................................................................... 46
4.2.2.4. Cơ chế thực hiện của Gas..................................................................... 48
4.2.2.5. Phân phối nhân vật lực hợp lý.............................................................. 56
5.

Chương 5 Giới thiệu chương trình và các ví dụ minh họa .............. 59

5.1.

Giới thiệu chương trình và hướng dẫn sử dụng .................................... 59

5.2.

Ví dụ minh họa .................................................................................... 64

5.2.1.

Ví dụ 1................................................................................................. 64

5.2.2.

Ví dụ 2: áp dụng cho cơng trình thực tế ............................................... 69

5.3.

Nhận xét tính khả thi của chương trình ................................................ 77

6.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị ...................................................... 78

6.1

Kết luận ............................................................................................... 78

6.2.

Kiến nghị............................................................................................. 79

Tài liệu tham khảo............................................................................................. 80

Chương 1: Giới thiệu

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1. GIỚI THIỆU
Những năm gần đây, ngành xây dựng đã có những bước phát triển rất
mạnh mẽ. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, vị trí của ngành xây
dựng trong sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội ngày càng quan trọng. Ngành
xây dựng đã có bước phát triển vượt bậc về cơng nghệ hiện đại và cũng có
những thay đổi về quản lý chi phí và tiến độ cơng trình.
Quản lý dự án xây dựng bao gồm nhiều vấn đề cần phải quản lý như
quản lý tiến độ, chất lượng, chi phí, nhân vật lực ... Trong bối cảnh nền kinh tế
thị trường, sự cạnh tranh giữa các công ty xây dựng rất khốc liệt. Các công ty
xây dựng không cịn chỉ thực hiện duy nhất một dạng cơng trình xây dựng. Các
cơng ty xây dựng dân dụng cũng có thể tham gia vào các cơng trình cầu đường,
thủy lợi, điện … nếu có đủ điều kiện và năng lực hoạt động. Chính sự cạnh
tranh đó, các nhà thầu khơng ngừng phải cải tiến biện pháp thi công, cách thức
quản lý để giảm chi phí, giảm thời gian thi cơng dựa trên năng lực hiện có mà
vẫn đảm bảo chất lượng. Điều này địi hỏi phải có một cơng cụ trợ giúp các
nhà thầu có thể tính tốn được chi phí và thời gian thi cơng đáng tin cậy nhất.
Các dự án xây dựng thường được tiến hành dưới những điều kiện rủi ro
khác nhau. Điều này sẽ tác động cho việc ước lượng thời gian thực hiện công
tác cũng như chi phí cho các cơng việc đó trong q trình lập tiến độ. Nếu có
được các dữ liệu lưu trữ cho thời gian và chi phí cũng như nhân vật lực cho
việc thực hiện các công tác sẽ giúp ích rất nhiều cho người lập tiến độ dự án.
1.2. ĐẶT VẤN ĐỀ
Quản lý tiến độ và chi phí một dự án xây dựng phải được tiến hành trong
cả 3 giai đoạn: chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và kết thúc đầu tư. Trong đó
việc quản lý tiến độ và chi phí trong giai đoạn thi cơng xây dựng cơng trình là

1


Chương 1: Giới thiệu

quan trọng hơn cả, vì giai đoạn thi cơng xây dựng cơng trình là giai đoạn tập
trung lớn nhất vốn đầu tư dự án. Để quản lý tốt cần phải giám sát cả hai giai
đoạn: thiết kế tiến độ và thực thi tiến độ.
+ Thiết kế tiến độ: do nhà thầu thực hiện, hoặc có thể thuê tổ chức tư
vấn thực hiện, dựa trên năng lực thực tế của nhà thầu và các đặc điểm cơng
trình bên cạnh đó họ cịn lên dự tốn ước lượng chi phí thực hiện cơng trình và
đưa vào giá dự thầu. Về phía chủ đầu tư, họ thường thuê tư vấn để phân tích
đánh giá hồ sơ dự thầu, có quan tâm đến giá dự thầu và tính khả thi của tiến độ
để thương thảo với nhà thầu khi chấp nhận thầu. Một khi tiến độ và giá gói
thầu đã được nhà thầu và chủ đầu tư ký trong hợp đồng thì tiến độ đó sẽ mang
tính pháp luật, sẽ bị ràng buộc về các điều kiện thưởng phạt cho việc hồn
thành tiến độ.
+ Thực thi tiến độ: việc thi cơng ở công trường sẽ được tiến hành theo
tiến độ. Tuy nhiên thời gian hồn thành các cơng việc có thể xoay quanh thời
gian dự kiến (< , =, > ). Điều đó bắt buộc người quản lý phải ln điều khiển
tiến độ sao cho thời gian hồn thành khơng bị chậm trễ kéo dài.
Mơ hình quản lý tiến độ hiện nay là: có sự tham gia của tư vấn giám sát,
chủ đầu tư (bên mua), nhà thầu (bên bán). Một mặt nhà thầu phải thành lập
“Nhóm tiến độ” để tự chịu trách nhiệm. Mặt khác nhóm “Tư vấn giám sát tiến
độ” do chủ đầu tư ủy nhiệm sẽ tham gia tích cực vào q trình quản lý tiến độ
trong suốt q trình thi cơng.
Trong cơng tác quản lý tiến độ thi cơng tối ưu nói chung, đặc biệt trong
vấn đề tối ưu hóa tiến độ mạng thì những bài tốn về phân phối các dạng nhân
tài vật lực trong mô hình mạng xác định, và điều khiển tiến độ mạng trong q

trình thực hiện là những bài tốn thường gặp nhất, có ý nghĩa thực tế nhất trong
điều kiện kinh tế thị trường hiện nay, nó rất phức tạp về mặt lý thuyết và cách
áp dụng vào thực tiễn

2


Chương 1: Giới thiệu

Trong giai đoạn hiện nay khi mà giá cả vật tư tăng đột biến, rất nhiều
nhà thầu đã phải ngừng thi công hay vẫn thi công nhưng chấp lỗ để hồn thành
dự án thì việc quản lý chi phí được đặt lên hàng đầu. Mục tiêu của các đơn vị
thi công luôn là đặt được lợi nhuận tối đa điều đó cũng đồng nghĩa với việc
phải quản lý chi phí rất chặt chẽ. Tuy nhiên khơng phải vì để tiết kiệm chi phí
mà các nhà thầu xem nhẹ tiến độ dự án. Việc phải đáp ứng cùng lúc nhiều yêu
cầu về tối ưu chi phí, tiến độ trong khả năng nhân vật lực bị giới hạn của mình
đặt ra một vấn đề lớn mà có rất nhiều nhà nghiên cứu, nhà quản lý, nhiều đề tài
khoa học đã đề cập và đưa ra các phương pháp giải quyết khác nhau.
Luận văn này sẽ đề xuất một phương pháp đó là ứng dụng giải thuật di
truyền vào việc tìm kiếm các phương án lập tiến độ sao cho chi phí là cực tiểu,
thời gian thi cơng của dự án là nhỏ nhất và đạt được biểu đồ phân phối nhân
vật lực là hợp lý nhất đối với nhà thầu thi công.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu này nhằm cung cấp cho các nhà quản lý dự án xây dựng
những phương án thực hiện dự án sao cho chi phí thực hiện dự án là nhỏ nhất
với thời gian hoàn thành là ngắn nhất trong điều kiện giới hạn về nhân vật lực
của nhà thầu. Để làm được điều này thì những mục tiêu sau sẽ được nghiên
cứu:
1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu bài tốn cực tiểu chi phí, thời gian
và nhân vật lực trên thế giới và ở Việt Nam.

2. Ứng dụng giải thuật di truyền để tìm kiếm giải pháp tối ưu hoặc gần tối
ưu với hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí của dự án.
3. Xây dựng một chương trình tin học dựa trên mơ hình giải thuật ở trên để
giải quyết bài tốn cực tiểu chi phí, thời gian với giới hạn về nhân vật
lực.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3


Chương 1: Giới thiệu

Phạm vi nghiên cứu của luận văn là cách giải quyết các bài toán xuất
phát từ quan điểm của người lập kế hoạch và thực hiện tiến độ thi công dự án
của nhà thầu thi công. Giải quyết bài tốn tiến độ mạng trong đó xem xét đồng
thời ba nhân tố về chi phí, thời gian hồn thành dự án và nhân vật lực.
Giới hạn nghiên cứu là trong giai đoạn lập kế hoạch và thực hiện tiến độ
thi công. Mối quan hệ giữa thời gian và chi phí, giữa thời gian và nhân vật lực
là rời rạc.
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu cơ bản được áp dụng trong luận văn này là
phương pháp tiến độ theo sơ đồ mạng kết hợp với giải thuật di truyền
- Sử dụng ngơn ngữ lập trình C# để mơ hình hóa giải thuật thành một
phần mềm tối ưu hóa.
- Sử dụng dự án thực tế để kiểm tra tính khả thi của chương trình
- So sánh để đưa ra kết luận và kiến nghị.

4

Chương 2: Tổng quan

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1. QUẢN LÝ DỰ ÁN
2.1.1. Khái niệm về dự án xây dựng
Dự án là một nhóm các cơng việc được thực hiện theo một quy trình nhất
định để đạt được mục tiêu đề ra, có thời điểm bắt đầu và kết thúc được ấn định
trước, và sử dụng tài nguyên có giới hạn. Dự án xây dựng là tập hợp những đề
xuất có liên quan đến việc bỏ vốn để tạo mới, mở rộng hay cải tạo những cơng
trình xây dựng. Một dự án nói chung hay một dự án xây dựng xây dựng nói
riêng gồm có ba thành tố: quy mơ, kinh phí và thời gian. Ba thành tố này phải
được xác định rõ ràng.
- Quy mô thể hiện khối lượng và chất lượng của cơng việc được thực
hiện.
- Kinh phí là chi phí thực hiện cơng việc tính bằng tiền.
- Thời gian thể hiện trình tự trước sau thực hiện các cơng việc và thời
gian hồn thành dự án.
Quy mơ
Chấtlượng
lượng
Chất

Chất lượng

Kinh phí

Chất lượng

Thời gian

Hình 2.1: Chất lượng ln liên quan đế quy mơ, kinh phí và thời gian của dự án
2.1.2. Mục tiêu 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 cơng khi thỏa các yêu cầu sau:
- Dự án hoàn thành trong thời hạn quy định (Within Time)
- Dự án hoàn thành trong chi phí cho phép (Within Cost)

5


Chương 2: Tổng quan

- Đạt được chất lượng mong muốn (Design Performance)
- Sử dụng nguồn lực được giao một cách:
+ Hiệu quả (Effective)
+ Hữu hiệu (Efficiency)
Chất lượng
Chất lượng
đạt yêu cầu

Mục tiêu

Chi phí
Ngân sách
cho phép

Thời hạn
quy định
Thời gian

Hình 2.2: Tam giác mục tiêu của dự án
2.1.3.Nội dung của công tác quản lý dự án:
Theo Đinh Công Tịnh (Bài giảng cao học ngành CNQLXD - 2006)
2.1.3.1. Quản lý quy mô dự án
- Giấy phép
- Hoạch định quy mô dự án
- Định nghĩa quy mơ dự án
- Kiểm sốt sự thay đổi của quy mô
- Kiểm tra quy mô
2.1.3.2. Quản lý tiến độ dự án
- Xác định các công tác

6


Chương 2: Tổng quan

- Trình tự thực hiện các cơng tác
- Ước lượng thời gian hồn thành của các cơng tác
- Lập tiến độ
- Kiểm soát tiến độ
2.1.3.3. Quản lý chi phí dự án
- Hoạch định tài nguyên
- Ước lượng chi phí
- Thiết lập ngân sách cho dự án
- Kiểm sốt chi phí
2.1.3.4. Quản lý chất lượng dự án
- Hoạch định chất lượng
- Kiểm soát chất lượng

- Đảm bảo chất lượng
2.1.3.5. Quản lý nguồn nhân lực dự án
- Hoạch định tổ chức
- Tuyển mộ nhân viên
- Thành lập và duy trì Ban QLDA
2.1.3.6. Quản lý thơng tin dự án
- Hoạch định thông tin
- Phân phối thông tin
- Báo cáo tiến trình
- Kết thúc quản lý
2.1.3.7. Quản lý rủi ro dự án

7


Chương 2: Tổng quan

- Nhận dạng rủi ro
- Định lượng rủi ro
- Phân tích rủi ro
- Phản ứng với rủi ro
2.1.3.8. Quản lý cung ứng dự án
- Hoạch định cung ứng
- Sự mặc cả
- Lựa chọn tài nguyên
- Quản lý hợp đồng
- Kết thúc hợp đồng
2.2. QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ DỰ ÁN
2.2.1 Khái niệm về tiến độ xây dựng
Bản chất của tiến độ xây dựng là kế hoạch thời gian thi công xây dựng

của dự án xây dựng.
Theo tài liệu của Nguyễn Đình Thám: tiến độ thi cơng là tài liệu thiết
kế, được lập trên cơ sở biện pháp tổ chức thi công đã xác định nhằm ấn định
các yêu cầu sau:
- Trình tự tiến hành các cơng tác
- Quan hệ ràng buộc giữa chúng với nhau
- Thời gian hoàn thành từng hạng mục và tồn bộ cơng trình
- Nhu cầu về nhân vật lực cần thiết cho thi công tại những thời điểm nhất
định
Theo TS.Ngô Quang Tường (Bài giảng cao học ngành CNQLXD 2006)

8


Chương 2: Tổng quan

- Tiến độ là thời gian hoàn thành được nói rõ trong hợp đồng hay thời
gian hồn thành tạm thời được yêu cầu cho các giai đoạn cơng việc.
- Tiến độ là các q trình liên tục, các giai đoạn thực hiện riêng lẻ đối
với việc hoàn thành dự án.
- Tiến độ xây dựng là bảng kế hoạch công việc xây dựng diễn ra trong
từng đơn vị thời gian.
- Tiến độ thi cơng là mơ hình khoa học mà mơ hình này được gắn liền
với trục thời gian theo niên lịch.
2.2.2 Các bước lập tiến độ:
Để tiến độ lập chính xác và khả thi, người lập tiến độ nên thực hiện theo
mười bước sau: theo Lưu Trường Văn (Bài giảng cao học ngành CNQLXD2005)
1) Xác lập các mục tiêu của dự án.
2) Thiết lập cơ cấu phân chia công việc (Work Breakdown Structure WBS).
3) Tạo ra danh sách các công tác.

4) Nhận dạng mối quan hệ giữa các công tác.
5) Xác định các yêu cầu về nguồn lực và kiểm tra sự có sẵn của chúng.
6) Xác định thời gian hồn thành của từng cơng tác.
7) Thiết lập tiến độ của dự án
8) Hiệu chỉnh tiến độ của dự án.
9) Chú ý đến các công tác găng (Critical Activities).
10) Thực hiện theo tiến độ đã lập.
2.2.3 Các dạng tiến độ
Có bốn loại tiến độ:

9


Chương 2: Tổng quan

- Sơ đồ thanh ngang (sơ đồ Gantt)
- Tiến độ xiên - dây chuyền
- Tiến độ ma trận
- Sơ đồ mạng
+ Xác định CPM
+ Bất định – PERT
+ Song lặp
Tiến độ Grantt (được sáng lập bởi Henry L Grantt và Frederick W.
Taylor) là một tiến độ dạng đồ thị theo trục thời gian, được sử dụng rộng rãi
trong xây dựng vì đơn giản, dễ thiết lập, dễ dàng xác định tài nguyên. Nó rất dễ
đọc nhưng lai khó cập nhật, khơng thể hiện được mối quan hệ giữa các cơng
tác, khơng thể hợp nhất chi phí hay tài nguyên với tiến độ. Nó là một phương
pháp hiệu quả dùng để lập tiến độ quản lý tổng thể dự án nhưng chỉ sử dụng
hạn chế cho việc lập tiến độ chi tiết các công tác trong xây dựng bởi vì khơng
thể hiện được mối quan hệ qua lại cần có trong cơng tác xây dựng. Nhiều chủ

nhiệm điều hành dự án thích dùng tiến độ ngang để lập tiến độ thiết kế bởi vì
nó đơn giản, dễ dùng và khơng cần có mối quan hệ qua lại giữa các công tác.
Một công tác trong tiến độ ngang thay đổi thì sẽ khơng tự động làm thay đổi
những cơng tác tiếp sau. Tiến độ ngang cũng không hợp nhất chi phí với thời
gian, hay thể hiện tài nguyên, ví dụ như : giờ công mà những giá trị này thì rất
quan trọng cho cơng tác quản lý thiết kế. Một số kỹ sư thiết kế chỉ ra rằng họ
không thể xác định được mối quan hệ qua lại giữa các công tác trong tiến độ
thiết kế. Họ dùng lý lẽ này để ủng hộ cho việc sử dụng tiến độ ngang. Họ cũng
cho rằng tài nguyên thì thay đổi liên tục trong một dự án thiết kế, điều này làm
cho rất khó thực hiện theo tiến độ. Dù vậy, nếu điều này có xảy ra đối với một
dự án thì thường là do dự án này khơng được lập kế hoạch, điều hành và kiểm
soát tốt.

10


Chương 2: Tổng quan

Để khắc phục những nhược điểm trên, khi xây dựng các cơng trình
phức tạp, quy mơ lớn, người ta dùng sơ đồ mạng để lập tiến độ thi công. Sơ đồ
mạng coi dự án là một tập hợp các cơng việc có liên quan với nhau, được trình
diễn dưới dạng đồ thị, gồm các nút và các cung để chỉ mối liên quan giữa các
công việc. Phân tích sơ đồ mạng người ta có thể xác định được những cơng
việc nào nếu bị trì hỗn thì sẽ ảnh hưởng đến thời gian hoàn thành toàn bộ dự
án. Sơ đồ mạng là tên chung của nhiều phương pháp như: phương pháp đường
găng CPM (Critical Path Method), phương pháp “kiểm tra và đánh giá dự án”
PERT (Program Evaluation and Review Technique), phương pháp sơ đồ mạng công
việc MPM (Metra Potential Method).
Phương pháp đường găng CPM (Critical Path Method) là một đồ thị
trình bày kế hoạch của dự án được phát triển trong những năm 1957 - 1958 bởi

công ty Dupont và Remington Rand. Phương pháp CPM giả thiết rằng thời
gian của các cơng việc được xác định chính xác và bất biến trong quá trình
thực hiện dự án.
Một phương pháp tương tự như phương pháp CPM, đó là sơ đồ mạng
PERT (Program Evaluation and Review Technique), một phương thức lập tiến
độ theo lý thuyết ngẫu nhiên được sáng lập năm 1957 với Booz, Allen và
Hamington Management, trong đó thời gian hồn thành mỗi cơng tác được cho
dưới dạng hàm phân phối xác suất. Phương pháp này được dùng chủ yếu trong
cơng nghiệp sản xuất, nó có thể được dùng để đánh giá rủi ro cho những dự án
không chắc chắn.
Hai phương pháp CPM và PERT cơ bản là giống nhau về hình thức, về
trình tự lập mạng, chỉ khác một điểm là: thời gian trong CPM là một đại lượng
xác định, có thể tính tốn được từ các định mức lao động, cịn thời gian trong
PERT khơng xác định, khơng có định mức để tính tốn, mà phải ước lượng, vì
vậy mang nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Do đó khi tính tốn các thơng số thời gian
của CPM và PERT có khác nhau. Trong thực tế việc rút ngắn thời gian chỉ có ý

11


Chương 2: Tổng quan

nghĩa nếu đồng thời xét đến yếu tố chi phí. Vì vậy, bài tốn thời gian và chi phí
là một mục tiêu mà các nhà lập kế hoạch xây dựng phải nghiên cứu giải quyết.
2.3. TỔNG QUAN VỀ NHỮNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ
QUẢN LÝ XÂY DỰNG
2.3.1 Phương pháp quy hoạch toán học
Phương pháp quy hoạch toán học biến đổi bài tốn cực tiểu hóa về thời
gian và chi phí dự án thành mơ hình tốn học và sử dụng các phương pháp
như: quy hoạch tuyến tính, quy hoạch số nguyên hoặc quy hoạch động để giải.

Kelly (1961) thiết lập cơng thức để giải bài tốn cực tiểu về thời gian và chi
phí bằng cách giả thiết mối quan hệ giữa thời gian và chi phí cơng tác là tuyến
tính. Au (1989) and Pagnoni (1990) cũng sử dụng phương pháp quy hoạch
tuyến tính để giải bài tốn trên. Nhưng phương pháp quy hoạch tuyến chỉ thích
hợp với những bài tốn trong đó mối quan hệ giữa thời gian và chi phí cơng tác
là tuyến tính, khơng phù hợp để giải bài tốn trong đó quan hệ giữa thời gian
và chi phí là rời rạc. Patterson and Huber (1974) sử dụng phương pháp quy
hoạch số nguyên hỗn hợp để giải bài toán cực tiểu về thời gian và chi phí khi
quan hệ giữa thời gian và chi phí cơng tác là tuyến tính và rời rạc. Tuy nhiên,
phương pháp quy hoạch số nguyên yêu cầu một số lượng giới hạn các phép
tính. Khi số lượng cơng tác q nhiều hay sơ đồ mạng quá phức tạp thì phương
pháp này tỏ ra không khả thi. Burns (1996) sử dụng phương pháp lai: dùng quy
hoạch tuyến tính để tìm ra đường cong tối ưu về thời gian và chi phí dự án gần
với đường cong tối ưu nhất, sau đó sử dụng quy hoạch số ngun để tìm giải
pháp chính xác cho bất kỳ thời gian hoàn thành nào của dự án.
Robinson (1975), De (1995) dùng phương pháp quy hoạch động để giải
bài toán cực tiểu về thời gian và chi phí dự án.
Tóm lại, phương pháp quy hoạch tuyến tính và quy hoạch động là hai
phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để giải quyết bài toán cực tiểu hóa về

12


Chương 2: Tổng quan

thời gian - chi phí dự án xác định. Trong những phương pháp này, mối quan hệ
giữa thời gian và chi phí của cơng tác được giả định là:
-

Tuyến tính hay phi tuyến

-

Đường cong lõm hay lồi

-

Rời rạc hay liên tục

Nhận xét: phương pháp quy hoạch toán học yêu cầu một số lượng giới
hạn các phép tính tốn nên chỉ áp dụng thích hợp cho những dự án có quy mơ
nhỏ.
2.3.2 Phương pháp mơ phỏng
Các nhà quản lý rất quan tâm đến bài toán tiến độ bất định vì nó phù
hợp với thực tế hơn. Mơ hình tiến độ bất định cổ điển: PERT và mô phỏng
Monte Carlo được sử dụng rất rộng rãi trong thực hành. Ang , Ahuja và
Arunachalam, Padila và Carr, và nhiều tác giả khác đã phát triển mơ hình tiến
độ bất định để cực tiểu thời gian hoàn thành dự án và chi phí tương ứng, nhưng
phần lớn những mơ hình này đều dựa trên lý thuyết xác suất thống kê. Những
mô hình này cho ra kết quả khá tốt cho những dự án có quy mơ lớn nhưng
khơng đảm bảo đó là giải pháp tối ưu. Chẳng hạn, trong sơ đồ mạng xác suất
PERT thì thời gian ước tính của mỗi công tác tuân theo quy luật phân phối bêta
với ba khoảng ước lượng: thời gian thuận lợi - a, thời gian bất lợi - b và thời
gian bình thường - m.
Sau đó tính thời gian kỳ vọng của mỗi cơng tác Tij = (a + 4m + b)/6. Bài toán
tiến độ bất định trở thành xác định và ta có thể áp dụng phương pháp CPM để
tính thời gian và chi phí của dự án. Thơng qua các q trình tính tốn cho thấy
phương pháp PERT có các nhược điểm sau:
- Chỉ chú ý đến một đường găng được xác định từ thời gian kỳ vọng
(Tij ) của các công tác. Tuy nhiên trên thực tế do thời gian biến động nên sẽ có

những đường găng khác.

13


Chương 2: Tổng quan

- Phương sai hoàn thành dự án (σij)2 được tính tốn trên cơ sở giả thiết
các cơng việc trên đường găng là độc lập nhau. Trong khi trên thực tế các cơng
việc này có thể phụ thuộc nhau do tính chất u cầu cơng việc. Do đó kết quả
lời giải sẽ khác so với thực tế.
Để khắc phục những nhược điểm của phương pháp PERT các nhà
nghiên cứu đưa ra giải pháp dùng phương pháp mô phỏng Monte-Carlo. Thực
chất của mô phỏng Monte-Carlo là việc tổ hợp các kết cục bộ phận, đã được
lựa chọn một cách ngẫu nhiên của các biến ngẫu nhiên để có một kết quả thực
nghiệm của đại lượng tổng hợp cần phân tích. Q trình đó được lặp lại nhiều
lần để có một tập hợp đủ lớn các kết quả thực nghiệm. Cuối cùng xử lí thống
kê để có các đặc trưng thống kê của đại lượng tổng hợp. Vì vậy thời gian hoàn
thành dự án là một hàm phân phối xác suất. Việc tính tốn chi phí dự án ứng
với mỗi trường hợp thời gian hoàn thành dự án khác nhau thì dùng phương
pháp quy hoạch tuyến tính. Tuy nhiên khi số lượng cơng tác lớn (>100 cơng
tác) thì khối lượng tính tốn q lớn. Hơn nữa nếu dùng phương pháp mơ
phỏng Monte-Carlo thì chỉ cho kết quả tốt nhưng khơng đảm bảo là tối ưu.
Để khắc phục các nhược điểm của phương pháp PERT và mô phỏng
Monte-Carlo, các nhà nghiên cứu đã đề nghị dùng tập mờ (fuzzy set) để mô
phỏng thời gian công tác. Các nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng sử dụng lý
thuyết tập mờ để mô phỏng thời gian thực hiện cơng tác là thích hợp nhất. Do
thiếu thông tin về công tác mà thời gian thực hiện các công tác sẽ được xác
định dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia. Tuy nhiên, các chuyên gia này
sẽ rất khó khăn để đưa ra một sự ước lượng chính xác cho thời gian thực hiện

cơng tác vì sự xuất hiện của các yếu tố rủi ro và bất định. Do đó để diễn đạt về
thời gian của các công tác, các chuyên gia này thường sử dụng các thuật ngữ
ngôn ngữ như: “ xấp xỉ”, “hơn hay ít”, “khoảng”. Các thuật ngữ này đã dẫn tới
sự xuất hiện của mức độ bất định và do đó dẫn đến một khoảng giá trị có thể có
hơn là một giá trị đơn điểm xác định. Hơn nữa, với việc diễn đạt của các
chuyên gia như: “nằm hợp lí trong khoảng 5 và 10 ngày, nhưng có thể xảy nhất

14


Chương 2: Tổng quan

trong khoảng 7 hay 8 ngày”, đã chỉ ra rằng các chuyên gia này không chỉ
không tin cậy vào hai khoảng ước lượng mà cịn có một mức độ tin tưởng khác
nhau cho mỗi khoảng ước lượng. Những sai khác về ngơn ngữ này có thể được
mơ phỏng tốt nhất bằng lý thuyết tập mờ thay vì lý thuyết xác suất. Ayyub và
Haldar, Wang, Wu và Hadipriono và nhiều tác giả khác đã đề xuất mơ hình
tiến độ mờ dưới các điều kiện không chắc chắn. Những mơ hình tiến độ bất
định này chỉ quan tâm đến sự biến động về thời gian công tác và cao hơn nữa
là có xét đến sự ràng buộc về nguồn lực. Rất hiếm có mơ hình tiến độ bất định
nào để giải quyết bài toán tối ưu về thời gian - chi phí cơng tác.
2.3.3. Thuật giải Heuristics
Nhiều hoạt động của con người trong thực tiễn, từ những tính tốn
trong các nghiên cứu khoa học – kỹ thuật, những công việc xử lý dữ liệu cho
các bài toán lớn trong quản lý kinh tế - xã hội, cho đến những hoạt động đơn
giản như giải đáp câu đố, chơi cờ, đều địi hỏi sự tham gia của trí tuệ. Máy tính
trở thành cơng cụ đắc lực ngày càng giúp con người trong việc xử lý thông tin
và không những vậy, cịn có khả năng giải quyết được các nhiệm vụ ở mức độ
trí tuệ ngày càng cao. Theo một định nghĩa nào đó, máy tính đã được trang bị
trí tuệ tính tốn. Trong một số lĩnh vực đặc biệt, trí tuệ tính tốn của máy tính

có thể đã vượt qua khả năng của con người. Ngược lại, với một số bài tốn con
người giải quyết khá đơn giản thì đối với máy tính, để làm được điều đó địi
hỏi phải có hoạt động tính tốn ở mức độ cao, thậm chí khơng thể giải quyết
được ở trình độ kỹ thuật điện tử và phần mềm hiện đại.
Nền tảng của Trí tuệ tính tốn – Computational Intelligent (cịn có thể
gọi là tính tốn mềm – soft computing) là tìm kiếm lời giải. Tìm kiếm là liệt kê
một tập các lời giải từng phần có triển vọng, có tiềm năng với bài tốn, nhờ đó
có thể kiểm tra liệu chúng có thực sự là lời giải cho vấn đề này hay không.
Trong lĩnh vực trí tuệ tính tốn, người ta thường tin rằng con người có
thể dùng khả năng tư duy trực quan của mình để tìm ra được lời giải cho những
bài tốn phức tạp. Tuy nhiên con người lại khơng có khuynh hướng giải bài

15


Chương 2: Tổng quan

tốn tổng qt có khối lượng lớn. Nhật xét này gợi ý rằng những chương trình
máy tính cần phải tận dụng được sự hiểu biết của con người trong các trường
hợp đặc biệt để hướng việc tìm kiếm đến những lời giải tốt. Tri thức này gọi là
tri thức bổ sung ngồi khơng gian tìm kiếm gọi là tri thức Heuristics.
Một vấn đề phức tạp cũng thường gặp trong quá trình duyệt và tìm
kiếm lời giải trong khơng gian tìm kiếm là những trở ngại cho sự bùng nổ tổ
hợp không thể khắc phục được. Trong bối cảnh đó, các kỹ thuật tìm kiếm dạng
heuristics (theo tư duy trực quan kinh nghiệm của con người) là bộ phận quan
trọng trong các hệ thống trí tuệ tính tốn, cho phép sử dụng các tri thức đặc
biệt của riêng lĩnh vực được đề cập đến trong bài toán để tìm ra những phương
cách có hiệu quả và nhanh chóng đi đến lời giải, tránh được khả năng bùng nổ
tổ hợp đã nêu ở trên.
Các quy tắc heuristics – các phương pháp heuristics, được định nghĩa

theo Feigenbaum Feldman là: các quy tắc, chiến lược, nghệ thuật giải hay một
phương cách nào đó nhằm giảm khối lượng tìm kiếm lời giải trong khơng gian
bài tốn cực lớn.
David Poole thì cho rằng “heuristics là một phương tiện thơng tin
nhanh chóng cho một quá trình tìm kiếm lời giải biết chiều hướng dẫn đến lời
giải đích. Nó cung cấp một cách thức để phỏng đốn lân cận nào của một điểm
trong khơng gian tìm kiếm sẽ có thể dẫn đến điểm lời giải đích”.
Theo Benjamin W. Wah thì các thuật giải heuristics là thuật giải theo
kinh nghiệm do con người chỉ định “rules of thumb”. Theo đó thì heuristics là
một tiến trình có thể giải quyết vấn đề bằng kinh nghiệm chủ quan của các
chun gia trong lĩnh vực và nó khơng đảm bảo được sự tối ưu.
Vậy các dấu hiệu đặc trưng của bài tốn cho phép nhanh chóng xác
định lời giải hay gọi là các heuristics, và các quy tắc sử dụng heuristics gọi là
các quy tắc heuristics..

16


Chương 2: Tổng quan

Nhiều bài toán trong thực tế, nếu chấp nhận kết quả gần đúng thì có thể
tồn tại nhiều cách giải đỡ phức tạp và hiệu quả hơn đó là các thuật giải theo
kiểu heuristics, các thuật giải này là những cách giải đơn giản, độc đáo thường
cho kết quả là đúng hoặc gần đúng. Các cách giải này không phải lúc nào cũng
dẫn đến hiệu quả cao nhất nhưng do tính đơn giản và khả năng thành cơng cao
cho nên xét về mặt hiệu quả tồn cục vẫn có một vai trị quan trọng trong hoạt
động sáng tạo giải quyết vấn đề của chúng ta. Các Heuristics được con người
sử dụng thường mang đặc trưng của lời khun, nên khác với thuật tốn xác
định ln ln chính xác khác.
Đôi khi các phương pháp giải quyết vấn đề heuristics không phải lúc

nào cũng mang lại thành công và có thể một bộ heuristics này khơng phù hợp
với q trình tìm kiếm lời giải, trong khi đó nếu sử dụng một bộ các heuristics
khác thì lại đưa đến thành cơng.
Các heuristics tác động đến hướng tìm kiếm trong khơng gian bài toán
và xử lý cạnh tranh. Đối với những bài tốn phức tạp, số khả năng cần tìm
kiếm có thể lớn đến nỗi khơng thể có một máy tính nào dẫu hiện đại đến đâu
có thể đáp ứng nổi. Vì vậy, thủ tục tìm kiếm theo kiểu vét cạn cho các vấn đề
phức tạp như vậy là không thể chấp nhận được. Tuy nhiên, quá trình tìm kiếm
heuristics chưa hẳn đã từng cho kết quả mong muốn. Do đó cần phải áp dụng
những kỹ thuật quay ngược hiệu quả trong khơng gian bài tốn.
Các đặc tính quan trọng của thuật giải Heuristics: có 2 đặc tính như sau:
- Thường tìm được lời giải tốt mặc dù khơng phải là lời giải tốt nhất
(lời giải tối ưu).
- Thực hiện dễ dàng và nhanh chóng hơn nhiều so với thuật tốn xác
định nghiệm tối ưu chính xác (chẳng hạn như phương pháp vét cạn).
2.3.4. Giải thuật di truyền
Thuật giải genetic (di truyền) là thuật giải tìm kiếm trên cơ chế chọn
lọc và di truyền tự nhiên, do đó những từ ngữ dùng trong thuật giải được lấy từ

17