BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN HỮU LÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÓ TÍNH ĐẾN YẾU TỐ BẤT ĐỊNH ÁP DỤNG ĐỐI VỚI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH Ở VIỆT NAM Chuyên ngàn[.]
Trang 1B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TR ƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRẦN HỮU LÂN
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÓ TÍNH ĐẾN YẾU TỐ BẤT ĐỊNH
ÁP DỤNG ĐỐI VỚI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành : Kinh t ế học
Mã s ố : 62.31.03.01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hà Nội – 2012
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi tác giả luận văn xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Minh Duệ Các tài liệu, số liệu sử dụng trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã được công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận án là do tác giả tự nghiên cứu độc lập, trung thực, không sao chép
Hà Nội, ngày 26 tháng 06 năm 2012
Người cam đoan
Trần Hữu Lân
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS TS Nguyễn Minh Duệ, người
thầy và người hướng dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn, động viên, khích lệ
và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện bản luận án này
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ thuộc Viện đào tạo và Bồi dưỡng sau đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội về sự tận tình, tạo điều kiện thuận lợi trong nghiên cứu và thực hiện các thủ tục quy định cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và học tập vừa qua
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô giáo thuộc Viện Kinh tế và Quản lý, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; các viện nghiên cứu, ban quản
lý dự án, doanh nghiệp, đặc biệt là Tạp chí Kinh tế và Dự báo; Công ty
TNHH Minh Tuấn, đặc biệt Giám đốc Nguyễn Đình Bích; Công ty TNHH Năng lượng mới, Giám đốc Nguyễn Hùng Minh; Ban quản lý các dự án xây
dựng Đà Nẵng về sự sẵn lòng giúp đỡ và hợp tác để vận dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn trong thời gian đã qua cũng như trong tương lai
Tôi đồng thời xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới KS Phạm Thành Long, người anh, người bạn và TS KTS Nguyễn Đức Anh, thuộc Viện khoa học
và Công nghệ quốc gia Đài Loan về những ý kiến gợi mở ban đầu cho việc hình thành đề tài này Tôi cũng bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến những lời động viên, giúp đỡ của anh Lê Anh Thư, Nguyễn Đức Hùng, Chu Tấn Phát
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến vợ, các con, cha mẹ hai bên nội ngoại đã tạo mọi điều kiện thuận lợi tốt nhất về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình thực hiện luận án này tại Đà Nẵng và Thủ đô Hà Nội Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn Ban Giám đốc, Phòng Kinh tế Ngành, Phòng Tổ chức, Văn phòng, Phòng Xây dựng cơ bản – Thẩm định và các đồng nghiệp thuộc Sở Kế hoạch và Đầu tư thành phố Đà Nẵng về sự tạo điều kiện quý báu cho tôi về mặt pháp lý và thời gian mà thiếu đó tôi không thể hoàn thành luận án này./
Trần Hữu Lân
3
Trang 4MỤC LỤC
Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt iv
Danh mục các bảng V Danh mục sơ đồ, hình vẽ và đồ thị Vi PHẦN MỞ ĐẦU 17
1 Sự cần thiết của đề tài 17
2 Mục tiêu nghiên cứu 18
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 18
3.1 Đối tượng nghiên cứu 18
3.2 Phạm vi nghiên cứu 19
4 Phương pháp nghiên cứu 19
5 Những kết quả đạt được, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn, điểm mới
của luận án 19
5.1 Những kết quả đạt được và điểm mới của luận án 19
5.2 Ý nghĩa khoa học 20
5.3 Ý nghĩa thực tiễn 20
6 Các nghiên cứu trước đây có quan 21
7 Bố cục luận án 22
Chương 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CƠ BẢN VỀ XÁC ĐỊNH TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÓ TÍNH ĐẾN YẾU TỐ BẤT ĐỊNH 23
1.1 Tiến độ thi công và sự cần thiết xác định tiến độ thi công 23
1.1.1.Tiến độ thi công là gì 23
4
Trang 51.1.2 Sự cần thiết xác định tiến độ thi công 24
1.1.3 Yêu cầu của xác định tiến độ thi công 24
1.2 Nội dung chủ yếu xác định tiến độ thi công 25
1.3 Các phương pháp xác định tiến độ thi công 29
1.3.1 Nhóm phương pháp tiến độ theo đường thẳng 30
1.3.1.1 Phương pháp tiến độ ngang (Gantt Charts Method) 30
1.3.1.2 Phương pháp đường tiến độ xiên 31
1.3.2 Nhóm phương pháp tiến độ theo sơ đồ mạng 33
1.3.2.1 Giới thiệu chung 33
1.3.2.2 Trình tự lập sơ đồ mạng 34
1.3.2.3 Phương pháp sơ đồ mạng CPM (Critical Path Method) 36
1.3.2.4 Phương pháp sơ đồ mạng PERT (Program Evaluation Review Technique) 40
1.3.3 Phương pháp quản trị giá trị thu được EVM (Earned Value Management) 42
1.3.4 Phương pháp Mô phỏng Monte Carlo (Monte Carlo Simulation) 44
1.3.5 Đánh giá các phương pháp xác định tiến độ thi công 45
1.3.5.1 Đối với nhóm phương pháp tiến độ theo đường thẳng 45
1.3.5.2 Đối với nhóm phương pháp tiến độ sơ đồ mạng 46
1.3.5.3 Đối với phương pháp quản trị giá trị thu được (EVM) 47
1.4 Áp dụng xác định tiến độ thi công ở nước ta hiện nay 48
1.4.1 Quan điểm về tiến độ thi công của chủ đầu tư 48
1.4.2 Quan điểm về tiến độ thi công của nhà thầu 48
1.4.3 Mối liên hệ giữa các quan điểm về xác định tiến độ 49
1.5 Một số nhận xét về xác định tiến độ thi công ở nước ta 50
1.5.1 Một số nhận xét 50
1.5.2 Kết luận và hướng nghiên cứu mới 51
5
Trang 6Tóm tắt chương 1 53
Chương 2 XÁC ĐỊNH TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÓ TÍNH ĐẾN YẾU TỐ BẤT ĐỊNH THEO PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO XÁC SUẤT 54
2.1 Yếu tố bất định và tác động đến thực hiện tiến độ thi công 54
2.1.1 Thế nào là yếu tố bất định 54
2.1.1.1 Khái niệm 54
2.1.1.2 Nhận dạng các yếu tố bất định theo mức độ tác động 54
2.1.1.3 Nhận dạng các yếu tố bất định theo nguyên nhân 55
2.1.2 Tác động của yếu tố bất định đến tiến độ thi công 55
2.1.2.1 Tại sao phải xem xét yếu tố bất định 55
2.1.2.2 Các minh chứng điển hình về tác động của yếu tố bất định 55
2.1.3 Các yếu tố bất định liên quan đến tiến độ thi công 56
2.1.3.1 Nhóm yếu tố bất định bên ngoài (ký hiệu βni) 56
2.1.3.2 Nhóm yếu tố bất định bên trong (ký hiệu βti) 56
2.1.3.3 Xác định thời gian do yếu tố bất định tác động lên tiến độ 57
2.2 Mô hình đường cong tiến độ khối lượng thi công và sự biến thiên
khi có tác động của các yếu tố bất định 58
2.2.1 Mô hình đường cong tiến độ 58
2.2.2 Sự biến thiên của đường cong tiến độ khi có tác động của các yếu tố bất định 58
2.2.3 Mục đích của việc xác định mô hình 60
2.3 Nội dung phương pháp dự báo tiến độ thi công có xét đến yếu tố
bất định bằng Phương pháp dự báo xác suất KALMAN 61
2.3.1 Tổng quan về Dự báo Kalman (KMDB) 61
2.3.2 Nội dung của Dự báo Kalman 62
2.4 Phương pháp dự báo xác suất Kalman và việc áp dụng trong dự báo
tiến độ thi công công trình có tính đến yếu tố bất định 67
2.4.1 Cơ sở và tính khả thi của việc áp dụng 68
6
Trang 72.4.1.1 Cơ sở áp dụng 68
2.4.1.2 Tính khả thi của việc áp dụng 68
2.4.2 Phương pháp dự báo xác suất Kalman trong dự báo tiến độ thi công 69 2.4.2.1 Điều kiện của dự án để áp dụng được Dự báo Kalman 69
2.4.2.2 Mô hình dự báo tiến độ 69
2.4.2.3 Nội dung dự báo tiến độ 70
2.4.2.4 Xác định phân phối xác suất tại thời điểm hoàn thành ρ(T) 77
2.5 Mô hình chi tiết dữ liệu đầu vào và đầu ra cho dự báo tiến độ khi áp dụng Phương pháp dự báo xác suất Kalman 80
2.5.1 Mô hình chi tiết dữ liệu đầu vào 80
2.5.2 Mô hình chi tiết dữ liệu đầu ra 82
2.6 Xây dựng thuật toán ứng dụng máy tính 83
2.6.1 Ngôn ngữ viết lập trình và các phần mềm quản lý dự án thông
dụng hiện nay 83
2.6.2 Xây dựng sơ đồ hệ thống 84
2.6.3 Xây dựng sơ đồ khối 85
2.6.4 Chú giải sơ đồ hệ thống và sơ đồ khối 86
Tóm tắt chương 2 89
Chương 3 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO XÁC SUẤT KALMAN XÁC ĐỊNH TIẾN ĐỘ MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở VIỆT NAM 90 3.1 Giới thiệu 90
3.2 Áp dụng dự báo tiến độ thi công cho từng công trình và cùng lúc nhiều công trình thực tế tại Việt Nam 90
3.2.1 Áp dụng thứ nhất, dự báo tiến độ cho từng công trình độc lập 90
3.2.1.1 Các thông tin đầu vào chủ yếu 91
3.2.1.2 Xác định tiến độ dự án 91
3.2.1.3 Giải thích kết quả dự báo và chú giải cách tính 96
7
Trang 83.2.1.4 Nhận xét 98
3.2.2 Áp dụng thứ hai, xác định tiến độ thi công đồng thời ba dự án có
thời gian khởi công khác nhau 99
3.2.2.1 Các thông tin đầu vào chủ yếu 99
3.2.2.2 Xác định tiến độ các dự án 103
3.2.2.3 Giải thích kết quả dự báo và chú giải cách tính 111
3.2.2.4 Nhận xét áp dụng thứ hai 112
3.2.3 Áp dụng thứ ba, xác định tiến độ thi công một công trình bằng nhiều phương pháp khác nhau 113
3.2.3.1 Các thông tin đầu vào chủ yếu 113
3.2.3.2 Xác định tiến độ 114
3.2.3.3 Giải thích kết quả dự báo và chú giải cách tính 120
3.2.3.4 Nhận xét áp dụng thứ ba 122
3.3 So sánh và đánh giá phương pháp dự báo tiến độ thi công có xét đến
yếu tố bất định với các phương pháp truyền thống 123
3.3.1 So sánh các phương pháp dự báo tiến độ 123
3.3.2 Đánh giá các ưu việt về khả năng dự báo tiến độ khi áp dụng Phương pháp dự báo xác suất Kalman 125
Tóm tắt chương 3 128
KẾT LUẬN 130
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 133
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 134
1 Tài liệu Tiếng Việt 134
2 Tài liệu tiếng nước ngoài 137
3 Tài liệu tham khảo trên Website 140
PHẦN PHỤ LỤC 142
8
Trang 9DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
a Hệ số Góc của phương trình Gompertz
A Ma trận chuyển trạng thái, có kích thước (n x n)
AC Chi phí thực tế trong phương pháp EVM (Actual Cost)
B Ma trận điều khiển, có kích thước (n x l) BAC Tổng chi phí theo kế hoạch tại thời điểm hoàn thành trong
phương pháp EVM (Budgeted At completion) CPM Phương pháp sơ đồ mạng (Critical path method)
di Định mức thời gian của công việc i E(tij) Kỳ vọng toán học trong phương pháp sơ đồ PERT ES(t) Thời gian theo tiến độ kế hoạch trong phương pháp EVM
(Earned schedule)
EV Giá trị thu được, trong phương pháp EVM (Earned Value) EVM Phương pháp quản trị giá trị thu được (Earned Value
Management) GANTT Phương pháp sơ đồ Gantt (Gantt Chart Method)
H Ma trận quan sát, có kích thước (m x n) KMDB Phương pháp dự báo xác suất Kalman
Kk Gia số Kalman
m Hệ số chặn của phương trình Gompertz
N(ci ) Số nhân lực thực hiện công việc i
P0 Hiệp phương sai của sai số tại giá trị x0
ρt(k) Phân phối xác suất trước của biến thời gian k
ρs(k) Phân phối xác suất sau của biến thời gian k
9
Trang 10ρ(T) Phân phối xác suất tại thời điểm hoàn thành
PV Chi phí kế hoạch trong phương pháp EVM (Planned Value)
Q Ma trận hiệp phương sai nhiễu quá trình
Qi Khối lượng thực hiện của công việc i
R Ma trận hiệp phương sai nhiễu phép đo
ST Giá trị hàm w(t) tại thời điểm T của Phương trình Gompertz
tk Biến thời gian dự báo tại thời điểm hoàn thành công trình của
Phương pháp dự báo xác suất Kalman
tk(t) Giá trị thời gian dự báo thực hiện hoàn thành công trình, trong
phương pháp EVM
tm Thời gian thường gặp thực hiện hoàn thành công việc i
tp Thời gian bi quan thực hiện hoàn thành công việc i
tei Thời gian dự tính thực hiện hoàn thành công việc i
Tcp Tiến độ kế hoạch chủ đầu tư TDB Thời gian hoàn thành công trình theo dự báo TĐHT Thời gian hoàn thành công trình theo kế hoạch TĐTC Tiến độ thi công
TĐTX Điểm 100% tiến độ hoàn thành
Ti Thời gian thi công công việc i
Tj Thời gian thi công công việc j
Ttt Thời gian thực tế thi công đến thời điểm dự báo
TVk Vector biến dự báo tiến độ
tijkts Thời gian kết thúc sớm nhất trong sơ đồ mạng CPM
tijbds Thời gian bắt đầu sớm nhất trong sơ đồ mạng CPM
10
Trang 11tijbdm Thời gian bắt đầu muộn nhất trong sơ đồ mạng CPM
tijktm Thời gian kết thúc muộn nhất trong sơ đồ mạng CPM
uk Vector điều khiển
vk Vector nhiễu do quan sát, đo đạc
vkk Vector nhiễu do phương pháp quan sát, đo đạc
vkr Vector nhiễu do các yếu tố bất định tác động w(t) Hàm số theo biến thời gian (t) của Phương trình Gompertz
xk Biến dự báo tiến độ
xk,1 Biến dự báo tiến độ bước 1
xk,2 Biến dự báo tiến độ bước 2
zk Vector quan sát, đo đạc
ek− Sai số của ước lượng tiền nghiệm
ek+ Sai số của ước lượng hậu nghiệm
pk− Hiệp phương sai của sai số ước lượng trước
pk+ Hiệp phương sai của sai số ước lượng sau
Giá trị ước lượng tiền nghiệm của biến Giá trị ước lượng hậu nghiệm của biến
λbi Nhóm yếu tố bất định liên quan đến chủ đầu tư
λni Nhóm yếu tố bất định liên quan đến nhà thầu
λti Nhóm yếu tố bất định liên quan đến tư vấn
βni Nhóm yếu tố bất định bên ngoài
βti Nhóm yếu tố bất định bên trong
µi Trị trung bình
+
k
x ˆ
−
k
x ˆ
11
Trang 12σ Độ lệch chuẩn
σ2 Phương sai
α Mức ý nghĩa
∆T(i) Tổng thời gian do các yếu tố bất định tác động
AD Áp dụng CĐT Chủ đầu tư
CT Công trình
HT Hoàn thành TĐTC Tiến độ thi công TTTH Tiến trình tới hạn TVGS Tư vấn giám sát TVTK Tư vấn thiết kế
VB Ngôn ngữ lập trình Visual Basic VFCEA Tổng hội Xây dựng Việt Nam
XP Xuất phát XDCB Xây dựng cơ bản
12
Trang 13DANH M ỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Kết quả xác định các thông số của mạng CPM 39 Bảng 2.1 Hệ phương trình kiểm soát thời gian Dự báo Kalman 66 Bảng 2.2 Hệ phương trình kiểm soát phép đo Dự báo Kalman 67 Bảng 2.3 Phương trình các biến và tham số dự báo tiến độ thi
công khi áp dụng Phương pháp dự báo xác suất Kalman
79
Bảng 3.1 Thông tin đầu vào áp dụng thứ nhất, dự án Khu học xá quốc tế Đà Nẵng
91
Bảng 3.1.1 Kết quả dự báo tiến độ tại thời điểm hoàn thành (TĐTX), áp dụng thứ nhất
92
Bảng 3.1.2 Phân phối xác suất trước và sau, áp dụng thứ nhất 92 Bảng 3.2 Bảng thông tin đầu vào các dự án xác định tiến độ 100 Bảng 3.2.1(a) Kết quả dự báo tiến độ tại thời điểm hoàn thành, áp
dụng thứ hai, dự án 1
103
Bảng 3.2.1(b) Phân phối xác suất trước và sau, dự án 1 103 Bảng 3.2.2(a) Kết quả dự báo tiến độ tại thời điểm hoàn thành, áp
dụng thứ hai, dự án 2
104
Bảng 3.2.2(b) Phân phối xác suất trước và sau, dự án 2 104 Bảng 3.2.3(a) Kết quả dự báo tiến độ tại thời điểm hoàn thành, áp
dụng thứ hai, dự án 3
106
Bảng 3.2.3(b) Phân phối xác suất trước và sau, dự án 3 106 Bảng 3.3.1 Bảng tổng hợp nhân lực và thiết bị thi công, áp dụng
thứ ba
114
13
Trang 14Bảng 3.3.2 Kết quả tính toán trị trung bình (tei) 117 Bảng 3.3.3 Kết quả xác định tiến trình tới hạn 118 Bảng 3.3.4 Dữ liệu đầu vào tác động của các yếu tố bất định 118 Bảng 3.3.5(a) Kết quả dự báo tiến độ tại thời điểm hoàn thành, áp
dụng thứ ba, Trung Tâm giáo dục Thường xuyên Hòa Vang
119
Bảng 3.3.5(b) Phân phối xác suất trước và sau, áp dụng thứ ba 119 Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả dự báo tiến độ thi công một công
trình bằng ba phương pháp khác nhau của áp dụng thứ ba
122
Bảng 3.5 So sánh các phương pháp dự báo tiến độ thi công 124 Bảng 3.6 Đánh giá chức năng cảnh báo trong dự báo tiến độ thi
công
126
Bảng 3.7 Đánh giá phạm vi ứng dụng hiệu quả và mục tiêu dự báo chính của các phương pháp xác định tiến độ thi công
128
14
Trang 15DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ
1 HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình phương pháp đường tiến độ ngang 31 Hình 1.2 Mô hình phương pháp dường tiến độ xiên 32 Hình 1.3 Mô hình xác định tiến độ thu được tại thời điểm hoàn
thành theo phương pháp EVM
43
Hình 1.4 Nền tảng và hướng nghiên cứu mới của đề tài 52 Hình 2.1 Hình vẽ và Đẳng thức xác định thời gian tác động của các
yếu tố bất định lên tiến độ thi công
58
Hình 2.2.Mô hình đường cong tiến độ kế hoạch, thực tế và việc biểu thị đường cong tiến độ chữ (S) trong xây dựng
59
Hình 2.3 Mô hình dự báo tiến độ 69 Hình 2.4 Mô hình mô tả yếu tố đầu vào dự báo tiến độ 80 Hình 2.5 Mô hình mô tả yếu tố đầu ra dự báo tiến độ 82 Hình 2.6 Mô hình xác định tiến độ tại thời điểm hoàn thành (TĐTX) 88
2 SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ
Sơ đồ 1.1 Nội dung xác định tiến độ thi công 26
Sơ đồ 1.2 Các phương pháp xác định tiến độ thi công hiện nay 29
Sơ đồ 1.3 Xác định tiến độ theo phương pháp CPM 38
Sơ đồ 1.5 Mô hình sơ đồ mạng PERT 41
Sơ đồ 1.6 Mô phỏng Monte Carlo 44
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tổng quan của Dự báo Kalman 62
Sơ đồ 2.2 Sơ đồ chi tiết Dự báo Kalman 66
Sơ đồ 2.3 Biến và tham số trong dự báo tiến độ khi áp dụng Phương pháp dự báo xác suất Kalman
70
15