Ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu cho bài toán chi phí, tiến độ, rủi ro trong dự án xây dựng

TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong thời đại hội nhập mới lĩnh vực xây dựng đã có những chuyển biến sâu sắc từ những tư duy thời bao cấp là hoàn thành mục tiêu đề ra như đạt tiến độ thì chi phí không

DƯƠNG NGUYỄN THẾ ANH

ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TIẾN HÓA VI PHÂN ĐA MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN CHI PHÍ, TIẾN ĐỘ, RỦI RO

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học

Cán bộ hướng dẫn : TS Nguyễn Thanh Phong

Cán bộ chấm phản biện

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Lương Đức Long

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Nguyễn Hoài Nghĩa

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Ngày 10 tháng 09 năm 2020

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:

1 TS Đỗ Tiến Sỹ : Chủ tịch hội đồng

2 PGS.TS Lương Đức Long : Cán bộ phản biện 1

3 TS Nguyễn Hoài Nghĩa : Cán bộ phản biện 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : Dương Nguyễn Thế Anh MSHV : 1770098 Ngày tháng năm sinh : 13/04/1988 Nơi sinh : Thái Nguyên Chuyên ngành : Quản lý xây dựng Mã số ngành : 60.58.03.02

I TÊN ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TIẾN HÓA VI PHÂN ĐA MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN CHI PHÍ, TIẾN ĐỘ, RỦI RO TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG

II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Giới thiệu về các Phương pháp tối ưu hóa chi phí, tiến độ và rủi ro của một dự án xây dựng

- Ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu để tối ưu cân bằng thời gian chi phí, rủi ro với một lần mô phỏng duy nhất để ra quyết định hỗ trợ nhà quản lý

dự án có cái nhìn tổng thể về dự án và đưa ra quyết định cuối cùng

- Đề tài chuyên sâu vào phần quản lý rủi ro của dự án xây dựng

- Áp dụng mô hình để ứng dụng vào một dự án thực tế của nhà thầu Hòa Bình.3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/02/2020

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/09/2020

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS NGUYỄN THANH PHONG

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

TP HCM, ngày 10 tháng 09 năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS NGUYỄN THANH PHONG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Đồng thời tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Thanh Phong, Thầy Trần Đức Học đã định hướng và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài Trên cơ sở những nghiên cứu trước đây của Thầy Trần Đức Học cùng với sự tận tình chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các Thầy là nền tảng quan trọng để tôi hoàn thiện nghiên cứu của mình

Và xin chân thành cảm ơn các anh đồng nghiệp tai Tập đoàn Xây Dưng Hòa Bình, Tập đoàn phát triển dự án Novaland, Tập đoàn phát triển dự án Hưng Thịnh đã chia

sẽ kiến thức, kinh nghiệm chuyên ngành góp phần giúp tôi hoàn thành Luận Văn Cám ơn gia đình đã luôn bên cạnh để hỗ trợ tôi suốt thời gian qua

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 09 năm 2020

Người thực hiện luận văn

Dương Nguyễn Thế Anh

TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong thời đại hội nhập mới lĩnh vực xây dựng đã có những chuyển biến sâu sắc từ những tư duy thời bao cấp là hoàn thành mục tiêu đề ra như đạt tiến độ thì chi phí không như dự tính ban đầu, hay không lường trước được các rủi ro trong quá trình thi công, các công trình lớn hoàn toàn dựa vào nguồn lực viện trợ của nước ngoài, nhưng từ khi mở cửa đổi mới thì nghành xây dựng đã có những bước chuyển mình mạnh mẽ các công ty thi công tư nhân ra đời, các chủ đầu tư tư nhân luôn cố gắng cao nhất về mục tiêu về thời gian và chí phí để đạt được lợi nhuận cao nhất với rủi

ro là thấp nhất trong quá trình thi công hình thành dự án Với sự đòi hỏi ngày càng cao về công năng sử dụng của một dự án xây dựng thì hầu như các phân tích, nghiên cứu về cân bằng thời gian, chi phí, rủi ro chỉ giải quyết được các đầu mục công việc lớn của các mục tiêu trên mà chưa xét đến sự rằng buộc phước tạp giữa các công tác quản lý Các phương pháp hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu cân nhắc tối ưu đồng thời các yếu tố trên Nghiên cứu này sử dụng thuật toán tiến hóa vi phân

để tối ưu cân bằng các yếu tố về thời gian, chi phí và rủi ro trong việc đánh giá công việc hoạch định ban đầu của một dự án Một dự án thực tế được sử dụng để chứng minh tính khả thi của mô hình trong việc giúp các nhà quyết định lựa chọn các phương án thi công dự án hiệu quả nhất

Qua quá trình làm việc của bản thân và các kiến thức được các thầy truyền đạt thì cá nhân em thấy việc ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu phù hợp cho hoàn cảnh thực tế công việc mà em đang làm và định hình con đường làm việc sau này Bảng xây dựng về rủi ro và kết quả của thuật toán sẽ được chuyển đến các anh bên nhà thầu thi công Hòa Bình, các anh quản lý dự án của chủ dầu tư Novaland, Hưng Thịnh để đánh giá thực tế từ đó sử dụng thuật toán vẽ ra đường tối ưu về thời gian, chi phí, rủi ro để có thể giúp người quản lý dự án triển khai dự án về đích một cách tối ưu, đúng mục tiêu đề ra

on the use of a construction project, almost all analysis and research on the balance

of time, cost and risk can only solve the big work items of the projects above goal without considering the connection between management tasks The current

methods do not have many studies to optimize both the above factors This study uses a differential evolution algorithm to optimize the balance of time, cost and risk factors in evaluating the initial planning work of a project An actual project is used

to demonstrate the feasibility of the model in helping decision-makers choose the most effective project construction options

Through my own working process and the knowledge conveyed by the teachers, I personally find the application of multi-objective differential evolutionary algorithm suitable for the real work situation that I am doing and shaping path to work later The construction sheet of the risk and the results of the algorithm will be transferred

to the contractors of Hoa Binh construction, the project managers of investors of Novaland, Hung Thinh for actual assessment from there using the technique The math team draws the optimal path in terms of time, cost, and risk to help the project manager implement the project optimally and in accordance with the set objectives

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn: “ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TIẾN HÓA VI PHÂN

ĐA MỤC TIÊU CHO BÀI TOÁN CHI PHÍ, TIẾN ĐỘ, RỦI RO TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG” là công trình nghiên cứu của tôi Nội dung nghiên cứu là hoàn toàn trung thực

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 09 năm 2020

Dương Nguyễn Thế Anh

Khóa 2017 Chuyên ngành: Quản lý xây dựng

Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Lý do chọn đề tài 1

Phạm vi nghiên cứu 8

Phương pháp nghiên cứu 9

Đóng góp dự kiến của nghiên cứu 10

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY VỀ TỐI ƯU THỜI GIAN – CHI PHÍ – RỦI RO TRONG XÂY DỰNG 11

2.1 Các nghiên cứu trước đây về tối ưu Thời gian – Chi phí – Rủi ro: 11

2.1.1 Các nghiên cứu về việc tối ưu hóa Thời gian - Chi phí - Rủi ro 11

2.1.2 Các nghiên cứu tương tự trong nước sử dụng thuật toán metaheuristic cho vấn đề tối ưu cân bằng thời gian, chi phí, rủi ro (TCRT) 19

2.2 Các vấn đề còn tồn tại – hướng phát triển của đề tài 24

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25

3.1 Tối ưu đa mục tiêu 25

3.2 Tổng quan về thuật toán THVPĐMT 26

3.3 Bài toán thời gian, chi phí, rủi ro 30

3.3.1 Tối ưu hóa mục tiêu thời gian, chi phí, rủi ro dự án 30

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU VÀO MỘT DỰ ÁN THỰC TẾ 33

4.1 Trường hợp nghiên cứu: 33

4.2 Kết quả tối ưu hóa 52

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

BẢNG VIẾT TẮT PMI Project Management Institute Viện quản lý dự án

R & D Research and development Nghiên cứu và phát triển

ACO Ant Colony Optimization Tối ưu hóa đàn kiến TOP DOWN Top-down construction method Công nghệ thi công từ trên xuống

Semi -

Thi công kết hợp đào mở với thi công từ trên xuống

TCRT Time cost trade-off Thời gian, chi phí và rủi ro

MAWA Modified Adaptive Weight Approach Trọng số thích ứng sửa đổi TCRT Time – cost, risk trade-off Cân bằng Thời gian, chi phí, rủi ro TCT Time, cost trade-off Cân bằng Thời gian, chi phí

DE Differental Evolution Tiến hóa vi phân (THVP) MOO Multiobjective optimization Tối ưu đa mục tiêu

MOEA Multi-Object Evolutionary Algorithm Thuật toán tiến hóa đa mục tiêu

BẢNG THỐNG KÊ PHỤ LỤC

Phụ lục số 01 Mô tả cho các công tác thi công phần thô tầng hầm theo thông số

đầu vào của thuật toán bao gồm thời gian và chi phí, rủi ro

Phụ lục số 02 Biện pháp kiểm soát rủi ro

Phụ lục số 03 Danh sách khảo sát rủi ro

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Lý do chọn đề tài

Theo sự phát triển của nền kinh tế, khoa học kỹ thuật, khoảng cách công nghệ ngày càng được rút ngắn, các dự án ngày càng lớn hơn, quy mô hơn, phước tạp hơn yêu cầu về công tác quản lý ngày càng cao hơn, tiến độ và chi phí trước đây là mục tiêu quan trọng mà người quản lý muốn đạt được sự cân bằng để dự án thành công nhưng các dự án ngày càng phước tạp về pháp lý, thời gian hoàn thành ngắn thì vấn

đề quản lý rủi ro là mục tiêu quan trọng của các nhà quản lý trong việc hoạch định

dự án Thời gian và chi phí có thể được định nghĩa như sau : Thời gian, chi phí và các yêu cầu của nhà thầu trong quản lý dự án là những yếu tố quan trọng để đánh giá sự thành công của các dự án (Wateridge, 1998) [1], còn rủi ro trong dự án thi công xây có thể được định nghĩa: Rủi ro là tác động của điều kiện không chắc chắn đến mục tiêu ( theo ISO 31000) [2], sự không chắc chắn ở đây có thể hiểu là điều khiến có thể hoặc không thể sảy ra, ví dụ rủi ro về danh tiếng công ty thi công hay CĐT (Chủ đầu tư) khi sảy ra sự cố về sự cố khi thi công, khi sảy ra tai nạn lao động Rủi ro về việc tuân thủ pháp luật của CĐT, công ty thi công hay rủi ro về vấn đề tài chính khi tham gia dự án

Hiện nay, việc nhận dạng, đánh giá, kiểm soát nhằm hạn chế tác động xấu từ các ảnh hưởng tới dự án thi công xây dựng chưa được chú trọng, còn đối phó bị động Chính các tác động không ổn định từ môi trường xung quanh và sự điều chỉnh nội tại dự án dẫn đến phải thayđổi nhiều tiêu chí cơ bản được dự tính ban đầu và làm thay đổi hiệu quả của dự án Đó chính là sự tồn tại của rủi ro đối với quá trình thi công xây dựng Rủi ro xuất hiện khi tồn tại đồng thời hai yếu tố cơ bản : yếu tố gây rủi ro và đối tượng chịu tác động, ảnh hưởng Sớm chủ động nhận dạng, phân tích, đánh giá, có biện pháp kiểm soát và giảm thiểu tác động của rủi ro tới các dự án thi công xây dựng phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế của Việt Nam nhằm phân tích và đánh giá đúng hi ệu quả của dự án mang lại, phục vụ công tác quản lý đầu

tư và xây dựng là hết sức cần thiết Bên cạnh đó, trình độ nhân công, trình độ quản

lý của nhân lực trong ngành xây dựng hiện nay cũng hạn chế, vẫn còn theo lề lối thủ

công, không có tác phong làm việc và quản lý chuyên nghiệp dẫn đến việc quản lý

và kiểm soát còn nhiều bất cập và bị động Đó chính là nguyên nhân dẫn đến sự tồn tại rủi ro đối với quá trình thi công xây dựng Các rủi ro thường gây ra những tổn thất đòi hỏi phải tốn kém những khoản chi phí để khắc phục Để đối phó với các rủi

ro, các tổ chức phải thực hiện các biện pháp quản trị rủi ro

Hiện nay đã có khá nhiều tài liệu trong nước và nước ngoài nghiên cứu về vấn

đề rủi ro Tuy nhiên các tài liệu này chỉ đề cập đến những rủi ro nói chung và các rủi ro trong một số ngành kinh doanh mang tính chất đặc biệt như ki nh doanh tiền

tệ, kinh doanh kim loại quý, kinh doanh bảo hiểm Trong lĩnh vực thi công xây dựng, về vấn đề rủi ro cho đến nay hầu như chưa có những nghiên cứu đầy đủ mang tính hệ thống để có thể đưa ra những nhận xét, đánh giá và đặc biệt là đưa ra các phương pháp, biện pháp quản trị rủi ro, đảm bảo an toàn Như vậy, việc đánh giá và kiểm soát rủi ro của các dự án thi công xây dựng hiện nay còn mang tính chủ quan

và chưa được xem xét một cách tổng thể, toàn diện trên nhiều mặt

Quản lý rủi ro dự án xây dựng có nguy cơ là một cách tiếp cận, trong đó một công

ty quản lý xây dựng đóng vai trò là nhà tư vấn của chủ sở hữu trong giai đoạn tiền phát triển của dự án Trong quá trình này, chủ sở hữu của dự án sẽ dựa vào quản lý rủi ro dự án xây dựng, do đó, các hợp đồng được ký với nhiều nhà thầu phụ và được thừa nhận là điểm chịu trách nhiệm duy nhất cho việc giao dự án Trong quá trình này, quản lý rủi ro dự án xây dựng sở hữu vai trò thuê các nhà thầu phụ, những người cuối cùng sẽ phát triển dự án Quản lý rủi ro dự án xây dựng thường sẽ hoạt động để thiết lập một tiêu chuẩn hoặc được đảm bảo giá tối đa từ các nhà thầu phụ sau khi dự án được thiết kế Giá thầu xây dựng cuối cùng là tổng chi phí của quản lý rủi ro dự án xây dựng, giá thầu của các nhà thầu phụ và các khoản phụ cấp Chủ sở hữu sẽ không trả nhiều hơn và giữ lại một phần tiền tiết kiệm

Rủi ro được Viện Quản lý Dự án (PMI) định nghĩa là một sự kiện hoặc điều kiện không chắc chắn, nếu nó xảy ra, có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến mục tiêu dự

án (PMI, 2000) [3] Trong nghiên cứu này, rủi ro với tác động tiêu cực sẽ được xem xét Ví dụ, trong môi trường R & D, sự cố của thiết bị phòng thí nghiệm, sự chậm trễ trong việc tiếp cận nguyên liệu hoặc mất nhân viên nghiên cứu chính có thể ảnh hưởng không tốt đến việc hoàn thành dự án [4, 5]

Ba mối quan hệ này được ví như kiềng ba chân liên kết cùng nhau để làm nên kế hoạch hòan thành dự án đáp ứng được sự kỳ vọng, ví dụ như khi sử dung thời gian thi công ngắn đi thì có thể chi phí sẽ tăng lên để bổ xung vật tư, thiết bị, máy móc, nguồn nhân lực và rủi ro đi kèm cũng sẽ tăng lên theo, điều cốt lõi là người quản lý cân bằng được thời gian hoàn thành để tốn ít chi phí nhất và rủi ro là tối thiểu nhất, trong mối quan hệ xây dựng dự án giữa CĐT và đơn vị thi công thì vấn đề về chi phí và thời gian có thể được giải quyết bằng nhiều cách thức như sử dùng các thuật toán để mô phỏng các bước tiến hóa hay tập tính sinh hoạt như thuật toán đàn kiến [6], thuật toán bầy ong [7],hay ngay khi việc chi phí và thời gian có vấn đề thì nhà thầu thi công và CĐT cùng nhau ngồi lại và đàm phán với nhau nhưng vấn đề rủi ro trong xây dựng lại là một chuyện khác hoàn toàn một khi các vấn đề này sảy ra có thể dẫn đến hậu quả rất lớn thậm chí đình chỉ thi công, truy tố pháp luật…vv…vv Khi một dự án lớn bắt đầu thì có rất nhiều đầu mục công việc có liên quan chặt chẽ với nhau và thường chỉ thể hiện qua biểu đồ FS, FF, SS, SF nhưng khi thực tế làm việc các nhà hoạch định dự án hay để các công tác chồng lấn và họ sẽ có sự trù bị

về rủi ro khi thực hiệc các công tác chồng lấn, đơn cử việc thi công phần ngầm của một dự án người ta có thể chọn phương pháp thi công TOPDOWN hay phương pháp đào mở nếu chọn phương pháp thi công TOPDOWN thì thời gian thi công ngắn, rủi ro đi kèm là nhiều hơn nên giá thành cũng cao nhưng bù lại họ sẽ hợp lý trong điều kiện bán hàng theo quy định của pháp luật, phương pháp thi công đào mở thời gian thi công lâu hơn , rủi ro cũng đã được dự báo tốt hơn nhờ kinh nghiệm của nhiều thế hệ, chi phí rẻ hơn nhưng lại không hợp với điều kiện bán hàng của CĐT

do vậy các nhà quản lý mới cho ra phương pháp Semi - Topdown với rủi ro là chấp nhận được và chi phí thi công là thấp nhất Trong nghiên cứu này việc đánh giá về rủi ro khi chọn các phương án về tiến độ và chi phí đạt được, tác động của rủi ro được ghi nhận là quan trong bậc nhất trong nghiên cứu này, việc đánh đổi lợi nhuận

và thời gian được thực hiện dựa trên mức rủi ro tối thiểu có thể chấp nhận được và

có phương án khống chế rủi ro đó

Các rủi ro có thể xuất phát từ bên trong như:

- Rủi ro do các nguyên nhân kỹ thuật: liên quan đến việc đầu tư, trang bị máy móc, thiết bị phục vụ cho quá trình thi công xây dựng và việc sử dụng các máy móc thiết bị đó

- Rủi ro trong đầu tư mua sắm máy móc thiết bị:

+ Khả năng thu hồi vốn đầu tư thấp

+ Rủi ro do hao mòn vô hình: do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật gây ra + Rủi ro do đầu tư mua sắm thiết bị không đồng bộ dẫn đến việc làm chậm quá trình đưa máy móc thiết bị vào sử dụng, g ây ứ đọng vốn đầu tư và kéo theo các ảnh hưởng lớn khác đến dự án

+ Rủi ro do thiếu thông tin, kinh nghiệm trong việc đầu tư mua sắm trang thiết bị nên phải sử dụng công nghệ lạc hậu

- Rủi ro trong việc sử dụng máy móc thiết bị:

+ Không có sự phù hợp giữa trình độ của người sử dụng và máy móc công nghệ mới: máy móc thiết bị hiện đại trong khi người công nhân chưa được đào tạo, chưa biết cách thao tác hoặc chưa thành thạo, các điều kiện bảo trì chưa đảm bảo

+ Khả năng thực tế của máy móc thiết bị và người sử dụng: công suất hoạt động của máy móc thiết bị mới nhiều khi chưa thể xác định chính xác ngay

từ đầu; năng suất lao động của người công nhân hay kỹ thuật viên điều khiển các máy móc thiết bị mới đó chưa đạt yêu cầu trong thời gian đầu sử dụng + Người công nhân thiếu kinh nghiệm khi sử dụng các thiết bị

+ Ý thức kỷ luật của người công nhân khi sử dụng thiết bị thấp

+ Điều kiện khí hậu ở Việt Nam có thể đem đến các rủi ro làm cho máy móc thiết bị dễ hư hỏng nên không thực hiện đúng chế độ bảo quản

Các rủi ro xuất phát từ điều kiện khách quan:

+ Rủi ro do sự thay đổi chính sách thuế làm thay đổi các khoản thu nhập cũng như khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

+ Rủi ro do sự thay đổi hạn ngạch, thuế quan hoặc các giới hạn thương mại khác

+ Rủi ro do sự thay đổi các quy định về quản lý và tuyển dụng lao động như

thay đổi quy định mức lương tối thiểu, thay đổi chế độ làm việc (như thời gian làm việc trong ca, số ngày làm việc trong tuần …)

+ Rủi ro do sự thay đổi chính sách tiền tệ

+ Trong thời gian thực hiện dự án, Chính phủ có thể đưa ra nhiều biện pháp

sử dụng lãi suất để quản lý và kiểm soát lạm phát và vấn đề này có thể làm phát sinh rủi ro đối với các tổ chức tham gia thực hiện dự án + Rủi ro do sự thay đổi các quy định khác của Chính phủ về việc tài trợ hoặc bảo trợ cho một ngành nào đó quyền phát triển hoặc cơ hội kinh doanh; rủi

ro do những quy định liên quan đến việc kiểm soát chất thải, quy trình sản xuất để bảo vệ môi trường,bảo vệ sức khỏe người lao động

Có những rủi ro có thể dễ dàng nhìn thấy trước khi bắt đầu tiến hành dự án, nhưng cũng có những rủi ro chỉ nhìn thấy được khi đã xảy ra Dự án càng có nhiều sự cố xảy ra càng minh chứng cho việc nhóm dự án không thấy được đa số các rủi ro có thể xảy ra trong dự án, và cũng có thể minh chứng cho việc nhóm dự án có thể thấy được rủi ro nhưng không có biện pháp phòng ngừa hợp lý Việc một sự cố xảy ra

mà không có kế hoạch dự phòng sẽ dẫn đến mục tiêu dự án bị tác động Mức độ ảnh hưởng nhỏ sẽ làm trễ tiến độ, vượt ngân sách, giảm chất lượng, rối loạn nội bộ tổ chức, xa hơn nữa có thể làm thất bại toàn bộ dự án, ảnh hưởng đến uy tín tổ chức và quan hệ với khách hàng Vì thế, nói đến quản lý rủi ro tức là nói đến việc quản lý chủ động, tích cực hơn là xử lý sự cố, thụ động Ý nghĩa lớn nhất của quản lý rủi ro

là khai phá những rủi ro tiềm ẩn chưa được nhận diện thành những rủi ro có thể nhận diện, song hành với việc phân tích và có giải pháp hợp lý để đối phó với những rủi ro ấy Vì sao? Dự án luôn tồn tại vô số các rủi ro tiềm ẩn chưa được nhận diện, và khi ấy, nếu rủi ro xảy ra sẽ là một bất ngờ đối với nhóm dự án Và sự bất ngờ tiêu cực có thể mang đến những hậu quả không lường trước được

Trong nhiều năm qua, các phương án để xử lý bài toán tối ưu cân bằng thời gian – chi phí được chia thành ba nhóm chính: Phương pháp tìm kiếm (Heuristic-based approaches) [8-11], Phương pháp quy hoạch toán học [12-16] , Phương pháp tìm kiếm mở rộng meta-heuristic [17-22] Qua quá trình tìm hiểu và với sự giúp đỡ của các thầy, sự phát triển của các phần mềm máy tính thì việc áp dụng các thuật toán

metaheuristic cho vấn đề TCRT là đơn giản hơn rất nhiều cho kết quả khả quan và sát với thực tế nhất

Trong vấn đề cân bằng TCT, phân tích đánh đổi chi phí thời gian là một trong những khía cạnh quan trọng của kế hoạch và kiểm soát dự án xây dựng Mối quan

hệ thông thường là các tài nguyên được sử dụng càng ít tốn kém thì càng mất nhiều thời gian để hoàn thành một hoạt động Thời gian và chi phí có mối tương quan cao trong các dự án xây dựng Thông thường, thời gian dự án ngắn hơn phát sinh chi phí xây dựng cao hơn và ngược lại Một công ty xây dựng có thể giảm thiểu đồng thời

cả thời gian dự án và chi phí có thể có lợi thế đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh Vấn đề đánh đổi TCT là một vấn đề ngày càng quan trọng đối với các nhà hoạch định xây dựng [23] Khi kế hoạch xây dựng được lên kế hoạch bởi các nhà quy hoạch, các nguồn lực bổ sung được phân bổ để rút ngắn thời gian dự án xem xét thời gian hoàn thành và chi phí của các hoạt động để tiến độ xây dựng phù hợp nhất được chuẩn bị bằng cách cung cấp một sự đánh đổi giữa thời gian dự án và tổng chi phí [24] Mục đích của vấn đề tối ưu hóa đánh đổi chất lượng chi phí thời gian là hoàn thành dự án, bằng cách xem xét đồng thời chi phí và thời gian tối thiểu cũng như chất lượng tối đa [25] hoặc xây dựng một tập hợp các giải pháp không bị chi phối còn được gọi là tập Pareto (vấn đề đường cong thời gian chi phí) Các vấn đề tối ưu hóa trong thế giới thực thường phải đối mặt với nhiều sự không chắc chắn cần được xử lý đồng thời Trong khi một khối lượng lớn tài liệu (ví dụ hoạt động dưới sự tối ưu hóa mạnh mẽ, tối ưu hóa trong môi trường không chắc chắn, v.v.) tồn tại và giải quyết các vấn đề tối ưu hóa không chắc chắn, vấn đề cung cấp sự đánh đổi cho người ra quyết định trong không gian rủi ro là một lĩnh vực chưa được khám phá [26] Sự cố chỉ thông báo cho sự đánh đổi giữa chi phí và thời gian nhưng việc giảm thời gian của một số hoạt động dẫn đến việc tăng cường rủi ro dự án và giảm chất lượng dự án không nên bỏ qua dễ dàng Cũng cần lưu ý rằng bất kỳ hoạt động tùy ý nào cũng không thể được chọn để giảm thời gian vì hành động này có thể áp đặt chi phí cao hơn, rủi ro đe dọa hơn và mức chất lượng thấp hơn của dự án khiến khách hàng không hài lòng hoặc thay đổi phạm vi dự án Do đó, một giải pháp nên được tìm kiếm để xem xét đồng thời chi phí, rủi ro và chất lượng của dự

án trong thời gian hạn chế Giải pháp được đề cập có thể đạt được bằng một kỹ thuật lập trình và ra quyết định toán học Một mô hình đa mục tiêu có thể được sử dụng để xác định mà hoạt động nên được rút ngắn và giảm bao nhiêu để áp đặt chi phí tối thiểu, rủi ro và suy giảm chất lượng cho dự án Hebert và Deckro (2011) [24] Đã điều tra một nghiên cứu tương tự nhưng họ chỉ chú ý đến chi phí và thời gian của dự án và bỏ qua các yếu tố quan trọng khác của dự án như tăng cường rủi

ro và giảm chất lượng được tạo ra bằng cách giảm thời gian hoàn thành một hoạt động dự án nhất định Vì việc giảm thời gian hoàn thành các hoạt động làm tăng rủi

ro và giảm chất lượng cần thiết để hoàn thành các hoạt động (dẫn đến giảm chất lượng của toàn bộ dự án), không nên bỏ qua các yếu tố được đề cập

Có các nhà thầu cung cấp các công cụ quản lý rủi ro như: Với công cụ quản lý công việc MyXteam công việc của doanh nghiệp sẽ được quản lý tập trung thống nhất trên một nền tảng, được sắp xếp gọn gàng, công nghệ dữ liệu đám mây, dữ liệu của

kế hoạch nào ra kế hoạch đó dễ dàng cho việc sử dụng tài liệu thông tin chung, giúp cho công ty thống nhất tài liệu và thông tin chia sẻ, mọi việc cần là có ngay trong ứng dụng quản lý công việc myXteam Lúc này mọi dữ liệu, thông tin từng dự án của doanh nghiệp được tập trung và quan trong nhất là cập nhật liên tục thông tin

dự án Những yêu cầu về phân tích thực tế triển khai dự án gần như được đảm bảo tối đa khi ứng dụng công nghệ vào kiểm soát rủi ro, quản lý rủi ro bao gồm cả dự tính và xử lý đều được cập nhật và truyền thông nhanh tới các bên liên quan được chỉ đạo phụ trách trong cùng một nền tảng Khi áp dụng công nghệ điều hành quản

lý dự án myXteam thì giao diện trực quan mọi việc rõ ràng trách nhiệm, phối hợp nhịp nhàng thống nhất sẽ tránh việc tắc nghẽn, các phòng ban tránh đỗ lỗi cho nhau, mỗi cá nhân sẽ nắm được thông tin, công việc cụ thể, và chịu trách nhiệm công việc của mình Các bài học kinh nghiệm được đính kèm theo từng hạng mục công việc, lưu trữ trên nhiều cấp phân quyền khác nhau đảm bảo toàn bộ cá nhân biết làm gì để tránh khỏi các rủi ro tương tự xuất hiện trong lộ trình công việc của họ cũng như dự

án mà họ đang tham gia

Các thuật toán tiến hóa (EAs-Evolutionary Algorithms), là một loại tối ưu hóa metaheuristic đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm để giải quyết các vấn đề cân

bằng TCT, rủi ro trong những năm gần đây Lấy cảm hứng từ quá trình tiến hóa tự nhiên, các thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu là một phương tiện để tìm ra giải pháp tối ưu trong các vấn đề phức tạp để người quản lý có thêm thông số tham khảo trước khi ra quyết định lựa chọn phương án triển khai cho dự án

Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu việc ứng dụng mô hình tính toán của thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu để giải quyết vấn đề TCT và rủi ro

- Áp dụng mô hình của thuật toán trong trường hợp dự án thực tế

Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài : kiểm nghiệm tính hiệu quả của thuật toán trên các dự án đã triển khai thực tế, áp dụng cho giai đoạn lập kế hoạch dự án

- Đối tượng nghiên cứu:

(1) Thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu

(2) Dự án thực tế đã triển khai thi công của nhà thầu Hòa Binh

(3) Kiểm tra lại tính hiệu quả của thuật toán bằng cách khảo sát các chuyên gia đầu nghành của công ty xây dựng Hòa Bình và chủ đầu tư Novaland

Phương pháp nghiên cứu

Hình 1.3.1 Sơ đồ diễn tả nghiên cứu

Đóng góp dự kiến của nghiên cứu

để có thể đạt được TCT với rủi ro là thấp nhất, chấp nhận được

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY VỀ TỐI ƯU THỜI GIAN – CHI

PHÍ – RỦI RO TRONG XÂY DỰNG

2.1 Các nghiên cứu trước đây về tối ưu Thời gian – Chi phí – Rủi ro:

2.1.1 Các nghiên cứu về việc tối ưu hóa Thời gian - Chi phí - Rủi ro

Đối với một dự án xây dựng mà nguồn vốn thuộc tư nhân thì việc đạt được các tiêu chí về thời gian, chi phí và rủi ro Khi khoa học máy tính phát triển những thập niên

60 thế kỷ trước đã có những nghiên cứu và phân tích cân bằng TCT, cùng với việc phát triển như vũ bão về mặt công nghê cũng như các hiểu biết của con người về thế giới tự nhiên cùng với việc có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng các phương pháp khác nhau toán học và heuristic đến metaheuristic và tiến hóa đã được trình bày để giải quyết vấn đề TCT và rủi ro

Vấn đề đánh đổi chi phí thời gian xây dựng được xem là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của việc ra quyết định xây dựng (Feng et al 1997) [27] Khó khăn phát sinh bởi vì, trong hàng trăm hoạt động của một dự án, có nhiều lựa chọn khác nhau để hoàn thành các hoạt động này bằng cách sử dụng các kích cỡ hoặc thiết bị phi hành đoàn khác nhau Điều này tạo ra vấn đề tìm kiếm kết hợp cổ điển cho các

kỹ sư xây dựng để xác định các lựa chọn tốt nhất về kích thước phi hành đoàn hoặc thiết bị tạo ra chi phí tối thiểu có thể để hoàn thành dự án Theo truyền thống, thời gian và chi phí cho các lựa chọn để hoàn thành một hoạt động được giả định là có tính quyết định trong phân tích đánh đổi chi phí thời gian xây dựng (Harris 1978) [28], nhưng trên thực tế chúng thường tuân theo một loại phân phối xác suất nhất định, như được chỉ ra bởi dữ liệu lịch sử Bản chất ngẫu nhiên của thời gian và chi phí làm tăng thêm chiều phức tạp cho vấn đề tổ hợp vốn đã khó giải quyết

Các phương pháp heuristic dựa trên các quy tắc ngón tay cái thường thiếu tính chặt chẽ toán học Họ cung cấp giải pháp tốt nhưng không đảm bảo sự tối ưu Các ví dụ bao gồm phương pháp Fondahl (1961) [6], mô hình cấu trúc thực dụng (1963) [29],

mô hình độ dốc chi phí hiệu quả của Siemens (1971) [30] và phương pháp độ cứng cấu trúc Moselhi [31] Trong lập kế hoạch hạn chế tài nguyên, nghiên cứu chuyên sâu đã được thực hiện dưới sự xem xét các hạn chế tài nguyên có thể tái tạo về mặt

giảm thiểu thời gian dự án Các phương pháp heuristic đã được hưởng phần lớn nỗ lực nghiên cứu vì chúng có thể tìm ra các giải pháp tốt với nỗ lực tính toán ít hơn nhiều so với các phương pháp khác Heuristic có thể được phân thành hai loại: (1) Heuristic nối tiếp, trong đó các quy trình được ưu tiên đầu tiên và giữ lại các giá trị của chúng trong suốt quy trình lập lịch và các heuristic song song, trong đó các ưu tiên của quá trình được cập nhật mỗi khi một quá trình được lên lịch Ví dụ như Bell

và Han (1991), Kahattab và Choobineh (1991) và Boctor (1993) Những heuristic cung cấp giải pháp tốt; tuy nhiên, hiệu suất phụ thuộc vào vấn đề và các giải pháp tốt không được đảm bảo

GA là các thuật toán tìm kiếm được phát triển bởi Holland (1975), dựa trên cơ chế chọn lọc tự nhiên và di truyền học để tìm kiếm trong không gian quyết định cho các giải pháp tối ưu (Goldberg 1989) Ẩn dụ GA bên dưới là lựa chọn tự nhiên, trong quá trình tiến hóa, vấn đề mỗi loài phải đối mặt là tìm kiếm sự thích nghi có lợi cho môi trường phức tạp và thay đổi Nói cách khác, mỗi loài phải thay đổi tổ hợp nhiễm sắc thể của nó để tồn tại trong thế giới sống Trong GA, một chuỗi đại diện cho một tập hợp các quyết định (kết hợp nhiễm sắc thể), một giải pháp tiềm năng cho một vấn đề Mỗi chuỗi được đánh giá về hiệu suất của nó đối với chức năng tập thể dục (chức năng khách quan) Những người có hiệu suất tốt hơn (giá trị thể lực)

có nhiều khả năng sống sót hơn những người có kém hơn theo[23]

Sự đánh đổi chi phí thời gian tuân thủ vấn đề lập kế hoạch dự án bị hạn chế tài nguyên là một trong những chủ đề được nghiên cứu rộng rãi nhất đã nhận được sự quan tâm nghiên cứu đáng kể trong những năm gần đây Một số nghiên cứu đã phát triển các mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu để giải quyết các vấn đề sử dụng tài nguyên Mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu được sử dụng phổ biến nhất là thuật toán di truyền đa biến [32-34] Ghoddousi et al [32] đã trình bày mô hình tối ưu hóa tài nguyên thời gian rời rạc hạn chế tài nguyên đa chế độ sử dụng NSGA-II Tavana et

al [35] cũng đã sử dụng NSGA-II để giải quyết các vấn đề đánh đổi chất lượng chi phí thời gian rời rạc của mình khi xem xét các nguồn lực hạn chế, quyền ưu tiên và các mối quan hệ ưu tiên tổng quát Các nhà nghiên cứu khác đã phát triển các mô hình lai của các thuật toán di truyền và các thuật toán khác Ashuri và Tavakolan

[36] đã đề xuất cách tiếp cận GA-PSO lai để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa nguồn lực thời gian của chi phí trong kế hoạch dự án xây dựng Nabipoor và cộng sự [37]

đã sử dụng một thuật toán di truyền thống trị mờ được điều chỉnh để đối phó với vấn đề đánh đổi chi phí thời gian rời rạc đa chế độ Gần đây, Tran et al [7] đề xuất một đàn ong nhân tạo đa mục tiêu lai mới với sự tiến hóa khác biệt cho vấn đề đánh đổi chất lượng chi phí thời gian Nabipoor và cộng sự [38] đã phát triển một thuật toán cạnh tranh của chủ nghĩa đế quốc đa mục tiêu để giải quyết các vấn đề đánh đổi thời gian, chi phí và chất lượng riêng biệt với các tình huống hạn chế chế độ và tài nguyên Tuy nhiên, có một vài nghiên cứu được báo cáo tập trung vào việc tối

ưu hóa việc sử dụng nhiều ca lao động trong các công trình xây dựng Jun và Rayes [39] trước tiên đã áp dụng thuật toán di truyền đa mục tiêu cho bài toán dịch chuyển Do đó, cần nghiên cứu thêm để xây dựng các mô hình tối ưu hóa tốt hơn để lên lịch chuyển đổi công việc dự án xây dựng theo[40]

El-Năm 2012, Nasser Shahsavari và cộng sự [25] đã trình bày thuật toán dựa trên sự biến đổi ngôn ngữ để tối ưu hóa CTC, chất lượng của mỗi chế độ là một biến ngôn ngữ Lý thuyết tập mờ được áp dụng để quản lý dữ liệu không chắc chắn và ngôn ngữ Số mờ là một loại tập mờ đặc biệt, là bình thường và lồi Mặc dù những con số này có thể được mô tả bằng cách sử dụng nhiều phương pháp và hình dạng đặc biệt, hình dạng tam giác và hình thang được sử dụng rộng rãi nhất để giải quyết các ứng dụng thực tế

Các nghiên cứu tại các nước khác:

Tại Hoa Kỳ:

+ Ovidi Cretu và các tác giả, trong cuốn sách 285 trang, nghiên cứu về QLRR cho thiết kế và xây dựng trình bày khái niệm về sự không chắc chắn và rủi ro của dự án; phân tích rủi ro qua việc tác động của nó đến kết quả của việc thực hiện dự án và giúp nhà quản lý dự án có thể lên kế hoạch chuẩn bị để đối phó rủi ro dự án + Nigel J.Smith và các tác giả, nghiên cứu về rủi ro, QLRR trong các dự án xây dựng Theo tác giả, QLRR là quá trình hiểu rõ về dự án và đưa ra một quyết định tốt nhất cho QLDA trong tương lai và quá trình liên tục phòng tránh, giảm thiểu, chấp nhận hoặc chuyển giao rủi ro và phát hiện ra các cơ hội tiềm năng

Tại Anh:

+ Nghiên cứu QLRR của Chapman, C.B và Ward, Stephen, trong cuốn sách nghiên cứu về quy trình, kỹ thuật và thông tin dự án trong QLRR dự án Tác giả nhận thấy rủi ro là những yếu tố gây sai lệch so với kế hoạch đề ra, đồng thời trình bày chín giai đoạn QLRR của phương pháp luận là: định nghĩa, mục tiêu, nhận định, cấu trúc, sở hữu, ước tính, đánh giá, khai thác và quản lý

+ Roger Flanacan và George Nornam, nghiên cứu QLRR trong xây dựng đã chỉ ra rằng: ngành xây dựng là đối tượng có nhiều rủi ro và bất định hơn các ngành khác, rủi ro được nghiên cứu từ nhiều góc độ và rủi ro mang cả yếu tố tiêu cực lẫn tích cực và quá trình QLRR gồm 4 bước: xác định, phân loại, phân tích, phản ứng với rủi ro

Tại Pháp:

+ Luis F.Alarcón và cộng sự, nghiên cứu rủi ro về chi phí và tiến độ ảnh hưởng hoàn thành việc mở rộng kênh đào Panama Nghiên cứu chỉ ra rằng: vai trò khảo sát, thiết kế và sự không chắc chắn cố hữu có tầm quan trọng này ở giai đoạn đầu của dự án

Tại Nhật Bản:

+Các cộng sự nghiên cứu về Luật xây dựng và thực tiễn ở Nhật Bản so sánh với Hoa Kỳ Chia sẻ rủi ro giữa chủ đầu tư và nhà thầu được quy định chi tiết trong điều khoản hợp đồng chứ không phải như ở Hoa Kỳ đòi hỏi phải chuyển tất cả các rủi ro

từ nhà thầu sang chủ đầu tư

Tại Tây Ban Nha:

+ M.Pilar de la Cruz và cộng sự, nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả quy trình QLDA xây dựng do cơ quan công vụ Tây Ban Nha gồm các bước xác định và phân tích các rủi ro, đồng thời, xác định các phản ứng rủi ro tiềm ẩn

Tại Nga:

+ Artem Aleshin, nghiên cứu vấn đề QLRR của các dự án quốc tế và liên doanh với

sự hợp tác của nước ngoài tại Nga Tác giả đã xác định, phân loại và đánh giá những rủi ro vốn có của các dự án chung ở Nga và đưa ra các khuyến nghị thực tiễn cho việc QLRR

-Tại Mexico:

+ Marcela Fernandez và cộng sự, nghiên cứu rủi ro ở thị trường nhà ở tại Mexico Nhằm đưa ra quyết định phù hợp, nghiên cứu xác định các chỉ số nguy cơ cao cho các công ty Hoa Kỳ và xây dựng chiến lược giảm thiểu rủi ro liên quan đến thị trường nhà ở Mexico

Tại Ba Lan:

+ Dariusz Skorupka, nghiên cứu QLRR trong việc xác định và đánh giá rủi ro ban đầu các dự án xây dựng tại Bala Các đặc điểm kỹ thuật của các chỉ số rủi ro liên quan trực tiếp quá trình đánh giá rủi ro các dự án xây dựng

Tại Đài Loan:

+ Nghiên cứu rủi ro các dự án đường cao tốc ở Đài Loan Phân bổ rủi ro, xác định loại rủi ro ảnh hưởng đến quyết định xử lý rủi ro của nhà thầu

Tại Singapore:

+ Bon-Gang Hwang và cộng sự, cho rằng QLRR cần được thực hiện trong các dự

án xây dựng để đảm bảo đạt được mục tiêu của dự án, bất kể quy mô dự án Tại Hàn Quốc:

+ J.W Seo và Hyun Ho Choi, nghiên cứu phương pháp đánh giá tác động an toàn dựa trên rủi ro cho các dự án xây dựng tàu điện ngầm ở Hàn Quốc Tác giả cho rằng

sự an toàn của các công trình xây dựng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như loại và quy mô dự án, phương pháp thi công, quy trình quản lý an toàn, khí hậu, địa điểm…

Năm 2017, Hamidreza Maghsoudlou, Behrouz Afshar-Nadjafi,Seyed Taghi Akhavan Niaki [24] cùng cộng sự đã trình bày một hướng để giải quyết bài toán rủi

ro đó là vấn đề lập kế hoạch dự án đa kỹ năng (MSPSP) Động lực chính của bài viết này là phát triển một mô hình mới cho MSPSP liên quan đến các giả định có thể áp dụng để làm cho nó gần gũi hơn với môi trường thế giới thực Trong mô hình này, lực lượng lao động được cho là có khả năng thực hiện một số kỹ năng ở các cấp độ khác nhau Thực hiện một kỹ năng ở cấp độ cao hơn làm tăng chi phí thực hiện của nó trong khi nó giảm nguy cơ làm lại Thực tế này rõ ràng cho thấy các mục tiêu giảm thiểu rủi ro làm lại và giảm thiểu chi phí thực hiện xung đột lẫn nhau

Làm lại cũng có tác dụng bất lợi cho hiệu suất và năng suất của các dự án Những hiệu ứng này bao gồm thêm thời gian, chi phí thêm, vật liệu bổ sung, lực lượng lao động thêm và sắp xếp lại lịch trình Những tác động tiêu cực này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu điều tra làm lại bằng cách tập trung vào các tác động của nó trong vòng đời dự án và tránh nó xảy ra [41] Là một điểm chính, việc thực hiện làm lại không phù hợp có thể làm tăng dự án Makepan Ngoài ra, việc làm lại nên được thực hiện theo cách mà tất cả các khách hàng mong đợi của họ được thỏa mãn [42] Các nghiên cứu trước đây cho thấy chi phí làm lại có thể bao gồm khoảng 25% giá trị hợp đồng và khoảng 10% tổng chi phí dự án [43] Viện Công nghiệp Xây dựng Hoa Kỳ ước tính rằng chi phí hàng năm do làm lại xảy ra trong các dự án khác nhau

là hơn 15 tỷ đô la [5] Nói tóm lại, làm lại có thể gây lãng phí thời gian, trở lại lịch trình và cuối cùng có thể làm tăng chi phí dự án [44, 45]

Quản lý rủi ro chính là quá trình xác định trước các rủi ro có thể xảy ra trong dự án, phân tích và có giải pháp phù hợp nhằm mục tiêu tăng cơ hội thành công và giảm thiệt hại cho dự án Đây là quy trình dành cho mọi loại dự án, không quan tâm đến quy mô, tính chất dự án Việc quản lý rủi ro cần được thực hiện theo các quy trình

có thứ tự, dùng các công cụ phù hợp, và có giải pháp hiệu quả Quản lý rủi ro thông thường trải qua những quá trình sau: lập kế hoạch quản lý rủi ro, xác định rủi ro, phân tích rủi ro định tính, phân tích rủi ro định lượng, lập kế hoạch đối phó rủi ro,

và kiểm soát rủi ro:

 Chủ động phát hiện các cơ hội và nguy cơ có khả năng xảy ra làm tác động đến mục tiêu dự án, từ đó thực hiện giải pháp phù hợp nhằm làm tăng khả năng của

cơ hội và giảm tác động của nguy cơ

 Tiết kiệm chi phí và thời gian thực hiện dự án ngay từ giai đoạn lập kế hoạch Việc xác định được rủi ro ngay từ đầu dự án sẽ giúp phát hiện sớm các

sự cố, có giải pháp dự phòng và làm giảm chi phí, và thời gian cho dự án Ý nghĩa thứ hai của việc này chính là loại bỏ các thông tin không chắc chắn và vì thế việc ước tính sẽ chính xác hơn và khoản chi phí dự phòng sẽ ít đi, điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho dự án

 Tăng giá trị cho kế hoạch, làm kế hoạch thực tế và giá trị hơn Rủi ro sẽ được thực hiện cùng với các lĩnh vực kiến thức khác như yêu cầu, thời gian, chi phí, nhân sự, chất lượng, đấu thầu Nếu áp dụng quá trình phân tích rủi ro vào yêu cầu sẽ làm yêu cầu rõ ràng hơn, đầy đủ và chính xác hơn Áp dụng quản lý rủi

ro và thời gian sẽ làm cho việc ước tính thời gian chính xác hơn Áp dụng quản

lý rủi ro vào nhân sự sẽ lựa chọn được những nhân sự phù hợp cho dự án hơn,…

 Hạn chế/ loại bỏ những thay đổi không cần thiết xảy ra trong quá trình thực thi

dự án giúp tránh các phát sinh một cách không kiểm soát được về các yêu cầu nguồn lực, thời gian, chi phí,

 Đánh giá chi tiết và cụ thể cơ hội/nguy cơ các thành phần nhỏ hay hạng mục công việc trong dự án và có đối sách phù hợp Việc thành công của dự án là một nỗ lực tổng hòa của từng chi tiết trong công việc cũng như việc phối hợp các lĩnh vực kiến thức lại với nhau Áp dụng quản lý rủi ro vào từng hạng mục công việc chắc chắn sẽ mang lại sự thành công cho từng hạng mục công việc

và vì thế cho toàn bộ dự án

 Đánh giá chi tiết và cụ thể cơ hội/nguy cơ từ các phương diện: yêu cầu, thời gian, chi phí, chất lượng, nhân sự, truyền thông, mua sắm, đấu thầu và có đối sách phù hợp Cơ hội và nguy cơ của dự án đến từ mọi lĩnh vực kiến thức khác Việc hoàn thành xuất sắc một lĩnh vực nào đều mang lại cơ hội thành công lớn hơn cho dự án Việc áp dụng quản lý rủi ro vào tất cả các lĩnh vực kiến thức một cách toàn diện sẽ là một phương pháp tối ưu nhằm loại bỏ những nguy cơ

và phát huy những cơ hội từ nhiều góc nhìn khác nhau

 Đánh giá chi tiết và cụ thể cơ hội/nguy cơ từ môi trường bên ngoài, môi trường nội bộ, các ràng buộc, các giả định của dự án và có đối sách phù hợp

 Giúp nhà quản trị hiểu rõ hơn về dự án/hoạt động kinh doanh nếu áp dụng quá trình quản lý rủi ro

- Giúp công tác quản lý của tổ chức mang tính hệ thống, bài bản và chuyên nghiệp

- Ảnh hưởng tích cực đến văn hóa tổ chức, tinh thần làm việc của nhân viên và trách nhiệm với cộng đồng

- Tăng sự thỏa mãn khách hàng, nâng cao giá trị thương hiệu, uy tín

Một nghiên cứu của Lakshminarayanan, S., Gaurav, A và Arun [46] đã trình bày ảnh hưởng của rủi ro đến một dự án xây dựng Đánh giá rủi ro là một chủ đề phức tạp che giấu sự mơ hồ và không chắc chắn Theo Carr Vet al Các thuật ngữ mơ hồ năm 2001 thường không thể tránh khỏi khi xác định rủi ro vì các cá nhân thường thấy dễ dàng hơn để mô tả rủi ro theo thuật ngữ ngôn ngữ định lượng Quản lý rủi

ro trong dự án bao gồm việc xác định các yếu tố ảnh hưởng có khả năng ảnh hưởng tiêu cực đến tiến độ chi phí hoặc đường cơ sở chất lượng của dự án; định lượng tác động tiềm năng liên quan của rủi ro đã xác định; và thực hiện các biện pháp để quản

lý và giảm thiểu tác động tiềm tàng trong bài viết này các tác giả đã phân tích rủi ro : Rủi ro xảy ra trong dự án xây dựng cho nghiên cứu này được phân loại thành thay đổi chi phí dự án (tăng hoặc giảm), lịch trình (lịch trình trì hoãn & vượt mức) và chất lượng Rủi ro về mặt chất lượng là những rủi ro có ảnh hưởng lớn nhất đến dự

án và rất có thể xảy ra Trong bài viết này tác giả đã dùng thuật toán tối ưu hóa đàn kiến thợ đa mục tiêu được phát triển để tối ưu hóa vấn đề đánh đổi rủi ro chi phí thời gian nâng cao Mô hình có khả năng giảm thiểu thời gian, chi phí và rủi ro của các dự án xây dựng Tuy nhiên với phân tích kỹ lưỡng, mô hình này có thể được mở rộng sang các lĩnh vực khác của quản lý dự án xây dựng và công nghiệp Hiệu quả của thuật toán đề xuất được xác minh và xác nhận dựa trên ví dụ tiêu chuẩn xác nhận khả năng của mô hình trong việc xem xét rủi ro và tạo ra giải pháp tối ưu Hơn nữa, mô hình đã được sử dụng để tối ưu hóa sự đánh đổi rủi ro chi phí thời gian và

so sánh với kết quả với phương pháp MAWA (Zheng et al.2005) [47] và phương pháp MOACO (Afshar et al 2006)[48] Nghiên cứu cần được thực hiện công phu vào sự tương tác của các rủi ro khác nhau và ảnh hưởng của các yếu tố rủi ro tương tác lên dự án xây dựng Mô hình này với giới hạn của nó có thể dự đoán chi phí và thời gian của dự án chính xác hơn các kỹ thuật thông thường Khái niệm mới về rủi

ro với sự đánh đổi chi phí thời gian bằng cách sử dụng tối ưu hóa đàn kiến được đưa vào nghiên cứu quản lý xây dựng Khả năng chuyển đổi giữa rủi ro và chất lượng

đang gây tranh cãi bởi nhiều nhà nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện là rủi ro

và chất lượng xen kẽ, dựa trên quan sát về sự tràn ngập tại chỗ và phát hiện ra rằng các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cũng ảnh hưởng đến các yếu tố rủi ro Hiện tại nghiên cứu này cung cấp một giải pháp thay thế hấp dẫn cho giải pháp cho các vấn

đề tối ưu hóa đa mục tiêu trong xây dựng

2.1.2 Các nghiên cứu tương tự trong nước sử dụng thuật toán metaheuristic cho

vấn đề tối ưu cân bằng thời gian, chi phí, rủi ro (TCRT)

Vấn đề TCT cũng được quan tâm, nghiên cứu và phát triển theo nhiều hướng, ứng dụng nhiều thuật toán metaheuristic hiện đại khác nhau để giải quyết

Năm 2010, trong một nghiên cứu của Luân and Nhân [6] đã trình bày thuật toán tối

ưu đàn kiến (ACO), thuật toán này được kết hợp với phương pháp trọng số thích ứng sửa đổi (MAWA) để giải bài toán cân bằng thời gian - chi phí Mô hình thuật toán ACO-TCO được tạo ra bằng chương trình máy tính trên nền tảng Visual Basic Ứng dụng thuật cho một trường hợp nghiên cứu cụ thể cho thấy tính hiệu quả trong việc tìm kiếm những kết quả tốt hơn mà không cần sử dụng quá nhiều đến máy tính,

từ đó giúp hỗ trợ các nhà lập kế hoạch và quản lý trong việc lựa chọn giải pháp

- Luận án tiến sĩ, Nguyễn Liên Hương nghiên cứu về rủi ro, quản trị rủi ro của các doanh nghiệp xây dựng Quá trình sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp gồm 3 giai đoạn: giai đoạn lập chiến lược và kế hoạch, giai đoạn tham gia đấu thầu, giai đoạn thực hiện hợp đồng xây dựng sau khi trúng thầu

- Luận án tiến sĩ, Đỗ Thị Mỹ Dung đã làm rõ các lý thuyết về rủi ro và QLRR dự án đầu tư xây dựng Nghiên cứu áp dụng phương pháp xác suất thống kê phân tích tương quan để đánh giá mối liên hệ tương quan của một biến đến các biến khác để đánh giá về các rủi ro sau khi đã nhận dạng chúng và sử dụng phần mềm QLRR trong quá trình QLRR thi công cọc Barret

- Luận án tiến sĩ, Trịnh Thùy Anh nghiên cứu cơ sở lý luận vê rủi ro, QLRR đứng trên nhiều góc độ: chủ đầu tư, tư vấn, nhà thầu, cộng đồng để thấy chủ thể chịu những rủi ro nào và gây ra các rủi ro nào Và đề xuất ba giải pháp QLRR hướng tới chủ thể QLRR là nhà nước: Nhóm giảm nhẹ rủi ro; QLRR dự án theo chu trình; Hệ thống QLRR

- Luận án tiến sĩ: Thân Thanh Sơn nghiên cứu rủi ro trong hình thức hợp tác công tư phát triển các dự án hạ tầng giao thông đường bộ Việt Nam Tác giả đã tổng hợp được 51 rủi ro cụ thể, đồng thời phân bổ rủi ro giữa Nhà nước và tư nhân tham gia

dự án dựa trên quan điểm rủi ro nên được quản lý bởi bên có khả năng QLRR đó tốt nhất

- Luận án tiến sĩ, Nguyễn Văn Châu nghiên cứu rủi ro các dự án xây dựng công trình giao thông đường bộ ở Việt Nam Nghiên cứu hướng đến mục tiêu là tổng quan về rủi ro và QLRR trong các dự án xây dựng công trình giao thông đường bộ trên thế giới và Việt Nam phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo

- Nguyễn Thế Chung và Lê Văn Long, nghiên cứu xác định rủi ro hiệu quả tài chính một số dự án đầu tư sản xuất xi măng ở Việt Nam Kết quả nghiên cứu sẽ giúp các nhà QLDA xác định được hiệu quả trong việc xác suất thành công dự án; mức độ phát triển rủi ro của dự án; khả năng so sánh, lựa chọn các phương án tối ưu

- Tô Nam Toàn và Kuzumasa Osawa, nghiên cứu về nhận thức của các bên liên quan về mức độ nghiên trọng của các rủi ro liên quan đến cơ sở hạ tầng BOT tại Việt Nam Nghiên cứu giúp các bên tham gi nhận thức về các rủi ro và phân bổ và các yếu tố ảnh hưởng đến sự chấp nhận rủi ro của từng bên liên quan

- Lê Văn Long, nhận thấy vấn đề cần thực hiện trong quá trình QLRR dự án đầu tư xây dựng công trình, cụ thể là: nhận dạng đầy đủ các rủi ro diễn ra trong vòng đời

dự án Mỗi giai đoạn dự án sẽ có những rủi ro để lại hậu quả kéo dài qua các giai đoạn và những rủi ro chỉ xảy ra ở giai đoạn nhất định

- Nguyễn Xuân Chính và Nguyễn Hoàng Anh, nghiên cứu về tính toán độ an toàn thiết kế các công trình xây dựng Tính toán và dự báo sự cố rủi ro sẽ đưa ra được kế hoạch khai thác, bảo trì và sửa chữa hợp lý nhằm bảo đảm an toàn và nâng cao hiệu quả khai thác công trình

- Phạm Hồng Luân và Lý Thanh Tùng, nghiên cứu rủi ro các dự án hạ tầng giao thông theo hình thức PPP tại Việt Nam Tác giả nhận thấy việc nhận dạng, phân tích đánh giá rủi ro nếu được thực hiện đầy đủ và kịp thời sẽ giúp các bên tham gia dự

án đặc biệt nhà đầu tư có các biện pháp ứng phó rủi ro hiệu quả hơn

- Lưu Trường Văn và Trần Thanh Tùng, nghiên cứu rủi ro tài chính dự án xây dựng

cảng biển Việc nhận dạng, phân tích, đưa ra các biện pháp ứng phó và phân bổ rủi

ro sẽ giúp chủ đầu tư đưa ra kế hoạch quản lý kiểm soát rủi ro nhằm nâng cao hiệu quả cho dự án

- Lê Kiều, nghiên cứu rủi ro tai nạn lao động trên công trường Tác giả xây dựng quy trình QLRR tai nạn lao động gồm các bước: Lập kế hoạch QLRR; Đánh giá tai nạn rủi ro, chống tai nạn dự phòng; Tổ chức QLRR đề phòng tai nạn, và Xây dựng

cơ sở dữ liệu phòng ngừa tai nạn rủi ro

- Đinh Tuấn Hải, cho rằng từ khi có luật doanh nghiệp các doanh nghiệp ngành xây dựng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất Tác giả xác định và phân loại rủi ro tài chính đồng thời tác giả xây dnwgj các biện pháp phòng chống và hạn chế rủi ro thành công thì doanh nghiệp tìm được cách kiểm soát QLRR, tìm hiểu và áp dụng các biện pháp thích hợp để giảm thiểu rủi ro chính

Năm 2016 , Trần Đức Học và công sự đã ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu trong tối ưu tiến độ và chi phí cho dự án [49] Trong bài báo đã chỉ ra những điển hữu ích của thuật toán: Thuật toán tiến hóa vi phân – Differental Evolution (THVP) là thuật toán tiến hóa rất hữu hiệu cho việc giải các bài toán tối

ưu toàn cục THVP đã được chứng minh là hiệu quả và hội tụ nhanh trong việc giải bài toán đơn mục tiêu[50] Những điểm mạnh của thuật toán THVP đã được nhiều nhà nghiên cứu áp dụng để giải bài toán đa mục tiêu, với nhiều công bố minh chứng

sự vượt trội của thuật toán THVP [51] Tập tối ưu tạo ra bởi thuật toán đề xuất cung cấp những thông tin hữu ích, giúp cho các nhà quản lý dự án đưa ra các quyết định nhằm TCT của dự án xây dựng Do vậy, trong các nghiên cứu tiếp theo chúng ta có thể áp dụng thuật toán này để giải quyết các bài toán tối ưu trong lĩnh vực xây dựng như bài toán điều hòa nguồn nhân lực, bài toán rút ngắn thời gian hoàn thành công trình có cân nhắc nguồn lực bị giới hạn

Năm 2019, Hoàng Nhật Đức [52] đã ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân cho bài toán tối ưu hóa kết cấu Nghiên cứu tập trung vào bài toán tối ưu tiết diện với hàm mục tiêu là cực tiểu hóa trọng lượng của kết cấu Do các biến số cần tìm là liên tục nên vấn đề đươc mô phỏng như là một bài toán tối ưu hóa toàn cục Đây là một bài toán phức tạp có không gian tìm kiếm lớn, có hàm mục tiêu cũng như các ràng buộc

rất phức tạp Khó khăn chính trong việc tìm ra các giải pháp vừa làm tối thiểu hóa hàm mục tiêu và vừa phải thỏa mãn nhiều ràng buộc [53-56] Các phương pháp toán học truyền thống cho tối ưu hóa có ràng buộc đều có nhiều nhược điểm Một số phương pháp (nhân tử Lagrange, Gradient, mặt phẳng cắt) chỉ áp dụng được cho các hàm mục tiêu là các hàm lồi và chỉ giải được các vấn đề có số biến thiết kế nhỏ [57] Các bài toán tối ưu kết cấu trong thực tế thường có hàm mục tiêu, các ràng buộc,

và các biến thiết kế vô cùng đa dạng và phức (hàm lồi/lõm/gián đoạn, tuyến tính/phi tuyến, liên tục/rời rạc) Do đó, thực tế đòi hỏi các công cụ tốt hơn, tổng quát hơn, và mạnh hơn để giải quyết các bài toán tối ưu kết cấu

Thông thường, việc quản lý rủi ro dự án được thực hiện thông qua ba bước chính là nhận dạng rủi ro, phân tích rủi ro và ứng phó rủi ro Tuy nhiên, Viện Quản lý dự án (PMI) đã cải tiến, chi tiết hóa các nội dung này và đề xuất 5 quá trình quản lý rủi ro

dự án Đó là các quá trình Lập kế hoạch quản lý rủi ro, Nhận dạng rủi ro, Phân tích định tính rủi ro, Phân tích định lượng rủi ro, Lập kế hoạch ứng phó rủi ro; và Kiểm soát rủi ro

Sau khi các rủi ro được nhận dạng cho dự án, người ta tiến hành các phân tích định tính và/hoặc phân tích định lượng để chọn ra các rủi ro được ưu tiên quản lý trước, cũng như đánh giá kỹ lưỡng hơn các hậu quả/hệ quả do rủi ro mang lại Sau đó, các rủi ro được lựa chọn cần được lập kế hoạch ứng phó rủi ro, tức là xây dựng các phương án hành động để nâng cao cơ hội và giảm thiểu nguy cơ rủi ro có thể mang lại đối với các mục tiêu của dự án Việc lập kế hoạch ứng phó rủi ro đòi hỏi người quản lý rủi ro phải cân nhắc lựa chọn các chiến lược ứng phó rủi ro cơ bản, để từ đó xây dựng các phương án hành động cho phù hợp Các chiến lược ứng phó rủi ro cơ bản được chia thành hai nhóm, cho các rủi ro thuộc loại nguy cơ và cơ hội, mỗi nhóm đều có 4 chiến lược cơ bản Các chiến lược đối phó với các rủi ro thuộc loại nguy cơ bao gồm: tránh né (avoid), chuyển giao (transfer), giảm nhẹ (mitigate) và chấp nhận (accept), trong khi các chiến lược cho các rủi ro thuộc loại cơ hội gồm có khai thác (exploit), nâng cao (enhance), chia sẻ (share) và chấp nhận (accept) Đối với các rủi ro thuộc loại nguy cơ, chiến lược tránh né được thực hiện thông qua việc tìm cách loại bỏ nguy cơ do rủi ro gây ra hoặc tránh khỏi ảnh hưởng của rủi ro Chiến lược chuyển giao được thực hiện thông qua việc chuyển rủi ro cho tổ chức

khác xử lý, cũng có thể thông qua bảo hiểm, bảo lãnh thực hiện Chiến lược giảm nhẹ được thực hiện thông qua các biện pháp được tiến hành để giảm khả năng xuất hiện hoặc ảnh hưởng của rủi ro Chiến lược chấp nhận có nghĩa là chấp nhận các rủi

ro dù các rủi ro này đã được nhận dạng, đã biết chúng có thể xảy ra và có thể mang lại hậu quả xấu, hoặc chấp nhận đối với các rủi ro chưa được nhận dạng Người ta phân chiến lược này ra hai loại nhỏ: chấp nhận chủ động và chấp nhận bị động Chủ động là việc thiết lập các kế hoạch dự phòng để ứng phó rủi ro, sẽ được thực hiện sau khi rủi ro xuất hiện, còn bị động là không có bất kỳ kế hoạch cho các hoạt động

dự phòng khi rủi ro xuất hiện Có thể thấy rằng, sự khác biệt của chiến lược chấp nhận với các chiến lược khác chính là ở chỗ, không kể hoạt động lập kế hoạch ứng phó rủi ro, các chiến lược khác đều đòi hỏi có những hành động được thực hiện để ứng phó rủi ro trước khi rủi ro xảy ra, trong khi đó chiến lược chấp nhận thì không, chỉ có chiến lược chấp nhận chủ động thì có liên quan đến việc lập kế hoạch dự phòng để thực hiện các hoạt động nếu rủi ro xảy ra (sau khi rủi ro xuất hiện) Các nội dung chi tiết liên quan đến các chiến lược này đã được trình bày trong một bài báo xuất bản trước đây

Trong các dự án đầu tư xây dựng, người ta phải thực hiện đồng thời các hoạt động xây dựng và các hoạt động quản lý dự án xây dựng (thực chất là các quá trình định hướng sản phẩm (product-oriented processes) và các quá trình quản lý dự án (project management processes), mà Luật Xây dựng gọi chung là các hoạt động xây dựng Dưới góc độ chủ đầu tư, trừ trường hợp tự thực hiện, còn lại thì chủ đầu tư đều tìm kiếm các nhà thầu (tư vấn, thi công) để ký kết hợp đồng giao cho họ thực hiện một số hoặc phần lớn các hoạt động xây dựng, và cả các hoạt động quản lý dự

án trong dự án đầu tư xây dựng (chủ đầu tư thực hiện hoạt động mua sắm hiểu theo nghĩa rộng Bản chất của việc mua sắm này chính là việc chuyển giao rủi ro về chuyên môn xây dựng hoặc chuyên môn quản lý dự án cho bên nhà thầu được chọn,

và việc sử dụng tư vấn lựa chọn nhà thầu được kỳ vọng tăng mức độ chính xác của việc lựa chọn nhà thầu, giảm rủi ro do chọn sai nhà thầu khiến dự án bị ảnh hưởng Mặt khác, các bên có liên quan trực tiếp đến dự án như chủ đầu tư, nhà thầu tư vấn, nhà thầu thi công còn phải mua một số khoản bảo hiểm, hoặc được bảo lãnh bởi ngân hàng v.v khi tham gia các gói thầu trong dự án đầu tư xây dựng Còn nữa, trong hoạt động thi công xây dựng, nhất là ở các công trình phức tạp, ngoài các chi

phí trực tiếp tạo nên các bộ phận cấu thành công trình, các bên có liên quan còn phải bỏ chi phí cho các biện pháp thi công phức tạp, cần được thực hiện để đảm bảo chất lượng công trình hoặc để đảm bảo thi công được các bộ phận kết cấu trong công trình của dự án v.v Rõ ràng những khoản mục chi phí thực hiện cho các hoạt động này chính là chi phí để đối phó với các rủi ro có thể phát sinh trong dự án đầu

tư xây dựng, mà khi tính toán hay dự toán các chi phí này vào dự án, người ta đã mặc nhiên chấp nhận một số giải pháp quản lý rủi ro nhất định

Qua những nghiên cứu trên và sự tiếp cân về thuật toán xét thấy Tiến hóa Vi phân (THVP) [51, 58, 59] là một thuật toán hiệu quả để giải các bài toán tối ưu hóa THVP lấy ý tưởng từ học thuyết tiến hóa của Darwin và mô phỏng quá trình tiến hóa trong thế giới tự nhiên THVP dùng các kỹ thuật lai ghép và đột biến để tạo ra các cá thể mới bổ xung vào quần thể có sẵn Bằng chọn lọc tự nhiên, cá thể nào có khả năng thích nghi hơn với môi trường sẽ tồn tại và cá thể nào không thích ứng được với môi trường sẽ bị loại bỏ Do đó, THVP có khả năng dẫn dắt một quần thể được khởi tạo ngẫu nhiên đến một giải pháp tối ưu Nhờ vào những ưu điểm này, THVP đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới để giải quyết các bài toán tối ưu hóa phức tạp và cho các kết quả vượt trội [51, 58, 60-66]

2.2 Các vấn đề còn tồn tại – hướng phát triển của đề tài

Cùng với nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng ta thấy rằng các phương pháp toán Metaheuristic đã chứng minh được ưu điểm lớn của mình trong việc giải quyết các vấn đề tối ưu đa mục tiêu Mỗi thuật toán có điểm mạnh riêng để tham khảo cho các vấn đề khác nhau Do đó, việc ứng dụng thuật toán cho phù hợp với khả năng và điều kiện thực tế cuả quản lý cho dự án xây dựng hiện đại

Thực tế ngày nay có rất nhiều thuật toán được nghiên cứu và đề xuất nhưng trong quá trình thực hiện các mối quan hệ giữa chi phí, thời gian và rủi ro là tổng quát Do vậy bài viết này nêu lên việc áp dụng thuật toán tiến hóa vi phân đa mục tiêu để quản lý chi phí, thời gian và đặc biệt là rủi ro của dự án, ứng dụng vào dự án thực tế phù hợp các điều kiện của người áp dụng ( người viết luận văn)

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Tối ưu đa mục tiêu

Tối ưu đa mục tiêu (MOO) là có nhiều hơn hai mục tiêu xung đột cần được tối ưu hóa đồng thời MOO là một phần không thể thiếu của các hoạt động tối ưu hóa và

có tầm quan trọng trong thực tế, vìtrong trong thực tế các công việc, các vấn đề có

sự liên kết với nhau bổ trợ hoặc xung đột với nhau nên việc tối ưu hóa các quan hệ này để giảm thiểu xung đột bằng mô hình hóa là ưu tiên phát triển Các phương pháp cổ điển chỉ giải quyết được các bài toán đơn mục tiêu, trong khi đó các vấn đề cần giải quyết của dự án là nhiều mục tiêu do vậy có nhiều thuật toán tiến hóa để giải quyết vấn đề tối ưu đa mục tiêu như hiện nay[67]

Với các mục tiêu xung đột cần được cân bằngthì việc MOO là một tập hợp các giải pháp tối ưu (bộ Pareto) thay vì một giải pháp tối ưu.Để đạt được cân bằng cho bài toán quản lý chấp nhận mục kết quả của mục tiêu xấu này thì phải cân bằng kết quả của ít nhất một mục tiêu khác Nói chung, vấn đề tối ưu đa mục tiêu bao gồm k hàm mục tiêu, n biến quyết định, m bất đẳng thức ràng buộc và p đẳng thức ràng buộc

Nó có thể được biểu diễn dưới dạng toán học như sau [68, 69]:

n

X x x x là một vector của n biến quyết định trong không gian tương thích D Các bài toán tối

ưu đa mục tiêu để xác định những vector X mang lại giá trị tối ưu cho tất cả các hàm mục tiêu từ tập D của tất cả các vector thỏa điều kiện (CT 3.2) và (CT 3.3)

Bởi vì vấn đề này hiếm khi đưa ra được một lời giải duy nhất, có một bộ các giải pháp trong bài toán MOO, những người ra quyết định mong muốn sẽ lựa chọn được một giải pháp từ bộ Pareto bằng cách sử dụng khái niệm thống trị Khái niệm thống trị được định nghĩa như sau [70]:

Giải pháp X1(x , x , , x )1,1 1,2 1,n T vượt trội hơn X2(x , x , , x )2,1 2,2 2,n Tnếu cả 2 điều kiện được thỏa mãn:

1   i (1,2, ,k):f ( )i X1  f Xi( )2 Giải pháp X1 không tệ hơn X2 trong việc đạt được tất cả các mục tiêu

2   i (1,2, , ): ( ) k f Xi 1  f Xi( )2 Giải pháp X1 là nghiệm tốt hơn X2 trong

ít nhất một mục tiêu

Do đó, khi so sánh hai giải pháp khác nhau X1 và X2, có ba khả năng của mối quan

hệ vượt trội giữa chúng

 X1 vượt trội hơn X2

 X1 bị chi phối bởi X2

 Cả X1 và X2 đều không bị chi phối bởi nhau

Một giải pháp không bị vượt trội có nghĩa là không có giải pháp mới được tìm ra vượt trội hơn giải pháp cũ Tập các giải pháp không bị vượt trội được gọi là tập Pareto trước

Nhiều loại thuật toán MOO đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây Các thuật toán tiến hóa đa mục tiêu (MOEAs) là một trong những phương pháp tối

ưu hóa metaheuristic phổ biến nhất và được ứng dụng nhiều để giải quyết các vấn

đề tối ưu đa mục tiêu [71, 72] Do đó, nghiên cứu này ứng dụng thuật toán tiến hóa

vi phân đa mục tiêu để giải quyết bài toán TCTR

3.2 Tổng quan về thuật toán THVPĐMT

Thuật tóa tiến hóa vi phân đa mục tiêu là một thuật toán lấy ý tưởng từ tiến hóa trong tự nhiên để chọ lọc được một quần thể tối ưu hóa cho sự sống Thuật toán dùng kỹ thuật để lai ghép, đột biến các cá thể bổ xung vào quần thể có sẵn, sử dụng công cụ chọn lọc tự nhiên sẽ chọ ra được các nhân tố mới có thể thích nghi với môi

trường sống và được giữ lại, các nhân tố không thích nghi được sẽ bị loại bỏ Từ một quần thể ban đầu của dự ánvới các phương pháp thi công ban đầu vàtừ từ vận động đến các phương pháp tối ưu về thi công dự trên sự mô tả thích nghi của quần thể [73]

Bước 1: Liệt kê các vấn đề và khởi tạo các tham số

Chúng ta cần cung cấp các thông số của thuật toán tối ưu như số quần thể NP, biến thiết kế D, số lượng hàm mục tiêu M, biên độ đột biến F, xác suất lai ghép Cr, số thế hệ tối đa Gmax, giá trị nhỏ nhất LB và giá trị lớn nhất UB của các biến Với các thông số đầu vào như trên, thuật toán tối ưu sẽ tiến hành tính toán tự động để tìm ra các tổ hợp phương án thi công của các công việc trong dự án nhằm tối ưu ba yếu tố tiến độ và chi phí, rủi ro,i ≤ x, i ≤ UL,i

Bước 2: Khởi tạo quần thể

Khởi tạo quần thể ban đầu là công việc quan trọng đối với bất kỳ thuật toán tiến hóa nào Quần thể trong thuật toán THVPĐMT được khởi tạo một cách ngẫu nhiên theo công thức:

Một giải pháp tiềm năng của bài toán thời gian - chi phí được trình bày theo một vector biểu diễn trong:

X = [ Xi,1 , Xi,2 , … , Xi,j , …… , Xi,D ]

Trong đó D là số biến thiết kế của bài toàn đang tối ưu, số biến này trùng với số lượng công việc trong một dự án Tham số i ký hiệu là thành phần thứ i trong quần thể Véc tơ Xij cho biết sự lựa chọn một phương án thi công của công việc j Xij là một số nguyên trong khoảng [1, Mj] (j=1 đến D), cho biết một phương án thi công trong tổng số phương án Mj Vì thuật toán THVP hoạt động với số thực, cần một

hàm để chuyển đổi từ biến thực sang biến nguyên trong miền khả thi như phương trình

Xij = Ceil ( rand[0, 1] x UB (j ) (CT 06)

Ceil là hàm để làm tròn số thực về số nguyên lớn hơn hoặc bằng chính nó

Tập hợp các quần thể NP[X1, 1, X1, 2,…, X1, D ]

ĐúngKiểm tra ĐK dừng

Sai

Thông số đầu vào của dự án

Tập hợp các giải pháp

Dừng

Đột biếnLai ghépChọn lọc

Thuật toán tối ưu

Tập tối ưu

Chi phí

Thời gian

Trong đó r1, r2 , r3 € {1,2, , N P } là ba số nguyên được tạo ngẫu nhiên khác nhau

và khác i nằm trong khoảng [1;NP]; F là biên đột biến được lựa chọn trong khoảng F€ [0,1]

Bước 4: Giai đoạn lai ghép

Tiếp theo quá trình đột biến, quá trình lai ghép được áp dụng nhằm làm đa dạng quần thể bằng cách trao đổi các thành phần của “véc tơ mẹ” và “véc tơ đột biến” Quá trình lai ghép sinh ra “véc tơ con” UiG+1 = {ui,1G , ui,2G+1, … , ui,DG+1},trong đó các thành phần véc tơ con được xác định theo công thức

tơ con” vượt trội cá thể “véc tơ mẹ”, nó sẽ thay thế lập tức cá thể “véc tơ mẹ” trong quần thể hiện tại, và cá thể “véc tơ mẹ” sẽ đưa vào quần thể ngoài Ngược lại cá thể

“véc tơ con” sẽ được đưa vào quần thể ngoài Hai quần thể hiện tại và quần thể ngoài được gộp với nhau sau mỗi vòng lặp Tổng số cá thể trong quần thể tổng là 2NP

Hình 3.3 : Lưu đồ chọn lọc

Bước 6: Điều kiện dừng

Quá trình tối ưu hóa kết thúc khi mà điều kiện dừng được thỏa mãn Điều kiện dừng thường được sử dụng là số vòng lặp tối đa hoặc là số lần đánh giá hàm mục tiêu Trong mô hình đề xuất, chúng tôi sử dụng số vòng lặp tối đa Khi điều kiện dừng của thuật toán thỏa mãn thì các giải pháp tối ưu sẽ được đưa ra

3.3 Bài toán thời gian, chi phí, rủi ro

3.3.1 Tối ưu hóa mục tiêu thời gian, chi phí, rủi ro dự án

Quá trình tối ưu hóa thời gian dự án bao gồm việc xác định đường găng trên từng thời điểm và lựa chọn đầu mục công việc thi công trên đường găng đó phù hợp không chông chéo lên các công tác khác để có thể rút ngắn thời gian thi công Mỗi đầu mục công việc trong bảng tiến độ tổng thể có thể phù hợp với điều kiện thi công tại công trường là khác nhau Do vậy việc chọn kết hợp tối ưu các phương thức thực hiện cho tất cả các hoạt động và giá trị cho hoạt động không quan trọng để đạt được sự thỏa hiệp tối ưu giữa thời gian, chi phí và rủi ro cho dự án Thời gian dự án, chi phí và rủi ro được định lượng như sau: