II TÓM TẮT NỘI DUNG Phương pháp phân tích truyền thống để giải bài toán tối ưu về thời gian và chi phí dự án đều giả định rằng thời gian và chi phí của một công tác là xác định chắc chắ
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HUỲNH VĂN ANH TUẤN
ĐỀ TÀI:
KẾT HỢP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI
DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA
VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã ngành : 60.58.90
PHẦN THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 - 2007
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS LÊ VĂN KIỂM
CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:
CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:
Luận văn được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2007
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
Tp HCM, ngày tháng năm 2007
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên : HUỲNH VĂN ANH TUẤN Phái : Nam
Ngày sinh : 09 / 05 / 1981 Nơi sinh : Khánh Hòa
Chuyên ngành: Công nghệ và Quản lý xây dựng
Khóa : 2005
1 TÊN ĐỀ TÀI :
KẾT HỢP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN
2 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Chương 1 : Giới thiệu
Chương 2 : Tổng quan
Chương 3 : Phương pháp luận để giải quyết vấn đề
Chương 4 : Mô hình hóa bài toán
Chương 5 : Giới thiệu chương trình và ví dụ minh họa
Chương 6 : Kết luận và kiến nghị
3 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16 / 07 / 2007
4 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 16/ 12 / 2007
5 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS LÊ VĂN KIỂM
TS NGÔ QUANG TƯỜNG
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua
Trang 4I
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn thạc sĩ này, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của Quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, đặc biệt là công lao của quý Thầy Cô trong ban giảng dạy ngành Công nghệ và quản lý xây dựng Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin ghi nhận và tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất
Xin chân thành cám ơn Thầy PGS LÊ VĂN KIỂM, Thầy TS NGÔ QUANG TƯỜNG đã tận tình hướng dẫn, đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, đặc biệt là trong thời gian làm luận văn này
Xin chân thành cám ơn các anh em đồng nghiệp thuộc Công ty cổ phần xây dựng số 1 (COFICO) đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thu thập số liệu, cung cấp nhiều tài liệu tham khảo và ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này
Cuối cùng, con xin cám ơn Ba và Mẹ đã luôn luôn động viên, giúp đỡ quan tâm sâu sắc đến con trong suốt thời gian vừa qua
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc
TP Hồ Chí Minh, ngày 16/12/2007 Tác giả
HUỲNH VĂN ANH TUẤN
Trang 5II
TÓM TẮT NỘI DUNG
Phương pháp phân tích truyền thống để giải bài toán tối ưu về thời gian và chi phí dự án đều giả định rằng thời gian và chi phí của một công tác là xác định chắc chắn Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện dự án, thời gian thực hiện các công tác là không chắc chắn vì chịu nhiều sự tác động của môi trường bên ngoài như: sự thay đổi thời tiết, sự đông đúc trên công trường làm việc, trình độ tay nghề của người công nhân, … Luận văn sẽ đề xuất một phương pháp mới để giải bài toán tối
ưu thời gian và chi phí dự án dưới điều kiện không chắc chắn Lý thuyết tập mờ được áp dụng để mô phỏng sự không chắc chắn của thời gian công tác Thuật giải
di truyền sẽ được sử dụng để tìm kiếm cực tiểu chi phí trực tiếp của dự án ứng với một thời gian xác định Mặt khác, mục tiêu của mô hình là thiết lập các đường cong tối ưu về thời gian và chi phí dự án dựa trên những mức rủi ro khác nhau xác định bởi người ra quyết định
ABSTRACT
Traditional time-cost trade-off analysis assumes that the time and cost of an option within an activity are deterministic However, during project implementation, activity duration is uncertain due to variations in the outside enviroment, such as weather, site congestion, productivity level, etc This thesis presents a new approach to solve the time-cost trade-off problem under uncertainty Fuzzy set theory is used to model the uncertainties of activity durations Genetic algorithms are used to search for the minimum project direct costs for a specific project duration within feasible project time spectrums In other words, the focus of the model is to find time-cost trade-off curves based upon different risk levels defined
by decision makers
Trang 6III
MỤC LỤC
1 Chương 1: GIỚI THIỆU 1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Đặt vấn đề 1
1.3 Mục tiêu nghiên cứu 4
1.4 Phạm vi nghiên cứu 4
1.5 Phương pháp nghiên cứu 5
1.6 Nội dung luận án 5
2 Chương 2: TỔNG QUAN 8
2.1 Lập và quản lý dự án 8
2.1.1 Khái niệm chung về dự án và lập dự án 8
2.1.2 Các bước cần thực hiện trong lập dự án 11
2.1.3 Mục tiêu chính của quản lý dự án 11
2.1.4 Nội dung công tác quản lý dự án 12
2.1.4.1 Quản lý quy mô dự án 12
2.1.4.2 Quản lý tiến độ dự án 12
2.1.4.3 Quản lý chi phí dự án 13
2.1.4.4 Quản lý chất lượng dự án 13
2.1.4.5 Quản lý thông tin dự án 13
2.1.4.6 Quản lý rủi ro dự án 13
2.1.4.7 Quản lý cung ứng dự án 14
2.2 Quản lý tiến độ dự án 14
2.2.1 Khái niệm về tiến độ xây dựng 14
2.2.2 Các bước lập tiến độ 15
2.2.3 Các dạng tiến độ 16
2.3 Bài toán quan hệ giữa thời gian và chi phí 18
2.3.1 Giới thiệu 18
Trang 7IV
2.3.2 Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là liên tục 19
2.3.2.1 Phương pháp xác định 19
2.3.2.2 Phương pháp ngẫu nhiên 20
2.3.3 Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là rời rạc 21
2.3.3.1 Phương pháp xác định 21
2.3.3.2 Phương pháp ngẫu nhiên 22
2.4 Các phương pháp giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án 23
2.4.1 Thuật giải tìm kiếm heuristic 23
2.4.2 Phương pháp quy hoạch toán học 24
2.4.3 Phương pháp mô phỏng 25
2.4.4 Thuật giải di truyền (GA) 28
3 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TOÁN 30
3.1 Lý thuyết tập mờ 30
3.1.1 Giới thiệu 30
3.1.2 Giới thiệu về tập mờ 31
3.1.3 Lý thuyết tập mờ 34
3.1.4 Logic mờ 42
3.1.5 Hệ thống logic mờ 44
3.2 Thuật giải di truyền 47
3.2.1 Giới thiệu về thuật giải di truyền 47
3.2.2 Các tính chất đặc thù của thuật giải di truyền 48
3.3 Cơ chế thực hiện của thuật giải di truyền 48
3.3.1 Mã hóa 48
3.3.2 Hàm mục tiêu 49
3.3.3 Chọn lọc cá thể 49
3.3.3.1 Chọn lọc theo quy tắc bánh xe roulete 50
3.3.3.2 Chọn lọc xếp hạng 51
Trang 8V
3.3.3.2 Chọn lọc cắt 52
3.3.4 Lai ghép 52
3.3.4.1 Lai ghép một điểm 53
3.3.4.2 Lai ghép nhiều điểm 53
3.3.4.3 Lai ghép đều 54
3.3.5 Đột biến 55
3.3.5.1 Đột biến một điểm 56
3.3.5.2 Đột biến nhiều điểm 56
3.4 Mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí 57
4 Chương 4: MÔ HÌNH HÓA BÀI TOÁN 61
4.1 Vấn đề đặt ra để nghiên cứu 61
4.1.1 Giới thiệu 61
4.1.2 Phát biểu bài toán 62
4.1.3 Yêu cầu của bài toán 62
4.2 Giải quyết vấn đề 62
4.2.1 Xác định thời gian và chi phí cho từng công tác 62
4.2.2 Phát biểu toán học của bài toán 63
4.3 Mô hình hóa bài toán 63
4.3.1 Sơ đồ cấu trúc của mô hình bài toán 63
4.3.2 Ứng dụng lý thuyết tập mờ để xác định thời gian DA 65
4.3.3 Ứng dụng GA để cực tiểu hóa chi phí hoàn thành dự án 70
4.3.4 Sơ đồ thực hiện toán tử di truyền 75
4.4 Kết luận 76
5 Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 77
5.1 Trình tự thực hiện một bài toán 77
5.2 Ví dụ minh họa 78
5.2.1 Ví dụ 1 78
5.2.2 Ví dụ 2 86
Trang 9VI
5.2.3 Ví dụ 3 100
5.3 Kết luận 111
6 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114
6.1 Kết luận 114
6.2 Kiến nghị 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO 120
Trang 10VII
HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Chu kỳ hoạt động của dự án 8
Hình 2.2 Mức độ nổ lực thực hiện dự án 10
Hình 2.3 Tam giác mục tiêu của dự án 12
Hình 3.1 Tập mờ và tập rõ 33
Hình 3.2 Sự khác biệt giữa tập rõ và tập mờ cho thuộc tính “chiều cao” 34 Hình 3.3 Thí dụ về lõi, biên giới, điểm giao mờ, tập mờ đơn, lát cắt α 36
Hình 3.4 Tập mờ lồi và không lồi 36
Hình 3.5 Các dạng số mờ 37
Hình 3.6 Số mờ tam giác 38
Hình 3.7 Số mờ hình thang 38
Hình 3.8 Tập mờ con 39
Hình 3.9 Hợp của hai tập mờ 39
Hình 3.10 Giao của hai tập mờ 39
Hình 3.11 Bù của tập mờ A 40
Hình 3.12 Cấu trúc của hệ thống mờ 44
Hình 3.13 Mờ hóa đơn trị 45
Hình 3.14 Mờ hóa đa trị 46
Hình 3.15 Các phép mã hóa 49
Hình 3.16 Chọn lọc theo quy tắc bánh xe Roulete 50
Hình 3.17 Phân bố của các NST trước khi xếp hạng 52
Trang 11VIII
Hình 3.18 Phân bố của các NST sau khi xếp hạng 52
Hình 3.19 Cơ chế lai ghép một điểm 53
Hình 3.20 Cơ chế lai ghép nhiều điểm 54
Hình 3.21 Cơ chế lai ghép đều 55
Hình 3.22 Cơ chế đột biến một điểm 56
Hình 3.23 Cơ chế đột biến nhiều điểm 56
Hình 3.24 Sơ đồ thuật toán của thuật giải di truyền 57
Hình 3.25 Mối quan hệ tiêu biểu giữa thời gian và chi phí công tác 58
Hình 3.26 Mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí công tác 59
Hình 4.1 Cấu trúc của một NST 70
Hình 4.2 Thí dụ về sơ đồ mạng 71
Hình 4.3 Quá trình lai ghép để tạo ra nhiễm sắc thể con 74
Hình 4.4 Quá trình đột biến để tạo ra nhiễm sắc thể con 74
Hình 4.5 Chi tiết của sơ đồ thuật toán 76
Hình 5.1 Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 1) 81
Hình 5.2 Thời gian hoàn thành dự án (ví dụ 1) 82
Hình 5.3 Thời gian hoàn thành các công tác theo giá trị α (ví dụ 1) 82
Hình 5.4 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 1) 83
Hình 5.5 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 84
Hình 5.6 Chi tiết lời giải tính toán sơ đồ mạng ứng với Tg = 66 ngày 85
Hình 5.7 Chi tiết lời giải tính toán sơ đồ mạng ứng với Tg = 58 ngày 86
Trang 12IX
Hình 5.8 Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 2) 89
Hình 5.9 Thời gian hoàn thành dự án (ví dụ 2) 90
Hình 5.10 Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 1 91
Hình 5.11 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 2) 91
Hình 5.12 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 (ví dụ 2) 92
Hình 5.13 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 92
Hình 5.14 Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0.6 93
Hình 5.15 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.6 (ví dụ 2) 93
Hình 5.16 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.6 (ví dụ 2) 94
Hình 5.17 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 95
Hình 5.18 Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0.4 96
Hình 5.19 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.4 (ví dụ 2) 96
Hình 5.20 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.4 (ví dụ 2) 96
Hình 5.21 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 97
Hình 5.22 Thời gian thực hiện các công tác của dự án khi α = 0 98
Hình 5.23 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0 (ví dụ 2) 98
Hình 5.24 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0 (ví dụ 2) 98
Hình 5.25 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 99
Trang 13X
Hình 5.26 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án ứng với các giá
trị lát cắt khác nhau (ví dụ 2) 100 Hình 5.27 Dữ liệu dự án nhập vào chương trình (ví dụ 3) 103
Hình 5.28 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =1 (ví dụ 3) 104
Hình 5.29 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 1 (ví dụ 3) 104
Hình 5.30 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 105
Hình 5.31 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.6 (ví dụ 3) 105
Hình 5.32 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.6 (ví dụ 3) 106
Hình 5.33 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 106
Hình 5.34 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0.4 (ví dụ 3) 107
Hình 5.35 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0.4 (ví dụ 3) 107
Hình 5.36 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 108
Hình 5.37 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án khi giá trị lát cắt
α =0 (ví dụ 3) 108
Hình 5.38 Kết quả lời giải tối ưu khi α = 0 (ví dụ 3) 109
Hình 5.39 Chi tiết lời giải tính toán SĐM ứng với Tg = 320 ngày 109
Hình 5.40 Đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí dự án ứng với các giá
trị lát cắt khác nhau (ví dụ 3) 110
Trang 14XI
BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Bảng sự thật của mệnh đề 43
Bảng 5.1 Các công việc trong dự án “Xây dựng nhà xưởng” 78
Bảng 5.2 Chi phí cho các công việc của dự án “Nhà xưởng” 79
Bảng 5.3 Kết quả tính toán SĐM khi thời gian dự án Tg = 66 ngày 79
Bảng 5.4 Kết quả tính toán SĐM khi thời gian dự án Tg = 58 ngày 80
Bảng 5.5 Thông tin về các công tác (ví dụ 2) 89
Bảng 5.6 Thời gian hoàn thành dự án theo giá trị lát cắt α (ví dụ 2) 90
Bảng 5.7 Thông tin về các công tác (ví dụ 3) 100
Trang 15Chương 1: Giới thiệu
cơ bản mà các nhà quản lý thường xuyên gặp phải là bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án
Giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của việc lập và kiểm soát dự án Các nhà quản lý dự án phải lựa chọn những nguồn lực thích hợp: kích cỡ các tổ đội, vật tư, máy móc thiết bị, biện pháp thi công, … để thực hiện một công tác Nói chung, có một mối quan hệ được - mất giữa thời gian và chi phí để hoàn thành một công tác Thí dụ: sử dụng ít nguồn lực (chi phí ít) thì thời gian hoàn thành công tác sẽ kéo dài Do đó vấn đề đặt ra là nên bổ sung chi phí cho công việc nào và bao nhiêu? để rút ngắn thời gian công tác sao cho công trình hoàn thành trong thời gian quy định mà chi phí tăng lên là nhỏ nhất
1.2 ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ cuối những năm 1950, phương pháp đường găng (CPM) đã được sử dụng một cách rộng rãi như là một công cụ cho việc lập tiến độ cho các dự án xây dựng lớn Trong phân tích của phương pháp CPM truyền thống, mục tiêu chính là thiết lập một yêu cầu về thời gian khả thi để thực hiện một dự án xác định Tuy nhiên, trong một dự án thực tế, những công tác phải được thực hiện dưới những nguồn lực khác nhau: kích cỡ các tổ đội, thiết bị và vật tư, Thời gian
Trang 16Chương 1: Giới thiệu
2
thực hiện một công tác có thể xem xét như là một hàm của nguồn lực Ngoài ra, sự kết hợp của những nguồn lực khác nhau sẽ dẫn đến những chi phí khác nhau Cuối cùng thì người lập tiến độ cần phải tính đến mối quan hệ được – mất giữa thời gian và chi phí trực tiếp của công tác Thí dụ: đầu tư nhiều trang thiết bị hoặc nhân công vào dự án thì sẽ rút ngắn được thời gian, nhưng chi phí trực tiếp sẽ tăng Nói chung là nếu sử dụng ít nguồn lực thì thời gian để hoàn thành công tác sẽ kéo dài Do đó việc tìm ra phương thức để hoàn thành dự án với một chi phí hợp lý nhất trong một khoảng thời gian cho phép là mục tiêu hàng đầu của nhà quản lý dự án
Hai phương pháp phổ biến nhất để giải bài toán trên là phương pháp phân tích (alnalytical method) và phương pháp tìm kiếm (heuristic method) Phương pháp phân tích sử dụng các chương trình toán học như: quy hoạch tuyến tính (linear programming), quy hoạch số nguyên (integer programming), quy hoạch động (dynamic programming), … để giải bài toán trên [36], [41], [37] Tuy nhiên, các phương pháp này yêu cầu một số lượng các phép tính giới hạn nên chỉ phù hợp với các dự án có quy mô nhỏ Trong khi đó, phương pháp heuristic (một kỹ thuật tìm kiếm dựa trên ý kiến chủ quan của người ra quyết định) được phát triển để giải các bài toán lớn vì tính chất đơn giản và dễ sử dụng của nó Nhưng phương pháp này chỉ cho kết quả tốt nhưng không đảm bảo là giải pháp tối ưu Những phương pháp tìm kiếm tiêu biểu: phương pháp Fondahl [21], phương pháp độ dốc chi phí hiệu quả [33], …
Nhưng các phương pháp trên thường chỉ tập trung vào trường hợp thời gian thực hiện công tác là xác định rõ Trong quá trình thực hiện dự án, nhiều yếu tố không chắc chắn ảnh hưởng đến thời gian công tác và chi phí trực tiếp của dự án: sự thay đổi thời tiết, sự đông đúc trên công trường làm việc, máy móc hư
Trang 17Chương 1: Giới thiệu
3
hỏng, trình độ tay nghề của người công nhân, … Để giải quyết những bài toán loại này, nhiều phương pháp tiến độ bất định: PERT, PNET và mô phỏng Monte Carlo đã được phát triển để giải quyết sự không chắc chắn về thời gian công tác Tuy nhiên, những phương pháp tiến độ bất định này chưa tính đến sự cực tiểu hóa đồng thời về thời gian – chi phí trực tiếp của dự án Do vậy, việc kết hợp những khái niệm đã đề cập ở trên để phát triển một mô hình cực tiểu hóa về thời gian – chi phí cho các dự án xây dựng dưới những điều kiện không chắc chắn sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho nhà quản lý dự án trong việc dự báo thời gian, chi phí hoàn thành dự án một cách đáng tin cậy Dựa trên những thông tin thu thập được, nhà quản lý dự án có thể tính toán được thời gian hoàn thành dự án một cách hợp lý sao cho đạt được sự tối ưu cân bằng về thời gian và chi phí Cả hai phương pháp tìm kiếm và phân tích đều chỉ ra được những điểm mạnh và điểm yếu của nó Phương pháp tìm kiếm (heuristic method) thì lựa chọn một quá trình tính toán để rút ngắn thời gian truy tìm giải pháp dựa trên những tiêu chí lựa chọn rõ ràng được đưa ra bởi người ra quyết định Phương pháp này đưa ra kết quả nhanh nhưng không đảm bảo là tốt nhất Ngược lại, phương pháp phân tích (analytical method) thì cho ra những lời giải chính xác nhưng chỉ phù hợp với các dự án có quy mô nhỏ do bị giới hạn về số lượng các phép tính toán
Do đó, đối với các dự án lớn thì cả hai phương pháp này khó mà cho ra những kết quả tối ưu
Luận văn sẽ đề xuất một phương pháp mới, kết hợp giữa thuật giải di truyền (GAs) và lý thuyết tập mờ (fuzzy set theory) để phát triển một mô hình cực tiểu hóa đồng thời giữa thời gian – chi phí cho các dự án xây dựng dưới những điều kiện không chắc chắn của môi trường Trong mô hình này, thời gian công tác được đặc trưng bằng con số mờ Một mức rủi ro có thể chấp nhận được
Trang 18Chương 1: Giới thiệu
4
thể hiện qua các lát cắt α (α - cut level) được xác định như là điều kiện tối thiểu có thể chấp nhận được Thuật giải di truyền sẽ được sử dụng để tìm kiếm cực tiểu chi phí trực tiếp dự án với một thời gian xác định Mặt khác, mục tiêu của mô hình là thiết lập đường cong tối ưu về thời gian – chi phí dự án dựa trên những mức rủi ro khác nhau xác định bởi người ra quyết định
1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu nhằm cung cấp cho các nhà quản lý dự án xây dựng những cách thức thực hiện sao cho thời gian hoàn thành dự án ngắn nhất và chi phí tương ứng là thấp nhất Để thực hiện điều này các mục tiêu sau sẽ được nghiên cứu:
1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu bài toán cực tiểu hóa về thời gian
và chi phí dự án trên thế giới và ở Việt Nam
2 Ứng dụng lý thuyết tập mờ để mô phỏng thời gian thực hiện các công
tác khi có xét đến các yếu tố rủi ro
3 Ứng dụng thuật giải di truyền để tìm kiếm giải pháp tối ưu hoặc gần
tối ưu với hàm mục tiêu: cực tiểu chi phí trực tiếp của dự án
4 Xây dựng một chương trình tin học để mô phỏng và phân tích các
đường cong tối ưu về thời gian và chi phí trực tiếp của dự án ứng với các mức rủi ro khác nhau xác định bởi người ra quyết định
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu cơ bản của luận văn được trình bày như sau:
1 Cách giải quyết bài toán xuất phát từ quan điểm nhà thầu Nội dung
nghiên cứu liên quan đến hai yếu tố: thời gian và chi phí
Trang 19Chương 1: Giới thiệu
5
2 Xem xét và đánh giá dự án trong hai trường hợp:
Dự án đang thực hiện
Dự án sẽ thực hiện
3 Xem xét hai cách thức thực hiện dự án:
Nhà thầu chính thực hiện toàn bộ công trình bằng chính nguồn lực của mình
Thuê thầu phụ làm một phần công trình với hợp đồng giá trọn gói, phần còn lại do nhà thầu chính thực hiện
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Phương pháp nghiên cứu cơ bản được áp dụng trong luận văn này là
phương pháp tiến độ theo sơ đồ mạng mờ (fuzzy network scheduling) kết hợp với thuật giải di truyền
2 Chọn một phần mềm phù hợp để mô hình hóa: chương trình tự lập,
viết bằng ngôn ngữ visual Basic Net
3 Kiểm tra tính khả thi của chương trình tự lập: sử dụng dự án thực tế để
kiểm tra tính khả thi của chương rình
4 Kết luận và kiến nghị
1.6 NỘI DUNG LUẬN ÁN
Nội dung của luận án chia thành 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu - đặt vấn đề
1 Nguyên nhân hình thành đề tài
Trang 20Chương 1: Giới thiệu
6
2 Mục tiêu nghiên cứu
3 Phạm vi nghiên cứu
4 Phương pháp nghiên cứu
5 Nội dung luận văn
Chương 2: Tổng quan:
1 Khái niệm chung về lập và quản lý dự án
2 Quản lý tiến độ dự án xây dựng
3 Tổng quan về các bài toán quan hệ giữa thời gian và chi phí trước đây Chương 3: Phương pháp luận để giải quyết các bài toán:
1 Trình bày kiến thức nền tảng về tập mờ, lý thuyết tập mờ, lôgic mờ và hệ thống lôgic mờ
2 Trình bày kiến thức nền tảng về lý thuyết của thuật giải di truyền, nguyên lý hoạt động, và các toán tử của GA
3 Trình bày mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí
Chương 4: Mô hình hóa bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án xây dựng:
1 Trình bày chi tiết các thành phần của mô hình
2 Trình bày chi tiết cách áp dụng lý thuyết tập mờ để xác định thời gian hoàn thành dự án
3 Trình bày chi tiết mô hình thuật toán ứng dụng thuật giải di truyền (GA) để giải quyết vấn đề
Trang 21Chương 1: Giới thiệu
7
Chương 5: Giới thiệu chương trình và ví dụ minh họa:
1 Giới thiệu và trình bày cách sử dụng chương trình
2 Ví dụ áp dụng minh họa
Chương 6: Kết luận và kiến nghị
Trang 22Chương 2: Tổng quan
8
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1 LẬP VÀ QUẢN LÝ DỰ ÁN
2.1.1 Khái niệm chung về dự án và lập dự án
Dự án là một quá trình gồm các công tác, nhiệm vụ có liên quan với nhau, được thực hiện nhằm đạt được mục tiêu đã đề ra trong điều kiện ràng buộc về thời gian, nguồn lực và ngân sách
Dự án được xem là một chuỗi các hoạt động nhất thời Tổ chức của dự án mang tính chất tạm thời, được tạo dựng lên trong một thời hạn nhất định để đạt được mục tiêu đề ra, sau đó tổ chức này sẽ giải tán hay thay đổi cơ cấu tổ chức cho phù hợp với mục tiêu mới [9]
Mỗi dự án đều có một chu kỳ hoạt động Chu kỳ hoạt động của dự án gồm
3 giai đoạn: khởi đầu dự án, triển khai dự án và kết thúc dự án
Khởi đầu Triển khai Kết thúc Chậm
Hình 2.1: chu kỳ hoạt động của dự án
Trang 23Chương 2: Tổng quan
9
Giai đoạn khởi đầu dự án gồm:
Giai đoạn triển khai dự án gồm:
Giai đoạn kết thúc dự án gồm:
Chu kỳ hoạt động của dự án xảy ra theo tiến trình: chậm - nhanh – chậm Nỗ lực thực hiện dự án trong các giai đoạn cũng khác nhau [9]:
Trang 24Chương 2: Tổng quan
10
Khái niệm Lựa chọn HĐ, lập tiến độ,
giám sát, kiểm soát Đánh giá
Dự án hợp đồng (Contractual project)
Dự án nghiên cứu và phát triển (R & D Project)
Dự án xây dựng (Contruction Project)
Dự án hệ thống thông tin (Information System Project)
Dự án đào tạo và quản lý (Management & Trainning Project)
Dự án bảo dưỡng lớn (Major Maintenance Project)
Dự án viện trợ phát triển / phúc lợi công cộng (Public / Welfare / Development Project)
Lập dự án là quá trình chuẩn bị, sắp xếp và quản lý các công tác theo đúng tiến độ đề ra nhằm hoàn thành mục tiêu của dự án
Trang 25Chương 2: Tổng quan
11
Mục đích chung của lập dự án là sắp xếp thực hiện các công tác một cách hợp lý, chuẩn bị nguồn lực cần thiết để thực hiện dự án Đồng thời lập dự án cũng là cơ sở để theo dõi, kiểm soát và đánh giá quá trình thực hiện dự án
2.1.2 Các bước cần thực hiện trong lập dự án
Xác định mục tiêu, phạm vi và khả năng đáp ứng tài chính của dự án
Tìm kiếm thông tin và các yếu tố có thể ảnh hưởng tới dự án
Thiết lập cấu trúc phân việc
Thiết lập các công tác và nguồn lực thực hiện tương ứng
Sơ bộ ước tính và điều chỉnh thời gian, ngân sách, nguồn lực cho mỗi công tác và cho toàn bộ dự án
Lập tiến độ chi tiết, chuẩn bị nguồn lực và ngân sách đi kèm để thực hiện dự án
Quản lý tiến độ thực tế dự án
2.1.3 Mục tiêu chính của quản lý dự án
Bất cứ một dự án xây dựng nào cũng bao gồm ba mục tiêu: chất lượng – thời gian – chi phí Một dự án thành công khi thỏa các yêu cầu sau [9]:
Dự án hoàn thành trong thời hạn quy định (Within Time)
Dự án hoàn thành trong chi phí cho phép (Within Cost)
Đạt được chất lượng mong muốn (Design Performance)
Sử dụng nguồn lực được giao một cách:
Trang 26Chương 2: Tổng quan
12
Hình 2.3: tam giác mục tiêu của dự án
2.1.4 Nội dung công tác quản lý dự án: theo Đinh Công Tịnh (Bài giảng cao
học ngành CNQLXD – 2006)
2.1.4.1 Quản lý quy mô dự án
Giấy phép
Hoạch định quy mô dự án
Định nghĩa quy mô dự án
Kiểm soát sự thay đổi của quy mô
Kiểm tra quy mô
2.1.4.2 Quản lý tiến độâ dự án
Xác định các công tác
Trình tự thực hiện các công tác
Ước lượng thời gian hoàn thành của các công tác
Chi phí
Thời gian
Chất lượng
Ngân sách cho phép
Trang 27Chương 2: Tổng quan
13
Lập tiến độ
Kiểm soát tiến độ
2.1.4.3 Quản lý chi phí dự án
Hoạch định tài nguyên
Ước lượng chi phí
Thiết lập ngân sách cho dự án
Kiểm soát chi phí
2.1.4.4 Quản lý chất lượng dự án
Hoạch định chất lượng
Kiển soát chất lượng
Đảm bảo chất lượng
2.1.4.5 Quản lý nguồn nhân lực dự án
Hoạch định tổ chức
Tuyển mộ nhân viên
Thành lập và duy trì Ban QLDA
2.1.4.6 Quản lý thông tin dự án
Hoạch định thông tin
Phân phối thông tin
Báo cáo tiến trình
Kết thúc quản lý
2.1.4.7 Quản lý rủi ro dự án
Trang 28Chương 2: Tổng quan
14
Nhận dạng rủi ro
Định lượng rủi ro
Phân tích rủi ro
Phản ứng với rủi ro
2.1.4.8 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 công 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 [32]:
nhất định
Trang 29Chương 2: Tổng quan
15
Tuy vậy, tùy theo từng góc độ khác nhau của Chủ đầu tư, người tư vấn thiết kế, các nhà thầu mà có thể hiểu tiến độ theo nhiều cách khác nhau như: theo Ngô Quang Tường (Bài giảng cao học ngành CNQLXD – 2006)
gian hoàn thành tạm thời được yêu cầu cho các giai đoạn công việc
với việc hoàn thành dự án
từng đơn vị thời gian
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 CNQLXD–2005)
WBS)
Trang 30Chương 2: Tổng quan
16
2.2.3 Các dạng tiến độ
Có bốn loại tiến độ:
Đơn giản, trực quan, dễ nhận biết công việc, thời gian thực hiện công việc và tài nguyên được phân bổ cho công việc
Trang 31Chương 2: Tổng quan
17
Thấy rõ thời gian của tổng tiến độ, các hạng mục và từng công việc
Không thể hiện rõ mối quan hệ giữa các công tác
Không thấy rõ công tác nào là quan trọng quyết định sự hoàn thành đúng thời hạn của tổng tiến độ
Không cho phép bao quát được quá trình thi công những công trình phức tạp
Khó dự đoán được sự ảnh hưởng của tiến độ thực hiện từng công tác đến tiến độ chung của công trình
Để khắc phục những nhược điểm trên, khi xây dựng các công trình phức tạp, quy mô lớn, người ta dùng sơ đồ mạng để lập tiến độ thi công Sơ đồ mạng coi dự án là một tập hợp các công 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 công việc nào nếu bị trì hoãn 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
Trang 32Chương 2: Tổng quan
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 toán được từ các định mức lao động, còn thời gian trong PERT không xác định, không có định mức để tính toán, mà phải ước lượng, vì vậy mang nhiều yếu tố ngẫu nhiên Do đó khi tính toán các thông số thời gian của CPM và PERT có khác nhau Trong thực tế việc rút ngắn thời gian chỉ có ý nghĩa nếu đồng thời xét đến yếu tố chi phí Vì vậy, bài toán thời gian và chi phí là một mục tiêu mà các nhà lập kế hoạch xây dựng phải nghiên cứu giải quyết
2.3 BÀI TOÁN QUAN HỆ GIỮA THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ
2.3.1 Giới thiệu
Các phương pháp phân tích sơ đồ mạng nêu trên đã tìm ra được thời gian hoàn thành dự án Tg (thời gian đường găng) Nhưng nếu thời gian này lại lớn hơn thời hạn hoàn thành dự án (Tqđ) đã quy định trong hợp đồng giao thầu, thì người quản lý dự án phải tìm cách rút ngắn nó xuống tới mức hạn định
Muốn rút ngắn thời gian dự án thì phải tăng giờ làm việc hàng ngày, phải tuyển mộ thêm lao động, phải thuê thêm thiết bị máy móc, … điều này sẽ dẫn đến tăng kinh phí Vậy cần có sự cân nhắc giữa khả năng rút ngắn thời gian dự án và khả năng tăng kinh phí cho dự án [26]
Trang 33Chương 2: Tổng quan
19
Mô hình cực tiểu hóa về thời gian – chi phí có thể phân thành hai nhóm tuỳ thuộc vào đường cong thể hiện giữa thời gian và chi phí
giữa thời gian và chi phí một công tác là tuyến tính
giữa thời gian và chi phí của một công tác là phi tuyến
Một cách tổng quát, chúng ta có thể xem mối tương quan giữa thời gian và chi phí một công tác là liên tục hoặc rời rạc
Nhà quản lý cần phải quyết định xem: trong trường hợp liên tục, để xác định công tác nào trong dự án nên rút ngắn và rút ngắn bao nhiêu để chi phí của dự án là tăng lên là ít nhất Trong trường hợp rời rạc, cần phải xác định cách thức thực hiện cho toàn bộ các công tác để đạt được giá trị tối ưu của hàm mục tiêu Có hai loại bài toán tối ưu tiêu biểu [Brucker và các tác giả, 1999]:
thời gian hoàn thành dự án, ràng buộc là sự giới hạn về kinh phí
tiểu chi phí dự án, ràng buộc là sự giới hạn về thời gian hoàn thành dự án
2.3.2 Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là liên tục
2.3.2.1 Phương pháp xác định
Baker (1997) đã áp dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính (Linear Programming – LP) để giải bài toán tối ưu giữa thời gian – chi phí dự án Trong đó, tác giả xem thời gian công tác là số nguyên và có mối quan hệ tuyến tính với
Trang 34Chương 2: Tổng quan
Deckro (1995) đề nghị một đường cong tối ưu giữa thời gian và chi phí, ở đó mối liện hệ giữa chi phí và thời gian một công tác là đường cong bậc hai Tác
Trang 35Chương 2: Tổng quan
21
giả cũng chứng minh được rằng phương pháp này ước lượng chi phí tốt hơn phương pháp ước lượng phổ biến – tuyến tính gãy khúc
2.3.2.2 Phương pháp ngẫu nhiên
Laslo (2003) đề xuất một phương pháp xây dựng đường cong tương quan giữa thời gian và chi phí ngẫu nhiên của một công tác Tác giả xem mối quan hệ giữa thời gian và chi phí một công tác là tuyến tính giảm dần theo thời gian, thời gian công tác tuân theo phân phối chuẩn hoặc phân phối bêta Kết quả của mô hình là đồ thị nhiều đường cong tối ưu giữa thời gian – chi phí tương ứng với nhiều mức độ quan trọng khác nhau (thí dụ, khi dự án có sự ràng buộc về ngân sách và thời gian thì người quản lý dự án nên lựa chọn mức độ tin cậy là bao nhiêu để thỏa mãn cả hai ràng buộc)
2.3.3 Tương quan giữa thời gian và chi phí công tác là rời rạc
2.3.3.1 Phương pháp xác định
Skutella (1998) trình bày một thuật toán để giải bài toán tối ưu về thời gian – chi phí rời rạc mà bị ràng buộc về chi phí và thời gian thực hiện Phương pháp giải là giả thiết mối quan hệ giữa thời gian và chi phí một công tác là tuyến tính và liên tục để giảm bớt mức độ phức tạp của bài toán Những lời giải tối ưu tìm được sẽ tiến gần tới đường biên thấp nhất của đường cong tối ưu thời gian – chi phí
Chassiakos (2000) xây dựng hai thuật toán để rút ngắn thời gian dự án ứng với chi phí là nhỏ nhất Tác giả thể hiện sơ đồ mạng như là một ma trận, trong đó: hàng thể hiện tên công việc, cột thể hiện mối liên hệ giữa các công tác Với phương pháp ma trận này, dễ dàng xác định những phương án hoàn thành dự án và thời gian từng công tác tương ứng và do đó tìm được đường găng của dự án
Trang 36Chương 2: Tổng quan
22
Thuật giải thứ nhất thực hiện qua từng bước và giống như phương pháp CPM truyền thống Trong mỗi bước, chỉ công tác nào có chi phí rút ngắn thấp nhất sẽ được chọn và thời gian hoàn thành dự án được rút ngắn ít nhất là một đơn vị thời gian Lời giải của thuật toán này dựa trên mô hình quy hoạch số nguyên (Integer Programming – IP) và biến quyết định là biến nhị phân Biến quyết định sẽ nhận giá trị là 1 nếu công tác tương ứng được rút ngắn ở thời điểm hiện hành, ngược lại sẽ nhận giá trị là 0 Mỗi công tác có hai kiểu nhập liệu: thứ nhất là thời gian hoàn thành của công tác trong điều kiện bình thường, thứ hai là thời gian hoàn thành công tác trong điều kiện rút ngắn Có một nhận xét quan trọng là tác giả chỉ áp dụng mô hình quy hoạch số nguyên (IP) trên những đường găng Sau mỗi bước, ma trận thể hiện toàn bộ sơ đồ mạng được cập nhật và quá trình được lặp lại Ưu điểm của thuật toán này giảm thiểu đáng kể thời gian tính toán cho máy tính vì nó chỉ kiểm tra các công tác trên đường găng Nhưng nhược điểm là không phải lúc nào cũng tìm được lời giải tối ưu
Thuật giải thứ hai khảo sát toàn bộ các công tác trong sơ đồ mạng Kết quả là khối lượng các phép tính toán của mô hình bài toán này lớn hơn so với thuật giải thứ nhất và thời gian tính toán cho ra kết quả cũng lâu hơn Biến quyết định nhị phân sẽ nhận giá trị là 1 nếu công tác i được rút ngắn bởi k đơn vị thời gian, ngược lại sẽ nhận giá trị là 0 Ưu điểm của thuật giải này là luôn luôn tìm được lời giải tối ưu
2.3.3.2 Phương pháp ngẫu nhiên
Gutjahr (2000) nghiên cứu lời giải cho bài toán về nhiều dạng thời gian dự án giới hạn khác nhau Mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí đầu tư vào dự án, nếu dự án hoàn thành trễ sẽ phải chịu một khoản tiền phạt (tổng chi phí gồm tổng của từng chi phí trực tiếp từng công tác và chi phí phạt do chậm tiến độ) Để chi
Trang 37Chương 2: Tổng quan
23
phí từng công tác là cực tiểu thì kéo dài thời gian thực hiện nhưng điều này sẽ kéo theo thời gian hoàn thành dự án kéo dài và chịu một chi phí phạt Điều này làm tổng chi phí tăng lên Nếu rút ngắn một phần hay toàn bộ các công tác thì chi phí cho từng công tác tăng lên, nhưng lại giảm hoặc tránh được chi phí phạt
do chậm tiến độ Bài toán đặt ra là tìm thời gian hoàn thành từng công tác để tổng chi phí là nhỏ nhất Trong mô hình của mình, tác giả xem thời gian thực hiện từng công tác là ngẫu nhiên và tuân theo phân phối bêta Công tác có thể thực hiện trong hai trường hợp: bình thường và rút ngắn Thuật giải cho bài toán này là phương pháp nhánh và biên Trong đó, biên là thời gian tính toán và nhánh được thực hiện bởi quyết định cách lựa chọn thực hiện là chắc chắn hay không chắc chắn Tác giả cũng so sánh với các phương pháp khác: đầu tiên là sử dụng phương pháp tối ưu truyền thống dựa trên việc đánh giá toàn bộ các phương án có thể, thứ hai là phương pháp nhánh và biên và nhận thấy rằng phương pháp nhánh và biên cho kết quả chính xác định hơn Phương pháp tối ưu truyền thống không đạt được kết quả tối ưu trong cùng một thời gian tính toán và thậm chí cho những bài toán có kích thước sơ đồ mạng nhỏ Sử dụng phương pháp nhánh và biên cho các bài toán xác định cho kết quả chính xác hơn so với phương pháp truyền thống
2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA VỀ THỜI
GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN
Việc phân tích bài toán cực tiểu hóa về thời gian – chi phí dự án là một khía cạnh quan trọng của việc lập và kiểm soát dự án Tùy thuộc vào thời gian thực hiện công tác là chắc chắn hay không chắc chắn, mô hình cực tiểu hóa về thời gian – chi phí dự án có thể phân loại thành 2 nhóm: nhóm tiến độ xác định
Trang 38Chương 2: Tổng quan
24
và nhóm tiến độ bất định Mô hình tối ưu về thời gian – chi phí dự án truyền thống chỉ tập trung trên trường hợp thời gian thực hiện các công tác là xác định Các phương pháp để giải bài toán cực tiểu hoá về thời gian và chi phí hiện hành có thể phân thành ba nhóm:
Thuật giải tìm kiếm heuristic
Phương pháp quy hoạch toán học
Phương pháp mô phỏng
2.4.1 Thuật giải tìm kiếm heuristic
Thuật giải tìm kiếm heuristic là một thuật giải tìm kiếm có điều kiện, trong đó điều kiện là do người thiết kế đặt ra theo một quy tắc ưu tiên nhất định Thuật toán này cho ra những kết quả tốt nhưng không đảm bảo là giải pháp tối ưu Trong bài toán tiến độ có xét ràng buộc về nguồn lực, những nghiên cứu chuyên sâu được tiến hành dưới việc xem xét những ràng buộc về nguồn lực trong những thời điểm cực tiểu thời gian hoàn thành dự án Thuật giải này có thể phân thành hai nhóm:
Tìm kiếm theo từng chuỗi: đầu tiên là thiết lập quy tắc ưu tiên và tiếp theo là giữ lại những giá trị thỏa điều kiện ưu tiên trong suốt quá trình tính toán tiến độ
Tìm kiếm song song: quy tắc ưu tiên được cập nhật trong mỗi lần tính toán tiến độ Những thí dụ về các phương pháp này: Bell and Hand (1991), Kahattab and choobineh (1991), Boctor (1993)
Trang 39Chương 2: Tổng quan
25
2.4.2 Phương pháp quy hoạch toán học
Phương pháp quy hoạch toán học biến đổi bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án thành mô hình toán 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 công thức để giải bài toán cực tiểu về thời gian và chi phí bằng cách giả thiết mối quan hệ giữa thời gian và chi phí công tác là tuyến tính Au (1989) and Pagnoni (1990) cũng sử dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính để giải bài toán trên Nhưng phương pháp quy hoạch tuyến chỉ thích hợp với những bài toán trong đó mối quan hệ giữa thời gian và chi phí công tác là tuyến tính, không phù hợp để giải bài toán 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 công 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 công tác quá 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 hoach tuyến tính để tìm ra đường cong tối ưu về thời gian và chi phí dự án gần với dường cong tối ưu nhất, sau đó sử dụng quy hoạch số nguyên 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 thời gian – chi phí dự án xác định Trong những phương pháp này, mối quan hệ giữa thời gian và chi phí của công tác được giả định là:
Trang 40Chương 2: Tổng quan
26
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 toán nên chỉ áp dụng thích hợp cho những dự án có quy mô nhỏ
2.4.3 Phương pháp mô phỏng
Các nhà quản lý rất quan tâm đến bài toán tiến độ bất định vì nó phù hợp với thực tế hơn Mô hình tiến độ bất định cổ điển: PERT và mô phỏng Monte Carlo được sử dụng rất rộng rãi trong thực hành Ang [2], Ahuja và Arunachalam
định để cực tiểu thời gian hoàn thành dự án và chi phí tương ứng, nhưng phần lớn những mô 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 mô lớn nhưng không 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 khoản ước lượng: thời gian thuận lợi – a, thời gian bất lợi – b và thời gian bình thường – m
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 Thông qua các quá trình tính toán cho thấy phương pháp PERT có các nhược điểm sau [39]:
Chỉ chú ý đến một đường găng được xác định từ thời gian kỳ vọng
nên sẽ có những đường găng khác