Xây dựng giải thuật tối ưu hóa đồng thời thời gian, chi phí, chất lượng cho dự án xây dựng (ứng dụng tối ưu PSO và fuzzy logic)

Theo Điều lệ Quản lý chất lượng công trình xây dựng Ban hành kèm theo quyết định của Bộ trưởng Bộ xây dựng số 102 hoặc BXD - GD ngày 15 - 6 - 1992 tại Chương 1 - những quy định chung, Đi

ĐẠ I HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

PHAN ĐÌNH THÁI XÂY DỰNG GIẢI THUẬT TỐI ƯU HÓA ĐỒNG THỜI THỜI GIAN, CHI PHÍ, CHẤT LƯỢNG

CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG (ỨNG DỤNG TỐI ƯU PSO VÀ FUZZY LOGIC)

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG

MÃ NGÀNH: 60 58 90

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07/2009

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS NGÔ QUANG TƯỜNG

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2009

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Tp.HCM, ngày tháng năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Công nghệ và Quản lí xây dựng

MSHV: 00807586

I TÊN ĐỀ TÀI :

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT TỐI ƯU HÓA ĐỒNG THỜI THỜI GIAN, CHI PHÍ,

CHẤT LƯỢNG CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG (ỨNG DỤNG TỐI ƯU PSO VÀ FUZZY LOGIC)

II 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: Chương trình tin học và ví dụ áp dụng

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/ 02/ 2009

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/ 07/ 2009

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGÔ QUANG TƯỜNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CNBM QL CHUYÊN NGÀNH CHỦ NHIỆM NGÀNH

TS NGÔ QUANG TƯỜNG TS NGÔ QUANG TƯỜNG

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2009

TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành 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 lí xây dựng, quý Thầy Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin ghi nhận và tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Em xin chân thành cám ơn Thầy TS NGÔ QUANG TƯỜNG đã tận tình hướng

dẫn, đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, đặc biệt là trong thời gian làm luận văn này Thầy đã giúp cho em hiểu rõ trách nhiệm của những người nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học để góp phần hoàn thiện và phát triển ngành Công nghệ và quản lí xây dựng của nước ta

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 01/07/2009

Tác giả

PHAN ĐÌNH THÁI

TÓM TẮT NỘI DUNG

Hiện nay, trong các bài toán tối ưu hóa thường mặc định là chất lượng sẽ không thay đổi trong quá trình rút ngắn các công tác Tuy nhiên, thực tế hầu hết các công trường xây dựng đều vấp phải vấn đề giảm chất lượng khi rút ngắn tiến

độ trong khi giảm thiểu chi phí cho dự án, điều này lại gây ra các phát sinh về

thời gian và chi phí Do đó, vấn đề phối hợp cân bằng tối ưu giữa ba yếu tố này cần được hoạch định để đạt được mục tiêu tăng hiệu quả đầu tư Tuy nhiên, đây

là một bài toán phức tạp và đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng các thuật toán

để tìm giải pháp tối ưu cho bài toán Ngoài ra, các yếu tố tác động đến dự án dù

thuận lợi hay bất lợi đều không tuân theo bất cứ một mô hình chắc chắn nào Nghiên cứu này đề xuất một mô hình áp dụng thuật giải PSO kết hợp Fuzzy Logic để tìm lời giải tối ưu cho bài toán

ABSTRACT

The items of optimization are usually default that quality will not change

in crashing of the work However, the fact is that most construction sites are be reducing the quality of shortening while reducing costs for the project, this will the cause of the time and costs’ arising Therefore, problems with coordination between the three optimization factors should be planned to achieve the effective investment However, this is a complex problem and many researchers use algorithms to find optimal solutions In addition, factors that affect the project whether advantage or disadvantage are not bound by any one model certainly does This study suggest a model applied combination of PSO and Fuzzy Logic for a optimized solution

Trang - 1-

1.1 CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI:

Vấn đề tối ưu thời gian chi phí truyền thống đã được nghiên cứu rộng rãi bắt

đầu từ sự phát triển phương pháp CPM vào cuối những năm 1950 Trong khi lập kế

hoạch, chúng ta cần sử dụng tối ưu tài nguyên để cân bằng những mục tiêu khác nhau trong dự án, đặc biệt là thời gian và chi phí Thời gian - chi phí là một vấn đề quan trọng trong quản lý dự án, các nhà quản lý luôn phải quyết định giữa rút ngắn thời gian một dự án và cho phép sự gia tăng chi phí hoặc cực tiểu các chi phí và chấp nhận sự trì hoãn thời gian, tuy nhiên sự trì hoãn này cũng có thể gây ra sự gia tăng chi phí nếu nó không được kiểm soát Do đó, tối ưu thời gian, chi phí một vấn

đề nổi tiếng trong lý thuyết quản lý dự án Trong đa số các dự án, thời gian của vài

công tác hoặc tất cả các công tác có thể được rút ngắn bởi sự phân phối của nhiều tài nguyên hơn Tất nhiên, việc này gây ra một sự gia tăng chi phí của những công tác này, những giải pháp với khoảng thời gian ngắn hơn thông thường chi phí cao hơn trong khi những giải pháp với chi phí thấp thông thường cần thời gian lâu hơn Như vậy, vấn đề cuối cùng là tập trung vào cực tiểu khoảng thời gian dự án mà không vượt hơn một ngân sách đã cho Vấn đề này đã được xem xét nghiên cứu khá nhiều trước đây, tuy nhiên, điều gì sẽ xảy ra cho chất lượng công trình khi tiến độ các công tác bị rút ngắn, đặc biệt là khi chi phí dự án được giới hạn trước bằng những giá trị tối thiểu Rút ngắn thời gian và chi phí cho dự án luôn mang lại các vấn đề khác cần phải giải quyết như an toàn lao động khi tăng ca, vệ sinh môi trường khi gia tăng cường độ cung cấp vật tư cũng như xử lý các rác thải,….trong

đó nổi bật nhất là công tác bảo đảm chất lượng cho dự án rút ngắn luôn là mối quan

tâm hàng đầu của các nhà xây dựng

Như thực tế đã chứng minh, khi chất lượng các công trình không đáp ứng yêu cầu sẽ dẫn đến nhiều hậu quả như: điều chỉnh thiết kế, điều chỉnh kết cấu, kéo dài thời gian, tăng chi phí, thiệt hại cho chủ đầu tư về thời gian và chi phí, thiệt hại

uy tín doanh nghiệp…Ngoài ra các sự cố sẽ liên tục xảy ra gây tổn thất nặng nề về

Trang - 2-

người và tài sản như: sập Cầu Cần Thơ khi đang thi công gây ra thảm họa trong lịch

sử ngành xây dựng Việt Nam với số thương vong hơn năm mươi người; sự cố tầng hầm công trình toà nhà Pacific (quận 1, TPHCM) làm sập đổ trụ sở làm việc Viện Khoa học xã hội Miền Nam gây tiêu hủy nhiều giá trị lịch sử quý giá; sự cố cao ốc Residence cũng tại quận 1 làm nghiêng chung cư số 5 Nguyễn Siêu (TPHCM); thi công phần hầm ngầm của toà nhà B2 (cao 8 tầng) thuộc dự án Vĩnh Trung Plazza (tổ 14, phường Vĩnh Trung, quận Thanh Khê, TP.Đà Nẵng) đã gây ra tình trạng sụt

lở đất, làm hàng loạt nhà thấp tầng nằm sát cạnh công trình bị nghiêng đặc biệt là các công trình nhà cao tầng có nguyên nhân chủ yếu từ các chủ thể tham gia hoạt

động xây dựng, mặc dù theo Bộ Xây dựng, hành lang pháp lý để kiểm soát hoạt động xây dựng đã tương đối đầy đủ và đồng bộ Đó là những sự thiếu sót về chất

lượng trong quá trình thi công, mặc khác sau khi hoàn thành bàn giao công trình, một số các yếu tố khác sẽ xuất hiện như không thích dụng, không đạt công năng, không phù hợp kiến trúc,…cũng ảnh hưởng đến sự thõa mãn của khác hàng về chất lượng công trình

Theo Điều lệ Quản lý chất lượng công trình xây dựng Ban hành kèm theo quyết định của Bộ trưởng Bộ xây dựng số 102 hoặc BXD - GD ngày 15 - 6 - 1992 tại Chương 1 - những quy định chung, Điều 1 - Yêu cầu cơ bản của công tác quản

lý chất lượng công trình xây dựng có nêu: “Công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng là một khâu quan trọng trong quản lý xây dựng cơ bản, nhằm làm cho công trình xây dựng thoả mãn các tính năng cụ thể phải có về bảo đảm hiệu quả đầu

tư, tính ổn định, an toàn, tiện nghi, thNm mỹ, môi trường, phù hợp với các tiêu chuNn, quy trình, quy phạm có liên quan.” Như vậy, quản lý chất lượng công trình xây dựng là một nhân tố quang trọng hàng đầu cho mọi công trình xây dựng Mà việc quản lý tốt chất lượng xây dựng đòi hỏi chúng ta phải phối hợp nhiều yếu tố, nhiều giai đoạn, trong đó giai đoạn lập kế hoạch là giai đoạn trước tiên, cho phép dự trù và xem xét trước các yếu tố căn bản của vấn đề Trong giai đoạn này, chúng ta

có thể đánh giá, so sánh để tìm được những phương án tối ưu nhất, đây là giai đoạn cần thiết và quan trọng nhất để hoàn thành dự án một cách tốt nhất

Trang - 3-

Bên cạnh đó, tại kỳ họp Quốc hội năm 2006, chất lượng xây dựng kém là một trong những vấn đề được nhiều đại biểu quốc hội chất vấn Bộ trưởng Xây dựng Nguyễn Hồng Quân Chủ tịch Quốc hội Nguyễn Phú Trọng nhận xét, không ít công trình cứ xây dựng được một thời gian thì thấy xuống cấp nhanh quá Bộ trưởng Quân thừa nhận những công trình mà chủ đầu tư tiêu tiền ngân sách hay xảy ra tình trạng kém chất lượng đơn cử như công trình kiên cố hóa trường học, công viên, nhà tái định cư Vì vậy, Bộ Xây dựng đã chỉ đạo cấp bách trực tiếp để khắc phục tình trạng trên và đã có một số chỉ thị cụ thể: Chỉ thị số 13/2006/CT - BXD (ngày 23/11/2006) về việc tăng cường quản lý chất lượng các công trình xây dựng của chủ

đầu tư là tư nhân; Chỉ thị số 12/2006/CT - BXD (ngày 11/9/2007) về việc tăng

cường chất lượng và hiệu quả của công tác khảo sát xây dựng… Các chỉ thị trên đã yêu cầu cá nhân tham gia hoạt động xây dựng nhà cao tầng phải chấp hành nghiêm các quy định về quản lý chất lượng công trình

Từ các dẫn chứng trên, có thể nhận thấy chất lượng trong xây dựng gần đây càng phải được đề cao và đi vào phân tích lập kế hoạch song song với thời gian và chi phí Hiện tại, chúng ta đã có các hệ thống kiểm soát chất lượng như hệ thống ISO, TQM,…Tuy nhiên, vấn đề chất lượng vẫn thường được giải quyết như một bài toán độc lập và chưa được quan tâm đúng mức trong các bài toán tối ưu trước đây Thực tế, vấn đề kiểm soát chất lượng ảnh hưởng nhiều đến tổng thời gian và tổng chi phí của dự án Việc rút ngắn thời gian trong thi công sẽ dẫn đến việc không đạt chất lượng, phải tốn thêm chi phí và thời gian khắc phục Bên cạnh đó, khi rút ngắn thời gian, chi phí của dự án thì yếu tố chất lượng của dự án sẽ bị ảnh hưởng trên nhiều phương diện như: cần thêm tài nguyên, nguồn lực để kiểm soát… Thời gian, chi phí và chất lượng là ba yếu tố tương quan chặt với nhau, do đó chúng ta cần

đồng thời xem xét cả ba yếu tố trên khi thiết kế tối ưu tiến độ của dự án

Trong các bài toán tối ưu thời gian và chi phí truyền thống, thường không xét

đến yếu tố chất lượng Thực tế chất lượng công trình không thể được giữ ở mức ổn định trong quá trình rút ngắn thời gian dự án Chẳng hạn việc rút ngắn sẽ được thực

hiện chủ yếu là tăng số giờ làm việc của công nhân, điều này dẫn đến sự sa sút trong

Trang - 4-

hoạt động, hơn nữa, tâm lý gấp rút nôn nóng sẽ dẫn đến các sai sót và sự bỏ qua các bước kiểm soát chất lượng thông thường Việc không đáp ứng các yêu cầu về chất lượng mang đến hậu quả là thời gian và chi phí trong các dự án xây dựng bị vượt

Trong lĩnh vực quản lý xây dựng, việc áp dụng các nguyên tắc về chất lượng

đã được chấp nhận rộng rãi và chất lượng đã được đo lường Chi phí chất lượng đã được trình bày như một trong các phương thức đo lường chất lượng; Juran (1974)

đã trình bày vấn đề một khi chi phí chất lượng đã được xác định và được giảm thì

nhiều chi phí liên quan sẽ được giảm theo Hệ thống chi phí chất lượng liên quan

đến các hoạt động sử dụng đến 25% hoặc lớn hơn các nguồn lực được sử dụng

trong các công ty (Ravitz, 1991) Lợi ích đạt được của các công ty khi tiến hành phân tích chi phí chất lượng là để tập trung vào các quá trình hoạch định và đo lường và các hoạt động không mang lại lợi nhuận để làm nổi bật việc phân tích các lãng phí và cải thiện chúng (Roden & Dale, 2000)

Porter và Rayner (1992) cho thấy rằng các chi phí chất lượng này dao động

từ 4% đến 25% doanh thu, trung bình là 18% Trong khi Abed và Dale (1987) thu

được các dữ liệu tương tự với chi phí chất lượng như là một tỷ lệ doanh thu trung

bình là 9.2% và thay đổi từ 2% đến 25% Một số nghiên cứu được thực hiện để

đánh giá về tầm quan trọng của chi phí chất lượng và phí tổn của chất lượng không đạt trong xây dựng Ledbetter (1994) khảo sát được là chi phí chất lượng chiếm

11.2 tổng chi phí nhân công, trong khi Barber (2000) xác định chi phí của chất lượng không đạt trong hai dự án cụ thể là 16% và 23%, Willis (1995) cho rằng tổng chi phí về chất lượng so với tổng chi phí nhân công tại thời gian hoàn thành phần thô đã là 12% bao gồm 8,7% công tác ngăn ngừa và 3,3% sửa chữa lỗi Chi phí chất lượng là một vấn đề thách thức cần phải đối mặt trong ngành xây dựng ở nhiều nước do nó ảnh hưởng đến chi phí, thời gian và chất lượng xây dựng các dự án, như Ledbetter (1989) đã có ước tính chi phí để bảo đảm theo yêu cầu chất lượng chiếm 15% tổng chi phí của ngành xây dựng và cơ quan phát triển công nghiệp tại Úc (CIDA-1995) đã ước tính chi phí trực tiếp của việc làm lại trong xây dựng là hơn 10% chi phí của dự án

Trang - 5-

Từ các nghiên cứu trên, có thể rút ra là chi phí chất lượng chiếm tỉ trọng khá lớn trong tổng chi phí của dự án Do đó, để đạt được kế hoạch tối ưu trong xây dựng, yếu tố chất lượng cần phải được nghiên cứu song song với thời gian và chi phí

Trong việc đầu tư công trình xây dựng, vấn đề lợi nhuận dài hạn, tuổi thọ phục vụ của công trình liên quan mật thiết đến chất lượng công trình, do đó, trong giai đoạn lập kế hoạch cho dự án, chúng ta cần có những phương pháp chọn phương

án thi công để đạt được đa mục tiêu dự án: cực tiểu chi phí và thời gian xây dựng,

đồng thời cực đại chất lượng của dự án Hiện nay, nhiều nhà đầu tư đã và đang áp

dụng những phương pháp đấu thầu xây dựng dựa trên tiêu chí chi phí, thời gian tạo cạnh tranh giữa những nhà thầu để cực tiểu thời gian, hoặc có sự khuyến khích và những yêu sách để giảm bớt thời gian xây dựng, và sự đảm bảo thầu để cải tiến chất lượng xây dựng bằng cách làm những nhà thầu có trách nhiệm cho sự vận hành dự

án khi đưa vào sử dụng cũng như những hợp đồng nhiều điều khoảng khuyến khích các nhà thầu cải thiện chất lượng thực hiện Nhiều hợp đồng mới bắt buộc nhà thầu phải tìm cách cải thiện chất lượng xây dựng, điều đó đã đặt một sức ép cho những người ra quyết định trong ngành xây dựng tìm kiếm một kế hoạch sử dụng tài nguyên tối ưu, cực tiểu chi phí và thời gian xây dựng đồng thời cực đại chất lượng của dự án Những phương thức hợp đồng mới và cấp thiết này tạo sức ép ngày càng tăng cho những nhà thầu tìm kiếm một giải pháp sử dụng tài nguyên tối ưu trong cực tiểu chi phí và thời gian xây dựng đồng thời cực đại chất lượng Điều này tạo ra

sự cần thiết của những mô hình sử dụng tài nguyên tiên tiến mà tối ưu hóa nhiều mục tiêu: thời gian, chi phí và chất lượng, như được cho thấy trong Bảng 1.1 Lý thuyết nghiên cứu đã được thực hiện trong tất cả các lĩnh vực này Bên cạnh đó, một

số nghiên cứu đã sử dụng các số liệu thực tế và đã kiểm chứng kết quả nên có giá trị khoa học rất cao Bảng 1.2 trình bày các mục tiêu tối ưu đã được nghiên cứu cho

đến nay (A Afshar, 2008)

Cực tiểu thời gian

Cực tiểu chi phí Cực tiểu thời gian Cực đại chất lượng

TH O

I G IA N

60 63 66 69

CHI P HI 126000

133000 140000

có công tác lặp

Tối ưu thời gian, chi phí cho các công trình có công tác lặp

Tối ưu thời gian, chi phí, chất lượng

Li and Love 1997 Maxwell et al 1998

Li et al 1999 Feng et al 2000 Zheng et al 2005

Elrayes và Moselhi 2001 Hegazy và Ersahin 2001 Hegazy và Wassef 2001 Leu và Hwang 2001

Bubu và Suresh 1996 Khang và Myint 1999 Elrayes và Kandil 2005

A Afshar, A Kaveh và O.R Shoghli 2007 Maryam Rahimi và Hossein Iranmanesh

Trang - 7-

Hoạch định dự án, một công tác gắn liền với quản lý dự án, cần được thực hiện để tìm phương án tốt nhất cân bằng giữa những mục tiêu của dự án, tức là chất lượng, thời gian và chi phí trong phạm vi của dự án Bộ ba mục tiêu của hoạch định

dự án (xem Hình 1.1) và sự cân bằng giữa chúng là đề tài của các nghiên cứu trước

đây và hiện tại

Hình 1.1 Bộ ba các mục tiêu được khảo sát trong dự án

Phương pháp đường găng (CPM – Critical Path Method) là một kỹ thuật

định lượng cơ bản cho quản lý dự án, với giả thiết thời gian hoàn thành công tác được ấn định, CPM dùng để xác định cực tiểu thời gian cần để hoàn thành dự án

Trong việc quản lý dự án xây dựng, có thể để rút ngắn thời gian của vài công tác để giảm bớt thời gian của toàn bộ dự án, và nói chung có một hạn định để hoàn thành

dự án, vì vậy một vấn đề quyết định trong lý thuyết quản lý dự án là xác định những công tác rút ngắn và phạm vi của rút ngắn Với giả thiết rằng chi phí trực tiếp của một công tác thay đổi theo thời gian (giới hạn bởi thời gian rút ngắn và bình thường), nhiều mô hình lập trình toán đã được nghiên cứu để cực tiểu chi phí trực tiếp cho dự án [3] Vấn đề cân bằng thời gian hoặc chi phí trong lý thuyết đã được nghiên cứu bằng cách giả thiết một quan hệ tuyến tính giữa thời gian và chi phí của một công tác và đề xuất một mô hình toán và một giải thuật tìm kiếm dẫn tới những giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề Trong đa số các trường hợp nghiên cứu, những tài nguyên có những đơn vị riêng biệt, như số máy móc thi công, số công nhân…, loại vấn đề này được gọi là đa mục tiêu và phương án thực hiện tốt nhất (thời gian, chi phí) của những công tác cần phải được xác định để tối ưu hóa trong các điều kiện ràng buộc Một mục tiêu được nghiên cứu sẽ xây dựng phương án với

Chất lượng

Chi phí

Thời gian Mục tiêu

của dự án

mô hình tối ưu hóa để phân tích tối ưu giữa các yếu tố thời gian, chi phí và chất lượng của một dự án, các mô hình tuân theo các hàm quan hệ tuyến tính và các công tác được đặt trên mạng mũi tên (AOA) Mỗi mô hình tối ưu hóa riêng biệt

được phát triển bởi việc gán mức mong muốn cố định cho hai mô hình kia

Sau đó, B Khang và Y.M Myint [7] giả thiết thời gian và chất lượng của các công tác là những hàm riêng biệt, dùng ba mô hình lập trình số nguyên tương hỗ nhau được phát triển để mỗi mô hình tối ưu hóa một ba mục tiêu bằng cách gán giới hạn mong muốn cho hai mục tiêu kia Trong cách giải quyết của mình, tác giả đã giả định tất cả các mối quan hệ giữa ba yếu tố này đều tuân theo hàm tuyến tính,

đồng thời sự giảm của các yếu tố thời gian và chi phí sẽ dẫn đến sự giảm ở một mức

cố định của chất lượng

Một phương pháp khác được giới thiệu bởi Tarek Hegazy và Nagib Wassf trong [36] cho vấn đề trên với một giải pháp tìm kiếm được dựa vào phương pháp

đồng thời vào một trong tất cả các mục tiêu còn lại, tức là phương án đó sẽ không bị

trội bởi các phương án khác Có thể nói mặt tối ưu Pareto là tập hợp các phương án không bị trội Đường cong ranh giới hiệu quả thời gian-chi phí là một ví dụ của tập tối ưu Pareto (hoặc một mặt tối ưu Pareto) Trong vấn đề cân bằng bộ ba chi phí, thời gian, chất lượng, cách tiếp cận thứ nhất (giới mọi thứ trừ một trong những mục tiêu và tối ưu hóa mục tiêu chọn) đã được nghiên cứu nhiều cho đến nay

Hình 1.2 Ví dụ mặt tối ưu Pareto cho hai mục tiêu

(A là phương án bị trội, B và C là các phương án không bị trội)

Một vấn đề khác nữa là dưới sự hạn chế tài chính, con người, công nghệ và

địa lý , làm sao để có trạng thái cân bằng ba mục tiêu trên, vấn đề này luôn được

chủ đầu tư, nhà thầu và tư vấn giám sát quan tâm Nhiều nghiên cứu mới đây trong việc tối ưu hóa tài nguyên xây dựng đã được thực hiện, kết quả đạt được là một số

mô hình tối ưu hóa sử dụng các phương pháp đa dạng như lập trình tuyến tính, lập

Giá trị chấp nhận thấp nhất của Mục tiêu 1

Mục tiêu 2 Mục tiêu 1

A

Trang - 10-

trình số nguyên, lập trình động và những giải thuật tìm kiếm Những mô hình này

có thể được phân loại theo những mục tiêu tối ưu hóa như: cực tiểu thời gian dự án

sử dụng tối ưu tài nguyên (Easa 1989; Chan et al 1996; Hegazy 1999; Gomar et al 2002); cực tiểu thời gian và chi phí cho dự án xây dựng không lặp lại sử dụng phân tích cân bằng chi phí thời gian (Maxwell et al 1998; Li et al 1999; Feng et al 2000); và cực tiểu thời gian và chi phí cho xây dựng có lặp lại (Khaled El - Rayes

và Moselhi (2001); Leu và Hwang (2001) Các nghiên cứu trên đã đóng góp quan trọng cho tối ưu hóa sử dụng tài nguyên xây dựng, nhưng chưa nghiên cứu vào những mô hình đa mục tiêu để tối ưu hóa thời gian xây dựng, chi phí và chất lượng

Có nhiều nghiên cứu cân bằng thời gian chi phí, nhưng trừ hai cách tiếp cận toán học của Babu et al [3] và Khang et al [7], ba mục tiêu thời gian, chi phí, chất lượng chưa được tiếp cận cho đến khi Khaled El - Rayes [24] vào năm 2005 có báo cáo nghiên cứu của họ trong lĩnh vực này và sử dụng giải thuật di truyền để giải bài toán tối ưu Tuy nhiên các mối quan hệ quan hệ giữa ba yếu tố của những tác giả

được giả định là xác định Thực tế, các mối quan hệ này không tuân theo những mô

hình được giả định do có rất nhiều các yếu tố bên ngoài tác động vào chúng, các yếu tố này đa số là không thể dự báo trước như thời tiết, điều kiện mặt bằng, điều kiện địa chất, tính chủ quan của các cá nhân tham gia dự án…, hệ quả là các mô hình không còn độ chính xác cao khi áp dụng cho công trình thực tế Do đó, lý thuyết Fuzzy Logic được xem xét áp dụng để vượt qua các hạn chế tiêu biểu này

Để xem xét đồng thời những hiệu ứng của thời gian, chi phí và chất lượng trong việc quản lý dự án, cần phát triển một mô hình trong đó những công tác của

dự án được biểu hiện qua một trong số các lựa chọn thay thế Mỗi công tác được cho bởi một tập hợp của ba yếu tố thời gian, chi phí và chất lượng, các yếu tố này sẽ

được mờ hóa, sau đó, giải thuật Particle Swarm Optimize (PSO) được áp dụng để

tìm kiếm tối ưu thời gian chi phí và chất lượng một cách đồng thời Sự thuận lợi hơn của phương pháp này so với các phương pháp khác là tốc độ hội tụ nhanh, số biến trung gian ít, giải quyết được cho các dạng bài toán liên tục cũng như rời rạc Mỗi công tác có các kiểu lựa chọn khác nhau về thời gian, chi phí và chất lượng và

Trang - 11-

những phương án tốt nhất của những công tác được xác định để cực tiểu toàn bộ chi phí của dự án trong khi cực đại chất lượng và cũng đạt một thời hạn tối ưu Việc hoạch định tối ưu đồng bộ hóa thời gian, chi phí, chất lượng này sẽ cho phép các nhà quản lý đưa ra tiến độ thi công hợp lý nhất tương ứng với việc ưu tiên cho từng mục tiêu trong ba mục tiêu đó, đồng thời cũng xác định được trạng thái cân bằng tối

ưu nhất của cả ba mục tiêu này

1.2 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu:

Như đã trình bày ở trên, tình trạng chất lượng chưa đạt hoặc cần phải khắc phục xảy ra hầu như trong tất cả các dự án xây dựng trong nước đặc biệt là các dự

án lớn có nguồn vốn từ ngân sách nhà nước Nguyên nhân của tình trạng này là do

tổ chức hoạch định và quản lý chất lượng cũng như chất lượng vật tư không được kiểm soát chặt của ngành còn rất cao Các vấn đề thuộc trách nhiệm của nhà thầu và

đơn vị giám sát được nhìn nhận là có ảnh hưởng lớn nhất đến sự thực hiện chất

lượng dự án Việc không hoạch định phối hợp thời gian, chi phí, chất lượng sẽ dNn

đến chậm trễ và vượt ngân sách, tai nạn lao động, tranh chấp làm tổn hại quan hệ

hợp tác… Trong đó chậm trễ và vượt ngân sách được nhận định là thường xuất hiện nhất, do đó cần mô hình được nghiên cứu để hoạch định kế hoạch sao cho các bất lợi sẽ xuất hiện là thấp nhất

Hiện nay, số lượng các nghiên cứu về tối ưu đồng bộ thời gian, chi phí và chất lượng, đặc biệt với mô hình tương thích thì vẫn còn ít Trong luận văn này, một phương pháp tối ưu đa mục tiêu đã được áp dụng trong hoạch định tối ưu thời gian, chi phí, chất lượng và với một giải thuật tìm kiếm có biến đổi được xem xét kết hợp với Fuzzy Logic để giải quyết vấn đề, giúp những nhà quản lý dự án ra các quyết

định tối ưu và phù hợp với thực tế nhất Mô hình được thiết kế để thay đổi phân tích

tối ưu thời gian - chi phí truyền thống thành phân tích tối ưu chất lượng - chi phí - thời gian Để minh hoạ cho bài toán, một ví dụ lý thuyết sử dụng số liệu của A Afshar [1] để so sánh với kết quả này, đồng thời áp dụng số liệu từ thực tế để minh họa sự ứng dụng của mô hình và trình bày những khả năng của nó và cho thấy rõ tối

Trang - 12-

ưu thời gian, chi phí và chất lượng nhằm đề xuất cho các nhà quản lý dự án xây

dựng và các xây dựng một giải pháp bố trí tối ưu và quản lý đồng bộ thời gian, chi phí và chất lượng dự án

Việc xem xét tất cả các mục tiêu này sẽ cho nhiều phương án tối ưu đồng thời tạo thành một tập hợp những phương án tối ưu gọi là mặt Pareto (Trong những phương án khả thi, những phương án thuộc mặt Pareto là những phương án không

bị trội, những phương án còn lại là bị trội) Bài toán được giải quyết sẽ cũng cho ra một mặt tối ưu Pareto tương ứng cho từng dự án

Mục tiêu chính của luận văn này là giới thiệu sự phát triển của một mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu hiện đại - giải thuật tối ưu tương tác quần thể (PSO - Partition Swarm Otimize) kết hợp Fuzzy logic để hỗ trợ cực tiểu thời gian và chi phí xây dựng, trong khi cực đại chất lượng Mô hình được công thức hóa để thay sự phân tích cân bằng thời gian - chi phí hai chiều truyền thống thành một sự phân tích cân bằng chất lượng - thời gian - chi phí ba chiều, như trong Bảng 1.1 Sự biến đổi này cung cấp cho những nhà lập kế hoạch và ra quyết định trong xây dựng với một

mô hình cần thiết có khả năng: (1) Tối ưu kế hoạch sử dụng tài nguyên cho xây dựng về thời gian xây dựng, chi phí và chất lượng; (2) xem xét và định lượng chất lượng trong tối ưu hóa xây dựng; và (3) mô hình hóa ba chiều sự cân bằng thời gian, chi phí và chất lượng để hỗ trợ những nhà sản xuất quyết định kế hoạch sử dụng tài nguyên

Luận văn được phát triển thành bốn nhiệm vụ chính: xác định quan hệ mờ giữa các yếu tố thời gian, chi phí, chất lượng xây dựng, công thức hóa mô hình tối

ưu, lập trình thực hiện mô hình và ứng dụng kiểm chứng trên công trình xây dựng

cụ thể Các giai đoạn này được mô tả trong chi tiết hơn trong những chương sau

Từ việc ứng dụng giải thuật tương tác quần thể để tìm giải pháp tối ưu cho bài toán, tác giả xây dựng một phần mềm với mục đích hoạch định tối ưu thời gian, chi phí, chất lượng dự án xây dựng nhằm hổ trợ giải quyết bài toán nhanh và hiệu quả trên máy tính cá nhân Cuối cùng là biểu thị các kết quả dưới dạng bảng biểu,

sơ đồ trực quang dễ hiểu nhất

Trang - 13-

Bên cạnh các mục tiêu đạt được của nghiên cứu, các nội dung sau đây cũng

được tác giả nêu ra trong luận văn nhằm bổ sung những hạn chế của luận văn và đóng góp vào sự tiến bộ của khoa học quản lý xây dựng:

− Đề ra các khả năng phát triển tiếp theo của nghiên cứu, các hướng đi sâu

hơn, rộng hơn của vấn đề, trong đó nhấn mạnh đến tiềm năng của thuật toán PSO và Fuzzy Logic

trình thực hiện nghiên cứu như vấn đề thu thập các thông tin về chi phí, thời gian, chi phí quản lý chất lượng… mà trong phạm vi và thời gian cho phép của luận văn tác giả chưa thể giải quyết, từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhất để giải quyết vấn đề còn tồn tại nhằm đạt được tính hoàn thiện của nội dung được triển khai nghiên cứu

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu phân tích các mô hình tối ưu thời gian - chi phí, thời gian - chất lượng, dựa trên phương pháp CPM Phương pháp này tỏ ra thuận tiện nhất trong việc tính toán thời gian thuận và nghịch trong bài toán tối ưu

Nghiên cứu áp dụng Fuzzy logic vào các biến số và các kiểu quan hệ giữa chúng, từ đó kết hợp ứng dụng giải thuật tối ưu tương tác quần thể (PSO), quy hoạch thỏa hiệp để phân tích tối ưu các giải pháp

Xây dựng sơ đồ giải thuật với giải thuật và các biến số đầu vào: số công tác, quan hệ giữa chúng, thời gian, chi phí, chất lượng bình thường và rút ngắn tương

ứng,…Nghiên cứu sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic xây dựng chương trình

tin học cho bài toán, sau đó xuất kết quả tính toán dạng bảng biểu, sơ đồ, biểu đồ…

nghiên cứu trước đây và đối chiếu kết quả, rút ra nhận xét Một ví dụ với dữ liệu thực tế được thực hiện để kiểm tra mô hình

1.2.3 Phạm vi nghiên cứu:

Trong phạm vi của một luận văn cao học, trong khoảng thời gian được phép

và không làm mất tính tổng quát của đề tài, dự trù đề tài sẽ nghiên cứu các dự án

1 Xác định mối tương quan mờ của các yếu tố thời gian và chi phí, thời gian và chất lượng

2 Công thức hóa mô hình tối ưu thời gian, chi phí, chất lượng

3 Lập trình thực hiện mô hình tối ưu

4 Ứng dụng kiểm chứng trên công trình xây dựng cụ thể

Do một số hạn chế về phạm vi dự án thu thập dữ liệu (dự án dân dụng và công nghiệp), khu vực địa lý và do tính chất đặc thù của ngành xây dựng ở Việt Nam chưa được chuyên môn hóa cao… nên kết quả của mô hình có thể sẽ có những sai số, tác giả sẽ cố gắn hạn chế các sai số này trong phạm vi được chấp nhận và không làm mất tính khái quát của mô hình

1.3 NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN:

Luận văn được chia thành 6 chương với các nội dung cụ thể như sau:

Chương 1: Giới thiệu

1 Cơ sở hình thành đề tài

3 Nội dung luận văn

Chương 2: Tổng quan về các nghiên cứu trước đây:

1 Quản lý dự án xây dựng và bài toán tối ưu

2 Tổng quan các nghiên cứu trước đây có liên quan đến luận văn

3 Định lượng chất lượng và chi phí chất lượng trong xây dựng

4 Tổng quan những thành tựu của việc ứng dụng PSO vào lĩnh vực xây dựng nói chung và tối ưu nói riêng

Chương 3: Phương pháp luận để giải quyết vấn đề:

1 Logic mờ (Fuzzy logic)

Trang - 15-

2 Trình bày chi tiết các thành phần của mô hình

3 Thảo luận về tính khả thi của việc ứng dụng PSO để giải quyết vấn đề

4 Trình bày nền tảng lý thuyết của thuật giải, nguyên lý hoạt động, và các

toán tử của PSO

Chương 4: Mô hình hóa bài toán:

1 Giới thiệu mô hình bài toán

2 Trình bày chi tiết mô hình

Chương 5: Giới thiệu chương trình tin học và ví dụ minh họa:

1 Giới thiệu và trình bày cách sử dụng chương trình tin học

2 Ví dụ áp dụng

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

1 Kết luận

2 Kiến nghị

Trang - 16-

2.1 QUẢN LÝ DỰ ÁN XÂY DỰNG VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU

2.1.1 Quản lý dự án xây dựng

Quản lý dự án xây dựng là quá trình lập kế hoạch, điều phối thời gian,

nguồn lực và giám sát quá trình phát triển của dự án nhằm đảm bảo cho dự án hoàn thành đúng thời hạn, trong phạm vi ngân sách được duyệt và đạt được các yêu cầu

đã định về kỹ thuật và chất lượng sản phNm dịch vụ, bằng những phương pháp và điều kiện tốt nhất cho phép

Quản lý dự án bao gồm ba giai đoạn chủ yếu, đó là lập kế hoạch, điều phối thực hiện mà nội dung chủ yếu là quản lý tiến độ thời gian, chi phí và cuối cùng thực hiện giám sát các công việc dự án nhằm đạt được những mục tiêu xác định

Lập kế hoạch là giai đoạn xây dựng mục tiêu, xác định công việc, dự tính nguồn lực cần thiết để thực hiện dự án và là quá trình phát triển một kế hoạch hành

động thống nhất, theo trình tự logic, có thể biểu diễn dưới dạng các sơ đồ hệ thống

hoặc theo các phương pháp lập kế hoạch truyền thống

Điều phối thực hiện là quá trình phân phối nguồn lực bao gồm tiền vốn, lao động, thiết bị và đặc biệt quan trọng là điều phối và quản lý tiến độ thời gian Giai đoạn này chi tiết hóa thời gian, lập lịch trình cho từng công việc và toàn bộ dự án

(khi nào bắt đầu, khi nào kết thúc), trên cơ sở đó, bố trí tiền vốn, nhân lực và thiết bị phù hợp

Giám sát là quá trình theo dõi kiểm tra tiến trình dự án, phân tích tình hình thực hiện, báo cáo hiện trạng và đề xuất biện pháp giải quyết những vướng mắc trong quá trình thực hiện Cùng với hoạt động giám sát, công tác đánh giá dự án giữa kỳ cuối và cuối kỳ cũng được thực hiện nhằm tổng kết rút kinh nghiệm, kiến nghị các pha sau của dự án

2.1.1.1 Quản lý thời gian

a Đầu vào

- Mô tả công trình

- Danh sách các công tác của dự án

Trang - 17-

- Trình tự thực hiện các công tác, mối quan hệ ràng buộc với nhau

- Các nhân tố tác động bên ngoài

- Các yếu tố ràng buộc trong hợp đồng

…

b Công cụ và kỹ thuật

-Phương pháp sơ đồ mạng với công tác trên nút AON

-Phương pháp sơ đồ mạng với công tác trên mủi tên AOA

- Phương pháp sơ đồ ngang

…

c Đầu ra

- Sơ đồ mạng lưới quan hệ các công tác của dự án

- Cập nhật danh mục công tác trong quá trình thi công

2.1.1.2 Ước tính thời gian thực hiện công tác

- Đánh giá của chuyên gia

- Đánh giá tổng thể Phương pháp tính toán thời gian thực hiện

- Các tiêu chuNn và quy định

- Các yêu cầu chất lượng đặc biệt

Trang - 18-

2 Công cụ và kỹ thuật

- Phân tích chi phí/ lợi ích

- Các tiêu chuNn chất lượng

- Kinh nghiệm đánh giá chất lượng trong công trình khác nhau

3 Đầu ra

- Kế hoạch quản lý chất lượng

- Xác định các chỉ tiêu vận hành

- Danh mục nghiệm thu

- Đầu ra của các quy trình khác

- Công cụ kỹ thuật quản lý kế hoạch chất lượng

- Biêu mẫu kiểm tra chất lượng

3 Đầu ra

- Đạt chất lượng theo yêu cầu

- Cải tiến chất lượng

2.1.1.5 Kiểm tra chất lượng

Trang - 19-

- Quy định nghiệm thu

- Hoàn tất bảng nghiệm thu như trong danh mục

2.1.2 Sơ đồ mạng và bài toán tối ưu

Phương pháp đường găng CPM (Critical Path Method) được phát triển từ năm 1957 bởi các kỹ sư của công ty DuPont Phương pháp này nhấn mạnh đến việc cân đối giữa thời gian và cho phí Quản lý dự án bằng sơ đồ mạng giúp người quản

lý nắm được thời gian hoàn thành dự án, biết được những công việc chính yếu

Đồng thời kết hợp xác suất hoàn thành dự án trong từng thời gian khác nhau, kinh

phí của dự án theo từng thời hạn hoàn thành, số lượng lao động, thiết bị và vật tư ở từng thời điểm để hoàn thành dự án đúng thời hạn Ngoài ra, phương pháp này còn giúp người quản lý có thể tính toán được kinh phí tăng ít nhất khi cần phải rút ngắn thời gian hoàn thành dự án cũng như mức độ giảm thiểu chất lượng tương ứng là thấp nhất

Có nhiều phương pháp sơ đồ mạng trong đó các phương pháp chính như là

sơ đồ mạng xác định (CPM), sơ đồ mạng xác suất (PER) và sơ đồ mạng song lặp…

Phương pháp đường găng (CPM) đã được phát triển như là một mô hình mạng lưới gồm các nút và các đường mũi tên đại diện cho từng công tác Hình 2.1

là một sơ đồ mạng ví dụ với các số thứ tự là các nút dùng để tính toán, các chữ cái

là tên các công tác CPM là một phương pháp sử dụng một thời gian cố định ước tính trước cho mỗi công tác với giả thiết rằng không có sự thay đổi về thời gian thực hiện của công tác, sử dụng thời gian ước tính trung bình cho mỗi công tác (được gọi

là phương pháp tất định) Để xác định thời gian thực hiện công tác tij người ta thường dựa vào các tiêu chuNn định mức và dựa theo kinh nghiệm Và để xem xét tính không ổn định của tij người ta dựa trên các phương pháp xác suất để ước tính tij Khi có sự biến động về thời gian thực hiện của công tác là thấp, thì phương pháp CPM tạo ra kết quả tương đối chính xác Tuy nhiên khi mức độ không chắc chắn về thời gian thực hiện các công tác là lớn, thì phương pháp CPM không thể cung cấp những thông tin phù hợp về thời gian hoàn thành dự án

Trang - 20-

Hình 2.1 Sơ đồ mạng trong dự án xây dựng (AOA)

Tuy phương pháp CPM dễ hiểu và dễ sử dụng, nhưng nó không xem xét tính biến động của thời gian, điều này có thể có một tác động lớn đến tổng thời gian hoàn thành của một dự án phức tạp Phương pháp đường găng giả định rằng thời gian cần thiết để hoàn thành một hoạt động có thể được dự báo khá chính xác, vì vậy, các chi phí liên quan sẽ tính được khi xác định được đường găng Vì thời gian

là một yếu tố quan trọng, liên quan đến việc tối ưu giữa thời gian, chi phí và chất lượng, bao gồm việc xác định một thời gian tối ưu cho các dự án, tức là, một thời gian cực tiểu, tổng chi phí thấp nhất và đạt mức chất lượng cao nhất

Quá trình kiểm soát tối ưu sơ đồ mạng được thực hiện bằng cách thay thế các nguồn lực trong các hoạt động thuộc vào đường găng Nếu các công tác không thể hiện rõ ràng, có thể xác định chúng thông qua các biến số sau:

• ES - Thời gian bắt đầu sớm nhất (Khởi sớm);

• EF - Thời gian kết thúc sớm nhất (Kết sớm);

• LS - Thời gian bắt đầu muộn nhất (Khởi muộn);

• LF - Thời gian kết thúc muộn nhất (Kết muộn);

Những thời gian này được tính toán bằng cách sử dụng thời gian dự kiến cho các công tác Thời gian được bắt đầu và kết thúc sớm nhất của mỗi công tác được xác định bằng cách xác định qua mạng thời gian sớm nhất mà một công tác có thể bắt đầu và kết thúc có xem xét các công tác trước nó LS và LF được tìm bằng cách tính ngược trở lại thông qua sơ đồ mạng Chênh lệch giữa thời gian kết sớm nhất và trễ nhất của mỗi công tác là thời gian dự trữ của công tác đó Đường găng là đường

Trang - 21-

mà không có công tác nào có thời gian dự trữ khác không Vì đường găng sẽ xác

định ngày hoàn thành dự án, dự án có thể được tăng tốc bằng cách thêm các nguồn

lực cần thiết để giảm thời gian cho các công tác quan trọng trong đường găng, và như vậy dự án được rút ngắn (crashing)

Ngoài ra, sơ đồ mạng Pert được phát triển từ sơ đồ mạng CPM với việc gán phân phối xác suất dựa trên ba loại thời gian ước tính cho mỗi công tác: thời gian lạc quan, thời gian dễ xảy ra nhất và thời gian bi quan với giả thuyết là chúng tuân theo luật phân phối xác suất Bêta

Mục tiêu cơ bản của quản lý dự án nói chung là hoàn thành các công việc dự

án theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng, trong phạm vi ngân sách được duyệt

và theo tiến độ thời gian cho phép, ba mục tiêu này liên quan chặt chẽ với nhau Trong đó, chi phí của dự án tăng lên khi chất lượng hoàn thiện công việc tốt hơn, thời gian kéo dài thêm và phạm vi dự án được mở rộng Nếu thời gian thực hiện dự

án bị kéo dài, gặp trường hợp giá nguyên vật liệu tăng cao sẽ phát sinh tăng chi phí một số khoản mục nguyên vật liệu Mặt khác, thời gian kéo dài dẫn đến tình trạng làm việc kém hiệu quả do công nhân mệt mỏi, do chờ đợi và thời gian máy chết tăng theo… làm phát sinh tăng một số khoản mục chi phí Thời gian thực hiện dự án kéo dài, chi phí lãi vay ngân hàng, chi phí gián tiếp cho bộ phận (chi phí hoạt động của văn phòng dự án) tăng theo thời gian và nhiều trường hợp, phát sinh tăng khoản tiền phạt do không hoàn thành đúng tiến độ ghi trong hợp đồng

Ba yếu tố: thời gian, chi phí và chất lượng có quan hệ chặt chẽ với nhau Tầm quan trọng của từng mục tiêu có thể khác nhau giữa các dự án, giữa các thời

kỳ đối với cùng một dự án, nhưng nói chung, đạt được kết quả tốt đối với mục tiêu này thường phải “hy sinh” một hoặc hai mục tiêu kia Trong quá trình quản lý dự án thường diễn ra hoạt động đánh đổi mục tiêu Đánh đổi mục tiêu dự án là việc hy sinh một mục tiêu nào đó để thực hiện tốt hơn mục tiêu kia trong điều kiện thời gian

và không gian cho phép, nhằm thực hiện tốt nhất tất cả các mục tiêu dài hạn của quá trình quản lý dự án Nếu công việc dự án diễn ra theo đúng kế hoạch thì không phải

đánh đổi mục tiêu Tuy nhiên, kế hoạch thực thi công việc dự án thường có những

Trang - 22-

thay đổi do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan khác nhau nên đánh đổi là một kỹ năng quan trọng của nhà quản lý dự án Việc đánh đổi mục tiêu diễn ra trong suốt quá trình quản lý, từ khi bắt đầu đến khi kết thúc dự án Ở mỗi giai đoạn của quá trình quản lý dự án, có thể một mục tiêu nào đó trở thành yếu tố quan trọng nhất cần phải tuân thủ, trong khi các mục tiêu khác có thể thay đổi, do đó, việc đánh

đổi mục tiêu đều có ảnh hưởng đến kết quả thực hiện các mục tiêu khác Đánh đổi

mục tiêu phải luôn dựa trên các điều kiện hay các ràng buộc nhất định, vấn đề này dẫn đến việc lựa chọn một trong số các phương án khả thi của dự án mà trong đó hạn chế thấp nhất các điều kiện bất lợi, đạt tối đa các điều kiện thuận lợi Đây chính

là bài toán tối ưu trong quản lý dự án xây dựng

2.2 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN:

2.2.1 Các bài toán tối ưu hai tham số thời gian, chi phí:

Trong quá trình phát triển của các vấn đề tối ưu hoá các nguồn lực trong lĩnh vực quản lý xây dựng, đã có một số các nghiên cứu gần đây nhất được đề cập đến vấn đề thời gian và chi phí như là:

Jia XP (2003) phân tích tối ưu hóa đa mục tiêu [42], hệ thống đa mục tiêu dùng giải thuật di truyền để tối ưu tập hợp tối ưu Pareto, dùng phương pháp TOPSIS để lựa chọn phối hợp kết quả Pareto, đây là một phương pháp tuyến tính,

do đó hạn chế khả năng giải quyết trong không gian lớn;

Wang J (2004) bàn luận cách dùng hàm hữu dụng đa thuộc tính để thiết lập

mô hình tối ưu hóa đồng bộ thời gian, chất lượng và chi phí dự án [19], tác giả cho rằng nếu các khoảng thời gian của các công tác bị rút ngắn thì chi phí sẽ tăng thêm

vì phải sử dụng nhiều tài nguyên hơn Mặt khác, sử dụng ít tài nguyên hơn sẽ kéo dài thời gian các công tác Ngoài thời gian và chi phí các công tác, mỗi phương án

sử dụng tài nguyên sẽ cho một chất lượng thi công cụ thể Tác giả đã dùng phương pháp phân tích toán học để phân ra từng cặp mối quan hệ: thơi gian và chi phí, chi phí và chất lượng, chất lượng và thời gian, sau đó ứng dụng định lý hàm hữu dụng

đa thuộc tính để tổng hợp các mối quan hệ riêng lẽ này với nhau

Trang - 23-

Tác giả Lê Đình Nhật Tân (2006) dùng giải thuật di truyền để tối ưu hoá lợi nhuận các dự án xây dựng [27], tác giả đưa ra các phương án thi công với chi phí thấp nhất dựa trên phương pháp tìm kiếm ngẫu nhiên ứng dụng giải thuật di truyền

Huỳnh Văn Anh Tuấn (2007) 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 [18], trong bài toán này,

tác giả đã mô hình được mối quan hệ mờ giữa thời gian và chi phí, từ đó áp dụng thuật giải di truyền để phát sinh và chọn lọc ra các phương án tối ưu nhất có xét đến các mức rủi ro với lát cắt Alpha

Đỗ Ngọc Khánh (2008) ứng dụng giải thuật di truyền vào tối ưu chi phí, thời

gian và nhân vật lực, giải quyết bài toán tối ưu hai chiều thời gian và chi phí trong

đó xét ảnh hưởng của nhân vật lực đến thời gian và chi phí [12] Trong bài toán này,

tác giả đã xem xét đến yếu tố cân bằng nguồn lực cho các giai đoạn của dự án, vấn

đề này khá quan trọng vì nguồn lực biến thiên quá lớn sẽ tác động tiêu cực và làm

cho dự án mang nhiều rủi ro hơn

Chúng ta có thể thấy các mô hình nghiên cứu này hiện tại tập trung vào hai khía cạnh tối ưu hóa thời gian và chi phí Những mô hình tối ưu hiện có có thể được phân loại là phương pháp toán học và phương pháp tìm kiếm (Feng et al 2000)

Điểm yếu của cả hai phương pháp đã được E.g Zheng et al phân tích, và hầu hết

mô hình toán học không có khả năng tối ưu hơn một mục tiêu, các mô hình quan hệ thường được giả định bằng các hàm toán học liên tục hoặc rời rạc Ngoài ra, có những phương pháp tìm kiếm áp dụng giải thuật với phương án phát sinh ngẫu nhiên trong đó có một biến đổi nào đó để tạo ra và so sánh với một phương án khác

2.2.2 Bài toán tối ưu ba tham số thời gian, chi phí, chất lượng với các biến số liên tục:

Bài toán đã được Babu và Suresh [3] đề xuất đầu tiên vào năm 1996, họ xác

định rằng việc rút ngắn thời gian ảnh hưởng chất lượng của dự án Babu và Suresh

đề xuất một mô hình mô hình để nghiên cứu tối ưu thời gian, chi phí và chất lượng

bằng cách sử dụng ba mô hình lập trình tuyến tính, phát triển phương pháp với giả

định rằng các công tác dự án và các mối quan hệ của chúng đã được xác định Mỗi

Trang - 24-

công tác có một thời gian hoàn thành bình thường và rút ngắn Tương ứng với thời gian bình thường là chi phí bình thường và hiệu suất chất lượng bình thường, và với thời gian là rút ngắn chi phí rút ngắn và chất lượng rút ngắn với giả định rằng các chi phí và chất lượng của một công tác biến đổi theo hàm tuyến tính theo thời gian Cho mỗi thời gian hoàn thành công tác riêng lẽ, tổng thời gian hoàn thành được tính bằng cách sử dụng các phương pháp CPM truyền thống Tổng chi phí là được lấy bằng tổng các chi phí của các công tác riêng lẽ và tổng chất lượng dự án được đo bằng giá trị trung bình của chất lượng các công tác riêng lẽ Babu và Suresh đề xuất

ba mô hình tối ưu hóa để phân tích tối ưu giữa các yếu tố thời gian, chi phí và chất lượng của một dự án như sau:

Thời gian hoàn thành dự án (TF) là thời gian kết thúc sớm nhất của công tác cuối cùng (YM):

TF=YM

Chi phí (CF) và chất lượng (QF) của dự án là các hàm tuyến tính theo thời gian (Xij):

) (

CF

) ,

ij ij j

) ,

ij ij j

để hoàn thành dự án như là một hàm của thời gian hoàn thành với dung sai chất

lượng cho phép Mô hình thứ ba là tổng chất lượng tối đa của dự án với ràng buộc chi phí và thời gian hoàn thành đúng hạn Cuối cùng là thiết lập mô hình lập trình tuyến tính để nghiên cứu mối quan hệ cân bằng của thời gian, chất lượng và chi phí,

do đó mô hình này chỉ giải quyết được những vấn đề với kích thước nhỏ

Trang - 25-

Tiếp theo là Do Ba Khang và Yin Mon Myint (1999) [7], đã nghiên cứu ba mục tiêu thời gian, chi phí, chất lượng bằng cách ứng dụng ba mô hình trên của Babu, đồng thời xây dựng một cơ sở dữ liệu thực tế Khang đã dùng mô hình tối ưu

áp dụng cho công trình thực tế với các phương pháp tối ưu hiện đại và kiểm chứng thực tế cho một dự án xây dựng nhà máy xi măng Mục đích là để đánh giá tính thực tiễn của các phương pháp quản lý đã đạt được, cũng như chỉ ra những vấn đề then chốt và các khó khăn phải đối mặt kiểm chứng kết quả của nghiên cứu

Trong bài toán của Khang, thời gian hoàn thành các công tác thông thường

được lấy từ các dự án hiện có thời gian đã được lên kế hoạch sẵn Với mục đích

nghiên cứu tương quan giữa chi phí, thời gian và chất lượng của dự án trong điều kiện rút ngắn các công tác, tất cả các chi phí cố định của thiết bị và nguyên vật liệu

đã được loại trừ khỏi những tham số chi phí Với hiệu suất chất lượng theo dự kiến

trong điều kiện bình thường là sẽ được giả định ở mức 100% cho từng công tác, tác giả đã dùng phần mềm tối ưu hóa LINDO (version 5.1) để tính toán tối ưu rút ra kết qủa thể hiện các mối tương quan của từng cặp đôi của nhân tố

Gần đây, Xinghua Dang và Lei Wang (2007) nghiên cứu mô hình quản lý dự

án đồng bộ dựa vào giải thuật di truyền Trong bài viết này, hàm hữu dụng đa thuộc tính được sử dụng để xây dựng mô hình quản lý đồng bộ thời gian, chất lượng và chi phí dự án trong điều kiện hạn chế tài nguyên:

T) U(Q, /

C) U(T, Q)

U(C, C)

Q,

U(C,Q) đại diện hàm chi phí, chất lượng;

U(T,C) đại diện hàm thời gian, chi phí;

U(Q,T) đại diện hàm chất lượng, thời gian

Sau đó, giải thuật di truyền được giới thiệu để giải quyết bài toán Cuối cùng

là ví dụ thiết lập sơ đồ tối ưu hóa và quản lý đồng bộ thời gian, chất lượng và chi phí dự án Trong báo cáo, tác giả xác nhận trước một hệ thống chất lượng tin cậy, rồi tiếp tục kiểm soát tối ưu chi phí trên mục đích chất lượng này và cực tiểu chi phí hợp lý

Trang - 26-

2 / tan 2

/ tan min

C

Trong đó:

C i N đại diện các chi phí trực tiếp chung của công tác i

ω1 và ω2 đại diện tỉ lệ của chi phí phòng ngừa và chi phí hư hỏng với toàn bộ chi phí chất lượn

R(i) đại diện phạm vi đáng tin cậy của hệ thống thứ cấp

P1, P2 đại diện chỉ số gia tăng chi phí Giá trị Của P1 và P2 phụ thuộc vào sự phân biệt rõ ràng cho mức của công nghệ và quản lý

định lý phân tích hàm hữu dụng đa thuộc tính, tác giả cố gắng gán các biến số công

nghệ và quản lý của từng doanh nghiệp thành một con số cụ thể để đánh giá mức chất lượng Tuy nhiên, vấn đề này gặp phải rất nhiều khó khăn khi áp dụng vào thực

tế do các dữ liệu không đồng nhất và không kiểm soát được

2.2.3 Bài toán tối ưu ba tham số thời gian, chi phí, chất lượng với các biến số rời rạc:

Khaled El – Rayes và Amr Kandil (2005) [24], thực hiện mô hình công thức hóa để thay sự phân tích cân bằng chi phí-thời gian hai chiều truyền thống thành một sự phân tích cân bằng chất lượng-chi phí-thời gian ba chiều để cung cấp cho những nhà lập kế hoạch và ra quyết định trong xây dựng đại lộ một mô hình có khả năng: tối ưu kế hoạch sử dụng tài nguyên cho xây dựng đại lộ về thời gian xây dựng, chi phí và chất lượng, định lượng chất lượng trong tối ưu hóa xây dựng và

mô hình hóa ba chiều sự cân bằng thời gian, chi phí và chất lượng để hỗ trợ những nhà sản xuất quyết định kế hoạch sử dụng tài nguyên Tác giả đã cực đại chất lượng

dự án bằng mô hình trọng số sau:

k i K

k i l

Trang - 27-

Trong đó: n

k i

Q, : hiệu suất của chỉ số chất lượng (k) trong công tác (i) dùng tài

nguyên (n)

n

k

i

wt, : trọng số của chỉ số hiệu suất của chỉ số chất lượng (k) so với các chỉ

số khác trong công tác (i)

n

i

wt : trọng số của công tác (i) so với các công tác khác trong dự án

Xây dựng một tập dữ liệu rời rạc cho các công tác dựa trên nghiên cứu từng hạng mục công tác ứng với từng phương án sử dụng tài nguyên là một mức chất lượng cụ thể, sau đó áp dụng thuật toán di tryền (GA) cho các kiểu biến số rời rạc này Lời giải của bài toán rút ra được những kế hoạch sử dụng tài nguyên tối ưu mà cực tiểu thời gian và chi phí trong khi cực đại chất lượng của nó Bài toán này chưa xác định được cụ thể các giá trị chất lượng và chưa làm sáng tỏ sự biến thiên của chúng trong các mối quan hệ với các biến số khác

Ngoài ra, A Afshar và A Kaveh, O.R Shoghli sử dụng giải thuật đàn kiến

để tối ưu hóa đa mục tiêu thời gian-chi phí-chất lượng (2007) [1] Các tác giả xác định khi lập kế hoạch trong xây dựng, thường gặp vấn đề sử dụng tài nguyên tối ưu

để cân bằng những mục tiêu khác nhau của dự án, trong đó, thời gian, chi phí và

chất lượng là những mục tiêu quan trọng nhất của mỗi dự án, việc cực đại chất lượng trong khi cực tiểu thời gian và chi phí đòi hỏi phát triển mô hình xem xét chất lượng bên cạnh thời gian và chi phí ngày càng rộng Nếu các khoảng thời gian của các công tác bị rút ngắn thì chi phí sẽ tăng thêm vì nhiều tài nguyên hơn Mặt khác,

sử dụng ít tài nguyên hơn sẽ kéo dài thời gian các công tác Ngoài thời gian và chi phí các công tác, mỗi tùy chọn sử dụng tài nguyên sẽ cho bộ một chất lượng thi công cụ thể Trong bài toán này, mỗi công tác có vài tùy chọn sử dụng tài nguyên, mục đích là tìm những phương án hoàn thành dự án tối ưu/gần tối ưu trong không gian tìm kiếm là toàn bộ sự phối hợp có thể của những tùy chọn sử dụng tài nguyên này Để áp dụng giải thuật đàn kiến vấn đề dạng được mô tả dạng đồ thị hoặc tương

tự để phương án tìm kiếm tối ưu là khả thi Một dự án được mô hình với N công tác

và K tùy chọn sử dụng tài nguyên được xác định Trục hoành đại diện số công tác

Trang - 28-

và trục tung là các phương án sử dụng tài nguyên Những mũi tên tạo thành một phương án tiêu biểu có thể được chọn bởi kiến, một vectơ được định nghĩa cho mỗi phương án có thể với những tùy chọn sử dụng tài nguyên tương ứng Cho mỗi sự kết hợp, lập một phương trình tính tổng thời gian các công tác trên đường găng Mục tiêu chất lượng được ước lượng tương tự như Khaled El Tương tự H Iranmanesh, M R Skandari, và M Allahverdiloo dùng giải thuật di truyền với cùng kiểu biến số như A Afshar và A Kaveh, O.R Shoghli

Maryam Rahimi và Hossein Iranmanesh đã tối ưu đa mục tiêu dùng thuật toán tương tác quần thể cho thời gian rời rạc, cân bằng chi phí và chất lượng vào năm 2008 [29] Trong vấn đề này, các tác giả giả định rằng mỗi công tác có vài lựa chọn thay thế và mỗi thay thế có thời gian, chi phí và chất lượng khác nhau Cho mỗi công tác ij, một tập hợp Mij của những kiểu (mode) được cho trước, trong mỗi kiểu Mij, cho tijr, cijr và qijr biểu thị khoảng thời gian, chi phí và chất lượng đạt được bởi việc thực hiện công tác ij trong kiểu (mode) r tương ứng, mỗi công tác được xác

định mức chất lượng (0≤qijr ≤1) và gán cho nó Các hàm mục tiêu là:

∈

= j M ij

ij ij i

x t

x c

x q

1

cực đại chất lượng toàn bộ dự án Mục đích là xây dựng mặt cắt thời gian, chi phí và chất lượng hiệu quả và hoàn tất để đề xuất quyết định hỗ trợ trong rút ngắn thời gian một dự án, trong đó có

sự ràng buộc để bảo đảm là chỉ có một kiểu (mode) thực hiện được gán cho mỗi công tác Giả định rằng trong điều kiện bình thường, chất lượng đạt tới bởi mỗi công tác là 99% Để phát ra chất lượng cho những kiểu (mode) khác, tác giả đã giả

định rằng những sự giảm thời gian công tác không ảnh hưởng đối nghịch chất lượng

công tác bởi cùng cường độ Khi đó chúng ta có thể phân loại những công tác vào trong năm hạng khác nhau Chất lượng cho mỗi kiểu (mode) được lấy ngẫu nhiên từ (0.50, 0.99) Khi vấn đề không tuyến tính, việc tối ưu hóa nó được thực hiện trước

Trang - 29-

tiên là tuyến tính hóa để các hàm mục tiêu có thể được giải quyết tối ưu với phần mềm tối ưu hóa LINGO 8 Trong bài viết này, thuật toán tối ưu đa mục tiêu ứng dụng thuật toán tương tác quần thể (MOPS) nhằm xác định các lựa chọn thay thế tốt nhất của các công tác của dự án trong thời gian rời rạc, cân bằng chi phí và chất l-

ượng với mục tiêu cực tiểu toàn bộ thời gian và toàn bộ chi phí và cực đại toàn bộ

chất lượng dự án, được nghiên cứu Lần nữa, tác giả cũng chưa xác định được cụ thể các giá trị chất lượng và chưa làm sáng tỏ sự biến thiên của chúng trong các mối quan hệ với các biến số khác

TRONG XÂY DỰNG

2.3.1 Chất lượng xây dựng

Chất lượng là một yếu tố được quan tâm rất nhiều trong các công trình xây dựng Chất lượng công trình xây dựng được định nghĩa là sự thõa mãn của khách hàng hoặc là sự phù hợp với nhu cầu sử dụng Nhu cầu có thể bao gồm tính năng sử dụng, tính dễ sử dụng, tính sẵn sàng, độ tin cậy, tính thuận tiện và dễ dàng trong sửa chữa, tính an toàn, thNm mỹ, các tác động đến môi trường

Ngoài ra, tổ chức quốc tế về tiêu chuNn hoá (ISO-International Standart Organisation) xác định chất lượng như tổng thể các đặc tính của một sản phNm mà

nó phải thoả mãn những quy định đã được đề ra hoặc tiềm Nn

Một sản phNm xây dựng luôn luôn có những đặc thù riêng nên các thuộc tính chất lượng của công trình có nhiều điểm riêng biệt so với các sản phNm công nghiệp khác Đối với đa số sản phNm của các ngành công nghiệp, thường khách hàng sẽ lựa chọn các sản phNm thỏa mãn nhất cho mình trong số các sản phNm cùng loại trên thị trường Tất cả các sản phNm này luôn được sản xuất trước và trong quá trình sản xuất không có sự có mặt của khách hàng Ngược lại, trong ngành xây dựng, khách hàng hay chủ đầu tư sẽ quan tâm đến tất cả các hoạt động trong tất cả các giai đoạn của công trình Do đó, chủ đầu tư chú ý không chỉ đặc tính của kết quả sau cùng mà còn là tính chất của các cấu kiện trong các giai đoạn hoạt động của dự án

Trang - 30-

2.3.2 Định lượng chất lượng xây dựng

Các dự báo giảm chất lượng do rút ngắn thời gian thì tương đối phức tạp Có hai trở ngại lớn trong việc chấp nhận trong sự giảm chất lượng Trước tiên, các nhà quản lý và các kỹ sư thi công rất nhạy cảm với những ý tưởng rằng chất lượng của các dự án có thể bị giảm đi do rút ngắn Thứ hai, chất lượng của một công tác thường được đo lường chỉ bằng cách sử dụng các chỉ tiêu kỹ thuật Trong một vài trường hợp, khi chất lượng có thể được xác định lượng và tối ưu bằng cách sử dụng các đặc tính kỹ thuật, các chi tiết kỹ thuật được tuân thủ khá nghiêm túc, và đo lường chất lượng đã được chú ý để không bị ảnh hưởng bởi việc sử dụng thêm giờ Những phản ứng thông thường là do chất lượng giảm thêm là không đáng kể và có thể không được vượt quá 2-3%, thậm chí nếu phải sử dụng một số tiền tối đa Với mục tiêu đạt được các ước tính về sự giảm chất lượng trong các công tác do rút ngắn, các nguyên tắc sau cần được thống nhất:

1 Trong các kết quả của các mô hình, các giá trị đo lường chất lượng không phải là tuyệt đối, nhưng chúng tương quan các giá trị chất lượng của các công tác riêng lẽ khi rút ngắn công tác

2 Những giá trị quan hệ phản ánh hai khía cạnh sau:

- Một số công tác (chẳng hạn như công tác sơn) dễ bị giảm chất lượng khi rút ngắn;

- Một số công tác (chẳng hạn như hàn hoặc các công tác điện) là quan trọng và do đó, chất lượng giảm sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng cho toàn bộ hiệu quả

dự án

Trong cả hai trường hợp, việc rút ngắn nên quy vào một nguyên nhân tương đối lớn trong việc giảm chất lượng của các công tác

3 Nếu một hạng mục có nhiều hơn một công tác, chất lượng của nó được

đo như là trung bình có trọng số của chất lượng các công tác riêng lẽ, trọng số này được chấp nhận giữa các bên tham gia dự án

được lượng hóa và các trọng số tương ứng với mức độ quan trọng của từng tiêu

chuNn xác định Các tiêu chuNn này có các đơn vị khác nhau và được chuNn hóa theo đồng hướng để có cùng đơn vị đo Cuối cùng xác định giá trị chất lượng của công tác theo công thức sau:

j m

j ij

= 1

*V

Trong đó:

q*ij là chất lượng của tiêu chuNn j;

wj là trọng số của q*ij Công thức trên đã được Junyong Ahn áp dụng trong luận văn Tiến sĩ năm

2008 tại University of Florida, “Development of a construction quality index and an integrated construction quality index to evaluate the quality of pavement construction projects “, với một mô hình AHP để xác định chỉ số chất lượng trong

xây dựng như sau:

i N

Trong đó: CQI là chỉ số chất lượng (Construction Quality Index);

wti là trọng số chất lượng của công tác;

qi là hiệu suất của chỉ số chất lượng (k) trong công tác (i);

N là số lượng các chỉ tiêu tham gia đánh giá chất lượng công tác; Cho mỗi phương án sử dụng thời gian, kết quả kiểm tra chất lượng có thể dễ dàng thu được và lưu trữ tương tự những phương pháp hiện thời là tập hợp và phân tích chi phí và thời gian từ những dự án trước đây Thật ra, nhiều công ty hiện đang thu thập và lưu trữ những kiểu dữ liệu này từ những dự án của họ dưới nhiều hình

Trang - 32-

thức khác nhau Việc tập hợp và lưu trữ dữ liệu này có thể được thống kê phân tích

để dự báo thời gian xây dựng, chi phí và chất lượng

Cần phải chú ý là những kết quả thử nghiệm cho các chỉ số chất lượng được chọn thường được đo bằng những đơn vị khác nhau Do đó, chúng cần được chuyển

đổi thành một hệ thống thống nhất của phép đo để có thể được sử dụng cố định

nhằm ước lượng sự thực hiện các chỉ số chất lượng khác nhau Trong mô hình này, những kết quả của các kiểm tra chất lượng trong các chỉ số khác nhau được thay biến đổi thành một thang đo dự báo chung từ 0 đến 100% (Meredith et al 1985) để

đại diện cấp độ thỏa mãn của yếu tố chất lượng trong mỗi chỉ số

2.3.3 Chi phí chất lượng trong xây dựng

Quan điểm về chi phí chất lượng đã được Feigenbaum (1951) [15] giới thiệu trong mô hình PAF (prevention-appraisal-failure: ngăn ngừa – đánh giá – sai hỏng) Ông chia các chi phí chất lượng thành bốn loại: chi phí ngăn ngừa, chi phí đánh giá, chi phí sai hỏng bên trong và chi phí sai hỏng bên ngoài Oakland (1993) [34] mô tả các chi phí này như sau:

• Chi phí ngăn ngừa: Các chi phí có liên quan đến việc lập kế hoạch, triển khai thực hiện và duy trì toàn bộ hệ thống quản lý chất lượng Các chi phí ngăn ngừa được lập kế hoạch trước khi dự án thực sự hoạt động

• Chi phí đánh giá: Các chi phí có liên quan với nhà cung cấp và những yêu cầu của khách hàng liên quan đến nguyên vật liệu, quy trình, sản phNm và dịch vụ

để bảo đảm nhu cầu cụ thể của họ, bao gồm:

• Chi phí sai hỏng bên trong: chi phí này xảy ra khi kết quả của công việc không đạt được tiêu chuNn chất lượng và được phát hiện trước khi bàn giao cho khách hàng

• Chi phí sai hỏng bên ngoài: chi phí này xảy ra khi công trình không đạt chất lượng hoặc không theo đúng nhu cầu của chủ đầu tư nhưng không được phát hiện cho đến sau khi bàn giao cho khách hàng

Porter và Rayner (1992) cho thấy rằng các chi phí quản lý chất lượng này dao động từ 4% đến 25% doanh thu, trung bình là 18% Trong khi Abed và Dale

Trang - 33-

(1987) thu được các dữ liệu tương tự với chi phí chất lượng như là một tỷ lệ doanh thu trung bình là 9.2% và thay đổi từ 2% đến 25% Ngoài ra, theo lý thuyết mô hình quản lý chất lượng ISO, tổng chi phí cho dự án sẽ được giảm từ 8% đến 12%

Chi phí ảnh hưởng đến chất lượng chủ yếu là chi phí trong các hoạt động tổ chức quản lý chất lượng của doanh nghiệp, nó thường được xác định trước theo các

mô hình quản lý chất lượng và lựa chọn công nghệ thi công Vấn đề này đã được nghiên cứu dưới dạng bài toán đánh giá theo chỉ tiêu có trọng số, chẳng hạn như Nguyễn Quốc Bình [32] đã nghiên cứu phương pháp đánh giá lựa chọn giải pháp kỹ thuật và biện pháp tổ chức thi công dựa trên các chỉ tiêu chất lượng, thời gian và chi phí trong điều kiện xây dựng ở Việt Nam

Ngoài ra, các yếu tố công nghệ và mô hình quản lý chất lượng (ISO -

Management,…) áp dụng cho các doanh nghiệp hầu như không thay đổi và được thực hiện xuyên suốt cho dự án Do đó, vấn đề chi phí và chất lượng thường phụ thuộc vào mô hình quản lý chất lượng hơn là trong quá trình rút ngắn Bài toán này

là một khía cạnh khác của vấn đề tối ưu chi phí chất lượng và do đó chi phí chất lượng được giả định là không ảnh hưởng đến quá trình tối ưu trong nghiên cứu này

2.4 TỔNG QUAN NHỮNG THÀNH TỰU CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PSO VÀO LĨNH VỰC XÂY DỰNG NÓI CHUNG VÀ TỐI ƯU NÓI RIÊNG

2.4.1 Giới thiệu giải thuật:

Giải thuật Partile Swarm Optimize (PSO) là một phân nhánh của giải thuật tiến hóa, được các tác giả Kennedy & Eberhart giới thiệu vào năm 1995 Giải thuật PSO mô phỏng hành vi xã hội của những quần thể trong tự nhiên, như bầy chim di trú, đàn cá tìm mồi… Mỗi cá thể tìm vị trí (giải pháp) tối ưu tốt nhất của chính mình, và vị trí tốt nhất của nhóm, sau đó điều chỉnh vị trí của nó (giải pháp tương

ứng) dựa trên thông tin trao đổi giữa các cá thể trong quần thể, tức là sử dụng kinh

nghiệm và trí tuệ của cá thể kết hợp với kinh nghiệm và trí tuệ của tập thể Giá trị tối ưu sẽ được tìm thấy bởi việc lặp lại quá trình này

Trang - 34-

Về cơ bản thuật toán này mô phỏng một đàn ong giao tiếp với nhau trong khi bay Mỗi cá thể tìm kiếm theo một hướng riêng, khi giao tiếp với nhau, chúng xác

định vị trí của cá thể tốt nhất trong tất cả các vị trí, mỗi cá thể thay đổi tốc độ để bay

theo hướng cá thể tốt nhất bằng cách sử dụng một vận tốc phụ thuộc vào vị trí hiện tại của nó Sau đó, mỗi cá thể tìm kiếm trong một không gian mới từ các vị trí mới

và quá trình này lặp lại cho đến khi đàn đạt đến một điểm đến mong muốn Trong suốt quá trình, mỗi cá thể theo dõi ba giá trị: vị trí hiện thời Xi, vị trí tốt nhất mà nó

đạt được trong những chu trình trước đây Pi và vận tốc bay Vi của nó Ba giá trị này

được đại diện như sau:

Vị trí hiện thời Xi = (xi1, xi2, …xiN)

Vị trí tốt nhất trước đây Pi = (pi1, pi2, piN)

Vận tốc bay Vi = (vi1, vi2, …viN)

Hình 2.2 Minh họa thuật toán PSO

Thuật toán tương tác quần thể có thể minh họa như một đàn ong tìm các bông hoa Các đường nét đứt là các đường bay của các cá thể, các mũi tến là các vector vận tốc thành phần Cá thể (1) tìm được vị trí tốt nhất của nó và một thành phần vận tốc của nó hướng tới vị trí này, thành phần vận tốc thứ hai hướng tới vị trí tốt nhất toàn thể đã được tìm bởi cá thể (2) Cuối cùng, cá thể (3) mặc dù không tìm

Trang - 35-

được vị trí tốt nhất của riêng nó, nó vẫn được điều chỉnh hướng tới vị trí tốt nhất

toàn thể

2.4.2 Những lợi thế của giải thuật PSO

− Giải thuật PSO thích hợp với nhiều vấn đề với kiểu tham số liên tục và rời rạc

− Giải thuật PSO hoạt động tốt hơn giải thuật di truyền do tốc độ hội tụ nhanh hơn, hoạt động tốt hơn giải thuật đàn kiến (ACO - Ant Colony Optimize)

ở khả năng tìm kiếm toàn cục nhanh hơn

− Giải thuật này đã được áp dụng rộng rãi cho nhiều lĩnh vực quan trọng như huấn luyện các mạng thần kinh, giải bài toán tối ưu hoá kết cấu, tối ưu hoá

địa thế học hình dạng…

− Giải thuật không ảnh hưởng bởi số lượng biến số nhiều

− Giải thuật vận hành đơn giản, tốc độ hội tụ nhanh

− Giải thuật sử dụng rất ít tham số

− Giải thuật tỏ ra rất hiệu quả trong tìm kiếm toàn cục

2.4.3 Các ứng dụng của giải thuật

Từ khi được Dr Eberhart và Dr Kennedy giới thiệu vào năm 1995 [14] cho

đến nay đã có hơn 700 nghiên cứu ứng dụng giải thuật PSO (Riccardo Poli, 2007)

trong đó gồm có:

− Tối ưu mạng thông tin liên lạc

− Sự tối ưu hóa mạng phân phối điện năng

− Sự tối ưu hóa hình dạng và kích thước thiết kế kết cấu dàn kèo thép

− Sự tối ưu hóa địa thế học

Sự đa dạng và số lượng các nghiên cứu ứng dụng nêu trên đã cho thấy phạm

vi ứng dụng rộng lớn và tính hiệu quả cao của giải thuật PSO