Tổng quan nghiên cứu

Trong lĩnh vực quản lý dự án xây dựng, thời gian, chi phí và nhân lực là ba yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và thành công của dự án. Theo ước tính, việc cân bằng đồng thời ba yếu tố này luôn là thách thức lớn đối với các nhà quản lý dự án, đặc biệt trong bối cảnh các dự án xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh với quy mô và tính phức tạp ngày càng tăng. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phát triển một mô hình tối ưu đa mục tiêu nhằm cân bằng chi phí, thời gian và nhân lực sử dụng thuật toán cá ngựa (Sea-horse optimizer - SHO) kết hợp với lý thuyết mờ (Fuzzy logic) để xử lý sự không chắc chắn trong các biến đầu vào. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dự án xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ năm 2023 đến 2024, với ứng dụng thực tế tại một công ty xây dựng địa phương. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua khả năng cung cấp các phương án tiến độ tối ưu, giảm thiểu biến động nhân lực và chi phí, đồng thời hỗ trợ nhà quản lý đưa ra quyết định hiệu quả trong điều kiện không chắc chắn, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý dự án xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên ba nền tảng lý thuyết chính. Thứ nhất, sơ đồ mạng công việc trên nút (Node Network Diagram) được sử dụng để mô hình hóa các công tác xây dựng và mối quan hệ giữa chúng, đặc biệt chú trọng đến các quan hệ Finish-to-Start (FS). Thứ hai, lý thuyết mờ (Fuzzy logic) được áp dụng để xử lý sự không chắc chắn trong ước lượng thời gian và chi phí dự án, sử dụng các khái niệm như tập mờ, số mờ tam giác và hình thang, cùng các luật IF-THEN để mô phỏng các điều kiện thực tế. Thứ ba, thuật toán tối ưu cá ngựa (Sea-horse optimizer - SHO) là một thuật toán metaheuristic mới, mô phỏng hành vi di chuyển, săn mồi và sinh sản của cá ngựa biển nhằm cân bằng giữa khai thác cục bộ và khám phá toàn cục trong không gian tìm kiếm. Mô hình tích hợp SHO và Fuzzy được xây dựng nhằm giải quyết bài toán tối ưu đa mục tiêu thời gian – chi phí – nhân lực trong dự án xây dựng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ dự án xây dựng thực tế tại TP. Hồ Chí Minh, bao gồm các thông số về thời gian, chi phí và phân bổ nhân lực từng công tác. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ các công tác trong dự án với số lượng khoảng X công việc, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu toàn bộ nhằm đảm bảo tính đại diện và đầy đủ. Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm Matlab để lập trình và chạy thuật toán SHO-Fuzzy, so sánh kết quả với các thuật toán metaheuristic truyền thống như GA, PSO và ACO. Quá trình nghiên cứu diễn ra trong khoảng thời gian từ tháng 9/2023 đến tháng 12/2023, bao gồm các bước: thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, lập trình thuật toán, chạy thử nghiệm và phân tích kết quả. Các chỉ số đánh giá hiệu quả mô hình gồm thời gian dự án, tổng chi phí, biến động nhân lực và tốc độ hội tụ của thuật toán.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả tối ưu đa mục tiêu: Mô hình SHO-Fuzzy đã tìm được các phương án tiến độ tối ưu đồng thời về thời gian và chi phí, với thời gian dự án giảm trung bình khoảng 12% so với các thuật toán truyền thống, đồng thời chi phí giảm khoảng 8%.
  2. Giảm biến động nhân lực: Mô hình cho phép phân bổ nhân lực hợp lý, giảm biến động nhân công xuống dưới 5% so với các phương pháp trước đây, giúp ổn định nguồn lực và tăng hiệu quả thi công.
  3. Xử lý sự không chắc chắn: Việc áp dụng lý thuyết mờ giúp mô hình phản ánh chính xác hơn các biến động về thời gian và chi phí do yếu tố khách quan như thời tiết và năng suất lao động, nâng cao độ tin cậy của kế hoạch.
  4. Tốc độ hội tụ nhanh: Thuật toán SHO-Fuzzy có tốc độ hội tụ nhanh hơn khoảng 20% so với các thuật toán metaheuristic khác, giúp giảm thời gian tính toán và tăng khả năng ứng dụng thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của những kết quả tích cực này xuất phát từ việc mô hình kết hợp hiệu quả giữa thuật toán SHO với khả năng khai thác và khám phá cân bằng, cùng với lý thuyết mờ giúp xử lý các yếu tố không chắc chắn trong dự án xây dựng. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung tối ưu hai yếu tố thời gian và chi phí hoặc không xét đến sự không chắc chắn, mô hình này cung cấp giải pháp toàn diện hơn. Kết quả có thể được minh họa qua biểu đồ đường cong thời gian – chi phí dự án, biểu đồ biến động nhân lực và bảng so sánh các phương án tối ưu. Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp công cụ hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu, giúp nhà quản lý lựa chọn phương án thi công phù hợp với điều kiện thực tế, giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả dự án.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng rộng rãi mô hình SHO-Fuzzy: Khuyến nghị các công ty xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh và các địa phương khác áp dụng mô hình này trong giai đoạn lập kế hoạch dự án để tối ưu hóa thời gian, chi phí và nhân lực trong vòng 6-12 tháng tới.
  2. Đào tạo và nâng cao năng lực quản lý dự án: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thuật toán SHO và lý thuyết mờ cho đội ngũ quản lý dự án nhằm nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ mới trong quản lý dự án.
  3. Phát triển phần mềm hỗ trợ: Đề xuất phát triển phần mềm tích hợp thuật toán SHO-Fuzzy với giao diện thân thiện, hỗ trợ nhà quản lý dễ dàng nhập dữ liệu và phân tích các phương án tối ưu trong vòng 1 năm.
  4. Mở rộng nghiên cứu: Khuyến khích nghiên cứu tiếp tục mở rộng mô hình để tích hợp thêm các yếu tố như chất lượng, rủi ro và môi trường nhằm nâng cao tính toàn diện của mô hình trong vòng 2-3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý dự án xây dựng: Giúp hiểu rõ và áp dụng các phương pháp tối ưu đa mục tiêu trong lập kế hoạch và điều phối nguồn lực, nâng cao hiệu quả thi công.
  2. Chuyên gia tư vấn và lập kế hoạch: Cung cấp công cụ và mô hình phân tích đa chiều, hỗ trợ tư vấn các giải pháp tối ưu cho khách hàng trong lĩnh vực xây dựng.
  3. Giảng viên và sinh viên ngành quản lý xây dựng: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng thuật toán metaheuristic và lý thuyết mờ trong quản lý dự án, phục vụ nghiên cứu và giảng dạy.
  4. Các nhà phát triển phần mềm quản lý dự án: Cung cấp cơ sở khoa học để phát triển các công cụ phần mềm tích hợp thuật toán tối ưu đa mục tiêu, nâng cao tính ứng dụng trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Thuật toán SHO là gì và ưu điểm của nó?
    Thuật toán SHO mô phỏng hành vi di chuyển, săn mồi và sinh sản của cá ngựa biển, giúp cân bằng giữa khai thác cục bộ và khám phá toàn cục. Ưu điểm là tốc độ hội tụ nhanh và khả năng tìm kiếm giải pháp tối ưu đa mục tiêu hiệu quả hơn các thuật toán truyền thống.

  2. Lý thuyết mờ được áp dụng như thế nào trong quản lý dự án?
    Lý thuyết mờ giúp xử lý các yếu tố không chắc chắn và thông tin không chính xác trong ước lượng thời gian và chi phí, bằng cách sử dụng các tập mờ và luật IF-THEN để mô phỏng các điều kiện thực tế, từ đó nâng cao độ tin cậy của kế hoạch.

  3. Mô hình SHO-Fuzzy có thể áp dụng cho các dự án quy mô lớn không?
    Có, mô hình được thiết kế để xử lý các bài toán tối ưu đa mục tiêu với quy mô lớn nhờ khả năng hội tụ nhanh và xử lý hiệu quả các biến số phức tạp, phù hợp với các dự án xây dựng quy mô lớn tại TP. Hồ Chí Minh và các địa phương khác.

  4. Làm thế nào mô hình giúp giảm biến động nhân lực?
    Mô hình xác định cách phân bổ nhân lực hợp lý cho từng công tác, điều chỉnh tiến độ để tránh sự tăng giảm đột ngột về nhân lực, từ đó giảm biến động nhân công xuống dưới 5%, giúp ổn định nguồn lực và nâng cao hiệu quả thi công.

  5. So sánh mô hình SHO-Fuzzy với các thuật toán metaheuristic khác?
    Mô hình SHO-Fuzzy có tốc độ hội tụ nhanh hơn khoảng 20% và khả năng tìm kiếm giải pháp tối ưu đa mục tiêu tốt hơn, đồng thời tích hợp lý thuyết mờ để xử lý sự không chắc chắn, điều mà nhiều thuật toán metaheuristic truyền thống chưa làm được hiệu quả.

Kết luận

  • Luận văn đã phát triển thành công mô hình tối ưu đa mục tiêu thời gian – chi phí – nhân lực tích hợp thuật toán SHO và lý thuyết mờ, phù hợp với đặc thù dự án xây dựng tại TP. Hồ Chí Minh.
  • Mô hình cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc giảm thời gian dự án khoảng 12%, chi phí giảm 8% và biến động nhân lực dưới 5%, đồng thời có tốc độ hội tụ nhanh hơn các thuật toán truyền thống.
  • Việc áp dụng lý thuyết mờ giúp xử lý hiệu quả sự không chắc chắn trong ước lượng thời gian và chi phí, nâng cao độ tin cậy của kế hoạch.
  • Nghiên cứu cung cấp công cụ hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu, giúp nhà quản lý lựa chọn phương án thi công tối ưu và giảm thiểu rủi ro trong quản lý dự án xây dựng.
  • Đề xuất các giải pháp ứng dụng thực tế và phát triển phần mềm hỗ trợ, đồng thời khuyến khích mở rộng nghiên cứu tích hợp thêm các yếu tố khác nhằm nâng cao tính toàn diện của mô hình.

Nhà quản lý dự án và các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng được khuyến khích áp dụng mô hình này để nâng cao hiệu quả quản lý và triển khai dự án.