Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong công tác quản lý kinh tế và tổ chức thi công xây dựng, định mức kinh tế - kỹ thuật là căn cứ cơ bản để lập đơn giá, dự toán công trình, lập kế hoạch quản lý chi phí cũng như tổ chức khai thác thiết bị xe máy thi công một cách khoa học. Đồ án môn học "Đồ án Định mức Xây dựng" của tác giả Trần Đại Nghĩa (Mã số sinh viên: 165761) được xây dựng nhằm giải quyết bài toán thiết kế định mức thời gian sử dụng máy và tính toán đơn giá ca máy thi công từ dữ liệu quan sát thực nghiệm tại hiện trường.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:
- Thiết kế định mức thời gian sử dụng máy trên cơ sở hệ thống dữ liệu quan sát thực tế đã thu thập.
- Xác định đơn giá ca máy và đơn giá sử dụng máy dựa trên phương pháp quan sát, thu thập số liệu hiện trường (chụp ảnh ngày làm việc) nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy, đảm bảo an toàn lao động và góp phần nâng cao năng suất lao động.
- Rèn luyện phương pháp tiếp cận thu thập số liệu, tập hợp, xử lý thống kê toán học và tính toán lập các trị số định mức cho các quá trình sản xuất xây lắp cụ thể.
- Triển khai quy trình thiết kế định mức theo 3 bước chuẩn hóa:
- Bước 1: Chỉnh lý số liệu (chỉnh lý sơ bộ, chỉnh lý từng lần quan sát cho phần tử chu kỳ và không chu kỳ, chỉnh lý sau nhiều lần quan sát theo phương pháp bình quân điều hòa).
- Bước 2: Tính toán các trị số định mức và thiết kế định mức thời gian sử dụng máy.
- Bước 3: Lập bảng trình bày thành định mức dự toán xây dựng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Quá trình sản xuất cơ giới hóa "Vận chuyển bản mã vào vị trí lắp đặt bằng cần trục cổng".
- Phạm vi kỹ thuật và thông số ca máy:
- Thời gian một ca làm việc tiêu chuẩn ($T_{ca}$): 8 giờ (480 phút).
- Tỷ lệ hao phí thời gian định mức theo ca: thời gian máy chạy không tải cho phép là 3% ca làm việc; thời gian máy ngừng để bảo dưỡng kỹ thuật trong ca ($T_{bd}$) là 30 phút; thời gian thợ lái nghỉ giải lao và ăn trong ca ($T_{nggl}$) là 10% ca làm việc; thời gian ngừng việc vì lý do công nghệ ($T_{ngtc}$) dao động ở các mức 11%, 12%, 14%, 15% (giá trị trung bình áp dụng là 12,5%).
- Cơ cấu chi phí ca máy: Giá trị máy tính khấu hao là 2.500 triệu đồng; thời hạn tính khấu hao 6 năm; số ca làm việc định mức trong một năm là 280 ca/năm. Định ngạch sửa chữa và bảo dưỡng gồm: cứ 9.000 giờ làm việc sửa chữa lớn một lần (chi phí 10 triệu đồng/lần); cứ 4.500 giờ làm việc sửa chữa vừa một lần (chi phí 5 triệu đồng/lần); cứ 2.500 giờ làm việc bảo dưỡng kỹ thuật một lần (chi phí 2 triệu đồng/lần) (các kỳ sửa chữa, bảo dưỡng cuối cùng trước khi thanh lý máy không tính). Chi phí nhiên liệu, năng lượng là 200; tiền công thợ điều khiển máy là 500; chi phí quản lý máy tính bằng 5% tổng chi phí trực tiếp của ca máy.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án vận dụng hệ thống lý luận chuyên ngành Kinh tế xây dựng về lập định mức kinh tế - kỹ thuật kết hợp các phương pháp xử lý thống kê toán học thực nghiệm.
Khung lý thuyết và khái niệm
- Hao phí các yếu tố sản xuất: Mức hao phí lao động của từng người tạo ra một đơn vị công tác xây dựng trong một thời gian nhất định.
- Định mức: Mức hao phí lao động xã hội cần thiết để hoàn thành một đơn vị khối lượng sản phẩm trong một khoảng thời gian nhất định.
- Định mức xây dựng: Định mức kinh tế - kỹ thuật được lập căn cứ vào điều kiện thực tế thi công tại công trường đối với từng loại công tác xây lắp cụ thể.
- Bốn phương pháp lập định mức: Phương pháp phân tích tính toán thuần túy (PP1); Phương pháp chuyên gia (PP2); Phương pháp thống kê (PP3); Phương pháp hỗn hợp (PP4).
Phương pháp thu thập số liệu
Văn bản phân chia thông tin cần thu thập thành hai nhóm mục đích:
- Nhóm A (thông tin chi tiết, thao tác tác nghiệp, mức độ chính xác tuyệt đối): Thu thập bằng phương pháp chụp ảnh (chụp ảnh đồ thị - CAĐT, chụp ảnh ghi số - CAS, chụp ảnh kết hợp - CAKH) hoặc bấm giờ (bấm giờ liên tục - BGLT, bấm giờ chọn lọc - BGCL).
- Nhóm B (thông tin phản ánh tính đại diện theo ca và điều kiện tổ chức thi công): Thu thập bằng phương pháp chụp ảnh ngày làm việc (CANLV/CACLV), quan sát đa thời điểm (QSĐTĐ) hoặc mô phỏng.
- Phương pháp thu thập thực tế của đề tài: Phương pháp chụp ảnh đồ thị (CAĐT). Quá trình sản xuất được ghi nhận bằng các đường đồ thị: đường nằm ngang thể hiện thời gian đối tượng thực hiện phần tử; đường thẳng đứng thể hiện sự chuyển tiếp giữa các phần tử tác nghiệp.
Phương pháp xử lý và chỉnh lý số liệu thống kê
- Chỉnh lý sơ bộ: Kiểm tra, bổ sung các thông tin còn thiếu trên phiếu đặc tính và phiếu quan sát; sửa đổi đơn vị tính hao phí; khắc phục các đoạn đứt quãng hoặc chồng chéo thời gian trên đồ thị.
- Chỉnh lý cho từng lần quan sát:
- Phần tử không chu kỳ: Xử lý qua hệ thống cặp biểu bảng gồm Bảng chỉnh lý trung gian (CLTG) để tổng hợp phút-máy từng giờ và Bảng chỉnh lý chính thức (CLCT) để tính tổng hao phí thời gian, tỷ trọng (%) và khối lượng sản phẩm.
- Phần tử chu kỳ: Chuyển đổi số liệu thành các dãy số ngẫu nhiên và chỉnh lý dựa trên hệ số ổn định của dãy số ($K_{ođ} = a_{max} / a_{min}$):
- Trường hợp 1 ($K_{ođ} \le 1,3$): Dãy số đạt yêu cầu ổn định, giữ nguyên toàn bộ các trị số để tính toán.
- Trường hợp 2 ($1,3 < K_{ođ} \le 2$): Chỉnh lý theo phương pháp "Số giới hạn", kiểm tra giới hạn trên ($a_{gh_tren}$) và giới hạn dưới ($a_{gh_duoi}$) dựa vào hệ số bảng tra $K$ phụ thuộc số lượng quan sát còn lại. Nếu loại bỏ quá nhiều số liệu khiến số phần tử còn lại $< 4$, phải dừng chỉnh lý và quan sát bổ sung.
- Trường hợp 3 ($K_{ođ} > 2$): Chỉnh lý theo phương pháp "Độ lệch quân phương tương đối thực nghiệm" ($e_{tn}$). So sánh $e_{tn}$ với sai số cho phép $[e] = \pm 10%$ (áp dụng cho quá trình có trên 5 phần tử chu kỳ). Nếu $e_{tn} > [e]$, tiến hành xác định hai hệ số định hướng $K_1$ và $K_n$ để quyết định loại bỏ giá trị lớn nhất ($a_n$) hay giá trị nhỏ nhất ($a_1$).
- Chỉnh lý sau nhiều lần quan sát: Áp dụng công thức bình quân dạng điều hòa để tổng hợp tiêu chuẩn hao phí thời gian cho một đơn vị sản phẩm phần tử sau $n$ lần quan trắc.
- Kiểm tra số lần CANLV: Sử dụng phương pháp tìm đúng dần để đánh giá tính đầy đủ của số lần chụp ảnh ngày làm việc theo công thức phương sai thực nghiệm và sai số cho phép $\varepsilon \in [1%; 3%]$.
Nội dung chính theo từng chương
Phần mở đầu: Mục đích, yêu cầu và thông số ban đầu của đồ án
Phần mở đầu xác lập toàn bộ hệ thống thông số kỹ thuật - kinh tế làm đầu vào cho bài toán thiết kế định mức:
- Xác định quy trình công nghệ vận chuyển bản mã bằng cần trục cổng.
- Thiết lập định ngạch thời gian ca làm việc ($T_{ca} = 8$ giờ), cơ cấu ngừng việc công nghệ (12,5%), nghỉ giải lao (10%), bảo dưỡng trong ca (30 phút), chạy không tải (3%).
- Đưa ra các chỉ tiêu chi phí khấu hao, chu kỳ sửa chữa lớn, sửa chữa vừa, bảo dưỡng kỹ thuật, chi phí nhiên liệu, nhân công và tỷ lệ chi phí quản lý phục vụ cho công tác định giá ca máy ở các bước tiếp theo.
Chương 1: Cơ sở lý luận về lập định mức kinh tế xây dựng
Chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở khoa học về định mức xây dựng:
- Định nghĩa bản chất của hao phí sản xuất và định mức kinh tế - kỹ thuật trong xây dựng.
- Trình bày chi tiết bốn phương pháp lập định mức và phân loại công tác thu thập số liệu thành hai nhóm thông tin A và B.
- Xây dựng thuật toán toán học cho việc kiểm tra, chỉnh lý dãy số ngẫu nhiên qua ba trường hợp của hệ số $K_{ođ}$.
- Thiết lập hệ thống công thức tính các chỉ tiêu định mức máy:
- Năng suất lý thuyết: $V = 7$ (ĐVSP/giờ).
- Năng suất giờ tính toán ($N_{tt}$), Năng suất giờ kỹ thuật ($N_{kt} = N_{tt} \cdot \prod K_i$).
- Năng suất định mức ($N_{đm} = N_{kt} \cdot K_{tg}$ với $K_{tg}$ là hệ số sử dụng thời gian trong ca).
- Định mức thời gian sử dụng máy ($ĐM_{tg}$) và đơn giá sử dụng máy ($ĐG_{sdm} = ĐM_{tg} \cdot ĐG_{cm} / T_{ca}$).
Chương 2: Chỉnh lý số liệu
Chương 2 trình bày toàn bộ quá trình xử lý thực nghiệm 3 đợt quan sát hiện trường (mỗi đợt quan sát kéo dài 5 giờ = 300 phút):
- Hiệu chỉnh sơ bộ: Bổ sung thông tin thành phần tổ trên phiếu đặc tính; sửa đổi bản chất hao phí từ người-phút sang phút-máy; xử lý nối tiếp và loại bỏ sự chồng chéo thời gian giữa các phần tử trên phiếu chụp ảnh đồ thị của cả 3 lần quan sát.
- Phân loại phần tử:
- 2 phần tử không chu kỳ: Chuẩn kết - bảo dưỡng; Giải lao - ngừng thi công.
- 7 phần tử chu kỳ: Móc cấu kiện; Nâng cấu kiện; Cẩu di chuyển ngang; Cẩu di chuyển dọc; Hạ cấu kiện; Tháo móc; Cẩu về vị trí.
- Xử lý phần tử không chu kỳ: Thiết lập các cặp Bảng 1.1 - 1.2, Bảng 2.1 - 2.2, Bảng 3.1 - 3.2 ghi nhận diễn biến từng giờ và tỷ trọng cơ cấu thời gian qua từng lần quan sát.
| Lần QS | Chuẩn kết, bảo dưỡng (phút / %) | Giải lao, ngừng thi công (phút / %) | Tổng thời gian quan sát | Số lượng sản phẩm hoàn thành |
|---|---|---|---|---|
| Lần 1 | 31 phút (10,33%) | 130 phút (43,33%) | 300 phút | 25 bản mã |
| Lần 2 | 25 phút (8,33%) | 97 phút (32,33%) | 300 phút | 28 bản mã |
| Lần 3 | 28 phút (9,33%) | 121 phút (40,33%) | 300 phút | 26 bản mã |
- Xử lý phần tử chu kỳ: Tác giả tiến hành phân tích chi tiết từng dãy số ngẫu nhiên cho 7 phần tử qua 3 lần quan sát. Các dãy số có độ tản mạn lớn ($K_{ođ} > 1,3$ hoặc $K_{ođ} > 2$) đều được kiểm định bằng phương pháp số giới hạn hoặc độ lệch quân phương $e_{tn}$, thực hiện bổ sung số liệu giả định khi số phần tử còn lại không đủ điều kiện ($< 4$). Kết quả chỉnh lý các phần tử chu kỳ được tổng hợp cụ thể như sau:
| Lần QS | Chỉ tiêu | Móc cấu kiện | Nâng cấu kiện | Cẩu di chuyển ngang | Cẩu di chuyển dọc | Hạ cấu kiện | Tháo móc | Cẩu về vị trí |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lần 1 | $T_i$ (phút.máy) $P_i$ (sản phẩm) |
27 6 |
16 7 |
10 5 |
37 5 |
10 5 |
15 5 |
35 6 |
| Lần 2 | $T_i$ (phút.máy) $P_i$ (sản phẩm) |
22 5 |
10 5 |
16 7 |
29 5 |
15 7 |
21,5 5 |
37 5 |
| Lần 3 | $T_i$ (phút.máy) $P_i$ (sản phẩm) |
28 5 |
15 5 |
15 5 |
29 6 |
— | — | — |
(Ghi chú: Số liệu thể hiện theo tiến trình chỉnh lý thực nghiệm được ghi nhận trong văn bản).
Chương 3: Tính định mức máy và Trình bày thành định mức dự toán
Chương 3 và phần kết đồ án thiết lập phương pháp luận tổng hợp:
- Tính toán hao phí thời gian sử dụng máy cho một đơn vị sản phẩm phần tử (ĐVSPPT) sau $n$ lần quan trắc bằng công thức bình quân điều hòa.
- Xác định tuần tự chuỗi chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật: Năng suất giờ tính toán $\rightarrow$ Năng suất giờ kỹ thuật $\rightarrow$ Năng suất định mức $\rightarrow$ Định mức thời gian sử dụng máy $\rightarrow$ Định mức sản lượng ca máy.
- Xác định đơn giá ca máy ($ĐG_{cm} = C_{KH} + C_{BD} + C_{NL} + C_T + C_K$) và tính toán đơn giá sử dụng máy hoàn chỉnh cho công tác thi công.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Phân tích thực nghiệm toàn diện quá trình vận hành cần trục cổng: Phân loại chính xác chu trình công nghệ thành 2 phần tử không chu kỳ và 7 phần tử chu kỳ thao tác độc lập.
- Xử lý và chuẩn hóa dữ liệu quan sát: Thực hiện hiệu chỉnh thành công sai lệch trên các phiếu quan sát chụp ảnh đồ thị qua 3 ca làm việc (mỗi ca theo dõi 300 phút máy), xác định tỷ lệ thời gian tác nghiệp có ích và các khoảng thời gian ngừng việc, nghỉ giải lao thực tế.
- Thiết lập chuỗi tham số định mức và đơn giá ca máy:
- Năng suất lý thuyết định mức của thiết bị đạt $V = 7$ đơn vị sản phẩm/giờ.
- Cơ cấu hao phí định mức được kiểm soát: Chạy không tải cho phép 3%, bảo dưỡng định kỳ 30 phút, nghỉ giải lao 10%, ngừng công nghệ 12,5%.
- Xây dựng đầy đủ công thức tính toán đơn giá ca máy từ nguyên giá 2.500 triệu đồng, định mức khấu hao 6 năm (280 ca/năm), chế độ bảo dưỡng - sửa chữa (SCL 9.000h, SCV 4.500h, BDKT 2.500h), chi phí năng lượng (200), nhân công lái máy (500) và chi phí quản lý (5%).
Đóng góp của tác giả
- Chuẩn hóa quy trình chỉnh lý số liệu quan sát chụp ảnh đồ thị (CAĐT) bằng việc kết hợp linh hoạt hai phương pháp thống kê toán học: phương pháp "Số giới hạn" và phương pháp "Độ lệch quân phương tương đối thực nghiệm".
- Đưa ra giải pháp xử lý thực tế đối với các dãy số bị thiếu dữ liệu hoặc bị phân tán mạnh thông qua cơ chế bổ sung số liệu hiện trường có kiểm soát, bảo đảm tính đại diện của mẫu thống kê trước khi đưa vào công thức tính toán bình quân điều hòa.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Dữ liệu thực nghiệm của đồ án được triển khai trên 3 lần quan sát mẫu đối với một chủng loại thiết bị duy nhất (cần trục cổng) trong điều kiện vận chuyển một loại cấu kiện (bản mã).
- Một số bước chỉnh lý dãy số phải sử dụng các trị số bổ sung giả định khi dữ liệu thực tế tại hiện trường bị loại bỏ quá giới hạn cho phép ($< 4$ số liệu).
- Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Ứng dụng phương pháp tìm đúng dần với các dải sai số chặt chẽ hơn ($\varepsilon = 1%; 1,5%; 2%; 2,5%; 3%$) để kiểm tra và mở rộng số lần chụp ảnh ngày làm việc (CANLV), nâng cao độ tin cậy của mẫu quan sát.
- Mở rộng phạm vi thiết kế định mức cho các công tác cơ giới hóa khác và nhiều loại máy móc thi công với các chu trình công nghệ phức tạp hơn.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích cho:
- Sinh viên các ngành Kinh tế xây dựng, Quản lý xây dựng, Kỹ thuật xây dựng: Nắm vững phương pháp luận và trình tự thực hành lập định mức máy thi công, phương pháp quan sát chụp ảnh đồ thị và chụp ảnh ngày làm việc.
- Kỹ sư định mức, kỹ sư dự toán và cán bộ quản lý chi phí tại các doanh nghiệp xây dựng: Tham khảo quy trình toán học trong việc chỉnh lý dãy số thống kê thực nghiệm, phương pháp tính hệ số ổn định $K_{ođ}$, xử lý sai số $e_{tn}$ và phương pháp xác định đơn giá ca máy theo chế độ bảo dưỡng kỹ thuật định ngạch.
- Nội dung giá trị nhất: Toàn bộ thuật toán chi tiết và các ví dụ tính toán thực nghiệm trong Chương 2 về việc chỉnh lý dãy số ngẫu nhiên theo phương pháp số giới hạn và độ lệch quân phương tương đối thực nghiệm.
Câu hỏi thường gặp
1. Đối tượng quan sát và thiết bị cơ giới được nghiên cứu trong đồ án là gì?
Đối tượng nghiên cứu là quá trình sản xuất vận chuyển bản mã vào vị trí lắp đặt; thiết bị cơ giới thực hiện là cần trục cổng.
2. Quá trình vận chuyển bản mã bằng cần trục cổng được phân chia thành những phần tử nào?
Quá trình được chia thành 9 phần tử, gồm:
- 2 phần tử không chu kỳ: Chuẩn kết, bảo dưỡng; Giải lao, ngừng thi công.
- 7 phần tử chu kỳ: Móc cấu kiện; Nâng cấu kiện; Cẩu di chuyển ngang; Cẩu di chuyển dọc; Hạ cấu kiện; Tháo móc; Cẩu về vị trí.
3. Tác giả áp dụng những phương pháp toán học nào để chỉnh lý dãy số ngẫu nhiên của các phần tử chu kỳ?
Tác giả tính hệ số ổn định của dãy số $K_{ođ} = a_{max} / a_{min}$ và phân loại xử lý:
- Khi $K_{ođ} \le 1,3$: Giữ nguyên dãy số.
- Khi $1,3 < K_{ođ} \le 2$: Chỉnh lý bằng phương pháp "Số giới hạn" (tính $a_{gh_tren}$ và $a_{gh_duoi}$).
- Khi $K_{ođ} > 2$: Chỉnh lý bằng phương pháp "Độ lệch quân phương tương đối thực nghiệm" ($e_{tn}$ so với $[e] = \pm 10%$, dùng $K_1, K_n$ để loại bỏ trị số ngoại lai).
4. Các thông số đầu vào về chi phí và khấu hao của ca máy cần trục cổng được quy định như thế nào?
Nguyên giá tính khấu hao là 2.500 triệu đồng; thời hạn khấu hao 6 năm; số ca làm việc định mức là 280 ca/năm. Định ngạch sửa chữa: Sửa chữa lớn (9.000 giờ máy/lần, 10 triệu đồng); Sửa chữa vừa (4.500 giờ máy/lần, 5 triệu đồng); Bảo dưỡng kỹ thuật (2.500 giờ máy/lần, 2 triệu đồng). Chi phí nhiên liệu, năng lượng là 200; tiền công thợ điều khiển là 500; chi phí quản lý máy là 5% tổng chi phí trực tiếp.
5. Phương pháp thu thập dữ liệu hiện trường chính được sử dụng trong đồ án là gì?
Tác giả sử dụng phương pháp Chụp ảnh đồ thị (CAĐT) để theo dõi chi tiết từng thao tác tác nghiệp của máy (Nhóm A), kết hợp với phương pháp Chụp ảnh ngày làm việc (CANLV) để xác định tỷ lệ sử dụng thời gian trong ca (Nhóm B).
Kết luận
Đồ án "Định mức Xây dựng" của sinh viên Trần Đại Nghĩa đã hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý luận và thực hành chuyên sâu về quy trình thiết kế định mức thời gian sử dụng máy thi công xây dựng. Bằng việc áp dụng chặt chẽ phương pháp chụp ảnh đồ thị kết hợp các công cụ thống kê toán học (hệ số ổn định, số giới hạn, độ lệch quân phương thực nghiệm), tác giả đã xử lý chuẩn xác số liệu thực nghiệm cho 9 phần tử của quá trình vận chuyển bản mã bằng cần trục cổng. Công trình cung cấp phương pháp luận hoàn chỉnh từ khâu thu thập, chỉnh lý dữ liệu hiện trường đến khâu xác định các chỉ tiêu năng suất và lập đơn giá ca máy trong quản lý kinh tế xây dựng.