Tổng quan nghiên cứu

Việc lựa chọn phương án thiết kế công trình giao thông có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, chi phí và hiệu quả đầu tư xây dựng. Tại Việt Nam, đặc biệt trong các dự án vừa và nhỏ, việc đánh giá các phương án thiết kế thường mang tính hình thức hoặc dựa trên sự đồng thuận chủ quan của hội đồng thẩm định. Đối với các dự án lớn, phương pháp đánh giá vẫn chủ yếu dựa vào ý kiến chuyên gia và bỏ phiếu, thiếu sự khách quan và khoa học. Nghiên cứu này nhằm phát triển và ứng dụng mô hình đánh giá đa tiêu chí kết hợp giữa phương pháp Phân tích thứ bậc (AHP) và Fuzzy TOPSIS để lựa chọn phương án thiết kế công trình giao thông tối ưu.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các công trình giao thông tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, với dữ liệu thu thập trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2021. Mục tiêu cụ thể gồm: xác định các tiêu chí quan trọng trong lựa chọn phương án thiết kế, phân tích mức độ ảnh hưởng của từng tiêu chí, áp dụng mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS vào một dự án thực tế để lựa chọn phương án thiết kế tốt nhất. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao tính khách quan, khoa học trong quá trình ra quyết định, góp phần tối ưu hóa chi phí, thời gian và hiệu quả sử dụng công trình giao thông.

Theo khảo sát thực tế, trong số 168 bảng khảo sát phát ra, có 154 bảng hợp lệ, trong đó 128 bảng câu hỏi đạt yêu cầu phân tích. Kết quả phân tích cho thấy mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS giúp giảm thiểu sự chủ quan, tăng độ tin cậy trong lựa chọn phương án thiết kế, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý và chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng công trình giao thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết và mô hình chính:

  1. Phương pháp Phân tích thứ bậc (AHP): Được phát triển bởi Thomas L. Saaty (1980), AHP là kỹ thuật phân tích đa tiêu chí giúp xác định trọng số các tiêu chí thông qua ma trận so sánh cặp. Nguyên tắc chính gồm xác định mục tiêu, phân cấp các tiêu chí và phương án, so sánh cặp tiêu chí để tính trọng số và kiểm tra độ nhất quán. AHP giúp giảm thiểu sự mơ hồ trong đánh giá và cung cấp trọng số khách quan cho từng tiêu chí.

  2. Phương pháp Fuzzy TOPSIS: Dựa trên lý thuyết tập mờ của Zadeh (1965), Fuzzy TOPSIS kết hợp kỹ thuật TOPSIS với các giá trị ngôn ngữ mờ (ví dụ: Rất tốt, Tốt, Trung bình) được biểu diễn bằng hàm tam giác. Phương pháp này giúp xử lý sự không chắc chắn và chủ quan trong đánh giá, xác định phương án gần nhất với giải pháp lý tưởng tích cực (FPIS) và xa nhất với giải pháp lý tưởng tiêu cực (FNIS).

Các khái niệm chính trong nghiên cứu bao gồm:

  • Tiêu chí lựa chọn: Bao gồm nhóm tiêu chí kinh tế (chi phí xây dựng, chi phí giải phóng mặt bằng, chi phí khai thác), kỹ thuật (yếu tố hình học tuyến, an toàn giao thông, chiều dài tuyến), môi trường (bảo tồn hệ sinh thái, xử lý chất thải), xã hội (kết nối vùng, bảo tồn di tích), và chính sách (phù hợp quy hoạch, chính sách phát triển).

  • Hàm thành viên tam giác: Biểu diễn các giá trị mờ trong Fuzzy TOPSIS với ba tham số a, b, c (a < b < c), mô tả mức độ thuộc về của một giá trị trong tập mờ.

  • Chỉ số nhất quán (CI) và tỷ lệ nhất quán (CR): Dùng trong AHP để kiểm tra tính hợp lý của ma trận so sánh cặp, với CR ≤ 0.1 được coi là chấp nhận được.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập thông qua bảng khảo sát ý kiến của 154 chuyên gia và cán bộ công tác tại các công ty xây dựng công trình giao thông, ban quản lý dự án tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Các chuyên gia có kinh nghiệm trung bình từ 5 đến 17 năm, đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu.

Phương pháp phân tích dữ liệu gồm:

  • Phân tích thống kê mô tả: Xác định đặc điểm mẫu khảo sát, tần suất, tỷ lệ phần trăm.

  • Phân tích độ tin cậy Cronbach’s Alpha: Đánh giá tính nhất quán nội bộ của các nhóm tiêu chí, với hệ số ≥ 0.6 được chấp nhận.

  • Phân tích nhân tố khám phá (EFA): Rút gọn và xác định cấu trúc các nhân tố chính từ tập biến quan sát, dựa trên các chỉ số KMO > 0.6 và kiểm định Bartlett có ý nghĩa thống kê (Sig. < 0.05).

  • Mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS:

    • AHP được sử dụng để xác định trọng số các tiêu chí thông qua ma trận so sánh cặp và kiểm tra tính nhất quán.
    • Fuzzy TOPSIS áp dụng các giá trị ngôn ngữ mờ để đánh giá và xếp hạng các phương án thiết kế dựa trên khoảng cách đến giải pháp lý tưởng tích cực và tiêu cực.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 đến tháng 12 năm 2021, bao gồm các bước thiết kế bảng khảo sát, thu thập dữ liệu, phân tích và áp dụng mô hình vào dự án thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xác định các tiêu chí quan trọng: Qua khảo sát và phân tích, nhóm tiêu chí kinh tế chiếm vị trí hàng đầu với trọng số tổng hợp khoảng 35%, trong đó chi phí xây dựng và chi phí giải phóng mặt bằng là hai tiêu chí có trọng số cao nhất lần lượt là 0.25 và 0.20. Nhóm tiêu chí kỹ thuật chiếm khoảng 30%, với yếu tố an toàn giao thông và yếu tố hình học tuyến được đánh giá cao nhất.

  2. Phân tích độ tin cậy và nhân tố: Hệ số Cronbach’s Alpha của toàn bộ bảng câu hỏi đạt 0.87, cho thấy độ tin cậy cao. Phân tích EFA rút gọn 32 tiêu chí thành 5 nhóm nhân tố chính, giải thích tổng cộng 68% phương sai dữ liệu, đảm bảo tính hợp lý của mô hình.

  3. Kết quả áp dụng mô hình AHP và Fuzzy TOPSIS: Trong dự án thực tế, hai phương án thiết kế được đánh giá. Phương án 2 có hệ số gần gũi (Closeness Coefficient - CCi) là 0.72, cao hơn phương án 1 với CCi là 0.58, cho thấy phương án 2 là lựa chọn tối ưu. Kết quả này phù hợp với đánh giá của các chuyên gia và phản ánh sự cân bằng giữa chi phí, kỹ thuật và các yếu tố xã hội.

  4. So sánh với các nghiên cứu trước: Kết quả tương đồng với nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước khi áp dụng AHP và TOPSIS trong lựa chọn phương án thiết kế công trình giao thông, đồng thời mô hình tích hợp Fuzzy TOPSIS giúp giảm thiểu sự chủ quan và không chắc chắn trong đánh giá.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự ưu việt của phương án 2 là do cân đối tốt hơn giữa chi phí đầu tư và các yếu tố kỹ thuật, đồng thời đảm bảo an toàn giao thông và phù hợp với quy hoạch phát triển vùng. Việc sử dụng AHP giúp xác định trọng số tiêu chí một cách khách quan dựa trên ý kiến chuyên gia, trong khi Fuzzy TOPSIS xử lý hiệu quả các giá trị mờ và không chắc chắn trong đánh giá.

Biểu đồ trọng số các nhóm tiêu chí và bảng xếp hạng phương án minh họa rõ ràng sự khác biệt về ưu thế giữa các phương án. So với các phương pháp truyền thống, mô hình tích hợp này nâng cao tính khoa học và minh bạch trong quá trình ra quyết định, góp phần giảm thiểu rủi ro và lãng phí nguồn lực.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS rộng rãi: Khuyến nghị các cơ quan quản lý dự án và các đơn vị tư vấn xây dựng áp dụng mô hình này trong đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế công trình giao thông nhằm nâng cao tính khách quan và hiệu quả đầu tư. Thời gian triển khai: ngay trong các dự án sắp tới.

  2. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên gia: Tổ chức các khóa đào tạo về phương pháp phân tích đa tiêu chí, đặc biệt là AHP và Fuzzy TOPSIS cho cán bộ kỹ thuật và quản lý dự án để đảm bảo áp dụng đúng và hiệu quả. Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu, thời gian 6-12 tháng.

  3. Xây dựng hệ thống dữ liệu tiêu chí chuẩn: Thiết lập cơ sở dữ liệu tiêu chí đánh giá công trình giao thông chuẩn hóa, cập nhật thường xuyên để làm cơ sở cho các đánh giá trong tương lai. Chủ thể thực hiện: Bộ Giao thông Vận tải phối hợp với các địa phương, thời gian 1-2 năm.

  4. Tăng cường khảo sát và thu thập ý kiến đa chiều: Mở rộng phạm vi khảo sát ý kiến các bên liên quan, bao gồm chuyên gia, nhà quản lý, người dân và doanh nghiệp để đảm bảo tính toàn diện trong đánh giá. Thời gian thực hiện: liên tục trong quá trình chuẩn bị dự án.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án giao thông: Giúp nâng cao hiệu quả ra quyết định lựa chọn phương án thiết kế, giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh trong quá trình thi công.

  2. Chuyên gia tư vấn thiết kế và xây dựng: Cung cấp công cụ phân tích khoa học, hỗ trợ đánh giá đa tiêu chí một cách khách quan và minh bạch.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành quản lý xây dựng, giao thông vận tải: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng phương pháp AHP và Fuzzy TOPSIS trong lĩnh vực xây dựng công trình giao thông.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước về giao thông và quy hoạch đô thị: Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với chiến lược phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp AHP là gì và tại sao được sử dụng trong nghiên cứu này?
    AHP là phương pháp phân tích đa tiêu chí giúp xác định trọng số các tiêu chí thông qua so sánh cặp. Nó được sử dụng vì khả năng phân cấp vấn đề rõ ràng và kiểm tra tính nhất quán trong đánh giá, giúp giảm thiểu sự chủ quan.

  2. Fuzzy TOPSIS khác gì so với TOPSIS truyền thống?
    Fuzzy TOPSIS sử dụng các giá trị ngôn ngữ mờ và hàm thành viên tam giác để xử lý sự không chắc chắn và chủ quan trong đánh giá, trong khi TOPSIS truyền thống chỉ dùng giá trị số chính xác.

  3. Làm thế nào để đảm bảo tính khách quan trong việc thu thập dữ liệu khảo sát?
    Khảo sát được thực hiện với 154 chuyên gia có kinh nghiệm từ 5 đến 17 năm, sử dụng bảng câu hỏi chuẩn hóa và phân tích độ tin cậy Cronbach’s Alpha đạt 0.87, đảm bảo dữ liệu có độ tin cậy cao.

  4. Mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS có thể áp dụng cho các lĩnh vực khác không?
    Có, mô hình này có thể áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cần đánh giá đa tiêu chí như quản lý dự án, lựa chọn nhà thầu, đánh giá sản phẩm, và các quyết định phức tạp khác.

  5. Kết quả nghiên cứu có thể được trình bày như thế nào để dễ hiểu?
    Kết quả có thể trình bày qua biểu đồ trọng số các tiêu chí, bảng xếp hạng các phương án thiết kế theo hệ số gần gũi (CCi), và sơ đồ cấu trúc phân cấp AHP giúp minh họa rõ ràng quá trình đánh giá.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã phát triển thành công mô hình tích hợp AHP và Fuzzy TOPSIS để lựa chọn phương án thiết kế công trình giao thông tối ưu.
  • Xác định được các tiêu chí quan trọng và trọng số phù hợp, giúp nâng cao tính khách quan trong đánh giá.
  • Áp dụng mô hình vào dự án thực tế tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cho kết quả lựa chọn phương án thiết kế tối ưu với hệ số gần gũi cao hơn.
  • Mô hình góp phần giảm thiểu sự chủ quan và không chắc chắn trong quá trình ra quyết định, nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng.
  • Đề xuất áp dụng rộng rãi mô hình, đào tạo chuyên gia và xây dựng hệ thống dữ liệu tiêu chí chuẩn để nâng cao chất lượng quản lý dự án giao thông.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và đơn vị tư vấn nên triển khai áp dụng mô hình trong các dự án sắp tới, đồng thời tổ chức đào tạo nâng cao năng lực cho cán bộ liên quan nhằm đảm bảo hiệu quả và tính bền vững của công trình giao thông.