Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành xây dựng công nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng kết cấu thép tăng trưởng mạnh mẽ, đặc biệt tại khu vực ASEAN-6 với tốc độ trung bình 9.6% mỗi năm giai đoạn 2009-2014 và trên 10% mỗi năm giai đoạn 2015-2019, đạt hơn 90 triệu tấn thép tiêu thụ. Việc áp dụng công nghệ kết cấu thép tiền chế với các chi tiết cắt từ thép tấm hàn tổ hợp đã trở thành xu hướng nhằm tối ưu thiết kế, giảm khối lượng thép và rút ngắn thời gian thi công. Tuy nhiên, công tác lắp đặt hệ khung kết cấu thép và quản lý cung ứng vật tư vẫn gặp nhiều khó khăn như biến động giá thép, thủ tục vận chuyển phức tạp, trình độ nhân công và biện pháp thi công chưa tối ưu.

Nghiên cứu này tập trung vào việc nâng cao năng suất lao động trong công tác lắp đặt hệ khung kết cấu thép và cung ứng vật tư trong xây dựng nhà công nghiệp nhẹ tại địa bàn xã Đông Hà, Bình Thuận. Mục tiêu chính là khảo sát các nhân tố ảnh hưởng đến năng suất, xây dựng mô hình mô phỏng thi công bằng công cụ Ezstrobe trong phần mềm Stroboscope, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu chi phí và tiến độ thi công. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc hỗ trợ nhà quản lý lựa chọn phương án thi công phù hợp, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn lực và giảm thiểu lãng phí trong quá trình thi công kết cấu thép.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết năng suất lao động: Được định nghĩa là tỷ lệ giữa đầu ra và đầu vào, trong đó đầu ra là giá trị sản xuất và đầu vào là giờ công lao động hoặc số lượng nhân công. Năng suất lao động cao đồng nghĩa với hiệu quả sử dụng nguồn lực tốt hơn.
  • Quản trị chuỗi cung ứng (Supply Chain Management): Bao gồm các hoạt động lập kế hoạch, thực hiện và kiểm soát luồng hàng hóa từ nguồn cung ứng đến người tiêu dùng cuối cùng, nhằm tối ưu chi phí và thời gian.
  • Mô hình mô phỏng sự kiện rời rạc (Discrete Event Simulation - DES): Sử dụng phần mềm Stroboscope và công cụ Ezstrobe để mô phỏng chi tiết các hoạt động thi công, giúp nhận diện các điểm nghẽn, thời gian chờ và lãng phí trong quy trình thi công.
  • Khái niệm BIM (Building Information Modeling): Áp dụng để kiểm tra và xử lý xung đột thiết kế, giúp giảm thiểu sai sót trong thi công kết cấu thép.

Các khái niệm chính bao gồm: năng suất lao động, cung ứng vật tư, mô phỏng sự kiện rời rạc, biện pháp thi công kết cấu thép, và quản lý thi công.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp định lượng và mô phỏng:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế tại dự án nhà máy sản xuất giày dép tại xã Đông Hà, Bình Thuận, bao gồm thời gian thi công, số lượng nhân công, máy móc và vật tư. Đồng thời khảo sát ý kiến chuyên gia, kỹ sư, quản lý và công nhân có kinh nghiệm trong lĩnh vực kết cấu thép qua bảng câu hỏi khảo sát trực tuyến (Google Form).
  • Cỡ mẫu: Lấy mẫu thuận tiện với kích thước tối thiểu gấp 5 lần số biến phân tích nhân tố, đảm bảo độ tin cậy thống kê.
  • Phân tích dữ liệu: Sử dụng phần mềm SPSS để kiểm định độ tin cậy thang đo (Cronbach’s Alpha), phân tích nhân tố và xếp hạng mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến năng suất.
  • Mô phỏng: Xây dựng mô hình thi công lắp dựng kết cấu thép bằng công cụ Ezstrobe trong phần mềm Stroboscope, mô phỏng các kịch bản thay đổi số lượng nhân công, thiết bị nâng và biện pháp thi công để tối ưu chi phí và tiến độ.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập dữ liệu từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2022, phân tích và mô phỏng trong cùng khoảng thời gian, hoàn thiện luận văn tháng 1 năm 2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xác định 27 nhân tố ảnh hưởng đến năng suất thi công và cung ứng kết cấu thép, trong đó 8 nhân tố chính có giá trị trung bình trên 3.9 (thang Likert 5 mức độ), bao gồm: năng lực sản xuất của nhà máy gia công (4.07), kỹ năng tay nghề công nhân (4.03), mặt bằng thi công (4.02), bản vẽ biện pháp thi công (4.02), số lượng tổ đội thi công (3.98), áp dụng BIM kiểm tra xung đột thiết kế (3.94), cung ứng vật tư (3.93), và hợp đồng thi công rõ ràng (3.93).
  2. Độ tin cậy thang đo cao với hệ số Cronbach’s Alpha trên 0.7 cho tất cả các nhóm yếu tố liên quan đến thiết kế, chuẩn bị, thi công, quản lý và các yếu tố khác, đảm bảo tính chính xác của kết quả khảo sát.
  3. Mô phỏng Ezstrobe cho thấy việc tăng số lượng công nhân và thiết bị nâng (kato cẩu) giúp giảm thời gian thi công đáng kể, ví dụ khi tăng số lượng công nhân từ 4 lên 12, thời gian thi công giảm tương ứng, đồng thời chi phí được tối ưu hóa.
  4. Các biện pháp thi công được mô phỏng chi tiết từ công tác vận chuyển, nghiệm thu, lắp dựng cột, dầm, giằng và xà gồ, giúp nhận diện các điểm nghẽn và đề xuất phương án cải tiến phù hợp.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy năng lực sản xuất của nhà máy gia công và kỹ năng tay nghề công nhân là hai yếu tố then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất thi công. Mặt bằng thi công và bản vẽ biện pháp thi công cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình. Việc áp dụng BIM giúp giảm thiểu sai sót thiết kế, từ đó giảm thời gian xử lý xung đột tại hiện trường.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả tương đồng với các nhân tố như kỹ năng công nhân, quản lý thi công và cung ứng vật tư được xác định là yếu tố ảnh hưởng lớn đến năng suất. Mô phỏng sự kiện rời rạc bằng Ezstrobe cung cấp công cụ trực quan và chính xác để đánh giá các kịch bản thi công, giúp nhà quản lý đưa ra quyết định tối ưu về nguồn lực và biện pháp thi công.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ cột thể hiện mức độ ảnh hưởng của từng nhân tố, bảng so sánh thời gian thi công và chi phí giữa các kịch bản mô phỏng, cũng như sơ đồ quy trình thi công chi tiết từng bước.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và nâng cao kỹ năng tay nghề công nhân nhằm cải thiện năng suất thi công, đặc biệt tập trung vào các kỹ năng lắp dựng kết cấu thép. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Nhà thầu thi công và các trung tâm đào tạo nghề.
  2. Áp dụng rộng rãi công nghệ BIM trong thiết kế và kiểm tra xung đột để giảm thiểu sai sót và rút ngắn thời gian xử lý tại hiện trường. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng. Chủ thể: Chủ đầu tư, tư vấn thiết kế và nhà thầu.
  3. Tối ưu quy trình cung ứng vật tư và quản lý hợp đồng rõ ràng nhằm đảm bảo nguồn vật tư ổn định, tránh gián đoạn thi công do thiếu hụt hoặc tranh chấp hợp đồng. Thời gian thực hiện: 6 tháng. Chủ thể: Ban quản lý dự án và nhà thầu cung ứng.
  4. Sử dụng mô hình mô phỏng Ezstrobe để lập kế hoạch thi công và phân bổ nguồn lực hợp lý, đặc biệt trong việc điều chỉnh số lượng công nhân và thiết bị nâng để tối ưu chi phí và tiến độ. Thời gian thực hiện: liên tục trong quá trình thi công. Chủ thể: Quản lý dự án và kỹ sư hiện trường.
  5. Cải thiện mặt bằng thi công và điều kiện làm việc nhằm giảm thiểu các trở ngại vật lý ảnh hưởng đến tiến độ thi công. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng. Chủ thể: Nhà thầu thi công và chủ đầu tư.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý dự án xây dựng: Có thể áp dụng các kết quả nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình thi công, phân bổ nguồn lực và quản lý tiến độ hiệu quả hơn.
  2. Nhà thầu thi công kết cấu thép: Sử dụng mô hình mô phỏng và các giải pháp đề xuất để nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công.
  3. Chuyên gia tư vấn thiết kế và BIM: Tham khảo các phân tích về vai trò của BIM trong kiểm tra xung đột thiết kế, từ đó cải tiến quy trình thiết kế và phối hợp thi công.
  4. Các cơ sở đào tạo nghề xây dựng: Áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chương trình đào tạo nâng cao kỹ năng tay nghề công nhân, đáp ứng yêu cầu thực tế của ngành xây dựng kết cấu thép.

Câu hỏi thường gặp

  1. Năng suất lao động trong thi công kết cấu thép được định nghĩa như thế nào?
    Năng suất lao động là tỷ lệ giữa đầu ra (giá trị sản xuất) và đầu vào (giờ công hoặc số lượng nhân công). Nâng cao năng suất giúp giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công.

  2. Tại sao mô phỏng sự kiện rời rạc lại quan trọng trong quản lý thi công?
    Mô phỏng giúp nhận diện các điểm nghẽn, thời gian chờ và lãng phí trong quy trình thi công, từ đó đề xuất các phương án tối ưu về nhân lực và thiết bị, nâng cao hiệu quả thi công.

  3. Các nhân tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất thi công kết cấu thép?
    Năng lực sản xuất của nhà máy gia công, kỹ năng tay nghề công nhân, mặt bằng thi công, bản vẽ biện pháp thi công, số lượng tổ đội thi công, áp dụng BIM kiểm tra thiết kế, cung ứng vật tư và hợp đồng thi công rõ ràng.

  4. Làm thế nào để áp dụng kết quả mô phỏng Ezstrobe vào thực tế thi công?
    Nhà quản lý có thể sử dụng mô hình để thử nghiệm các kịch bản phân bổ nhân lực, thiết bị nâng và biện pháp thi công, từ đó lựa chọn phương án tối ưu nhất về chi phí và tiến độ.

  5. Vai trò của BIM trong nâng cao năng suất thi công là gì?
    BIM giúp phát hiện và xử lý xung đột thiết kế trước khi thi công, giảm thiểu sai sót và thời gian xử lý tại hiện trường, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng công trình.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định 8 nhân tố chính ảnh hưởng đến năng suất thi công lắp dựng kết cấu thép và cung ứng vật tư trong xây dựng nhà công nghiệp nhẹ.
  • Mô hình mô phỏng sự kiện rời rạc bằng Ezstrobe cung cấp công cụ hiệu quả để đánh giá và tối ưu quy trình thi công.
  • Việc áp dụng BIM và nâng cao kỹ năng tay nghề công nhân là các giải pháp then chốt để cải thiện năng suất.
  • Các đề xuất về quản lý cung ứng, hợp đồng và điều kiện thi công góp phần giảm chi phí và rút ngắn tiến độ.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển ứng dụng mô phỏng và công nghệ trong quản lý thi công kết cấu thép tại Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý và nhà thầu nên triển khai áp dụng mô hình mô phỏng và các giải pháp đề xuất trong các dự án thực tế để kiểm chứng và nâng cao hiệu quả thi công.