Nghiên Cứu Mô Hình Lập Tiến Độ Tối Ưu Cho Các Dự Án Xây Dựng Với Công Tác Lặp Lại

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Lương Đức Long
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ và quản lý xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây dựng bao gồm những công tác lặp lại
• Loại tài liệu: báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. DỰ ÁN XÂY DỰNG NHIỀU CÔNG TRÌNH
• 1.1. Dự án xây dựng nhiều công trình
• 1.2. Các vấn đề trong lập tiến độ dự án xây dựng nhiều công trình
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 2. LƯỢC KHẢO CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Giới thiệu
• 2.2. Kỹ thuật lập tiến độ truyền thống
• 2.3. Kỹ thuật lập tiến độ cho những dự án xây dựng lặp lại
• 3. TIẾN ĐỘ DỰ ÁN VỚI CÔNG TÁC CÓ TÍNH CHẤT LẶP LẠI (MỖI CÔNG TÁC ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI MỘT TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP)
• 3.1. Mô tả vấn đề
• 3.2. Phương pháp lập tiến độ những dự án với những công tác lặp lại (mỗi công tác một tổ đội chuyên nghiệp thực hiện)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mô hình lập tiến độ

Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển mô hình lập tiến độ tối ưu cho các dự án xây dựng có công tác lặp lại. Mô hình này nhằm giải quyết các vấn đề phức tạp trong việc lập kế hoạch tiến độ, đặc biệt là khi các công tác được thực hiện bởi nhiều tổ đội chuyên nghiệp. Mục tiêu chính là tối ưu hóa thời gian thực hiện dự án và giảm thiểu thời gian gián đoạn không cần thiết.

1.1. Phương pháp lập tiến độ truyền thống

Các phương pháp truyền thống như tiến độ ngang và tiến độ mạng thường gặp khó khăn khi áp dụng cho các dự án có công tác lặp lại. Chúng không đảm bảo được sự liên tục trong công việc của các tổ đội, dẫn đến hiệu quả sử dụng tài nguyên thấp. Ví dụ, trong dự án nhà cao tầng, việc di chuyển tổ đội giữa các tầng thường bị gián đoạn do thiếu kế hoạch tối ưu.

1.2. Kỹ thuật lập tiến độ hiện đại

Các kỹ thuật hiện đại như LOB (Line of Balance) và LSM (Linear Scheduling Method) được đề xuất để giải quyết các hạn chế của phương pháp truyền thống. Những kỹ thuật này đảm bảo sự liên tục trong công việc của các tổ đội, tối ưu hóa thời gian thực hiện dự án và giảm thiểu thời gian gián đoạn. Ví dụ, LSM sử dụng đường thẳng liên tục để thể hiện tiến độ, giúp dễ dàng theo dõi và quản lý.

II. Tối ưu dự án xây dựng

Nghiên cứu đề xuất các phương pháp tối ưu hóa dự án xây dựng bằng cách phân loại công tác thành hai loại: công tác liên tục (loại X) và công tác cho phép gián đoạn (loại Y). Mục tiêu là cực tiểu hóa thời gian hoàn thành dự án và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên.

2.1. Phân loại công tác

Công tác loại X yêu cầu thực hiện liên tục, trong khi công tác loại Y cho phép gián đoạn. Việc phân loại này giúp tối ưu hóa thời gian thực hiện và giảm thiểu thời gian chết của các tổ đội. Ví dụ, trong dự án đường hầm, công tác chống vách cần được thực hiện liên tục để đảm bảo an toàn.

2.2. Thuật toán tối ưu hóa

Nghiên cứu đề xuất thuật toán để cực tiểu hóa thời gian gián đoạn của công tác loại Y. Thuật toán bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn 1 cực tiểu hóa thời gian hoàn thành dự án, và giai đoạn 2 cực tiểu hóa thời gian gián đoạn. Ví dụ, trong dự án nhà ở, thuật toán giúp sắp xếp công tác xây dựng sao cho các tổ đội làm việc liên tục, giảm thiểu thời gian chờ đợi.

III. Quản lý dự án xây dựng

Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của quản lý dự án xây dựng trong việc lập tiến độ và tối ưu hóa thời gian thực hiện. Các phương pháp đề xuất giúp quản lý hiệu quả tài nguyên và đảm bảo tiến độ dự án.

3.1. Lập kế hoạch tiến độ

Việc lập kế hoạch tiến độ cần xem xét tính chất lặp lại của các công tác và sự di chuyển của các tổ đội. Phương pháp đề xuất giúp đảm bảo các tổ đội làm việc liên tục, giảm thiểu thời gian gián đoạn. Ví dụ, trong dự án đường cao tốc, việc lập tiến độ cần tính toán thời gian di chuyển của các tổ đội giữa các đoạn đường.

3.2. Phương pháp tối ưu hóa

Các phương pháp tối ưu hóa như LOB và LSM được áp dụng để quản lý hiệu quả các dự án xây dựng lặp lại. Những phương pháp này giúp tối ưu hóa thời gian thực hiện và giảm thiểu chi phí. Ví dụ, trong dự án cầu, việc sử dụng LSM giúp đảm bảo các công tác xây dựng được thực hiện liên tục, giảm thiểu thời gian chờ đợi.

IV. Kỹ thuật lập tiến độ

Nghiên cứu đề xuất các kỹ thuật lập tiến độ hiệu quả cho các dự án xây dựng lặp lại. Những kỹ thuật này giúp đảm bảo sự liên tục trong công việc của các tổ đội và tối ưu hóa thời gian thực hiện dự án.

4.1. Phương pháp LOB

Phương pháp LOB được sử dụng để lập tiến độ cho các dự án lặp lại, đảm bảo sự liên tục trong công việc của các tổ đội. Ví dụ, trong dự án nhà ở, LOB giúp sắp xếp các công tác xây dựng sao cho các tổ đội làm việc liên tục, giảm thiểu thời gian chờ đợi.

4.2. Phương pháp LSM

Phương pháp LSM được áp dụng cho các công tác giống nhau nhưng có khối lượng công việc khác nhau. Ví dụ, trong dự án đường cao tốc, LSM giúp đảm bảo các công tác đào đất được thực hiện liên tục, giảm thiểu thời gian gián đoạn.

V. Tối ưu hóa tiến độ

Nghiên cứu đề xuất các phương pháp tối ưu hóa tiến độ để giảm thiểu thời gian hoàn thành dự án và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Các phương pháp này giúp đảm bảo sự liên tục trong công việc của các tổ đội và giảm thiểu thời gian gián đoạn.

5.1. Thuật toán tối ưu hóa

Thuật toán đề xuất giúp cực tiểu hóa thời gian hoàn thành dự án và tối ưu hóa thời gian gián đoạn của các công tác loại Y. Ví dụ, trong dự án nhà cao tầng, thuật toán giúp sắp xếp các công tác xây dựng sao cho các tổ đội làm việc liên tục, giảm thiểu thời gian chờ đợi.

5.2. Ứng dụng thực tế

Các phương pháp tối ưu hóa tiến độ được áp dụng trong các dự án xây dựng thực tế, giúp cải thiện hiệu quả quản lý và giảm thiểu chi phí. Ví dụ, trong dự án đường cao tốc, việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa giúp đảm bảo tiến độ dự án và giảm thiểu thời gian gián đoạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA T.S LƯƠNG ĐỨC LONG Đề tài: Nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây dựng bao gồm những công tác lặp lại Chuyên Ngành : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH, 2010 Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài 1. Lương Đức Long. Tiến Sỹ, Giảng Viên, Chủ nhiệm Bộ Môn Thi Công và Quản lý Xây Dựng, Khoa KT Xây Dựng, Đại Học Bách Khoa TPHCM ( Chủ trì thực hiện đề tài). Dương Minh Tín, Thạc sỹ Xây Dựng (Cộng tác viên).

Lê Thanh Tuyến, KS Xây Dựng (Cộng tác viên). TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây dựng bao gồm những công tác lặp lại b. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: Đề tài “Nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây dựng bao gồm những công tác lặp lại” với các nội dung công việc chủ yếu như sau: Nghiên cứu tổng quan về phương pháp lập tiến độ trong xây dựng Nghiên cứu về các khía cạnh chuyên biệt cho các phương pháp lập tiến độ những dự án xây dựng bao gồm những công tác mang tính chất lặp lại. Nghiên cứu mô hình toán để giải quyết bài toán.

Lập thuật giải máy tính giải quyết bài toán. Kết quả đề tài Đề tài đã hoàn thành các sản phẩm theo thuyết minh đăng ký đề tài đã được phê duyệt, cụ thể như sau: Phương pháp mới cho việc lập tiến độ dự án xây dựng bao gồm những công tác mang tính chất lập lại. Một bài báo đăng trên Tạp chí chuyên ngành trong nước TÓM TẮT Đề tài hướng đến việc nghiên cứu phương pháp lập tiến độ một dự án xây dựng có một hay nhiều đơn vị có các công tác giống nhau hoặc gần giống nhau và mỗi công tác được thi công bởi một hoặc nhiều tổ đội như: nhà cao tầng, một dự án nhà ở, dự án đường cao tốc, mạng lưới đường ống, nhiều cây cầu giống nhau hay đường hầm…Đồng thời có xét đến tính chất liên tục hay gián đoạn trong quá trình thực hiện của các công tác, và đưa ra cách sắp xếp công tác để tối ưu thời gian gián đoạn của các công tác cho phép gián đoạn. Thuật toán đề xuất được phát triển thành một chương trình được viết bằng ngôn ngữ máy tính, và qua đó một số ví dụ minh hoạ được thực thi để hiện ưu điểm của phương pháp đề xuất so với các phương pháp khác.1 Dự án xây dựng nhiều công trình .2 Các vấn đề trong lập tiến độ dự án xây dựng nhiều công trình .3 Mục tiêu nghiên cứu.

LƯỢC KHẢO CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .2 Kỹ thuật lập tiến độ truyền thống .3 Kỹ thuật lập tiến độ cho những dự án xây dựng lặp lại. TIẾN ĐỘ DỰ ÁN VỚI CÔNG TÁC CÓ TÍNH CHẤT LẶP LẠI (MỖI CÔNG TÁC ĐƯỢC THỰC HIỆN MỘT TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP) .1 Mô tả vấn đề .2 PHƯƠNG PHÁP LẬP TIẾN ĐỘ NHỮNG DỰ ÁN VỚI NHỮNG CÔNG TÁC LẶP LẠI (MỖI CÔNG TÁC MỘT TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP THỰC HIỆN). TIẾN ĐỘ DỰ ÁN VỚI CÔNG TÁC CÓ TÍNH CHẤT LẶP LẠI (MỖI CÔNG TÁC ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI NHIỀU TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP THỰC HIỆN) .1 Mô tả mô hình.2 Mô tả các thông số dự án .3 Sơ đồ khối tổng quát.4 Sơ đồ khối xác định tổ đội thực hiện công tác – hàm namecrew(j, Ci).5 Sơ đồ khối tính toán ma trận DUij, CUij, Dij và Cij .6 Sơ đồ khối tính toán ESij và EFij theo bước 1.7 Sơ đồ khối tính toán ESij và EFij theo bước 2.8 Mô hình tính toán ESij và EFij theo bước 3. VÍ DỤ MINH HỌA.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.2 Các hạn chế và hướng phát triển tiếp theo. TÀI LIỆU THAM KHẢO. Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 1.1 Dự án xây dựng nhiều công trình Dự án xây dựng nhiều công trình là dự án có các đơn vị tương tự nhau. Một đơn vị có thể đơn giản là một sàn của nhà cao tầng, một mẫu nhà trong dự án nhà ở hoặc một phần của mạng lưới đường ống.

Một ví dụ khác của dự án xây dựng nhiều công trình là những dự án xây dựng về: đường cao tốc, đường băng, đường sắt, các cây cầu, đường hầm, hệ thống cống và hệ thống giao thông công cộng. Trong nghiên cứu trước đây, thuật ngữ dự án tuyến tính (linear projects) cũng được sử dụng để chỉ loại dự án này (Arditi và Albulak, 1979; Dressler, 1974; Mawdesley et al, 1980; và Selinger, 1980)[1,2,3,4]. Trong dự án lặp lại, các công tác có thể lặp lại hoặc không lặp lại. Ví dụ trong dự án xây dựng nhà cao tầng, công tác bê tông được lặp lại từ tầng này đến tầng khác nên có thể xem là công tác lặp lại, trong khi đó công tác đào đất chỉ được thực hiện một lần nên được xem là công tác không lặp lại.

Theo Vorster và Bafna (1992)[5] thì dự án lặp lại chia làm 2 dạng. Dạng đầu tiên là những công tác lặp lại có thời gian thi công giống nhau trong tất cả các đơn vị và được thể hiện thành các đường thằng như hình 1. Ví dụ: Một dự án nhà ở trong đó các công tác xây dựng nhà ở được lặp lại trong tất cả các đơn vị của dự án. Trong dạng thứ 2, công tác lặp lại có thời gian thi công không giống nhau trong các đơn vị như hình 1.

Ví dụ: Dự án xây dựng đường cao tốc, thời gian thi công đào đất ở các công đoạn là khác nhau. Trong thực tế, thời gian thi công các công tác ở các đơn vị thường khác nhau bởi vì khối lượng ở các đơn vị khác nhau và năng suất lao động của các tổ đội cũng khác nhau. Ví dụ trong công tác đào đất, khối lượng đào đất trong mỗi đơn vị có thể khác nhau bởi vì địa hình, năng suất, loại đất ở từng đơn vị khác nhau.2 Các vấn đề trong lập tiến độ dự án xây dựng nhiều công trình Việc lập tiến độ cho một dự án có nhiều đơn vị lặp lại trong đó các công tác được thực hiện bởi một hay nhiều tổ đội là rất phức tạp. Để xác định được thời gian thực hiện của mỗi công tác cần phải kết hợp việc sử dụng nhiều tổ đội để thi công 1 công tác trong giải quyết các vấn đề sau: Trong dự án nhiều công trình, một tổ đội xây dựng thi công một công tác thường di chuyển từ đơn vị này đến đơn vị khác.

Việc lập tiến độ đòi hỏi đảm bảo cho các tổ đội được làm việc liên tục tránh thời gian gián đoạn không cần thiết (Ashley 1980, Birrell 1981, El-Rayaes và Moselhi 1997, Kavanagh 1985 và Reda 1990)[6,7,8,9]. Như vậy, vấn đề thứ nhất ở đây là việc lập tiến độ phải tối đa hiệu quả việc sử dụng tài nguyên. Trong dự án xây dựng lặp thường bao gồm cả công tác lặp lại và không lặp lại. Mỗi loại công tác này đòi hỏi những kỹ thuật tính toán khác nhau.

Đối với những công tác không lặp lại thì có thể sử dụng các kỹ thuật lập tiến độ mạng truyền thống. Tuy nhiên, các công tác lặp lại thi yêu -1- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 cầu những kỹ thuật có xét đến sự làm việc của tổ đội. Vấn đề thứ hai ở đây là phải kết hợp được hai kỹ thuật lập tiến độ trên. Vấn đề thứ 3 ở đây là phải tối ưu được thời gian gián đoạn của các tổ đội.

Theo Lương Đức Long 2009[10], thì công tác được chia làm 2 loại: loại 1 (gọi là alpha) là loại không cho phép gián đoạn, loại 2 (gọi là beta) là loại cho phép gián đoạn, theo Hình 1.3 thì công tác alpha là công tác 3 và công tác beta là công tác 3. Do đó, việc tối ưu hóa gián đoạn là tối ưu thời gian chết của tổ đội thi công công tác loại beta.1: Công tác alpha và công tác beta 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của việc nghiên cứu là đưa ra được một mô hình để lập tiến độ cho dự án xây dựng có nhiều đơn vị lặp lại và có nhiều tổ đội cùng thi công một công tác. Cụ thể là hoàn thành các mục tiêu sau: 1) Đưa ra thuật toán để lập tiến độ cho các công tác lặp lại và các công tác này được thực hiện bởi một hoặc nhiều tổ đội 2) Đưa ra thuật toán tối ưu tính chất liên tục và cực tiểu thời gian gián đoạn của công tác. -2- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 2.

LƯỢC KHẢO CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. Giới thiệu Lập tiến độ của dự án xây dựng là rất quan trọng trong cả 3 giai đoạn: trước, đang và đã xây dựng. Trước khi xây dựng, lập tiến độ để đưa ra thời gian hoàn thành và thời gian kết thúc cho mỗi công tác cũng như của cả dự án. Những thông tin này thường phải cung cấp trong giai đoạn đấu thầu theo quy định của nhiều hợp đồng xây dựng.

Hơn nữa, lập tiến độ để xác định những tài nguyên cần thiết để có kế hoạch cung cấp hợp lý như: vật tư, nhân công, thiết bị và tiền. Trong khi xây dựng, tiến độ đóng vai trò như là một đường lối chỉ đạo để thực hiện dự án. Điều này cũng giúp phát hiện sớm những sai lệch và có các giải pháp hợp lý. Sau khi xây dựng, tiến độ khi lập kế hoạch được so sánh với tiến độ hoàn công để giải quyết những yêu cầu và tranh luận có thể nay sinh.

Thêm vào đó, phân tích tiến độ khi hoàn công sẽ cung cấp những dữ liệu giá trị để sử dụng trong các dự án tương lai. Kỹ thuật lập tiến độ truyền thống Trong chiến tranh thứ nhất, Henry L.Gantt đã đưa ra tiến độ ngang thể hiện sự liên hệ tiến độ công việc và thời gian (Antill và Woodhead 1990)[11]. Những công tác được thể hiện bởi những thanh. Chiều dài của thanh phụ thuộc vào thời gian thực hiện công tác.

Tiến độ ngang rất dễ đọc, dễ hiểu nhưng lại khó cập nhật, không thể hiện được mối liên hệ giữa các công việc, khó dự báo được sự tác động của các công việc thay đổi đối với thời hạn hoàn thành dự án. Mặc dù sau này có sự xuất hiện của tiến độ mạng, tiến độ ngang vẫn tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong công việc xây dựng bởi vì nó đơn giản dễ dùng và không cần có mối quan hệ qua lại giữa các công việc. Tuy nhiên, vì tiến độ ngang không xác lập được mối quan hệ qua lại giữa các công việc nên mất nhiều thời gian để cập nhật tiến độ.