Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu có liên quan - thực trạng xây dựng kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới ở Việt Nam Chƣơng này lƣợc khảo các nghiên cứu có liên quan đề tài luận án và thực trạng xây dựng kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới ở Việt Nam để xác định khoảng trống nghiên cứu, đồng thời làm rõ tầm quan trọng và sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu. Chương 2 Cơ sở lý thuyết xây dựng chiến lược tổ chức xây dựng hiệu quả kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới 8 Chƣơng này hệ thống các khái niệm cơ bản liên quan đến kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới và xây dựng khái niệm về chiến lƣợc tổ chức xây dựng kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới. Sau đó, mô hình toán học của chiến lƣợc tổ chức xây dựng tối ƣu kết cấu hạ tầng trong trƣờng hợp tổng quát và các trƣờng hợp mục tiêu đầu tƣ khác nhau. Những cơ sở lý thuyết này là do luận án xây dựng, làm căn cứ khoa học để giải quyết vấn đề nghiên cứu.
Chương 3 Phương pháp xây dựng chiến lược tổ chức xây dựng hiệu quả kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới Trên cơ sở lý thuyết đã xây dựng ở Chƣơng 2, luận án đề xuất phƣơng pháp kết hợp lý thuyết quy hoạch động và quy hoạch lịch để xây dựng chiến lƣợc tổ chức xây dựng hiệu quả kết cấu hạ tầng các khu đô thị mới. Chương 4 Ứng dụng phương pháp đề xuất xây dựng chiến lược tổ chức xây dựng kết cấu hạ tầng cho khu đô thị Utysis. Phƣơng pháp do luận án đề xuất đƣợc sử dụng để xây dựng chiến lƣợc tổ chức xây dựng kết cấu hạ tầng cho dự án khu đô thị mới Utysis. Qua đó chứng tỏ phƣơng pháp đề xuất dễ dàng áp dụng.
9 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN - THỰC TRẠNG XÂY DỰNG KẾT CẤU HẠ TẦNG CÁC KHU ĐÔ THỊ MỚI Ở VIỆT NAM 1.1 Tổng quan các nghiên cứu có liên quan Mục này trình bày tổng quan các nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc có liên quan đề tài luận án. Các nghiên cứu có liên quan tới đề tài luận án bao gồm: - Lý thuyết và phƣơng pháp tổ chức xây dựng công trình; - Áp dụng phƣơng pháp toán học trong tổ chức xây dựng công trình; - Ứng dụng tin học trong tổ chức xây dựng công trình; - Chiến lƣợc tổ chức xây dựng công trình.1 Tổng quan các nghiên cứu có liên quan trên thế giới 1) Các nghiên cứu về lý thuyết và phƣơng pháp tổ chức xây dựng công trình Lý thuyết và phƣơng pháp tổ chức xây dựng công trình rất phong phú và đa dạng. Các nghiên cứu gần đây nhất đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Hammad Abdullah AlNasseri nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến tổ chức xây dựng công trình để có thể giảm thiểu các sai sót trong giai đoạn đầu của dự án xây dựng trong luận án “Understanding Applications of Project Planning and Scheduling in Construction” (Thấu hiểu về áp dụng lập kế hoạch và tiến độ trong xây dựng) [79]. Các yếu tố này là kiến thức và hiểu biết của các chủ thể liên quan của dự án đối với việc lập kế hoạch và tiến độ thực hiện các dự án xây dựng.Williams nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian xây dựng đƣờng ô tô.
Ảnh hƣởng của các yếu tố đến thời gian xây dựng đƣờng ô tô đƣợc mô hình hóa bằng phân tích hồi quy tuyến tính. Các yếu tố này bao gồm: lƣu lƣợng giao thông, vị trí tuyến, tiêu chuẩn thiết kế vv. Kết quả nghiên cứu đƣợc đề cập trong luận án “The development of mathematical models for 10 preliminary prediction of highway construction duration” (Phát triển các mô hình toán học dự đoán sơ bộ về thời gian xây dựng đƣờng ô tô) [55]. Abdulrezak N Mohamed đã phân tích các yếu tố khác nhau ảnh hƣởng đến thời gian xây dựng cho phƣơng pháp tiếp cận kiến thức để lập kế hoạch tiến độ.
Do đặc điểm của sản xuất xây dựng, công tác tổ chức xây dựng phụ thuộc địa điểm, nguồn vật liệu, nhân lực và thiết bị vv. Ngoài ra, các điều kiện thời tiết khác nhau và các yếu tố môi trƣờng đều ảnh hƣởng đến năng suất lao động và năng suất của thiết bị, máy móc. Kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày ở bài báo “Knowledge based approach for productivity adjusted construction schedule” (Cách tiếp cận dựa trên hiểu biết về năng suất đƣợc điều chỉnh khi lập kế hoạch tiến độ) [78]. Gregory Athur Duffy đã trình bày cách xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến mức độ hoàn thành định mức sản xuất xây dựng nhƣ lƣợng mƣa, điều kiện địa hình vv trong luận án “Linear scheduling of pipeline construction projects with varying production rates” (Lập kế hoạch tiến độ kiểu dây chuyền cho các dự án xây dựng đƣờng ống với mức sản xuất thay đổi) [61].
Trên cơ sở đó, tác giả đã phát triển phƣơng pháp lập kế hoạch tiến độ xây dựng công trình đƣờng ống có xét sự thay đổi của hệ số hoàn thành định mức. Huang và Sun với bài báo “A GA optimization model for workgroup- based repetitive scheduling” (Mô hình tối ƣu hóa GA lập kế hoạch tiến độ cho các công việc lặp lại có tính chất chu kỳ trên cơ sở các tổ đội công nhân) [67], đã trình bày việc áp dụng thuật toán di truyền để xác định phƣơng án tối ƣu khi lập kế hoạch tiến độ thi công. YiSu Gunnar Lucko nghiên cứu phƣơng pháp lập kế hoạch xây dựng cho trƣờng hợp có xét sự thay đổi số lƣợng công nhân, năng suất lao động và mức độ chậm trễ khi thực hiện các công việc. Tác giả đề xuất phƣơng pháp kết hợp LSM (Linear scheduling method- kiểu dây chuyền đẳng nhịp) và LOB (line- of-balance- kiểu dây chuyền đẳng nhịp cân bằng nhịp độ nhanh) để tối ƣu hóa 11 tiến độ nhằm đảm bảo các tổ, đội công nhân làm việc liên tục trong dây chuyền.
Phƣơng pháp kết hợp này đƣợc trình bày trong bài “Linear scheduling with multiple crews based on line-of-balance and productivity scheduling method with singularity functions” (Lập kế hoạch tiến độ với nhiều tổ đội trên cơ sở phƣơng pháp cân bằng dây chuyền đẳng nhịp và năng suất với các hoạt động đồng nhất) [76]. Trong bài báo “Construction delay: a quantitative analysis” (Chậm tiến độ: phân tích định lƣợng) [96], tác giả Ayman H.Al-Momani đã nghiên cứu nguyên nhân của sự chậm trễ đối với 130 dự án xây dựng ở Jordan. Các dự án đƣợc điều tra trong nghiên cứu này bao gồm các tòa nhà dân cƣ, văn phòng và hành chính, các tòa nhà trƣờng học, trung tâm y tế và các cơ sở truyền thông. Nghiên cứu chỉ ra các nguyên nhân chính của sự chậm trễ trong việc xây dựng các dự án bao gồm: thiết kế, chủ đầu tƣ, thời tiết, giao hàng trễ, điều kiện kinh tế vv.Pinedo trình bày lý thuyết quy hoạch lịch (QHL) trong sách “Scheduling:Theory, Algorithms, and Systems” (Quy hoạch lịch: Lý thuyết, Thuật toán và Hệ thống) [84].
QHL đƣợc sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất và dịch vụ. QHL liên quan đến việc sắp xếp công việc, phân bổ tài nguyên cho các công việc trong khoảng thời gian nhất định nhằm tối ƣu hóa một mục tiêu hoặc đa mục tiêu. Các tài nguyên và công việc trong một tổ chức có thể có nhiều hình thức khác nhau. Tài nguyên có thể là máy móc trong xƣởng, đƣờng băng tại sân bay, tổ đội công nhân vv.
Các công việc có thể là các hoạt động trong một quy trình sản xuất, cất cánh và hạ cánh tại sân bay, các giai đoạn trong một dự án xây dựng vv. Mỗi công việc có thể có một mức độ ƣu tiên nhất định, thời gian bắt đầu sớm nhất có thể và ngày kết thúc. Các mục tiêu cũng có thể có nhiều hình thức khác nhau. Một mục tiêu có thể là giảm thiểu thời gian hoàn thành công việc, mục tiêu khác có thể là giảm thiểu số lƣợng công việc chậm trễ.
12 2) Các nghiên cứu về áp dụng phƣơng pháp toán học trong tổ chức xây dựng công trình Phƣơng pháp toán học nhƣ phƣơng pháp nhánh cận, phƣơng pháp quy hoạch động, phƣơng pháp quy hoạch hỗn hợp nguyên vv đƣợc sử dụng chủ yếu giải bài toán tối ƣu tài nguyên, tối ƣu thời gian và chi phí trong tổ chức xây dựng công trình. Phƣơng pháp QHĐ đƣợc một số tác giả quan tâm nghiên cứu sử dụng trong tổ chức xây dựng, điển hình là: Petrovic, R. đề xuất phƣơng pháp QHĐ để giải quyết vấn đề tối ƣu sử dụng điều hòa tài nguyên trong bài báo “On optimization of resource leveling in project plans” (Tối ƣu hóa việc sử dụng đồng đều tài nguyên trong các kế hoạch dự án) [83]. phƣơng pháp QHĐ đƣợc sử dụng tối ƣu tài nguyên cho các quá trình có liên quan mật thiết với nhau để hoàn thành các công việc.
Các mức tài nguyên đƣợc gán cho mỗi quá trình là các biến quyết định. Nếu hàm mục tiêu là công thức hàm bậc cao, tác giả đã phân chia dự án thành các tiểu dự án để có thể tối ƣu hóa từng phần Robert L.Preston sử dụng phƣơng pháp QHĐ vi phân rời rạc (Discrete differential dynamic programming - DDDP) để phát triển mô hình toán cho việc quản lý tài nguyên trong tổ chức xây dựng. Mô hình này đƣợc mô tả trong luận án “Management of construction resources” (Quản lý các tài nguyên xây dựng) [86]. Tác giả sử dụng phƣơng pháp DDDP để tối ƣu tài nguyên và tối ƣu chi phí - thời gian.
Ibrahim Bakry sử dụng phƣơng pháp QHĐ và lý thuyết tập mờ để mô hình hóa các yếu tố ngẫu nhiên với mục đích giải quyết việc tối ƣu thời gian - chi phí xây dựng của dự án trong điều kiện ngẫu nhiên. Trong luận án “Optimized Scheduling of Repetitive Construction Projects under Uncertainty” (Lập kế hoạch tiến độ tối ƣu các dự án xây dựng (có công việc lặp lại theo chu kỳ) trong điều kiện ngẫu nhiên) [52], tác giả xây dựng chƣơng 13 trình ứng dụng trên máy cho phép cực tiểu hóa thời gian thực hiện dự án hoặc tổng chi phí dự án ít nhất. Nghiên cứu này đã tạo ra một phƣơng pháp lập kế hoạch, giám sát và kiểm soát toàn diện xây dựng, có khả năng tính toán các thông số đầu vào khác nhau có tính ngẫu nhiên. Phƣơng pháp quy hoạch hỗn hợp nguyên đƣợc Mattila, K.
sử dụng để tối ƣu hóa việc sử dụng điều hòa tài nguyên, áp dụng cho một dự án xây dựng đƣờng cao tốc. Nghiên cứu đƣợc công bố trong bài báo “Resource leveling of linear schedules using integer linear programing” (Tối ƣu hóa việc sử dụng đồng đều tài nguyên của dây chuyền đẳng nhịp bằng phƣơng pháp quy hoạch tuyến tính nguyên) [77].