CHƯƠNG 1: DAT VAN DE (INTRODUCTION) 1. Giới thiệu chung Tối ưu thời gian, chi phí và tài nguyên sử dụng trong một dự án xây dựng là rất quan trọng. Phân tích sự thoả hiệp khác nhau của việc sử dụng thời gian-chi phí- tài nguyên là một công việc thách thức nhất của các nhà lập kế hoạch dự án xây dựng [60]. Việc lập tiễn độ cho các dự án có nhiều nhân tố phức tạp.
Đề đưa ra quyết định thích hợp trong việc gán tài nguyên, hay chọn lựa sự thực hiện các công tác như kích thước tổ đội, thiết bị có thé là nguyên nhân nghiêm trọng của các van đề như hoãn dự án hay vượt chi phí [15][22]. Các giới hạn tài nguyên là các ràng buộc thực tế tôn tại trong hau hết các dự án [6]. Hay, van dé ràng buộc tài nguyên sẵn có và cân bang tài nguyên là các van đề tiêu biểu trong việc lập tiễn độ vòng đời thực của dự án [3]. CPM được dùng phố biến dé lập tién độ dự án xây dựng.
Nó đưa vao tinh toán thời gian và xác định các công tác găng để cực tiểu tổng thời gian dự án [9][33]. Trong CPM giới hạn tài nguyên không được xem xét và mỗi công tác chỉ bắt đầu khi các công tác trước nó đã hoàn thành. Tuy nhiên, thực tế thì tài nguyên không phải lúc nào cũng không bị giới hạn. Nói cách khác, CPM không cho phép sự gián đoạn và chồng lên nhau giữa hai công tác được kết nối [22].
Nhiều kỹ thuật đã ra đời nhằm khắc phục những nhược điểm của CPM thường có thé chia thành 4 loại gồm: phân tích thỏa hiệp thời gian — chi phí (TCT), cân bang tài nguyên, phân bồ tài nguyên và tiễn độ ràng buộc tài nguyên [8]. Trong vẫn đề tiến độ ràng buộc tài nguyên bao gồm: van dé lập tiến độ dự án don mode bị ràng buộc tài nguyên (Single mode resource — constrained project scheduling problem — SMRCPSP), van dé lap tiến độ du án nhiều mode bị ràng buộc tài nguyên (Multimode resource — constrained project scheduling problem — MRCPSP), mồ hình thỏa hiệp rời rac thời gian — chi phí nhiều mode bị ràng buộc tài nguyên (Multimode resource — constrained discrete time — cost tradeoff model — MRC- DTCT), theo đó MRC-DTCT được xây dựng căn ban từ MRCPSP va TCT [11]. HVTH: NGUYEN THANH CHUNG MSHV: 13080009 Luận Văn Thạc Sĩ 7 GVHD: PGS.TS NGÔ QUANG TƯỜNG Trong đó, SMRCPSP thì hiếm gặp trong các dự án [7]. Vì vậy, nghiên cứu này chỉ dé cập đến hai van dé chính là TCT và MRCPSP.
Nhiều kỹ thuật đã được phát triển để giải quyết các van dé trong lập tiến độ dự án TCT bao gồm: phương pháp toán hoc (mathematical Methods), phương pháp heuristic (heuristic Methods), phuong phap metaheuristic (metaheuristic Methods) [27][30]. Hoac, theo Afshar et al (2009) [17] có 3 phương pháp giải quyết van dé TCT. Phuong pháp thứ nhất, một sự tìm kiếm giải pháp thỏa mãn từ các giải pháp không tệ (noninferior solutions) phụ thuộc vào kinh nghiệm và kiến thức của người ra quyết định, trong khi việc xác định các giải pháp không tệ thì khó và phức tạp. Phương pháp thứ hai, biến đổi van dé đa mục tiêu thành vẫn dé một mục tiêu, sau đó lợi dụng cách tiếp cận tối ưu một mục tiêu để tìm giải pháp thỏa mãn.
Phương pháp cuối, dùng cách tiếp cận đa mục tiêu để tìm giải pháp thỏa mãn. Các phương pháp giải quyết MRCPSP bao gôm: phương pháp chính xác (exact), phương pháp tìm kiếm (heuristic) và phương pháp meta-heuristic [8|[ 10]. Nhiều nghiên cứu trước đã cho thấy phương pháp chính xác không có khả năng tìm thấy các kết quả tối ưu của dự án cho các dự án lớn hơn 20 công tác và 3 mode thực hiện cho mỗi công tác khi các dự án bị ràng buộc tài nguyên. Vì vậy, phương pháp heuristic và meta-heuristic dành được nhiều sự chú ý trong những năm gan đây [6].
Hầu hết các kỹ thuật như: phân tích sự thỏa hiệp time-cost (time-cost trade- off), cân bang tài nguyên, phân bồ tài nguyên, và tiến độ ràng buộc tài nguyên. Tuy nhiên dé đối phó các vấn đề phụ và chỉ có thé được áp dụng cho một dự án, sau đó đến dự án khác chứ không phải cùng một lúc. Vì vậy, nhu cầu và tự động tối ưu hóa đồng thời các khía cạnh khác nhau của dự án đã tăng lên trong những năm gan đây. Đặc biệt là kết quả của việc áp dụng các hop đồng mới và mới nỗi và các phương pháp giao dự án [24].
Có một số phương pháp tối ưu mới đã thu hút nhiều sự chú ý, có tên là thuật toán tìm kiếm (meteheuristic Algorithms), bao gôm: thuật giải di truyền (Genetic Algorithm - GA), thuật toán bắt chước (Simulating Algorithm - SA), tối ưu bay đàn HVTH: NGUYÊN THÀNH CHUNG MSHV: 13080009 Luận Văn Thạc Sĩ S GVHD: PGS.TS NGÔ QUANG TƯỜNG (Particle Swarm Optimization - OPS), tối ưu bay kiến (Ant colony optimization - ACO), thuat toan bay ong nhan tao (Artificial Bee Colony Algorithm - ABC). Trong nghiên cứu nay sé dé xuất mô hình dựa trên thuật toán ACO để giải quyết các vẫn đề TCT và MRCPSP. Xác định van đề nghiên cứu 1. Van dé TCT Thời gian và chi phí có mối tương quan cao trong các dự án xây dựng.
Thường nếu thời gian dự án ngắn hon sẽ phát sinh chi phí xây dựng cao hơn [18]. VỀ căn bản dự án hoàn thành trước một thời điểm xác định trước và cần phải đây nhanh tiễn độ dự án. Nghia là hoàn thành công tác nhanh so với bình thường. Với mỗi công tác thời gian hoan thành bình thường và thời gian rút ngăn được xác định là ước lượng được chi phí bình thường và chi phí rút ngăn cho công tác đó.
Chi phí rút ngắn có thé bao gồm chi phí làm thêm, nhân công, máy móc, hao mòn thiết bị. Vi vậy, rút ngăn thời gian thường kéo theo tăng chi phí. Van dé đặt ra là: cần rút ngăn thời gian như thé nào dé chi phí hợp lý nhất [30]. Các quyết định TCT là phức tạp và yêu cầu người lập kế hoạch chọn các tài nguyên thích hợp cho mỗi công tác, bao gồm: tổ đội, thiết bị, phương pháp, và công nghệ.
Nhưng các van dé tô hợp tối ưu dé tim thay các quyết định tối ưu thì khó khăn và thời gian chi phối việc xem xét số lượng hoán vị phức tạp [16]. Các phương pháp nỗi trội TCO hiện tại có thé chia làm 3 loại: phương pháp tìm kiếm (heuristic Methods), phương pháp quy hoạch toán (mathematical programming Methods), và các thuật toán tối ưu dựa trên nên tảng tiễn hóa (evolutionary —based optimization Algorithms_EOAs) [27]. HVTH: NGUYEN THANH CHUNG MSHV: 13080009 Luận Văn Thạc Sĩ 9 GVHD: PGS.TS NGO QUANG TƯỜNG 1. Vấn đề MRCPSP The multi-mode resource-constrained project scheduling problem (MRCPSP) là van dé rat phức tap, va được biết là van dé khó (NP-hard problem) [23][31].
Gidng như RCPSP cổ điển, MRCPSP cũng bao gồm một tập hop các công tác (j=1,2,., N) phải được lập tiễn độ dưới các ràng buộc ưu tiên và tài nguyên. Ràng buộc ưu tiên nghĩa là không công tác nảo có thể bắt đầu trước khi tất cả các công tác trước nó hoàn thành. Khi nhiều mode thực hiện được xem xét, mỗi công tac | (JEI.,N) có thé thực hiện trong một mode của M; mode. Ràng buộc tài nguyên nghĩa là số lượng có san (RR) cho mỗi tài nguyên tái tạo k (k=1,.,RR) bị giới hạn trong mỗi chu kỳ thời gian của mỗi tài nguyên, và số lượng ( NR,) của mỗi tài nguyên không tái tạo (/=1,.,NR) bị giới hạn trong toàn bộ thời gian dự án.
N) được thực hiện trong mode m (m=l,., Mj) có thời gian dim và yêu cầu Tink don vi tài nguyên tái tao k (k=1, .,RR) va inl don vi tai nguyén không tái tao /(/=1,. Cực tiểu thời gian dự án được xem xét như mục tiêu cho MRCPSP. Vì vậy, mục đích của giải quyết MRCPSP là tìm sự liên tục và mode lựa chọn mỗi công tác tốt cho kết quả tiễn độ (bao gồm thời điểm bắt đầu và chính sách phân bồ tài nguyên cho tat cả các công tác) để thời gian thực hiện dự án cực tiểu [2][51]. Nghiên cứu này sẽ đi sâu vào việc nghiên cứu và ứng dụng thuật toán ACO dé giải quyết bài toán tối ưu đa mục tiêu TCT và MRCPSP.
Bang cách ứng dụng ACO được viết băng VBA tích hợp trong MS Project. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng mô hình giải quyết van dé thỏa hiệp thời gian — chi phí (TCT) băng ACO một cách hiệu quả. Xây dựng mô hình giải quyết van dé tiễn độ dự án nhiều mode bị ràng buộc nhiều tài nguyên (MRCPSP) bằng ACO một cách hiệu quả. Tích hợp các van đề TCT và MRCPSP vao trong Ms Project giúp người thực hành dễ dàng sử dụng.
HVTH: NGUYÊN THÀNH CHUNG MSHV: 13080009 Luận Văn Thạc Sĩ 10 GVHD: PGS.TS NGÔ QUANG TƯỜNG 1. Pham vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu cơ bản là giai đoạn lập kế hoạch tổ chức thi công xây dựng. Đối tượng nghiên cứu là bài toán tối ưu thời gian, chi phí và tài nguyên. Cách giải quyết xuất phát từ quan điểm nhà thầu.
Nội dung nghiên cứu liên quan đến 3 yếu tố: thời gian — chi phí — tài nguyên. Phương pháp nghiên cứu 1. Vẫn đề ACO - TCT Phương pháp nghiên cứu được áp dung là thuật toán tối ưu bay kiến ACO, kết hợp với phương pháp trọng số thích ứng sửa đổi MAWA trong việc giải quyết bài toán tôi ưu đa mục tiêu rời rac TCT theo mô hình được dé xuất bởi Ng and Zhang (2008) [1]. Van dé ACO - MRCPSP Phương pháp nghiên cứu áp dung ACO cho van đề MRCPSP xem xét cả tài nguyên tái tạo và không tái tạo theo mô hình được dé xuất bởi Li and H.
Dong góp của nghiên cứu 1. Về mặt học thuật Giới thiệu cách tiếp cận thuật toán ACO để giải quyết các bài toán TCT, và MRCPSP trong lập tiến độ dự án. Về mặt thực tiễn Nghiên cứu này có thể giúp người lập tiễn độ và quản lý dự án có thể chọn phương án tối ưu trong nhiều sự lựa chọn thực hiện khác nhau. Là một tool trong Ms Project phần mém thương mai được dùng phổ biến trong quản lý dự án.
Để từ đó người dùng có thể tích hợp nhanh hơn trong tính toán, đem lại hiệu suât cao hơn. HVTH: NGUYÊN THÀNH CHUNG MSHV: 13080009 Luận Văn Thạc Sĩ 11 GVHD: PGS.TS NGO QUANG TƯỜNG CHUONG 2: TONG QUAN (LITERATURE REVIEW) 2. Tổng quan về quan ly dự án 2. Khái niệm chung về quản lý dự án Dự án là một quá trình gom nhiéu công tác có liên quan với nhau, được thực hiện nhằm đạt được mục tiêu đã đề ra, trong điều kiện ràng buộc về thời gian, nguồn nhân lực và ngân sách [45].