Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng đóng góp khoảng 6,76% vào GDP quốc gia trong năm gần đây, tuy nhiên chịu ảnh hưởng tiêu cực từ đại dịch COVID-19 và các yếu tố khách quan khác, dẫn đến sự sụt giảm năng suất và tiến độ thi công. Trong bối cảnh đó, việc tối ưu hóa quy trình thi công bê tông sàn và cột công trình tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh trở nên cấp thiết nhằm giảm chi phí, rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả lao động. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình mô phỏng Stroboscope để phân tích và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ, chi phí và công suất lao động trong thi công bê tông sàn và cột tại một công trình nhà phố điển hình ở TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2021.

Nghiên cứu tập trung thu thập dữ liệu thực tế về thời gian thi công từng công đoạn như cốp pha, cốt thép, đổ bê tông, đồng thời áp dụng các công cụ quản lý như String Diagram và Flow Process Chart để tối ưu hóa khoảng cách di chuyển công nhân và bố trí vật tư. Qua đó, mô hình mô phỏng Stroboscope được xây dựng nhằm đánh giá tác động của các giải pháp quản lý đến các chỉ số chính: thời gian thi công, số lượng công nhân tham gia và chi phí thực hiện. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà quản lý xây dựng có cái nhìn tổng thể, từ đó đưa ra các quyết định phân bổ nguồn lực hợp lý, giảm thiểu lãng phí và nâng cao năng suất thi công bê tông trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

  1. Lý thuyết 16/Ĉ (Sixteen Principles): Đề cập đến các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lao động trong xây dựng, bao gồm yếu tố cá nhân công nhân, quản lý và điều kiện tự nhiên. Lý thuyết này giúp phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả thi công bê tông.

  2. String Diagram (Sơ đồ dây chuyền): Là công cụ phân tích và tối ưu hóa luồng di chuyển của công nhân và vật tư trong công trường nhằm giảm thiểu khoảng cách di chuyển không cần thiết, từ đó tăng hiệu quả lao động và giảm thời gian thi công.

  3. Flow Process Chart (Biểu đồ quy trình công việc): Mô hình hóa các bước công việc, các hoạt động vận chuyển, lưu kho và kiểm tra nhằm phát hiện các điểm nghẽn, lãng phí trong quy trình thi công để đề xuất cải tiến.

  4. Mô hình mô phỏng Stroboscope: Phương pháp mô phỏng dựa trên trạng thái và tài nguyên nhằm mô phỏng chi tiết các hoạt động thi công bê tông, đánh giá tác động của các biến số như số lượng công nhân, thời gian thi công và chi phí.

Các khái niệm chính bao gồm: năng suất lao động, tối ưu hóa luồng công việc, mô phỏng tiến độ thi công, chi phí thi công và quản lý nguồn lực.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu thực tế tại một công trình nhà phố ở TP. Hồ Chí Minh trong năm 2021. Cỡ mẫu gồm toàn bộ công nhân và các công đoạn thi công bê tông sàn và cột, với dữ liệu thời gian thi công từng công đoạn được ghi nhận chi tiết.

Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu toàn bộ các công đoạn thi công bê tông tại công trình nhằm đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của dữ liệu. Dữ liệu thu thập được xử lý và phân tích bằng phần mềm SPSS để đánh giá tính hợp lý và thống kê mô tả.

Tiếp theo, dữ liệu được đưa vào phần mềm mô phỏng Stroboscope để xây dựng mô hình mô phỏng tiến độ thi công, từ đó phân tích các kịch bản tối ưu hóa về số lượng công nhân, bố trí vật tư và thời gian thi công. Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2021, bao gồm các bước: thu thập dữ liệu, phân tích sơ đồ dây chuyền và biểu đồ quy trình, xây dựng mô hình mô phỏng và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tối ưu hóa khoảng cách di chuyển công nhân: Áp dụng String Diagram và Flow Process Chart giúp giảm trung bình 15% khoảng cách di chuyển của công nhân trong công trường, từ đó giảm thời gian di chuyển không hiệu quả và tăng năng suất lao động.

  2. Giảm thời gian thi công bê tông sàn và cột: Mô hình mô phỏng Stroboscope cho thấy việc điều chỉnh số lượng công nhân và bố trí vật tư hợp lý có thể rút ngắn thời gian thi công trung bình từ 7 ngày xuống còn khoảng 5,5 ngày, tương đương giảm 21,4%.

  3. Giảm chi phí thi công: Nhờ tối ưu hóa quy trình và giảm thời gian thi công, chi phí nhân công và vật tư giảm khoảng 12%, đồng thời giảm thiểu lãng phí vật liệu do di chuyển và lưu kho không hợp lý.

  4. Tăng hiệu quả sử dụng nguồn lực: Mô hình mô phỏng giúp phân bổ công nhân và thiết bị hợp lý, giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng hiệu quả sử dụng lao động lên khoảng 18%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các cải tiến trên là do việc áp dụng đồng bộ các công cụ quản lý như String Diagram và Flow Process Chart giúp nhận diện và loại bỏ các hoạt động không tạo giá trị trong quy trình thi công. Mô hình Stroboscope cung cấp cái nhìn trực quan về tiến độ và tài nguyên, giúp nhà quản lý điều chỉnh kịp thời.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành xây dựng tại các nước phát triển, kết quả tương đồng về mức độ cải thiện năng suất và giảm chi phí, tuy nhiên nghiên cứu này có tính ứng dụng cao trong điều kiện thực tế tại Việt Nam với các đặc thù về nguồn lực và điều kiện thi công.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian thi công trước và sau tối ưu, bảng phân tích chi phí và biểu đồ luồng di chuyển công nhân để minh họa hiệu quả của các giải pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng rộng rãi mô hình mô phỏng Stroboscope trong quản lý thi công bê tông: Động từ hành động là "triển khai", mục tiêu là giảm thời gian thi công ít nhất 15%, thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, chủ thể thực hiện là các công ty xây dựng và nhà thầu.

  2. Tối ưu hóa bố trí kho bãi và vật tư theo String Diagram và Flow Process Chart: Động từ hành động là "tổ chức lại", mục tiêu giảm khoảng cách di chuyển công nhân ít nhất 10%, thực hiện trong 3 tháng, chủ thể là quản lý công trường và kỹ sư xây dựng.

  3. Đào tạo nâng cao năng lực quản lý tiến độ và nguồn lực cho cán bộ quản lý: Động từ hành động là "tổ chức đào tạo", mục tiêu nâng cao hiệu quả phân bổ nhân lực và thiết bị, thời gian đào tạo 2 tháng, chủ thể là các trường đào tạo và doanh nghiệp xây dựng.

  4. Xây dựng hệ thống thu thập và phân tích dữ liệu thi công theo thời gian thực: Động từ hành động là "phát triển", mục tiêu hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng và chính xác, thời gian triển khai 1 năm, chủ thể là các đơn vị quản lý dự án và công nghệ thông tin.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý dự án xây dựng: Giúp hiểu rõ các công cụ mô phỏng và tối ưu hóa tiến độ thi công, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý nguồn lực và giảm chi phí.

  2. Kỹ sư xây dựng và kỹ thuật công trường: Áp dụng các phương pháp quản lý luồng công việc và bố trí vật tư để cải thiện năng suất lao động và rút ngắn thời gian thi công.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Quản lý xây dựng: Tham khảo mô hình mô phỏng Stroboscope và các công cụ phân tích quy trình thi công để phát triển nghiên cứu sâu hơn về tối ưu hóa xây dựng.

  4. Doanh nghiệp xây dựng và nhà thầu thi công: Áp dụng các giải pháp thực tiễn nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh thông qua việc giảm chi phí và tăng tốc độ thi công.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình Stroboscope là gì và có ưu điểm gì trong thi công xây dựng?
    Mô hình Stroboscope là phương pháp mô phỏng dựa trên trạng thái và tài nguyên, giúp mô phỏng chi tiết các hoạt động thi công. Ưu điểm là cung cấp cái nhìn trực quan về tiến độ và phân bổ nguồn lực, hỗ trợ tối ưu hóa thời gian và chi phí thi công.

  2. String Diagram và Flow Process Chart khác nhau như thế nào?
    String Diagram tập trung vào phân tích luồng di chuyển của công nhân và vật tư để giảm khoảng cách không cần thiết, trong khi Flow Process Chart mô tả toàn bộ quy trình công việc, bao gồm các hoạt động vận chuyển, lưu kho và kiểm tra nhằm phát hiện điểm nghẽn.

  3. Làm thế nào để thu thập dữ liệu thi công chính xác cho mô hình mô phỏng?
    Dữ liệu được thu thập trực tiếp tại công trường qua quan sát và ghi nhận thời gian thi công từng công đoạn, kết hợp với các công cụ quản lý như String Diagram để đảm bảo dữ liệu phản ánh sát thực tế.

  4. Giải pháp nào giúp giảm chi phí thi công bê tông hiệu quả nhất?
    Tối ưu hóa bố trí kho bãi và vật tư, giảm thời gian di chuyển công nhân, đồng thời phân bổ nguồn lực hợp lý dựa trên mô hình mô phỏng giúp giảm chi phí nhân công và vật liệu đáng kể.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các công trình khác không?
    Có, các phương pháp và mô hình được đề xuất có thể điều chỉnh và áp dụng cho nhiều loại công trình xây dựng khác nhau, đặc biệt là các công trình có quy mô và yêu cầu thi công tương tự.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng Stroboscope kết hợp với String Diagram và Flow Process Chart để tối ưu hóa thi công bê tông sàn và cột tại TP. Hồ Chí Minh.
  • Kết quả cho thấy giảm được khoảng 21,4% thời gian thi công, 15% khoảng cách di chuyển công nhân và 12% chi phí thi công.
  • Mô hình giúp phân bổ nguồn lực hiệu quả, tăng năng suất lao động và giảm lãng phí vật tư.
  • Đề xuất triển khai áp dụng mô hình rộng rãi trong ngành xây dựng Việt Nam trong vòng 6-12 tháng tới.
  • Khuyến khích các nhà quản lý và doanh nghiệp xây dựng áp dụng các công cụ quản lý tiến độ và mô phỏng để nâng cao hiệu quả thi công, giảm chi phí và rút ngắn thời gian dự án.

Hãy bắt đầu áp dụng các giải pháp tối ưu hóa thi công bê tông ngay hôm nay để nâng cao năng lực cạnh tranh và hiệu quả dự án xây dựng của bạn!