Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng hiện đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc nâng cao hiệu quả thi công, đặc biệt là giảm thiểu lãng phí trong quy trình xây dựng. Theo báo cáo của ngành, tỷ lệ lãng phí trong xây dựng có thể lên đến 57%, cao hơn nhiều so với mức 12% trong ngành sản xuất. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất lao động, chi phí và chất lượng công trình. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng nguyên tắc xây dựng tinh gọn (Lean Construction) nhằm giảm thiểu lãng phí trong quá trình thi công hoàn thiện sàn đá marble tại dự án khu đô thị Sài Gòn Bình An, TP. Hồ Chí Minh, trong giai đoạn từ tháng 08/2022 đến tháng 05/2023.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng mô hình mô phỏng quy trình thi công truyền thống và quy trình tinh gọn bằng phần mềm EZStrobe, từ đó đánh giá hiệu quả cải thiện về thời gian, năng suất và chi phí. Nghiên cứu thu thập dữ liệu thực tế tại công trường, mô phỏng quá trình thi công hoàn thiện sàn, xác định các nguồn lãng phí và đề xuất các giải pháp tinh gọn như sản xuất tức thời (Just-in-time), giảm kích thước lô sản xuất, ưu tiên nguồn lực và sử dụng nhóm thợ đa kỹ năng. Kết quả mô hình tinh gọn cho thấy giảm 13% thời gian chu kỳ thi công, nâng cao 141% hiệu suất quy trình, tăng 268% năng suất bình quân và giảm 96% chi phí nhân công.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý và kỹ sư xây dựng nhằm cải thiện năng suất và giảm thiểu lãng phí trong thi công hoàn thiện nói riêng và xây dựng nói chung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: xây dựng tinh gọn và mô phỏng sự kiện rời rạc (Discrete Event Simulation - DES).

  • Xây dựng tinh gọn (Lean Construction): Xuất phát từ hệ thống sản xuất Toyota, xây dựng tinh gọn tập trung vào việc giảm thiểu các hoạt động không tạo ra giá trị, tối ưu hóa dòng chảy tài nguyên, thiết lập hệ thống “kéo” (pull system) và theo đuổi sự hoàn hảo thông qua cải tiến liên tục. Các nguyên tắc bao gồm nhận dạng giá trị, sơ đồ dòng chảy giá trị, thiết lập dòng chảy, hệ thống kéo và cải tiến liên tục. Các công cụ đi kèm như sản xuất tức thời (JIT), hệ thống thẻ báo (Kanban), 5S, ngăn chặn lỗi (Poka-yoke) được áp dụng để thực thi các nguyên tắc này.

  • Mô phỏng sự kiện rời rạc (DES): Là phương pháp mô hình hóa hệ thống dựa trên các sự kiện thay đổi trạng thái không liên tục theo thời gian. Phần mềm EZStrobe được sử dụng để mô phỏng quy trình thi công hoàn thiện sàn đá marble, cho phép xây dựng mô hình đồ họa trực quan, dễ dàng điều chỉnh và kiểm tra tính chính xác của mô hình. EZStrobe hỗ trợ mô hình hóa nhiều trang, tham số hóa đầu vào, và trình diễn hoạt ảnh mô hình giúp phát hiện lỗi và đánh giá hiệu quả mô hình.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu bao gồm: lãng phí trong xây dựng (thời gian chờ, vận chuyển, làm lại, tồn kho không cần thiết), nguyên tắc xây dựng tinh gọn, mô phỏng sự kiện rời rạc, và phần mềm EZStrobe.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu được thu thập trực tiếp tại công trường thi công hoàn thiện sàn đá marble thuộc dự án khu đô thị Sài Gòn Bình An, TP. Hồ Chí Minh. Các hoạt động thi công được quan sát và ghi nhận thời gian thực hiện, số lượng nhân công, vật tư và các yếu tố liên quan.

  • Phương pháp phân tích: Nghiên cứu sử dụng mô phỏng sự kiện rời rạc bằng phần mềm EZStrobe để xây dựng mô hình quy trình thi công truyền thống và mô hình tinh gọn. Phương pháp phân tích so sánh các chỉ số hiệu suất như thời gian chu kỳ, năng suất lao động, hiệu suất quy trình và chi phí nhân công giữa hai mô hình.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình mô phỏng dựa trên dữ liệu thực tế thu thập từ toàn bộ quy trình thi công hoàn thiện sàn tại công trường, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của dữ liệu.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 08/2022 đến tháng 05/2023, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình mô phỏng, chạy mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Giảm thời gian chu kỳ thi công: Mô hình tinh gọn giảm 13% thời gian chu kỳ so với quy trình truyền thống, từ đó rút ngắn tiến độ thi công hoàn thiện sàn đá marble.

  2. Nâng cao hiệu suất quy trình: Hiệu suất quy trình được cải thiện 141%, thể hiện qua việc giảm các hoạt động không tạo giá trị và tối ưu hóa luồng công việc.

  3. Tăng năng suất lao động: Năng suất bình quân tăng 268%, nhờ áp dụng nhóm thợ đa kỹ năng và ưu tiên nguồn lực hợp lý.

  4. Giảm chi phí nhân công: Chi phí nhân công giảm 96% do giảm thời gian chờ đợi, vận chuyển và làm lại, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng nhân lực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các cải thiện trên là việc áp dụng các nguyên tắc xây dựng tinh gọn như sản xuất tức thời (JIT), giảm kích thước lô sản xuất và sử dụng nhóm thợ đa kỹ năng. Việc mô phỏng bằng EZStrobe giúp nhận diện chính xác các nguồn lãng phí trong quy trình thi công thực tế, từ đó thiết kế mô hình tinh gọn phù hợp.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với xu hướng giảm lãng phí và nâng cao năng suất trong xây dựng tinh gọn. Ví dụ, các nghiên cứu quốc tế cũng ghi nhận mức giảm thời gian và chi phí tương tự khi áp dụng các công cụ tinh gọn và mô phỏng DES.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian chu kỳ, năng suất và chi phí giữa mô hình truyền thống và mô hình tinh gọn, cũng như bảng tổng hợp các chỉ số hiệu suất để minh họa rõ ràng sự cải thiện.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai sản xuất tức thời (Just-in-time): Áp dụng nguyên tắc cung cấp vật tư và nhân lực đúng lúc, đúng nơi nhằm giảm tồn kho và thời gian chờ đợi. Chủ thể thực hiện: Nhà thầu thi công. Thời gian: Triển khai ngay trong các dự án tiếp theo.

  2. Giảm kích thước lô sản xuất: Tổ chức thi công theo các lô nhỏ, linh hoạt để dễ dàng điều chỉnh và giảm tồn đọng công việc. Chủ thể thực hiện: Quản lý dự án và tổ đội thi công. Thời gian: Áp dụng trong vòng 3 tháng.

  3. Sử dụng nhóm thợ đa kỹ năng: Đào tạo và bố trí nhóm thợ có khả năng thực hiện đa dạng công việc nhằm tăng hiệu quả sử dụng nhân lực và giảm thời gian chuyển đổi công việc. Chủ thể thực hiện: Nhà thầu và bộ phận nhân sự. Thời gian: Triển khai đào tạo trong 6 tháng.

  4. Ứng dụng mô phỏng EZStrobe trong quản lý thi công: Sử dụng mô phỏng để đánh giá và tối ưu quy trình thi công trước khi triển khai thực tế, giảm rủi ro và chi phí phát sinh. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý dự án và kỹ sư thi công. Thời gian: Áp dụng cho các dự án mới trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý dự án xây dựng: Giúp nâng cao hiệu quả quản lý tiến độ, nhân lực và vật tư thông qua ứng dụng xây dựng tinh gọn và mô phỏng.

  2. Kỹ sư thi công: Cung cấp công cụ và phương pháp mô phỏng quy trình thi công, từ đó tối ưu hóa hoạt động thực tế tại công trường.

  3. Nhà thầu xây dựng: Hỗ trợ giảm chi phí nhân công và vật tư, tăng năng suất lao động bằng cách áp dụng các nguyên tắc tinh gọn.

  4. Giảng viên và nghiên cứu sinh ngành quản lý xây dựng: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng mô phỏng sự kiện rời rạc và xây dựng tinh gọn trong thực tiễn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Xây dựng tinh gọn là gì?
    Xây dựng tinh gọn là phương pháp thiết kế và quản lý quy trình xây dựng nhằm giảm thiểu lãng phí về thời gian, vật liệu và công sức, đồng thời tối đa hóa giá trị cho khách hàng.

  2. Phần mềm EZStrobe dùng để làm gì?
    EZStrobe là phần mềm mô phỏng sự kiện rời rạc giúp mô hình hóa và phân tích các quy trình thi công xây dựng, từ đó đánh giá hiệu quả và phát hiện lãng phí.

  3. Làm sao để xác định lãng phí trong thi công?
    Thông qua quan sát thực tế và mô phỏng quy trình, các hoạt động không tạo giá trị như chờ đợi, vận chuyển thừa, làm lại được xác định và đo lường.

  4. Nhóm thợ đa kỹ năng có lợi ích gì?
    Nhóm thợ đa kỹ năng giúp giảm thời gian chuyển đổi công việc, tăng tính linh hoạt và nâng cao năng suất lao động.

  5. Mô hình tinh gọn có thể áp dụng cho các công trình khác không?
    Có, nguyên tắc và phương pháp mô phỏng có thể được điều chỉnh và áp dụng cho nhiều loại công trình xây dựng khác nhau nhằm tối ưu hóa quy trình thi công.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng quy trình thi công hoàn thiện sàn đá marble bằng phần mềm EZStrobe, phản ánh sát thực tế công trường.
  • Áp dụng nguyên tắc xây dựng tinh gọn giúp giảm 13% thời gian chu kỳ, nâng cao 141% hiệu suất quy trình, tăng 268% năng suất lao động và giảm 96% chi phí nhân công.
  • Mô hình tinh gọn được đề xuất bao gồm các giải pháp sản xuất tức thời, giảm kích thước lô sản xuất và sử dụng nhóm thợ đa kỹ năng.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho nhà quản lý, kỹ sư và nhà thầu xây dựng trong việc cải thiện hiệu quả thi công.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng mô hình tinh gọn tại các dự án thực tế và mở rộng nghiên cứu sang các công tác xây dựng khác.

Hành động ngay: Các nhà quản lý và kỹ sư xây dựng nên áp dụng mô hình mô phỏng EZStrobe kết hợp nguyên tắc tinh gọn để nâng cao hiệu quả thi công và giảm thiểu lãng phí trong dự án của mình.