Phơng pháp Phân tích u tiên hoá trong Hệ thống Quản lý Mặt đờng:

Ph ơng pháp Phân tích u tiên hố Hệ thống Quản lý Mặt đ ờng: Tổng quan H ớng phát triển (Methodologies of Prioritization used in Pavement Management System: Comprehensive Overview and Prospective Development) ThS Đinh Văn Hiệp Giảng viên, Bộ môn Đ ờng ôtô Đ ờng đô thị, Khoa Xây dựng Cầu Đ ờng, Tr ờng Đại học Xây dựng Email: dvhiep.huce@gmail.com Tóm tắt: Mơ hình phân tích u tiên hố ph ơng án đầu t mức độ dự án mức độ mạng l ới đ ợc xem cấu phần cốt lõi cho công tác thiết lập hệ thống QLMĐ nhằm giúp cho công tác QL&BT đem lại hiệu cao kinh tế điều kiện hạn chế nguồn vốn Bài viết tổng quát ph ơng pháp tiếp cận mơ hình phân tích u tiên hoá sử dụng hệ thống QLMĐ, để đ a nhìn tồn diện định h ớng cho việc áp dụng phát triển mơ hình phân tích cho hợp lý ứng với điều kiện cụ thể mạng l ới đ ờng phạm vi đơn vị quản lý Bên cạnh đó, viết đề cập đến định h ớng phát triển mô hình tối u hố hợp cho việc quản lý tài sản thuộc mạng l ới đ ờng xem xét đồng thời nhiều hệ thống cơng trình phân khu quản lý khác Abstract: A major task of pavement management system (PMS) is to prioritize investment alternatives at both network and project levels to obtain maximum benefit or minimum total cost subject to budget constraint The paper overviews comprehensively methodologies of prioritization used in PMS and identifies appropriate applications according to the nature and situation of road networks or road agencies In addition, the paper presents future directions to develop a unified optimization procedure for managing a road asset system, which consists of various structure components or different road agencies Giới thiệu Mạng l ới đ ờng t ơng đối hoàn thiện nhiều n ớc, đặc biệt n ớc phát triển Sự tập trung vào việc xây dựng tuyến chuyển dần sang việc quản lý bảo trì (QL&BT) hệ thống mạng l ới đ ờng có Trong đó, hệ thống mặt đ ờng khơng cần nguồn vốn đầu t lớn cho việc xây dựng ban đầu (th ờng chiếm từ 60 – 70 % tổng chi phí) mà cịn cần nhiều chi phí cho công tác QL&BT sau Do vậy, hệ thống quản lý mặt đ ờng (QLMĐ) đ ợc thiết lập nhằm giúp cho công tác QL&BT đem lại hiệu cao kinh tế đáp ứng mức độ phục vụ mong muốn điều kiện hạn chế, th ờng nguồn vốn hạn hẹp ràng buộc sách cấp vốn Hệ thống quản lý đ ợc hình thành số bang Mỹ từ năm 1960, sau đ ợc mở rộng phát triển suốt thập niên qua đem lại nhiều lợi ích cho cộng đồng Tại Việt Nam năm gần đây, Chính phủ tập trung nguồn vốn đầu t lớn vào phát triển hoàn thiện mạng l ới đ ờng Bên cạnh đó, nhà quản lý nỗ lực xây dựng hệ thống QLMĐ hiệu mặt kinh tế kỹ thuật thông qua số dự án tiêu biểu, nh Dự án tăng c ờng lực quản lý mạng l ới đ ờng (1), Dự án nâng cấp mạng l ới đ ờng Hợp phần xây dựng thể chế quản lý đ ờng (2), Dự án nâng cấp đ ờng giai đoạn Thực thi phát triển sách ngành (3) Một cấu phần hệ thống quản lý việc phân tích u tiên hố dự án đầu t mức độ dự án mức độ mạng l ới Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 điều kiện hạn chế nguồn vốn Trong điều kiện Việt Nam, vấn đề nghiên cứu tổng hợp cho vấn đề hạn chế Do vậy, mục đích viết tổng quát ph ơng pháp tiếp cận mơ hình phân tích u tiên hố, thơng qua việc phân tích u nh ợc điểm chúng ứng dụng hệ thống QLMĐ Cuối cùng, viết đ a số nhận xét cho việc ứng dụng ph ơng pháp mơ hình cho phù hợp với quy mô mạng l ới, phạm vi đơn vị quản lý, đảm bảo tính phù hợp với xu h ớng phát triển Chức phân tích u tiên hố Một cấu phần hệ thống QLMĐ việc phân tích u tiên ph ơng án đầu t (ở mức độ dự án mạng l ới) d ới nguồn vốn biết tr ớc, th ờng bị hạn chế ràng buộc sách phân bổ Các hình thức phân tích u tiên thay đổi từ việc xếp u tiên định tính đơn giản đến hình thức tối u hố xác phức tạp Mặc dù vậy, tất hình thức u tiên hố cho cơng tác QLMĐ mức độ mạng l ới hợp b ớc nh thể Hình 1, cung cấp xử lý thông tin, xác định việc cần t ơng lai, phân tích u tiên, lập báo cáo với kiến nghị cho kế hoạch cơng việc (4) Đồng thời, hình thức cần phải trả lời câu hỏi sau: Lựa chọn dự án: Dự án (đoạn tuyến) nên đ ợc nâng cấp, cải tạo bảo trì? Lựa chọn giải pháp công việc: Các công việc đ ợc nâng cấp, cải tạo, bảo trì nh nào? Lựa chọn thời gian: Khi công việc nên đ ợc thực hiện? Khi giải pháp đầu t đ ợc tối u hố hồn tồn tất tổ hợp có câu hỏi phải đ ợc xem xét đánh giá cụ thể Tuy vậy, ph ơng pháp tiếp cận xem xét câu hỏi khác nh đ ợc trình bày phần Thu thập xử lý thông tin (mức độ phục vụ, độ hư hỏng, số liệu kết cấu, giao thơng, mơi trường, đơn giá, …) Mơ hình xuống cấp Mơ hình xuống cấp Mức độ can thiệp Xác định cần thiết tương lai Thời gian lập kế hoạch Hạn chế nguồn vốn Phân tích ưu tiên: Sắp xếp ưu tiên hay Tối ưu hoá Chiến lược phương án Báo cáo Kết quả: Kiến nghị kế hoạch công việc Phân tích độ nhạy trường hợp nguồn vốn khác Hình 1: Các b ớc phân tích u tiên hố Đoạn tuyến đ ợc xem đoạn đồng có đặc tính đồng Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 2 Ph ơng pháp tiếp cận quản lý mặt đ ờng Có ph ơng pháp tiếp cận mơ hình QLMĐ, phương pháp tiếp cận xuôi (topdown) phương pháp tiếp cận ngược (bottom-up) (5, 6) Ph ơng pháp xi thực phân tích đồng thời cho toàn mạng l ới đ ờng, đoạn đ ờng thuộc mạng l ới đ ợc xem xét phân tích Ph ơng pháp dựa mơ hình tối u hố với mục tiêu xác định chiến l ợc công việc tối u cho tối đa hố lợi ích thu đ ợc tối thiểu hố tổng chi phí nhà quản lý ng ời sử dụng đ ờng, đảm bảo tiêu chí mạng l ới ng ời sử dụng định tr ớc nh tình trạng mạng l ới mong muốn hay điều kiện hạn chế sách nguồn vốn Các chiến l ợc tối u xác định đ ợc từ phân tích đ a đ ờng lối đạo việc lựa chọn dự án thực tế cho công tác đ ờng Cách tiếp cận cho phép ng ời sử dụng xem xét mối quan hệ hợp lý công việc, nh cải tạo tu ngăn ngừa Có nghĩa, với nguồn vốn định, chọn cơng việc cải tạo cho số l ợng nhỏ đoạn tuyến lựa chọn giải pháp tu ngăn ngừa cho nhiều đoạn tuyến Trong trình phân tích, câu hỏi mang tính chiến l ợc “Cái nên làm?” đ ợc nêu để đảm bảo tiêu chí mức độ phục vụ mạng l ới d ới điều kiện nguồn vốn hạn hẹp Tiếp theo, câu hỏi mang tính kế hoạch “Cái đ ợc làm?” đ ợc xem xét sở dẫn đ ợc xác lập từ b ớc chiến l ợc tr ớc Cuối cùng, câu hỏi mang tính thực thi “Cái đ ợc làm?” hay “Kế hoạch đ ợc thực thi nh nào?” đ ợc xem xét việc theo dõi tiến trình thực dự án từ giai đoạn chuẩn bị đến kết thúc thu thập phản hồi từ thực tế công việc dự án Ng ợc lại với ph ơng pháp tiếp cận xuôi, ph ơng pháp tiếp cận ng ợc lựa chọn dự án tr ớc dựa phán đốn mang tính kỹ thuật, ng ỡng can thiệp tình trạng h hỏng tuổi thọ dự báo lại mặt đ ờng Các chi phí (C) lợi ích (B) dự án đ ợc định l ợng, sau dựa tỉ số B/C dự án đ ợc xếp theo thứ tự u tiên giảm dần Với nguồn vốn đ ợc biết, ng ời lập kế hoạch dị tìm dọc theo danh sách đ ợc xếp theo mức độ u tiên để lựa chọn toàn nguồn vốn đ ợc sử dụng hết Nh ợc điểm ph ơng pháp tiếp cận định tối u cho dự án riêng lẻ khơng phản ánh đ ợc tiêu chí tối u tồn mạng l ới Bởi định tối u mạng l ới dựa tiêu chí mức độ phục vụ tồn mạng l ới cho dự án riêng lẻ Tiêu chí mạng l ới ví dụ nh chiều dài đ ờng mạng l ới 80% điều kiện tốt không lớn 5% điều kiện xấu Kinh nghiệm thực tế cho thấy việc sử dụng ph ơng pháp tiếp cận xi giảm đáng kể chi phí cho cơng tác đ ờng trì tồn mạng l ới tình trạng mong muốn (7, 8) Việc tiết kiệm chi phí trở nên khả thi chiến l ợc mạng l ới tối u xác định theo ph ơng pháp xi nhìn chung lựa chọn dự án có giải pháp thiên tu ngăn ngừa hơn, ph ơng pháp ng ợc có xu h ớng chọn dự án có mặt đ ờng xuống cấp t ơng đối nghiêm trọng (khi đạt đến ng ỡng can thiệp h hỏng kết cấu) cần áp dụng công việc cải tạo có mức độ lớn để phục hồi lại trạng thái t ơng đ ơng ban đầu Để mơ hình hố ph ơng pháp tiếp cận phân tích u tiên, có nhiều ph ơng pháp lập trình đ ợc ứng dụng đ ợc tổng quát phần d ới Các ph ơng pháp phân tích u tiên Xác lập mức độ u tiên dự án (đoạn tuyến) đ ợc thực nhiều ph ơng pháp phân tích u tiên khác nhau, từ việc xếp mức độ u tiên cách định tính đơn giản đến hình thức phức tạp theo mơ hình tối u hố Dựa cách phân loại GS Haas cộng (9), Tác giả tổng hợp ph ơng pháp khác với u điểm, nh ợc điểm, ý sử dụng hệ thống QLMĐ nh Bảng T ơng tự, TS Robinson cộng (10) phân nhóm ph ơng pháp phân tích u tiên theo hệ Thế hệ thứ ph ơng Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 pháp xếp u tiên dựa tổ hợp chi phí, điều kiện chức đ ờng Thế hệ thứ việc xếp u tiên dựa hiệu chi phí, tuổi thọ cơng tác đ ờng, phân tích ph ơng án trì hỗn Thế hệ cuối việc áp dụng ph ơng pháp phân tích tối u hố cho toàn mạng l ới, đồng thời với việc xem xét nhiều ph ơng án công việc suốt thời gian lập kế hoạch Trong đó, ph ơng pháp xếp u tiên có u điểm đơn giản nh ng làm nhiều u điểm hệ thống QLMĐ nên ph ơng pháp sử dụng ch a có ph ơng pháp khác thay Ph ơng pháp tối u hố theo mơ hình tốn th ờng phức tạp nh ng đem lại hiệu cao so với ph ơng pháp xếp u tiên Các phần trình bày kỹ ph ơng pháp đ ợc sử dụng phổ biến Bảng Phân loại Ph ơng pháp u tiên hoá Ph ơng pháp u, nh ợc điểm Sắp xếp định tính đơn giản dự án dựa theo Nhanh đơn giản, nh ng mang tính định phán đốn tính, kết xa với giải pháp tối u Sắp xếp dựa theo thông số nh mức độ phục Đơn giản dễ sử dụng, xa giải vụ, độ biến dạng, v.v pháp tối u Sắp xếp dựa tiêu phân tích kinh tế T ơng đối đơn giản tiếp cận gần giải pháp tối u Tối u hoá sử dụng mơ hình lập trình tốn học Khá phức tạp yếu tố thời gian không đ ợc theo cách thức năm nhau, nh xem xét, nh ng tiếp cận đ ợc gần giải nguyên lý xích Markov pháp tối u, Tối u hố gần đúng, theo ngun lý mị tìm T ơng đối đơn giản, số l ợng phép tính loại trừ (heuristic method) t ơng đối nhỏ, tiếp cận gần với giải pháp tối u Tối u hoá sử dụng mơ hình tốn, nh tối u Rất phức tạp nh ng đ a giải pháp hố tồn bộ, tối u hố động, sử dụng lập trình tối u xác fuzzy, thuật tốn phát sinh (genetic), … 3.1 Phương pháp xếp ưu tiên Ph ơng pháp xếp u tiên đ ợc thực thông qua tổ hợp tham số lựa chọn với hệ số tỷ trọng chúng Ph ơng pháp phổ biến đ ợc nhiều nhà quản lý sử dụng ph ơng pháp xếp hạng theo tỷ trọng (Rational Factorial Rating Method) Trong ph ơng pháp này, ý kiến chuyên gia đ ợc sử dụng để xây dựng ph ơng trình xác định hệ số u tiên Đầu tiên, đoạn tuyến đặc tr ng cho điều kiện khác đ ợc lựa chọn để phục vụ cho việc xây dựng phiếu điều tra Sau đó, nhóm chuyên gia đánh giá đoạn tuyến dựa thuộc tính xác lập tr ớc Kết đánh giá thu đ ợc thông qua phân tích thống kê dùng để thiết lập ph ơng trình xác định mức độ u tiên nh thể d ới (11) Y = 5.4 – 0.0263.X1 – 0.0132.X2 – 0.4 log (X3) + 0.749.X4 + 1.66.X5 Y hệ số u tiên có trị số từ đến 10 t ơng ứng với điều kiện đ ờng từ xấu đến tốt Giá trị Y lớn mặt đ ờng có mức độ u tiên cao cần phải hực công việc đ ờng Ký hiệu từ X1 đến X5 lần l ợt l ợng m a, mức độ đóng tan băng, l u l ợng giao thơng, số mức độ phục vụ (PSI), mức độ h hỏng mặt đ ờng 3.2 Phương pháp tối ưu hố Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 Ph ơng pháp tối u hoá sử dụng mơ hình lập trình tốn cho việc phân tích u tiên kế hoạch cơng việc năm nhiều năm Ph ơng pháp cho phép phân tích mối quan hệ qua lại đoạn tuyến đồng thời với việc xem xét ph ơng án cơng việc cho đoạn tuyến ch ơng trình nhiều năm mạng l ới đ ờng, đảm bảo tiêu chí định sẵn cho mạng l ới điều kiện hạn chế nguồn vốn Tiêu chí định sẵn đ ợc thể thông qua hàm mục tiêu nh tối đa hoá mức độ phục vụ, tối đa hố lợi ích mang lại hay tối thiểu hố tổng chi phí (bao gồm chi phí nhà quản lý chi phí ng ời sử dụng) mạng l ới Phần d ới tổng quan số ph ơng pháp tối u hoá phổ biến hệ thống QLMĐ 3.2.1 Phương pháp phân tích xác suất Ph ơng pháp phân tích xác suất dự đốn khả xảy tình trạng đoạn tuyến định thời điểm xác định t ơng lai Mức độ chuyển tiếp xác suất điều kiện đ ờng t ơng lai thông th ờng đ ợc ấn định đánh giá mang tính kỹ thuật dựa phân tích nhóm chun gia Có hình thức đ ợc sử dụng, phân phối xác suất dựa hàm xác suất liên tục nguyên lý “xích Markov” sử dụng biến rời rạc Trong đó, nguyên lý Markov đ ợc sử dụng rộng rãi sớm vào năm 1980 nhà quản lý đ ờng bang Kansas Arizona Mỹ để đ a ch ơng trình cơng việc u tiên Ph ơng pháp sử dụng giả thiết trình chuyển tiếp xác suất tình trạng đ ờng đ ợc thiết lập cho b ớc phụ thuộc vào điều kiện trạng đ ờng công việc lựa chọn thời điểm xem xét Do vậy, ph ơng pháp không xem xét đến yếu tố ảnh h ởng tr ớc đoạn tuyến, chẳng hạn nguyên nhân gây tình trạng mặt đ ờng nh Bảng minh hoạ cách thức chuyển tiếp xác suất tình trạng mặt đ ờng theo thời gian (thơng th ờng hàng năm) thông qua ma trân chuyển tiếp (9) Trong ví dụ này, tình trạng mặt đ ờng đ ợc thể thông qua số từ đến 9, t ơng ứng với điều kiện mặt đ ờng từ tốt đến xấu Bảng 2: Ma trận chuyển tiếp sử dụng ngun lý xích Markov Tình trạng Xác suất (%) điều kiện mặt đ ờng cho năm Tổng ban đầu 0 0 100 90 1 0 100 90 1 100 92 0 100 92 0 1 100 94 0 0 1 100 94 0 0 2 100 95 0 0 0 100 96 0 0 1 100 98 Quá trình chuyển tiếp xác suất đ ợc thực liên tục cho năm liên tiếp d ới ph ơng án công việc định Cùng với nhiều chi phí, bao gồm chi phí cho cơng việc đ ờng đ ợc thực lần, chi phí tu th ờng xuyên, chi phí ng ời sử dụng suốt năm sau thực công tác đ ờng Đối với ph ơng án cơng việc đ ờng định, tổng chi phí đ ợc xác định tổng chi phí hàng năm dự tính suốt thời kỳ lập kế hoạch đ ợc quy đổi giá trị Khi đó, mục đích phân tích tối u hóa tìm ph ơng án cơng việc cho tổng chi phí nhỏ lợi ích cho xã hội lớn nhất, đảm bảo tiêu chí mạng l ới điều kiện hạn chế nguồn vốn So với ph ơng pháp xếp u tiên, Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 ph ơng pháp tối u sử dụng nguyên lý xích Markov tiếp cận việc phân tích đồng thời mạng l ới nh ng cịn có nh ợc điểm sau: Khái niệm xích Markov t ơng đối phức tạp cho việc thuyết phục nhà quản lý nhà hoạch định so với ph ơng pháp xếp u tiên Do phải sử dụng số l ợng lớn ph ơng án thực công việc, nên ph ơng pháp phức tạp khó tìm đ ợc giải pháp tối u xác Ph ơng pháp th ờng ứng dụng mơ hình lập trình tuyến tính cho việc phân tích với số l ợng lớn tình trạng đ ờng, xác suất chuyển tiếp ph ơng án công việc Nên tham số phải hạn chế (nh tối đa số h hỏng với mức độ h hỏng cho loại mặt đ ờng định) hạn chế số l ợng phép tính cơng nghệ máy tính hành 3.2.2 Phương pháp tối ưu hố tồn Ph ơng pháp tối u hố tồn (total enumeration) phân tích tất ph ơng án chọn ph ơng án tối u hàm mục tiêu định tr ớc thoả mãn điều kiện ràng buộc Ph ơng pháp đ ợc lập trình tuyến tính Mơ hình Chi tiêu Vốn (EBM) đ ợc kết hợp với phần mềm HDM-III (12) HDM-4 (13) cho phân tích tối u mạng l ới Q trình tối u hoá cho mạng l ới đ ờng với K đoạn tuyến, Mk ph ơng án công việc, thời gian lập kế hoạch với T thời đoạn cấp vốn đ ợc thực nh sau: Hàm mục tiêu tối đa hố tổng lợi ích dịng giá trị Max TNPV [X km ] = ∑ ∑ NPV Mk K k =1 m=1 km X km , với k = 1, 2, … K; m = 1, 2, …, Mk ; (1) Thoả mãn điều kiện nguồn vốn hạn hẹp ∑ ∑R K Mk k =1 m=1 kmqt X km ≤ TRqt , với q = 1, 2, … Q; t = 1, 2, …, T (2) đảm bảo ph ơng án công việc độc lập ∑X Mk m =1 km ≤1 (3) Trong đó, - - NPVkm giá trị lợi ích dịng t ơng ph ơng án (ph ơng án thực công việc tối thiểu) đ ợc quy đổi giá trị với hệ số chiết khấu r, đoạn tuyến k (trong tổng số K đoạn tuyến), với ph ơng án công việc m (trong tổng số Mk ph ơng án) X km biến rời rạc, ph ơng án công việc m đ ợc chọn cho đoạn tuyến i, chọn ph ơng án Ph ơng án công việc đ ợc hiểu tổ hợp công việc dự kiến thực suốt thời gian lập kế hoạch Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 - TRqt nguồn vốn có sẵn lớn dự kiến, loại nguồn vốn q (trong tổng Q loại nguồn vốn ), cho thời đoạn cấp vốn thứ t (trong tổng số T lần cấp vốn) Số năm thời đoạn t nhiều năm không thiết phải - Rkmqt nguồn vốn (ch a chiết khấu) loại q công việc đầu t đòi hỏi nhà quản lý lần cấp vốn thứ t u điểm ph ơng pháp đ a giải pháp tối u xác, nh ng lại cần khối l ợng tính tốn khổng lồ (mk.t phép tính cho phân tích gồm k đoạn tuyến, m ph ơng án thời gian phân tích t) Chẳng hạn, phân tích mạng l ới gồm 1.000 đoạn đồng vòng 10 năm với ph ơng án công việc đ ợc xem xét số l ợng tính tốn 510.000 Khối l ợng tính tốn khơng thực tế Do vậy, ph ơng pháp tối u hố tồn ứng dụng cho phân tích mạng l ới nhỏ có đoạn tuyến có khối l ợng tính tốn thực đ ợc 3.2.3 Phương pháp tối ưu hoá động Nhằm hạn chế khối l ợng phép tính, ph ơng pháp tối u hố dựa mơ hình lập trình động (dynamic programming) đ ợc đề xuất Bellman Dreyfus (14) vào năm 1962 Ph ơng pháp tối u hoá động sử dụng giả thiết giải pháp tối u (optimal solution) thay tổ hợp giải pháp thứ cấp tối u (optimal sub-solutions) Bằng cách này, ph ơng pháp chia nhỏ toán tổng thể thành toán thứ cấp tối u đơn giản việc thực tính tốn đ ợc dễ dàng hạn chế đ ợc số l ợng phép tính Thơng th ờng, nguồn vốn TRqt đ ợc chia nhỏ N phần ph ơng pháp phân tích cho ( N + 1) QT tổ hợp thứ cấp loại bỏ tổ hợp khơng có khả cho giải pháp tối u Kinh nghiệm cho thấy ph ơng pháp hiệu số điều kiện hạn chế nguồn vốn số phần chia khơng nhỏ 100 để đảm bảo mức độ xác hợp lý (12) Mặc dù ph ơng pháp khắc phục phần nh ợc điểm ph ơng pháp tối u tồn bộ, nh ng với phân tích có số l ợng thời đoạn cấp vốn lớn (chẳng hạn lớn 4) ph ơng pháp động tăng số l ợng phép tính nhiều dẫn đến khơng thể thực đ ợc mức độ xác giảm phải sử dụng số chia phần nhỏ Do vậy, ph ơng pháp động gặp khó khăn toán phức tạp thực tế có số thời đoạn cấp vốn lớn 3.2.4 Phương pháp tối ưu hoá gần Ph ơng pháp tối u hóa gần (heuristic method) dựa nguyên tắc khoanh vùng ph ơng án khả thi thực phân tích u hố vùng đ ợc xác định Bằng việc khoanh vùng loại trừ ph ơng án khơng có khả cho giải pháp tối u, ph ơng pháp tối u hoá gần làm giảm l ợng phép tính đáng kể đảm bảo cho việc phân tích tối u đ ợc đơn giản nhiều Ph ơng pháp đ ợc thể nhiều dạng khác nhau, nh ph ơng pháp độ dốc có hiệu (effective gradient method) (15), ph ơng pháp gia tăng tỉ số lợi ích rịng chi phí (incremental NPV/cost method) (16), ph ơng pháp đ ờng bao sinh lợi (ecomomical boundary/efficiency frontier method) Ph ơng pháp độ dốc có hiệu đ ợc sử dụng mơ hình EBM, nhiên số l ợng đoạn tuyến hạn chế d ới 400 với đoạn tuyến có khơng q 17 giải pháp cơng việc Trong đó, ph ơng pháp cịn lại đ ợc sử dụng kết hợp mơ hình HDM-4 số l ợng tổ hợp đoạn tuyến giải pháp công việc (KxMK) đ ợc tăng lên 9.999 phiên V1.3 32.000 phiên V2.03 Quá trình áp dụng ph ơng pháp tối u hóa gần đ ợc trình bày t ơng đối rõ ràng với ứng dụng thực tế cho việc xác lập ch ơng trình cơng việc nhiều năm điều kiện cụ thể Việt Nam, thông qua sử dụng mơ hình HDM4 với ph ơng thức phân đoạn đồng động Tác giả (17, 18) u điểm ph ơng pháp gần Ví dụ nguồn vốn th ờng xuyên hay nguồn vốn định kỳ Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 t ơng đối đơn giản sử dụng cho mạng l ới đ ờng có số l ợng lớn đoạn tuyến, giải pháp công việc, với nhiều thời đoạn cấp vốn Ngồi ra, theo phân tích so sánh ph ơng pháp cho kết t ơng đối gần với giải pháp tối u, sai số th ờng d ới 5% (12) Vì vậy, ph ơng pháp gần đ ợc sử dụng phổ biến nhiều hệ thống QLMĐ nh Mỹ Canada (10) Đặc biệt, mơ hình HDM-4, đ ợc sử dụng rộng rãi 100 n ớc quốc gia, sử dụng ph ơng pháp nh cơng cụ việc xác lập ch ơng trình cơng việc u tiên cho nhiều năm mạng l ới đ ờng Xây dựng mơ hình tối u hố hiệu Hiện nay, mơ hình tối u hoá đ ợc phát triển nhằm hợp quy trình phân tích mối quan hệ qua lại công việc (duy tù ngăn ngừa, cải tạo, nâng cấp) đồng thời với việc xem phân bổ tối u nguồn vốn hệ thống cơng trình (mặt đ ờng, cầu, thoát n ớc, vỉa hè, biển báo, …) hệ thống giao thông khác (đ ờng bộ, đ ờng sắt, …) hệ thống tổng thể d ới quyền thực thi nhà quản lý, nh minh hoạ Hình Mơ hình phải đáp ứng đ ợc trợ giúp việc phân bổ tổng nguồn vốn cho hệ thống khác đồng thời phải tối u hoá ph ơng án công việc hệ thống u điểm mơ hình cung cấp khả kết nối hiệu cơng việc nằm tồn hệ thống thuộc quyền thực thi nhà quản lý Mơ hình tối u hợp hệ thống cơng trình khác đ ợc bắt đầu quan tâm vào năm cuối 1980s Sau đó, năm 1990s mơ hình hợp bắt đầu đ ợc xây dựng ứng dụng thực tế, nh ng dừng lại cho hệ thống mặt đ ờng hệ thống cầu đ ờng Trong năm gần đây, mơ hình đ ợc phát triển để hợp hệ thống cơng trình khác nh hệ thống thoát n ớc, biển báo, đ ờng xe đạp hè đ ờng (19, 20, 21) Bên cạnh đó, mơ hình tối u nhằm hợp phân khu phân vùng quản lý đ ờng khác đ ợc phát triển thông qua ph ơng pháp sử dụng tham số chứa đựng ý kiến chuyên gia cách trực tiếp gián tiếp (22, 23) Gần nhất, GS.Tsunokawa Đinh Văn Hiệp (24) đề xuất ph ơng thức tối u hố hợp xem xét cho hệ thống cơng trình phân khu mạng l ới khác ch ơng trình nhiều năm, với hàm mục tiêu tối thiểu hoá tổng chi phí tối đa hố lợi ích Năm t Năm Tối u hệ thống Năm *) Phân bổ tối ưu hệ thống Mặt đường Cầu Cống Biển báo Hệ thống thứ n Dự án Dự án PA11 PA12 PA 21 PA 22 PA31 PA32 PA41 PA42 … … … … … Dự án m PA1m PA3m PA4m … PA 2m PAn1 PAn2 PAnm PAnm phương án công việc dự án m hệ thống n Hình 2: Mơ hình tối u hố hợp nhiều hệ thống Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 Kết luận Bài viết tổng quan ph ơng pháp tiếp cận mơ hình phân tích ch ơng trình công việc u tiên mạng l ới đ ờng bộ, đảm bảo tiêu chí định tr ớc điều kiện ràng buộc sách nguồn vốn Bên cạnh đó, viết phân tích u nh ợc điểm phạm vi ứng dụng chúng ứng dụng hệ thống QLMĐ Các ph ơng pháp từ việc xếp u tiên đơn giản đến ph ơng pháp tối u hoá phức tạp nh ng đảm bảo độ xác cao nhằm tăng hiệu thực hệ thống QLMĐ Tuy nhiên, việc sử dụng ph ơng pháp cho thích hợp cịn tuỳ thuộc vào đặc tính mạng l ới điều kiện nhà quản lý Một yếu tố quan trọng việc lựa chọn ph ơng pháp phù hợp khả đáp ứng cho việc thu thập số liệu nhà quản lý Do vây, nhà quản lý mạng l ới đ ờng quy mô lớn (nh mạng l ới đ ờng quốc lộ) nguồn nhân lực có kỹ tốt nên h ớng vào việc sử dụng mơ hình tối u hố phức tạp nh ng đem lại hiệu cho công tác quản lý phạm vi quốc gia Đối với nhà quản lý mạng l ới đ ờng nhỏ (nh mạng l ới đ ờng địa ph ơng, đ ờng khu vực) ứng dụng ph ơng pháp đơn giản, cần thực công việc thu thập xử lý số liệu cần thiết Ngồi ra, việc xây dựng mơ hình tối u hóa hợp hệ thống cơng trình, hình thức giao thơng khác nhau, hay hợp mạng l ới khu vực thành thể hợp d ới quyền thực thi nhà quản lý cần đ ợc quan tâm phát triển Việc thực ph ơng thức tối u hóa thể hợp giúp cho nhà quản lý nhà hoạch định có định đầu t hiệu việc phân bổ nguồn vốn đ ợc hợp lý xem xét cách tồn diện, đảm bảo tiêu chí đ ợc xác lập thỏa mãn điều kiện hạn chế sách nguồn vốn Tài liệu tham khảo HMCP (2002) Dự án Tăng c ờng Năng lực Quản lý Đ ờng Cục Đ ờng Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam RNIP (2003) Dự án nâng cấp mạng l ới đ ờng quốc lộ – Kế hoạch chiến l ợc 10 năm Cục Đ ờng Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam ISDP (2005) Dự án nâng cấp đ ờng giai đoạn - Thực thi phát triển sách ngành Cục Đ ờng Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam Hudson, W.R, R Haas, and W Uddin (1997) Infrastructure Management: Integrating Design, Construction, Maintenance, Rehabilitation and Renovation McGraw-Hill Professional Publishing, New York AASHTO (2001) Pavement Management Guide: Executive Summary Report American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington D.C Kulkarni, R.B and R.W Miller (2003) Pavement Management Systems: Past, Present, and Future Transportation Research Record 1853, Transportation Research Board, Washington, DC., pp 65-71 Way, G.B (1985) Network Optimization System for Arizona North American Pavement Management Conference, Vol.2, Toronto, Canada, pp.6.16 – 6.22 Altiviti, E R.B Kulkarni, E.G Johnson, N Clark, V Walrafen, L Nazareth, and J Stone (1994) Enhancements to the Network Optimization System Third International Conference on Managing Pavements Transportation Research Board, Washington, D.C., pp.190-194 Haas, R., W.R Hudson, and J.P Zaniewski (1994) Modern Pavement Management Krieger Publishing Company, Malabar, Florida Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 10 Robinson, R., U Danielson, and M Snaith (1997) Road Maintenance Management: Concepts and Systems Palgrave Macmillan, Hampshire, England 11 Fernado, E.G and W.R Hudson (1983) Development of a Prioritization Procedure for the Network Level Pavement Management System Center for Transportation Research The Univ of Texas at Austin, Texas 12 Watanatada T., C.G Harral, W.D.O Paterson, A.M Dhareshwar, A Bhandari, and K Tsunokawa (1987) The Highway Design and Maintenance Standards Model, Vol 1: Description of the HDMIII Model World Bank Publications, Washington, D.C 13 PIARC (2001) Highway Development and Management Model (HDM-4) International Study of Highway Development and Management (ISOHDM), World Road Association (PIARC), Paris and The World Bank, Washington, DC 14 Bellman, R and S.E Dreyfus (1962) Applied Dynamic Programming Princeton University Press, Princeton NJ 15 Ahmed, N.U (1983) An Analytical Decision Model for Resource Allocation in Highway Maintenance Management Transportation Research, 17A 16 Phillips, S.J (1994) Development of United Kingdom Pavement Management System Third International Conference on Managing Pavement, Texas 17 Đinh Văn Hiệp (2006) Ph ơng pháp u tiên hóa Phân tích Chiến l ợc Ch ơng trình Xây lắp cho Mạng l ới đ ờng sử dụng Mơ hình HDM-4 Tạp chí Cầu Đ ờng, số 8/2006 Hội Cầu Đ ờng Việt Nam 18 Đinh Văn Hiệp and K Tsunokawa (2006) Identification of Rolling Multiyear Work Programs for Road Network: A Strategy Analysis with Dynamic Sectioning The 12th International Seminar on Transport Research, Bangkok, Thailand, pp 59 – 68 19 Gharaibeh, N G., M I Darter, D R Uzarski (1999) Development of Prototype Highway Asset Management System Journal of Infrastructure Systems, ASCE, 5(2), 61-68 20 Sadek, A W., A Kvasnak, and J Segale (2003) Integrated Infrastructure Management Systems: Small Urban Area’s Experience Journal of Infrastructure Systems, ASCE, (3), 98–106 21 Gharaibeh, N.G., Y.C Chiu, and P.L Gurian (2006) Decision Methodology for Allocating Funds across Transportation Infrastructure Assets Journal of Infrastructure Systems, ASCE, 12 (1), 1–9 22 Heggie, I G., and Vickers, P.(1998) ‘‘Commercial Management and Financing of Roads.’’ World Bank Technical Paper No 409, Washington, D.C 23 Chan W T Chan, T F Fwa, ; and J Y Tan (2003) Optimal Fund-Allocation Analysis for Multidistrict Highway Agencies Journal of Infrastructure Systems, ASCE, (4), 167–175 24 Tsunokawa, K and Đinh Văn Hiệp (2008) A Unified Optimization Procedure for Road Asset Management The 6th International Conference on Road and Airfield Pavement Technology, Sapporo, Japan, pp 286-294 Tạp chí Cầu Đường - Hội Cầu Đường Việt Nam, số 4/2008 10 ... chế nguồn v? ??n Trong điều kiện Việt Nam, v? ??n đề nghiên cứu tổng hợp cho v? ??n đề cịn hạn chế Do v? ??y, mục đích viết tổng quát ph ơng pháp tiếp cận mơ hình phân tích u tiên hố, thơng qua việc phân... ứng dụng hệ thống QLMĐ Cu? ??i cùng, viết đ a số nhận xét cho việc ứng dụng ph ơng pháp mơ hình cho phù hợp v? ??i quy mô mạng l ới, phạm vi đơn v? ?? quản lý, đảm bảo tính phù hợp v? ??i xu h ớng phát triển... công việc định Cùng v? ??i nhiều chi phí, bao gồm chi phí cho cơng việc đ ờng đ ợc thực lần, chi phí tu th ờng xuyên, chi phí ng ời sử dụng suốt năm sau thực công tác đ ờng Đối v? ??i ph ơng án công việc