ứng dụng thuật toán hướng dòng chảy cho các bài toán tối ưu đa mục tiêu trong quản lý xây dựng

Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, phương pháp tính toán các thuật toán tối ưu hóa đã được giới thiệu như một phương pháp đáng tin cậy để tìm ra các giải pháp tối ưu cho c

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

Mỗi dự án xây dựng rất phức tạp, bao gồm rất nhiều công tác thi công khác nhưng có mối quan hệ mật thiết giữa các công tác, các công tác có thể bắt đầu đồng thời, trước sau hay cùng nhau kết thúc Các tài nguyên ban đầu trong giới hạn dẫn đến gây khó khăn trong việc quản lý, cân đối dự án về các mặt thời gian, chi phí, chất lượng, an toàn Quản lý dự án xây dựng luôn bắt đầu với rất nhiều sự hỗn độn Với hàng nghìn công tác cần chuẩn bị, hàng trăm nhân công cho mỗi công trình, rất nhiều máy móc thiết bị thi công cần điều phối, các nhà quản lý công trình phải nhanh nhạy trong việc sắp xếp và điều phối một cách phù hợp tất cả nguồn lực này, nhằm đạt được các mục tiêu mà dự án đã đề ra

Hình 1.1 Các yếu tố trong quản lý dự án (nguồn internet)

Cần xây dựng mục tiêu, lập các đầu mục công việc, lên kế hoạch nguồn nhân lực từ đó lập một kế hoạch chi tiết để quản lý dự án Bên cạnh đó cũng cần ứng dụng các kỹ năng, công cụ và công nghệ mới nhằm tiết kiệm thời gian, nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý

Vấn đề tối ưu hóa cân bằng giữa các yếu tố trong phạm vi dự án là cần thiết để đạt được mục tiêu ban đầu đề ra Chẳng hạn như trong hầu hết các dự án vấn đề tối ưu chi phí thực hiện dự án mà các tiêu chí khác (thời gian, chất lượng, an

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ toàn…) vẫn được đảm bảo Một trường hợp khác như trong các dự án công nghiệp, công trình cần sớm nhất để bàn giao cho chủ đầu tư sử dụng, vấn đề tối ưu thời gian thi công càng được đặt lên hàng đầu nhưng bên cạnh đó các tiêu chí khác (chi phí, chất lượng…) vẫn đảm bảo tương đối Để giải quyết những vấn đề tối ưu hóa cân bằng đa mục tiêu này cần một công cụ và thuật toán AI đã được áp dụng để giải quyết vấn đề tối ưu hóa cân bằng trong luận văn này.

Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, phương pháp tính toán các thuật toán tối ưu hóa đã được giới thiệu như một phương pháp đáng tin cậy để tìm ra các giải pháp tối ưu cho các vấn đề phi tuyến tính và đầy thử thách [1] Các thuật toán tối ưu có thể được phân loại thành ba loại phương pháp: dựa trên tiến hóa, bầy đàn và dựa trên vật lý [1]

Thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA), là một thuật toán dựa trên vật lý Thuật toán FDA bắt chước hướng dòng chảy đến điểm đầu ra có chiều cao thấp nhất trong lưu vực thoát nước Hiểu cách khác, hướng di chuyển sẽ gần giá trị cao nhất hoặc hàm mục tiêu tốt nhất [1]

Trong thuật toán này, sau khi tạo tổng thể ban đầu và đánh giá hàm mục tiêu, dân số ban đầu được chia thành sông, biển và suối dựa trên giá trị hàm mục tiêu Trong các bước tiếp theo, sông chuyển ra biển và các dòng chảy ra sông, tương tự như quá trình tự nhiên của vòng tuần hoàn nước Thuật toán này sử dụng mô phỏng quá trình bay hơi để thoát ra khỏi tối ưu cục bộ, đây được coi là một trong những điểm mạnh của thuật toán này [1]

Các quá trình tự nhiên liên quan tới nước có thể đóng góp rất nhiều vào việc giải quyết các vấn đề trong tối ưu hóa Trong một lưu vực tự nhiên, dòng chảy sẽ di chuyển tới vị trí có đỉnh thấp nhất, tương tự như một thuật toán tối ưu hóa dựa trên các định luật vật lý.

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ đầy và di chuyển đến độ dốc khía cạnh có thể liên quan đến việc thoát khỏi mức tối ưu cục bộ trong một thuật toán tối ưu hóa [1]

Do đó, một thuật toán mới được gọi là thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA) được giới thiệu trong công trình này dựa trên sự chuyển động của hướng dòng chảy về phía đầu ra của một lưu vực thoát nước [1]

Thuật toán Hướng Dòng Chảy là một thuật toán mới lạ ra đời năm 2021 chưa được tìm hiểu và áp dụng ở Việt Nam, đặc biệt mới trong lĩnh vực xây dựng Điểm mạnh của thuật toán Hướng Dòng Chảy như đã nêu ra là thoát khỏi tối ưu cục bộ, giải quyết các bài toán tối ưu một cách nhanh chóng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Quản lý dự án xây dựng là công việc đòi hỏi quản lý đồng thời nhiều mục tiêu như chi phí, tiến độ và chất lượng Nghiên cứu này áp dụng thuật toán Hướng dòng chảy (FDA) để tối ưu hóa đa mục tiêu trong quản lý xây dựng Thuật toán giúp người quản lý thiết lập kế hoạch linh hoạt và hợp lý nhất, từ đó đạt được kết quả tốt nhất cho một hoặc nhiều mục tiêu của dự án.

Mô phỏng thuật toán bằng chương trình tin học PYTHON để giải quyết vấn đề So sánh từng mô hình đề xuất với các mô hình nghiên cứu trước đây Bên cạnh đó ứng dụng vào bài toán tối ưu quản lý đa mục tiêu cụ thể của dự án xây dựng

Mục tiêu áp dụng thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA) vào việc tối ưu hoá đa mục tiêu giữa tiến độ, chi phí và một trong các tiêu chí khác trong lĩnh vực quản lý xây dựng

Dữ liệu được lấy từ bài báo trong, ngoài nước và từ một dự án tại thực tế đã triển khai và có sự tham gia của chính bản thân học viên

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ

Phương pháp, quy trình nghiên cứu

Quy trình phương pháp được thể hiện qua Lưu đồ như Hình 1.2, cụ thể như sau:

Hình 1.2 Lưu đồ phương pháp nghiên cứu

Đóng góp của Luận văn

- Giới thiệu mô hình tính toán tiến độ, chi phí, chất lượng hay đánh giá nhân lực trong quản lý dự án xây dựng

- Giới thiệu thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA) để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu trong quản lý dự án xây dựng

- So sánh và đánh giá những ưu khuyết điểm của thuật toán này với thuật toán tối ưu khác

- Nghiên cứu này giới thiệu phương pháp mới và sáng tạo nhằm xác định sự cân bằng tối ưu giữa các mục tiêu quan trọng của dự án về thời gian, chi phí và chất lượng (hoặc một yếu tố khác) Mở ra hướng nghiên cứu cho các đề tài được phát triển từ thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA) để thực hiện các bài toán tối ưu trong quản lý xây dựng

- Thuật toán Hướng Dòng Chảy (FDA) là một thuật toán rất mới trên thế giới, được đề xuất đầu tiên vào năm 2021 và hầu như chưa có ứng dụng nhiều để giải quyết các bài toán trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là quản lý dự án trên thế giới và Việt Nam Mở ra nhiều hướng nghiên cứu phát triển mới về thuật toán này trong tương lai.

Bố cục Luận văn

Để có thể hoàn thành được mục đích của Luận văn, tôi bố trí bố cục cụ thể như sau:

1.2 Lý do chọn đề tài

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4 Phương pháp, quy trình nghiên cứu

1.5 Đóng góp của Luận văn

NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY

Liệt kê các nghiên cứu trước đây về vấn đề tối ưu hóa đa mục tiêu

Tối ưu hoá đa mục tiêu là quá trình tìm kiếm sự cân bằng lý tưởng giữa nhiều mục tiêu mà không ưu tiên một mục tiêu cụ thể nào quá mức

Trong toán học và tối ưu kỹ thuật, các phương pháp như tối ưu hóa đa mục tiêu được phát triển để giải quyết các bài toán có nhiều mục tiêu với những ràng buộc khác nhau.

Bảng 2.1 Tóm tắt các nghiên cứu liên quan đến tối ưu hóa đa mục tiêu

STT Tên bài báo Tác giả Năm Mô tả (Vấn đề, ưu/ nhược điểm)

Using genetic algorithms to solve construction time cost trade off problems

- Bài nghiên cứu sử dụng thuật toán GA và áp dụng vào việc tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa tiến độ-chi phí xây dựng

- Ưu điểm: Thuật toán GA được phát triển tối ưu hóa đa mục tiêu các yếu tố chính nhằm chứng tỏ tính hiệu quả của mô hình bằng cách tìm kiếm một phần nhỏ trong trong tổng không gian Qua nhiều trường hợp thử nghiệm để chứng minh tính chính xác của thuật toán

- Nhược điểm: Thuật toán được đánh giá là khó và trừu tượng, khiến nhiều người ít thực hành được

Time cost quality trade off analysis for highway construction

Khaled El- Rayes, Amr Kandil,

- Nghiên cứu trình bày mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu nhằm hỗ trợ cho người quản lý ra quyết định

- Mô hình được thiết kế để tìm kiếm việc sử dụng tài nguyên một cách tối ưu có kế hoạch nhằm giảm thiểu chi phí, thời gian đồng thời tối ưu nguồn lực Mô hình phát triển theo các giai đoạn đơn giản,

- Ưu điểm: Nghiên cứu tỏ ra hữu ích cho những người ra quyết định trong các dự án xây dựng, đặc biệt là những đơn vị tham gia vào các loại hợp đồng đòi hỏi hiệu suất, chất lượng

Hybrid multiple objective artificial bee colony with differential evolution

Duc-Hoc Tran, Min- Yuan Cheng, Minh-Tu Cao

- Một nghiên cứu sử dụng thuật toán lai MOABCDE để hỗ trợ nhà quản lí lựa chọn kế hoạch thích hợp để tối ưu hóa đa mục tiêu các yếu tố thời gian, chi phí và chất lượng

- Ưu điểm: Thuật toán lai MOABCDE được so sánh với 4 thuật toán khác (NSGA-II, MOPSO, MODE, MOABC) đã xác minh tính hiệu quả của thuật toán

- Nhược điểm: trong thực tế các chuyên gia, nhà thầu, kỹ sư và nhà quản lý thường đánh giá hiệu suất bằng ngôn ngữ và thuật ngữ không chính xác do sự cân nhắc không chắc chắn của môi trường và tính chủ quan Vì vậy, cần nghiên cứu thêm để xây dựng mô hình tối ưu hóa, xem xét các khía cạnh mơ hồ, không chắc chắn và không chính xác

(MOSOS) for time cost labor utilization tradeoff problem

Duc-Hoc Tran, Min- Yuan Cheng, Doddy Prayogo

- Nghiên cứu tiếp cận phương pháp mới gọi là "Tìm kiếm sinh vật đa mục tiêu"

(MOSOS), áp dụng để giải quyết vấn đề tối ưu hóa cân bằng giữa thời gian, chi phí và việc sử dụng lao đông ca tối & đêm trong khi vẫn duy trì tính liên tục công việc và các hạn chế về nguồn lực có sẵn

Thuật toán đánh giá MOSOS đã được so sánh với nhiều mô hình khác như NSGA-II, MOPSO, MODE và MOABC Kết quả cho thấy MOSOS là phương pháp kỹ thuật mạnh mẽ đối với việc tối ưu hóa thời gian biểu ca làm việc, hỗ trợ các nhà quản lý dự án trong việc lựa chọn giải pháp tối ưu.

- Ưu điểm: MOSOS thể hiện các đặc điểm đa dạng tốt hơn, mang lại các giải pháp thỏa hiệp tốt hơn và đạt được mức độ hài lòng cao hơn Người ta cũng nhận thấy rằng phương pháp đề xuất mang lại hiệu quả cạnh tranh về đặc điểm đa

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ dạng, giải pháp thỏa hiệp và mức độ hài lòng

Optimizing multi mode time cost quality trade off of construction project using opposition multiple objective difference evolution

Duc-Long Luong, Duc-Hoc Tran &

- Nghiên cứu tập trung phát triển một thuật toán tối ưu hóa mới, tiến hóa vi sai đa mục tiêu dựa trên đối lập (OMODE), được trình bày để giải quyết vấn đề cân bằng thời gian-chi phí-chất lượng (TCQT)

Mô hình OMODE được đánh giá cao nhờ hiệu quả trong giải quyết các bài toán đa mục tiêu Kết quả tìm kiếm mang lại nhiều lựa chọn khả thi hơn nhờ tính đa dạng cao của mô hình Hơn nữa, OMODE tối ưu hóa các giải pháp theo mục tiêu Pareto, đảm bảo mức độ chính xác cao và hiệu quả vượt trội trong các lần chạy mô phỏng.

- Nhược điểm: công cụ lập kế hoạch trong nghiên cứu chỉ xem xét dữ liệu đầu vào xác định và giả định các mối liên hệ giữa các công tác

Time cost quality trade off analysis for planning construction projects

Tianqi Wang, Moatassem Abdallah, Caroline Clevenger, Shahryar Monghasem

- Nghiên cứu thực hiện các tính toán bằng mô hình sử dụng Thuật toán di truyền sắp xếp không thống trị II (NSGA II) và tạo ra mô hình đánh đổi giữa thời gian, chi phí và chất lượng

- Ưu diểm: Hiệu suất của mô hình đã phát triển được kiểm tra bằng cách sử dụng mô hình xây dựng Dự án bao gồm

20 hoạt động để xác định sự cân bằng tối ưu giữa các mục tiêu quan trọng của dự án về thời gian, chi phí và chất lượng

- NSGA II được sử dụng để giải bài toán TCQT phi tuyến tính phức tạp và xác định các giải pháp tối ưu

Latin hypercube sampling based NSGA-

III optimization model for multimode resource constrained time cost quality safety trade off in construction projects

- Nghiên cứu trình bày một mô hình tối ưu hóa sự cân bằng giữa thời gian, chi phí, chất lượng & an toàn bị ràng buộc về tài nguyên đa phương thức Ngoài ra, nghiên cứu này còn xem xét đến sự hạn chế về nguồn lực sẵn có cho từng phương thức thực hiện hoạt động Thuật toán Di truyền phân loại không trội III (NSGA III) được sử dụng để phát triển mô hình

MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU

Giới thiệu chi tiết về thuật toán tối ưu Hướng Dòng Chảy – Flow Drection

Trong lưu vực thoát nước, lượng mưa dư thừa hay hiệu quả là phần lượng mưa chảy trên bề mặt đất và không thấm vào đất Thực tế, lượng nước còn lại trên mặt đất sau khi kết thúc lượng mưa và các tổn thất như ngăn chặn, bốc hơi nước và thấm xuống đất được gọi là dòng chảy trực tiếp Đến nay, đã có nhiều phương pháp được đề xuất để xác định dòng chảy trực tiếp, trong đó có phương pháp chỉ số ϕ [49].

Hình 3.1 Sơ đồ chỉ số ỉ [1]

Chỉ số ϕ (đơn vị cm/giờ) biểu thị lượng nước thất thoát trung bình khi có mưa, cho phép lượng mưa vượt quá giới hạn này chuyển trực tiếp thành dòng chảy Tức là tổng lưu lượng lớn nhất của chỉ số ϕ bằng độ cao của dòng chảy trực tiếp Lượng dòng chảy trực tiếp được tính bằng cách trừ chỉ số ϕ khỏi lượng mưa tại mỗi khoảng thời gian.

Trong đó các tham số rd, Rm, Δt và M lần lượt thể hiện lượng dòng chảy trực tiếp, lượng mưa, khoảng thời gian và một số bước thời gian

Giả định rằng coi lượng nước mưa biến mất bao gồm thẩm thấu, bay hơi và hóa rắn, và lưu lượng nước mưa được chuyển vào dòng trực tiếp sau khi đã trừ đi lượng bị mất Dòng này chuyển đến đầu ra của lưu vực thoát nước theo độ dốc của nó Quá trình này có thể được mô phỏng bằng cách chia lưu vực thoát nước thành nhiều ngăn Lưu lượng rò rỉ trong mỗi ngăn sẽ chuyển đến những ngăn khác dựa trên chiều cao và độ dốc của những ngăn xung quanh Phương pháp D8 [20] được xem là một phương pháp phổ biến nhất để xác định hướng của dòng Trong phương pháp này, dòng trực tiếp di chuyển đến một trong tám ngăn xung quanh [51] Phương pháp này giả sử mỗi ngăn trong tất cả tám ngăn có chiều cao và khoảng cách đến các ngăn bên cạnh tương quan nhau Sự khác nhau giữa chiều cao và khoảng cách giữa các ngăn liền kề được đo bằng hướng của dòng

Do đó, độ dốc của mỗi ngăn được tính toán và dòng trong mỗi ngăn di chuyển đến ngăn có độ dốc cao nhất Hình 3.2 minh họa dòng và tám vị trí xung quanh nó

Hình 3.2 Minh họa dòng và tám vị trí xung quanh nó [1]

Hình 3.3 Sơ đồ của phương pháp D8 [1]

Cuối cùng, hướng dòng chảy được xác định bằng thuật toán D8 cho toàn bộ lưu vực Do đó, sau khi chỉ định hướng dòng chảy, một giá trị được xem xét cho mỗi ô, giá trị này bằng số lượng ô chảy vào ô đó Do đó, số lượng lớn nhất được gán cho điểm đầu ra của lưu vực [1] Hình 3.3 cho thấy một sơ đồ của phương pháp D8

Hơn nữa, nếu chiều cao của một ngăn thấp hơn chiều cao của các ngăn lân cận, nó được coi là một rãnh nước và cần được lấp đầy tương ứng Hình 3.4 hiển thị vị trí của một rãnh nước trên đường của dòng chảy

Hình 3.4 Vị trí của một rãnh trên đường của dòng chảy [1]

Thuật toán FDA bắt nguồn từ phương pháp D8 trong việc xác định dòng chảy trong lưu vực thoát nước, sau khi chuyển lượng mưa dòng chảy Thuật toán này tạo ra mật độ ban đầu trong lưu vực thoát nước và không gian tìm kiếm vấn đề Tiếp đó, dòng chảy chảy đến nơi có vị trí độ cao thấp hơn, nhằm tìm ra kết quả tối ưu hoặc điểm ra có độ cao thấp nhất [1]

Thuật toán hoạt động dựa trên những giả định sau [1]:

- Mỗi dòng chảy có vị trí và chiều cao (hàm mục tiêu)

- Có β vị trí xung quanh mỗi dòng chảy, mỗi vị trí trong đó có một chiều cao (hàm mục tiêu)

- Tốc độ của dòng chảy liên hệ trực tiếp với độ dốc

- Dòng chảy có tốc độ V và chảy đến hướng có độ cao thấp nhất

- Điểm đầu ra của lưu vực là vị trí dòng chảy tối ưu nhất của hàm mục tiêu

Các tham số đầu vào của thuật toán gồm dân số α, số lượng lân cận β và bán kính lân cận ∆ Trong thuật toán FDA, vị trí của dòng chảy được tính toán theo công thức [1].

Flow_X i =lb+rand* ub-lb (2)

Trong đó: Flow_X(i): vị trí của dòng chảy thứ i lb: giới hạn dưới của biến quyết định up: giới hạn trên của biến quyết định rand: giá trị ngẫu nhiên từ 0 đến 1 với phân phối đồng nhất

Nó cũng giả sử rằng có β lận cận xung quanh mỗi dòng chảy, nơi mà vị trí của nó được tạo bởi mối quan hệ [1]:

Trong đó: Neighbor_X(j) là lân cận vị trí j; randn là một giá ngẫu nhiên với phân phối chuẩn, với trung bình là

0, và độ lệch chuẩn là 1;

∆ là chỉ số dẫn đến việc tìm kiếm trong một phạm vi nhỏ và số lượng lớn cho tham số này cho phép tìm kiếm trong một phạm vi lớn

Trong thực tế, việc tìm kiếm kết quả trên một khoảng lớn cho ra nhiều kết quả và tăng xác suất của việc tìm thấy kết quả tối ưu nhất Khi mà kết quả của thuật toán gần với kết quả tối ưu toàn cuc, tìm kiếm trên khoảng nhỏ sẽ tìm được kết quả tối ưu toàn cục với độ chính xác cao hơn, nhấn mạnh sự cân bằng của hai khả năng trên Lý do là khi chỉ áp dụng công cụ tìm kiếm toàn cục chỉ dẫn đến thuật toán thất bại trong việc tìm thấy kết quả tối ưu với độ chuẩn xác Mặt khác, chỉ sử dụng tìm kiếm cục bộ chỉ dẫn thuật toán rơi vào optima cục bộ Do đó, để cân bằng giưã tìm kiếm cục bộ và toàn cục, đề tài nghiên cứu hiện nay sử dụng công thức tuyến tính hạn chế ∆ từ toàn cục xuống cục bộ Do đó chỉ số ∆ hướng đến vị trị ngẫu nhiên cho thêm sự đa dạng [1]

* * * * Δ=(rand Xrand-rand Flow_X(i)) |(|Best_X-Flow_X(i)|)| W (4)

Trong đó: rand là số ngẫu nhiên với phân phối đồng nhất;

Xrand là vị trí ngẫu nhiên được tạo ra từ công thức(5);

W là trọng số phi tuyến tính với giá trị từ 0 đến vô cùng

Trong mối quan hệ này, thuật nghĩ đầu tiên cho thấy Flow_X(i) di chuyển đến vị trí ngẫu nghiên (Xrand) Với thuật ngữ thứ hai bằng cách tăng số vòng lặp, Flow_X(i) gần với Best_X and khoảng cách Euclidian giữa Best_X và Flow_X(i) giảm đến 0 Do đó, tìm kiếm cục bộ giảm W được tính theo công thức [1]:

Trong đó: rand là vec-tơ ngẫu nhiên với phân phối đồng nhất, hiển thị sự biến thể của W khi tăng dần số vòng lặp Nó là hiển nhiên khi W có nhiều biến thể khi tăng đân số vòng lặp Vấn đề này đảm bảo việc thoát khỏi cục bộ tối ưu trong FDA [1] Hình 3.5 cho thấy biểu đồ biến thiên của W bằng cách tăng lần lặp

Hình 3.5 Biến thiên của W bằng cách tăng lần lặp [1]

Như đã nhắc tới, dòng chảy di chuyển với tốc độ V đến lân cận với hàm mục tiêu thấp nhất Mặt khác, tốc độ của dòng đến lân cận liên hệ trực tiếp với độ dốc Mối liên hệ đó xác định đương vec-tơ tốc độ của dòng [1]:

Trong thuật toán dòng chảy tối ưu, hệ số góc của vectơ vị trí lân cận và vectơ vị trí hiện tại của dòng chảy (S0) đóng vai trò quan trọng Chỉ số ngẫu nhiên randn được sử dụng để khám phá nhiều kết quả khả thi và cải thiện khả năng tìm kiếm toàn cục Tương tự, vectơ hệ số góc của dòng chảy tại vị trí i liên quan đến các lân cận j cũng được xác định bởi biểu thức [1].

Sự khác biệt giữa thuật toán FDA và các thuật toán khác

Hiện nay có nhiều thuật toán khác nhau được biết đến như: thuật toán SA, PSO, WCA và thuật toán HCA có các điểm tương đồng với thuật toán FDA Tuy nhiên thuật toán FDA có các điểm khác biệt nổi bật sau:

Thuật toán SA là thuật toán tối ưu hóa dữ liệu đơn, trong mỗi lần lặp lại chỉ tạo ra một giải pháp Giải pháp này được cập nhật bằng cách chấp nhận xác suất riêng và vùng lân cận Tuy nhiên FDA là một dạng thuật toán dựa trên bầy đàn và FDA tạo ra nhiều giải pháp trong mỗi vòng lặp FDA cũng tạo ra nhiều vùng lân cận xung quanh mỗi giải pháp, và vị trí mỗi giải pháp được cập nhật bằng cách xem xét các tiêu chí khác nhau như độ dốc tối đa đối với các vùng lân cận này, vận tốc, và cả độ dốc khía cạnh (độ dốc là giải pháp tốt nhất cho đến nay) Trong khi, với SA thì các thông số này không được xem xét [1]

PSO là một trong những thuật toán tối ưu hóa dựa trên bầy đàn Mỗi cá nhân trong thuật toán này có vị trí và vận tốc Vận tốc này được tính theo khoảng cách từ trải nghiệm tốt nhất của mỗi cá nhân và trải nghiệm tốt nhất của tất cả các cá nhân

Nhưng với FDA, tốc độ của các cá nhân được cập nhật dựa trên độ dốc đối với các vùng lân cận xung quanh của mỗi cá nhân Độ dốc của vùng lân cận có quan hệ trực tiếp với sự khác biệt của các hàm mục tiêu và khoảng cách với vùng lân cận (sự khác biệt về vị trí) Do đó, tương tự vị trí thì hàm mục tiêu có tác động đến việc cập nhật vận tốc của cá nhân

WCA là một trong những thuật toán tối ưu dựa trên vật lý tốt nhất Trong thuật toán này, các giọt mưa di chuyển theo hướng dòng chảy, và dòng chảy di chuyển ra biển (tối ưu toàn cầu) Trong thuật toán này, để thoát khỏi mức tối ưu cục bộ, giả định rằng các giọt mưa bị bay hơi Trong khi, việc thoát khỏi mức tối ưu cục bộ trong FDA dựa trên việc lấp đầy rãnh nước và di chuyển đến vị trí khác hoặc di chuyển dựa trên độ dốc khía cạnh Trong FDA, tập trung vào dòng chảy chuyển động trong lưu vực sau khi mất nước Trong thuật toán đã trình bày có các khái niệm khác nhau như độ dốc, vận tốc của dòng chảy, độ chìm trong

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ lưu vực và độ dốc khía cạnh được xem xét Tuy nhiên, trong WCA các khái niệm như vậy không được xem xét [1]

Một thuật toán tối ưu khác là HCA Thuật toán này cũng giống như FDA là thuật toán tối ưu dựa trên vật lý HCA giả định các giai đoạn khác nhau đối với nước bao gồm giai đoạn dòng chảy, giai đoạn bay hơi và giai đoạn ngưng tụ Như đã đề cập, FDA được thiết kế dựa trên sự tập trung vào chuyển động dòng chảy trực tiếp trong lưu vực Do đó, chỉ có sự tương đồng có thể thấy giữa hai thuật toán này là ở giai đoạn dòng chảy Trong HCA được giả định rằng mỗi cá nhân có vận tốc trong giai đoạn nước chảy Vận tốc này trong HCA được xác định dựa trên độ sâu của sông và đất trong nước Trong khi, với FDA thì vận tốc của dòng chảy được xác định theo độ dốc của từng dòng nước đối với nước lân cận xung quanh Sự khác biệt giữa hai thuật toán này là tìm kiếm vấn đề không gian Trong HCA, không gian bài toán được xem như một đồ thị Tuy nhiên trong FDA thì mỗi cá nhân trong không gian tìm kiếm vấn đề bằng một ô và nhiều vùng lân cận được tạo cho nó Sau đó dòng chảy trong các ô này được chuyển sang vùng lân cận có độ dốc lớn nhất [1]

Theo như vấn đề thảo luận trên, FDA mang đến cơ chế mới để thực hiện tối ưu hóa Sự khác biệt chính của FDA với các thuật toán tương tư khác là sử dụng các chiến lược cụ thể để chỉ định một số thời lượng của quá trình tìm kiếm cho tìm kiếm toàn cầu và phần còn lại cho tìm kiếm cục bộ Nguyên tắc này được lưu trữ bằng cách xác định bán kính vùng lân cận giảm từ giá trị lớn xuống giá trị nhỏ và quá trình lấp đầy rãnh nước giúp thoát khỏi các giải pháp cục bộ Nguyên tắc này được lưu trữ bằng cách xác định bán kính vùng lân cận giảm từ giá trị lớn xuống giá trị nhỏ và quá trình lấp đầy rãnh giúp thoát khỏi các giải pháp cục bộ [1]

ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH

Giới thiệu về case study về tối ưu tiến độ, chi phí, chất lượng trong một dự án xây dựng

Nghiên cứu này sẽ so sánh phương pháp FDA được đề xuất với một bài báo [4] để chứng minh tính ưu việt của FDA trong việc tối ưu hóa sự cân bằng giữa tiến độ, chi phí và chất lượng.

Thời gian, chi phí và chất lượng là ba yếu tố quan trọng nhưng thường mâu thuẫn nhau phải được cân bằng một cách tối ưu trong quá trình lập kế hoạch và quản lý các dự án xây dựng Tối ưu hóa cân bằng giữa ba yếu tố này trong phạm vi dự án là cần thiết để tối đa hóa thành công tổng thể của dự án

Dự án bao gồm 60 công tác, mỗi công tác có 5 trường hợp thực hiện khả thi Hình 4.1 Cho thấy các mối quan hệ giữa các công tác của dự án

Bảng 4.1 và Bảng 4.2 cho thấy thời gian, chi phí chất lượng của từng công tác ứng với 5 trường hợp khác nhau, tạo ra 5 60 trường hợp kết hợp để hoàn thành toàn bộ dự án Mỗi sự kết hợp có thể có một kết quả hiệu suất dự án duy nhất, những người ra quyết định phải tìm kiếm một số lượng lớn các trường hợp kết hợp phù hợp để tìm ra giải pháp cân bằng tối ưu giữa thời gian, chi phí và chất

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ lượng của dự án xây dựng Trong ví dụ này sử dụng mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu mới được phát triển để tìm kiếm nhiều giải pháp tiềm năng

Bảng 4.1 Các trường hợp về thời gian, chi phí, chất lượng của dự án

Bảng 4.2 Các trường hợp về thời gian, chi phí, chất lượng của dự án (tiếp theo)

Trường hợp 3 Trường hợp 4 Trường hợp 5

- Đối với việc giảm thiểu tổng thời gian của dự án, được thể hiện trong Công thức như sau:

Minimize_project_time_T=  T =Max ES +d (15)

Trong đó: T n S n là thời gian của công tác thứ n , n=1, 2, …, l trên đường găng l là tổng số các công tác thuộc đường găng

ES i là khởi sớm của công tác n d n là thời gian thực hiện công tác n

- Đối với việc giảm thiểu tổng chi phí của dự án, được thể hiện trong Công thức như sau: n i n=1

Trong đó: cos_t i là chi phí của hoạt động thứ i ứng với một công tác cụ thể n là tổng số công tác

- Đối với việc đánh giá chất lượng của dự án, được thể hiện trong Công thức Chỉ số chất lượng – Quality Performance Index (QPI):

T i là thời lượng của hoạt động thứ i, với T i >0 a i , b i , c i là các hệ số được quyết định bởi hàm bậc hai theo hình 4.2

Hình 4.2 cho thấy SDi , BDi, LDi là thời lượng ngắn nhất, thời lượng tốt nhất, thời lượng dài nhất của hoạt động i

* Các thông số đầu vào của thuật toán

Bảng 4.3 Thông số FDA case 1

Số dòng chảy lân cận (Neighbor size) β 3

Số vòng lặp tối đa

Số lượng biến quyết định (Number of decision variables) dim 60

Cận dưới (Lower boundary) lb [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,

Cận trên (Upper boundary) ub [4, 4, 4, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 4, 4, 4, 5, 4, 4, 3, 4, 5, 5, 5, 5,

Nhiều ca làm việc thường được sử dụng trong các dự án xây dựng để đáp ứng các yêu cầu của dự án Tuy nhiên, ca làm việc buổi tối và ban đêm làm tăng nguy cơ xảy ra các sự cố bất lợi và do đó phải được sử dụng ở mức tối thiểu có thể Tối ưu hóa cân bằng giữa thời gian thực hiện dự án, chi phí dự án và việc sử dụng các ca làm việc buổi tối và ban đêm trong khi vẫn duy trì tất cả logic công việc và các hạn chế về nguồn lực sẵn có là cần thiết để nâng cao thành công chung của dự án xây dựng [6]

Xây dựng bài toán đánh đổi thời gian, chi phí và sử dụng lao động để chứng mính tính ưu việt của FDA

Dự án bao gồm 15 công tác Hình 4.4 Cho thấy các mối quan hệ giữa các công tác của dự án

Mỗi công tác bao gồm 7 trường hợp các ca làm việc, ứng với thời gian thi công, chi phí thực hiện và nhân lực tương ứng cho trong Bảng 4.4

Bảng 4.4 Các trường hợp về thời gian, chi phí, nhu cầu lao động theo ca dự án

Thời gian (ngày) Chi phí ($) Nhu cầu nhân lực j = 1 j = 2 j = 3

S n = 1 nghĩa là làm 3 ca (ca ngày, ca tối và ca đêm)

S n = 2 nghĩa là làm 2 ca (ca ngày và ca tối)

S n = 3 nghĩa là làm ca (ca ngày và đêm)

S n =4 nghĩa là làm hai ca (ca tối và ca đêm)

S n =5 nghĩa là làm một ca (ca ngày)

S n =6 nghĩa là làm một ca (ca tối)

S n =7 nghĩa là làm một ca (ca đêm)

- Tương tự như như case study 1, cách tính tối ưu tổng thời gian thực hiện dự án và chi phí thực hiện dự án theo công thức(20), (21), (22)

- Đối với việc giảm thiểu thời gian sử dụng lao động cho ca buổi tối và ca đêm, công thức tính cụ thể như sau [6]:

Minimize_LHEN=LHE+LHN(1+W) if SS= 3 (Three shifts systemSS) (23)

LHEN=LHE if SS=2(Two shifts system) (24)

LHEN là tổng số giờ làm việc của ca buối tối và ca đêm

LHE là tổng số giờ làm việc của ca buổi tối

LHN là tổng số giờ làm việc cuả ca đêm

Do rủi ro đối mặt khi làm việc ca đêm thường cao hơn so với các ca khác nên W là trọng số dùng để tính thời gian làm việc ca đêm Trong ví dụ nghiên cứu trường hợp thứ 2 này

R n,k là nhu cầu lao động của công tác n ở ca thứ k, k=1 làm ca ngày, k=2 làm ca buổi tối, k=3 làm ca đêm

HE là giờ làm việc ca buổi tối (7.5h/ ngày) (4h chiều tới nửa đêm)

HN là giờ làm việc ca đêm (7h/ ngày) (nửa đêm tới 8h sáng)

Bảng 4.5 Thông số đầu vào case 2

Số dòng chảy lân cận

Cận dưới (Lower boundary) lb [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

Cận trên (Upper boundary) ub [7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7]

Giải bằng mô hình

Thuật toán FDA cho hai case study được mã hóa bằng PYTHON Thiết bị được sử dụng để chạy ra kết quả là CPU i7-8750H 2,20 GHz và RAM 8,0 GB

Bảng 4.6 trình bày các kết quả tối ưu về Thời gian, Chi phí và Chất lượng bằng cách sử dụng thuật toán FDA Thực tế, tầm quan trọng của tối ưu về Thời gian, Chi phí và Chất lượng tùy thuộc vào mỗi dự án Trong Bảng 4.6 còn có phần ba yếu tố này được tối ưu hóa đồng thời, mang lại thêm các sự lựa chọn cho Người quản lý dự án trong việc lựa chọn phương án để đạt được kết quả mong muốn tốt hơn

LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: BÙI NHẬT TRÍ

Bảng 4.6 Kết quả Case study 1 sau khi chạy thuật toán FDA

No Partial Set Alternatives Time

Hình 4.4 Pareto 3D case 1 (tối ưu thời gian)

Hình 4.5 Pareto Time-Cost case 1 (tối ưu thời gian)

Hình 4.6 Pareto Time-Quality case 1 (tối ưu thời gian)

Hình 4.7 Pareto 3D case 1 (tối ưu chi phí)

Hình 4.8 Pareto Cost-Time case 1 (tối ưu chi phí)

Hình 4.9 Pareto Cost-Quality case 1 (tối ưu chi phí)

Hình 4.10 Pareto 3D case 1 (tối ưu chất lượng)

Hình 4.11 Pareto Quality-Cost case 1 (tối ưu chất lượng)

Hình 4.12 Pareto Quality-Time case 1 (tối ưu chất lượng)

Hình 4.13 Pareto thỏa hiệp giữa Thời gian-Chi phí-Chất lượng

* Kết quả tối ưu của case study 2

Hình 4.14 Pareto 3D kết quả tối ưu case 2

Hình 4.15 Kết quả tối ưu Thời gian-Chi phí case 2

Hình 4.16 Kết quả tối ưu Chi phí-Thời gian làm ca tối & đêm case 2

Hình 4.17 Kết quả tối ưu Thời gian-Thời gian làm ca tối & đêm case 2

ỨNG DỤNG VÀO THỰC TIỄN

Mở đầu

Nghiên cứu này sẽ tiến hành phân tích một dự án thực tế mà bản thân tôi đã tham gia Các dữ liệu ban đầu sẽ được mã hóa sao cho phù hợp và sử dụng thuật toán FDA nhằm giải quyết bài toán tối ưu về Thời gian, Chi phí và Chất lượng dự án

Tuy nhiên, do tính chất một dự án thi công thực tế các công tác thi công chỉ có đạt chất lượng hoặc không đạt chất lượng (phải đập bỏ, thi công lại hay chỉnh sửa lại) Nên trong nghiên cứ này chỉ mã hóa các dữ liệu để tối ưu về Thời gian và Chi phí thực hiện dự án Đặc biệt, tính chất của dự án là xưởng phụ vụ sản xuất nên chủ đầu tư có đề xuất tiến độ nhanh hơn bình thường, do đó phát sinh thêm các chi phí cho từng công tác thi công Chẳng hạn như chi phí tăng ca, chi phí thuê thêm máy móc thiết bị, chi phí cho các rủi ro do có thể thi công không đạt chất lượng dẫn đến phải thi công lại…

Giới thiệu dự án xây dựng nhà xưởng ST Food tại khu công nghiệp Vsip 2 Bình Dương

5.2.1 Vị trí, đặc điểm dự án

Tên dự án: S.T.FOOD MARKETING FACTORY in Viet Nam

Chủ đầu tư: S.T.FOOD MARKETING Vietnam Co Ltd

Vị trí: Đường 24, VSIP II-A, Tân Uyên, Bình Dương

Dự án do công ty NICON thiết kế và thi công theo hình thức Design and Build Dự án đã hoàn thành và bàn giao cho chủ đầu tư đưa vào sử dụng

Hình 5.1 Công trình ST Food bàn giao đưa vào sử dụng 5.2.2 Thuận lợi, khó khăn thực hiện dự án

Công trình nằm trong khu công nghiệp VSIP II-A, một khu công nghiệp hiện đại và khang trang với đầy đủ kết nối hạ tầng kỹ thuật và giao thông thuận tiện Khu công nghiệp VSIP II-A được đầu tư, xây dựng với cơ sở hạ tầng tốt, được vận hành chuyên nghiệp, cung cấp các dịch vụ tốt nhất cho khách thuê xưởng và thuê đất xây dựng xưởng tại đây

Với vị trí giao thông hết sức thuận lợi, đường DT742 kết nối với Quốc lộ 13 thuận tiện di chuyển về Tp Hồ Chí Minh, đường cao tốc Mỹ Phước-Tân Vạn kết nối với Quận 9, Tp Hồ Chí Minh dễ dàng, nhiều tuyến đường khác kết nối với hai thành phố Biên Hòa, Đồng Nai Ngoài ra, tuyến đường Vành Đai 4 qua 5 tỉnh thành (Tp Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng tàu, Long An) kết nối cả vùng Kinh Tế Trọng điểm Phía Nam Phía Tây, đường DT741 kết nối với các tỉnh Bình Phước và Tây Nguyên

Vị trí ban đầu được xây dựng trên một lô đất trống, gồm nhiều công việc triển khai ban đầu

Là dự án Design and Build nên chủ đầu tư thường xuyên thay đổi thiết kế dẫn đến các công việc điều chỉnh bản vẽ thiết kế phải được thực hiện kịp thời để đảm bảo tiến độ thi công

Do dự án xưởng sản xuất có yêu cầu đưa vào sử dụng sớm để kịp thời sản xuất, nên công trình phải hoàn thành trong thời hạn do chủ đầu tư quy định Thời hạn yêu cầu của chủ đầu tư là sớm hơn so với thời gian thi công thông thường.

Các phương án về tiến độ, chi phí, nhân lực trong quá trình thực hiện dự án

5.3.1 Các phương án về tiến độ

Dự án này có những mối quan hệ phụ thuộc vào thời gian trễ giữa các hoạt động với nhau như: Finish-Start, Start-Start, Finish-Finish được thể hiện cụ thể qua Hình 5.2

Hình 5.2 Mối liên hệ giữa các công tác

Dự án bao gồm 57 công tác thi công Bảng 5.1 Cho thấy các mối quan hệ giữa các công tác của dự án

Bảng 5.1 Bảng mối liên hệ giữa các công tác thi công

STT Tên công tác Công tác nối trước

1 Huy động thiết bị và thiết lập công trường

2 Nộp và phê duyệt các tài liệu ban đầu (chủng loại vật tư, bản vẽ shopdrawing và bản vẽ biện pháp thi công) 1SS

3 Đặt hàng phần kết cấu thép 2SS+15 days

II/ Công tác Xây lắp

1/ Nhà kho a/ Phần Kết cấu

4 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông

Móng và Đà kiềng 2SS+5 days

5 Phần lắp dựng kết cấu thép 4FS-3 days

6 Công tác Nền xưởng (Đào và lấp đất, chống mối, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông nền) 5SS+30 days b/ Phần Hoàn thiện Nhà kho

7 Công tác hoàn thiện nền 6FS+7 days

8 Công tác xây tô 5SS+21 days

9 CCLD cửa đi và cửa sổ (Cửa cuốn, Cửa thép, Cửa thép chống cháy, Cửa nhôm, Cửa sổ, vách cố định) 8

10 Công tác sơn 8FS+7 days

11 Công tác ốp lát và đóng trần 10FF+7 days

12 Các công tác khác (Lắp đặt vách ngằn vệ sinh) 11FF+7 days c/ Hệ thống MEP

13 Hệ thống điện 12FF-7 days

14 Hệ thống HVAC 13FF-5 days

15 Hệ thống PCCC 14FF-10 days

16 Hệ thống Cấp thoát nước 15FF-5 days

2/ Tòa nhà Văn phòng

LUẬN VĂN THẠC SĨ 2023 HVTH: BÙI NHẬT TRÍ a/ Phần Kết cấu

17 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông

Móng và Cổ cột 4SS+30 days

18 Đào và lấp đất, chống mối, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông nền 17

19 GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông cột tầng 1, sàn lầu 1, cột tầng 2 và mái 18 b/ Phần Hoàn thiện

20 Công tác xây tô 19FS+10 days

21 CCLD cửa đi và cửa sổ (Cửa cuốn, Cửa thép, Cửa thép chống cháy, Cửa nhôm, Cửa sổ, vách cố định) 20SS+28 days

22 Công tác chống thấm 20SS

23 Công tác trần 20FS+5 days

24 Công tác sơn 21SS+30 days

25 Công tác ốp lát 24SS days

26 Lắp đặt vệ sinh & Vách ngăn vệ sinh 25

27 Các công tác khác (Tường chung & Bao che, Bể tự hoại

6m3 ) 26FF+3 days c/ Hệ thống MEP

29 Hệ thống HVAC 28FF-5 days

3/ Bể nước ngầm, Phòng bơm và Phòng chứa rác a/ Bể nước ngầm

32 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Đáy bể 4

33 GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Vách bể và nắp bể 32

34 Chống thấm và Ốp lát 33

35 Kiểm tra và lấp đất 34 b/ Phòng bơm và Phòng chứa rác

36 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông cột tầng 1 và mái 35 c/ Công tác Hoàn thiện Phòng bơm, Phòng chứa rác

37 Công tác Hoàn thiện (Công tác xây tô, Lắp đặt Cửa và cửa sổ, Chống thấm mái, Hoàn thiện sàn, Sơn) 36FS+7 days

38 Công tác khác (Khung thép và lưới thép bao quanh) 37FF+3 days c/ Hệ thống MEP

42 Công tác thi công Kết cấu 36

43 Công tác Hoàn thiện 42FS+7 days

44 Công tác thi công MEP 43FF

45 Thi công Móng và nền 42

46 Lắp đặt kết cấu thép nhà xe và lắp đặt hệ thống ME 45

47 Hệ thống MEP ngầm 4SS+14 days

48 Hệ thống thoát nước mưa 47SS+14 days

49 Đường nội bộ 48SS+50 days

50 Hàng rào và cổng 49FF+5 days

III/ Kiểm tra và bàn giao

52 Chạy hệ thống điện và nước 41FS+3 days

54 Giấy chứng nhận quyền sở hữu 53

55 Tài liệu hoàn công 27FF+5 days

56 Khắc phục và kiểm tra khuyết tật 54FF+1 day

57 Bàn giao cuối cùng 56FF+3 days

5.3.2 Các phương án về chi phí Đối với dự án đang xét BOQ (Bill of quantity) báo giá bao gồm 4 phần chính:

- Tiện ích và yêu cầu chung (Preliminary & General Requirements)

- Các công tác xây dựng chính (Main building works)

- Các công tác MEP (Mechanical, Electrical & Plumbing works)

- Các công tác khác (External works)

Chi phí tiện ích và yêu cầu chung bao gồm chi phí cố định trong suốt quá trình triển khai dự án và chi phí cố định theo tháng Trong đó, chi phí trả theo tháng thay đổi theo tiến độ thực hiện dự án Các khoản chi phí này bao gồm: điện, nước, internet, bảo vệ, thuê giàn giáo, thuê máy móc thiết bị, lương hàng tháng cho ban chỉ huy công trình, v.v Bảng 5.2 liệt kê các chi phí tiện ích và yêu cầu chung mà Nhà thầu chính ước tính cần thiết để thực hiện dự án (dự kiến thời gian thi công là 8 tháng).

Bảng 5.2 Chi phí tiện ích và yêu cầu chung

STT DIỄN GIẢI ĐVT KL ĐƠN GIÁ

Bảo hiểm (Bảo hiểm cho người lao động cho tất cả người lao động và nhà thầu phụ, Bảo hiểm bên thứ ba) gói 1

Performance bond/ Trái phiếu hợp đồng (Bảo lãnh tạm ứng, Bảo lãnh thực hiện hợp đồng, Bảo lãnh bảo hành) gói 1

Các biện pháp an toàn tại công trường (Biển báo, Rào chắn an toàn, …) gói 1

Các khu tiện ích tạm (Văn phòng công cho nhà thầu, CĐT, tư vấn,

Phòng họp, Khu huấn luyện an toàn, Nhà kho & xưởng, Bãi đậu xe, Nhà vệ sinh, Đường tạm) gói 1

Dịch vụ tạm thời (Hệ thống cấp điện & nước, Hệ thống chiếu sáng, Điện thoại & Internet, Thoát nước thải) gói 1

8 Hàng rào tạm (cao 1.50m đến

9 Bảng thông tin dự án gói 1

10 Đường vào công trình (Lối vào cho xe tải, thoát nước tạm thời, cầu rửa xe ) gói 1

11 Biện pháp thi công gói 1

12 Bản vẽ Shopdrawing và Kế hoạch hoàn công gói 1

Các biện pháp kiểm soát chất lượng

(Thử nghiệm & vận hành, Danh mục vật liệu & mẫu, Kiểm tra

14 Giấy phép xây dựng của cơ quan có thẩm quyền từ khu công nghiệp gói 1

15 An ninh (Cabin canh gác, Thiết bị an ninh, Camera quan sát) gói 1

16 Vệ sinh và bàn giao gói 1

17 As-built/ Hoàn công gói 1

Chi phí sơ bộ (Điện & nước tạm hàng tháng, Kỹ sư trực điện & nước tại công trường, Hệ thống điện thoại, photo, internet tạm thời) tháng 8

19 Kỹ sư an toàn, vệ sinh môi trường

& phòng chống cháy nổ tháng 8

20 Nhân viên bảo vệ tháng 8

21 Nhân viên dọn dẹp vệ sinh tháng 8

22 Giàn giáo, bao che tháng 8

23 Lương ban chỉ huy công trình tháng 8

Chi phí xây dựng các công tác chính, chi phí công tác MEP, chi phí các công tác khác và Tiến độ thi công dự án không khớp các đầu mục công việc với nhau

Do đó ta phải có bước tính để quy về chung một đầu mục công việc, ở đây lấy các đầu mục trong tiến độ thi công làm cơ sở ta tính được chi phí các đầu mục công việc Chẳng hạn như: Đối với công tác thi công đào đất móng, chi phí bằng tổng các chi phí tiện ích, chi phí chung và chi phí nhân công vật tư đào đất móng Ta được Bảng 5.3 là bảng chi phí ứng với các đầu mục công việc theo ba trường hợp có thể triển khai thi công Trong bảng các đơn giá được thống kê lại dựa theo các báo giá của thầu phụ, tổ đội trực tiếp thi công

Bảng 5.3 cho thấy thời gian, chi phí của từng công tác ứng với 3 trường hợp khác nhau, tạo ra 3 57 trường hợp kết hợp để hoàn thành toàn bộ dự án Mỗi sự kết hợp có thể có một kết quả hiệu suất dự án duy nhất, những người ra quyết định phải tìm kiếm một số lượng lớn các trường hợp kết hợp phù hợp để tìm ra giải pháp cân bằng tối ưu giữa thời gian, chi phí của dự án xây dựng này nhằm đề ra kế hoạch thi công phù hợp để bám sát kế hoạch thời gian đã kí kết hợp đồng vừa mang lại lợi nhuận tốt nhất cho công ty

Bảng 5.3 Bảng chi phí theo các đầu mục công việc của tiến độ

Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3

Chi phí thi công trực tiếp (VND)

1 Huy động thiết bị và thiết lập công trường 14 75.000.000 11 84.000.000 10 106.600.000

Nộp và phê duyệt các tài liệu ban đầu

(chủng loại vật tư, bản vẽ shopdrawing và bản vẽ biện pháp thi công)

3 Đặt hàng phần kết cấu thép 50 8.700.000.000 42 9.660.000.000 38 11.233.200.000

II/ Công tác Xây lắp

1/ Nhà kho a/ Phần Kết cấu

4 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Móng và Đà kiềng 54 1.050.000.000 50 1.207.500.000 47 1.531.800.000

5 Phần lắp dựng kết cấu thép 44 1.800.000.000 38 2.152.500.000 35 2.730.600.000

Công tác Nền xưởng (Đào và lấp đất, chống mối, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông nền)

28 2.450.000.000 24 2.782.500.000 22 3.382.800.000 b/ Phần Hoàn thiện Nhà kho

7 Công tác hoàn thiện nền 35 1.210.000.000 30 1.585.500.000 26 2.011.400.000

CCLD cửa đi và cửa sổ (Cửa cuốn, Cửa thép, Cửa thép chống cháy, Cửa nhôm,

Cửa sổ, vách cố định)

11 Công tác ốp lát và đóng trần 28 35.000.000 25 42.000.000 23 53.300.000

12 Các công tác khác (Lắp đặt vách ngằn vệ sinh) 16 70.000.000 12 96.600.000 11 122.600.000 c/ Hệ thống MEP

16 Hệ thống Cấp thoát nước 105 1.029.000.000 95 1.217.000.000 90 1.801.100.000

2/ Tòa nhà Văn phòng a/ Phần Kết cấu

17 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Móng và Cổ cột 22 238.000.000 17 288.800.000 16 335.800.000

18 Đào và lấp đất, chống mối, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông nền 18 168.000.000 14 194.300.000 12 246.500.000

GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông cột tầng 1, sàn lầu 1, cột tầng 2 và mái

CCLD cửa đi và cửa sổ (Cửa cuốn, Cửa thép, Cửa thép chống cháy, Cửa nhôm,

Cửa sổ, vách cố định) 30 995.000.000 26 1.270.500.000 24 1.611.800.000

26 Lắp đặt vệ sinh & Vách ngăn vệ sinh 18 279.000.000 14 322.300.000 12 408.900.000

27 Các công tác khác (Tường chung & Bao che, Bể tự hoại 6m3 ) 14 51.500.000 11 62.200.000 9 75.600.000 c/ Hệ thống MEP

3/ Bể nước ngầm, Phòng bơm và

Phòng chứa rác a/ Bể nước ngầm

32 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Đáy bể 20 392.000.000 16 461.000.000 15 584.800.000

33 GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông Vách bể và nắp bể 24 551.000.000 20 648.100.000 17 897.500.000

34 Chống thấm và Ốp lát 14 243.000.000 10 285.900.000 9 395.900.000

35 Kiểm tra và lấp đất 5 36.000.000 4 42.400.000 4 40.300.000 b/ Phòng bơm và Phòng chứa rác

36 Đào đất, GCLD cốt thép, GCLD ván khuôn, đổ bê tông cột tầng 1 và mái 14 112.000.000 11 131.700.000 10 169.900.000 c/ Công tác Hoàn thiện Phòng bơm,

Công tác Hoàn thiện (Công tác xây tô,

Lắp đặt Cửa và cửa sổ, Chống thấm mái,

38 Công tác khác (Khung thép và lưới thép bao quanh) 10 8.000.000 8 10.200.000 7 14.000.000 d/ Hệ thống MEP

42 Công tác thi công Kết cấu 23 120.000.000 19 148.700.000 17 188.600.000

44 Công tác thi công MEP 30 105.000.000 25 134.600.000 22 170.700.000

45 Thi công Móng và nền 22 64.500.000 18 119.200.000 14 110.800.000

46 Lắp đặt kết cấu thép nhà xe và lắp đặt hệ thống ME 20 156.000.000 16 195.300.000 14 263.900.000

48 Hệ thống thoát nước mưa 88 1.323.000.000 82 1.708.700.000 78 2.330.200.000

50 Hàng rào và cổng 115 1.584.000.000 102 2.045.800.000 95 2.789.800.000

III/ Kiểm tra và bàn giao

52 Chạy hệ thống điện và nước 30 168.000.000 25 209.100.000 22 294.100.000

54 Giấy chứng nhận quyền sở hữu 30 300.000.000 26 373.300.000 24 524.900.000

56 Khắc phục và kiểm tra khuyết tật 35 105.000.000 30 130.700.000 27 174.000.000

57 Bàn giao cuối cùng 7 35.000.000 6 40.500.000 5 51.300.000

Chuẩn hóa dữ liệu và giải bằng thuật toán

5.4.1 Dữ liệu đầu vào và thiết lập các thông số thuật toán

Dữ liệu đầu vào được cho như trong các bảng 5.2 và Bảng 5.3

- Đối với việc giảm thiểu tổng thời gian của dự án, được thể hiện trong Công thức như sau:

Minimize_project_time_T=  T =Max ES +d (30)

Trong đó: T n S n là thời gian của công tác thứ n , n=1, 2, …, l trên đường găng l là tổng số các công tác thuộc đường găng

ES i là khởi sớm của công tác n d n là thời gian thực hiện công tác n

- Đối với việc giảm thiểu tổng chi phí của dự án, được thể hiện trong Công thức như sau:

Minimize_project_cost=  DC +PC +MC (32) i i

Trong đó: DC S I I , PC S I I , MC S I I lần lượt là Chi phí trực tiếp, chi phí cố định và chi phí hàng tháng m là thời gian thi công thực tế (đơn vị tháng) Với m=roundup(project_time(days)/30)

 là tổng các Chi phí hàng tháng

Bảng 5.4 Thông số đầu vào

Số dòng chảy lân cận

Cận dưới (Lower boundary) lb [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,

Cận trên (Upper boundary) ub [3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,

5.4.2 Giải các vấn đề cân bằng tối ưu cần đạt được bằng thuật toán

Hình 5.4 Kết quả tối ưu Thời gian-Chi phí case 3 (thời gian nhỏ hơn 220 ngày)

Hình 5.3 Kết quả tối ưu Thời gian-Chi phí case 3

No Partial Set Alternatives Time

Tiêu đề	Ứng dụng thuật toán hướng dòng chảy cho các bài toán tối ưu đa mục tiêu trong quản lý xây dựng
Tác giả	Bùi Nhật Trí
Người hướng dẫn	PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn, TS. Chu Việt Cường
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
Chuyên ngành	Quản lý xây dựng
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	2,15 MB