TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 48 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU HOÁ THEO CHỈ TIÊU THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ TRÊN SƠ ĐỒ MẠNG ESTABLISHING AN OPTMIZING PROGRAM BY TIME AND COST STANDARDS FOR NETWORK DIAGRAM Phạm Thị Trang Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng là một trong những giải pháp tương đối hữu hiệu nhằm rút ngắn thời gian thực hiện từng danh mục công việc hay toàn bộ công trình tương ứng với tổng chi phí thấp nhất. Xuất phát từ vấn đề hạn chế về nguồn vốn đầu tư trong xây dựng, tính cạnh tranh khốc liệt về giá thành và hiệu quả của việc rút ngắn thời gian thi công để sớm đưa công trình vào khai thác, nên việc nghiên cứu thiết lập chương trình tính toán tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian với chi phí tăng thêm nhỏ nhất là hết sức cần thiết nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao trong việc tổ chức sản xuất xây dựng công trình. ABSTRACT Establishing an optimizing by time and cost standards for the network diagram is a relatively effective solution to reduce the implementation time for each category of work or the whole project at the lowest cost. Based on the limited building investment, high competion in terms price and effect of the reduced implementation time to put the project into early operation, it is necessary to study and establish an optimizing time and cost standards for the network diagram, in order to bring about high economic effect in organizing and implementing the construction. 1. Đặt vấn đề Năm 2007 Việt Nam gia nhập WTO. Nguồn vốn FDI tuôn chảy ào ạt vào nước ta đã đem lại cơ hội mới và nhiều thách thức to lớn cho sự phát triển của thị trường xây dựng nước ta trong giai đoạn sắp tới. Hơn thế nửa, việc mở cửa thị trường sẽ tạo ra áp lực cạnh tranh rất cao cho tất cả doanh nghiệp hiện đang hoạt động trong lĩnh vực xây dựng. Các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài với tiềm lực tài chính mạnh và phong cách quản lý hiện đại sẽ là những đối thủ cạnh tranh thực sự đối với các doanh nghiệp trong nước. Do vậy đòi hỏi ngành xây dựng trong nước cần nâng cao năng lực cạnh tranh, phát triển phù hợp với tiêu chuẩn và thông lệ Quốc tế. Một trong số những vấn đề mấu chốt để tạo nên năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp xây dựng chính là việc rút ngắn thời gian thi công với chi phí tăng thêm ít nhất nhằm tạo hiệu quả kinh tế cao khi sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng. Ngày nay máy tính điện tử đã được sử dụng rất phổ biến, các chương trình phần mềm liên quan đến lập kế hoạch tiến độ, điều chỉnh và tối ưu hoá kế hoạch tiến độ đã có sẵn khá nhiều, tiêu biểu có phần mềm Microsoft Project với nhiều tính năng ưu việt và TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 49 tiện dụng nhưng chỉ giải quyết được một số trong những bài toán đặt ra về tối ưu hoá sơ đồ mạng như tối ưu tài nguyên, thời gian, n hân lực. Tuy nhiên bài toán tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng đang là vấn đề đáng quan tâm trong nền kinh tế thị trường có tính cạnh tranh khốc liệt về giá thành công trình. Với chương trình WinQSB đã giải quyết được bài toán tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí, tuy nhiên nó còn tiềm ẩn nhiều mặt hạn chế, chính vì thế bài báo này đã cung cấp một chương trình tính toán tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí hoàn thiện hơn và giải quyết những nhược điểm của chương trình WinQSB. 2. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Thiết lập chương trình tối ưu hóa sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí nhằm góp phần tạo điều kiện tự động hoá quá trình rút ngắn thời gian thi công xây dựng. 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Lĩnh vực lập kế hoạch tổ chức và chỉ đạo thi công công trình xây dựng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp sơ đồ mạng lưới: Đó là mô hình lập kế hoạch dựa trên cơ sở lý thuyết đồ thị; công thức toán học; thuật toán tìm đường đi dài nhất, lý thuyết về lập kế hoạch chỉ đạo sản xuất trong các doanh nghiệp xây dựng. 3. Mô hình bài toán tối ưu hóa theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng 3.1. Thiết lập các mối liên hệ và các ràng buộc cho bài toán 3.1.1. Điều kiện mang tính công nghệ: t i +t ij -t j ≤ 0 Trong đó: t i t : Thời gian thực hiện sự kiên i j t : Thời gian thực hiện sự kiên j ij: 3.1.2. Điều kiện ràng buộc phạm vi thay đổi thời gian của các hoạt động: Thời gian thực hiện công việc ij t min ≤ t ij ≤ t Trong đó: t min t: Thời gian bình thường để thực hiện công việc ij : Thời gian tối thiểu để thực hiện công việc ij 3.1.3. Điều kiện ràng buộc về thời gian hoàn thành dự án: t n - t 1 ≤ T Trong đó: k TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 50 t 1 t :Thời gian thực hiện sự kiện 1 n T :Thời gian thực hiện sự kiện n k 3.1.4. Mối liên hệ giữa thời gian và chi phí: :Thời gian dự định hoàn thành toàn bộ công việc e ij min min ijij ijij tt CC − − = Trong đó: e ij C : Chi phí bù của công việc ij (phụ phí) ij Cij : Chi phí thi công khẩn trương của công việc ij min t : Chi phí thi công bình thường của công việc ij ij min t : Thời gian thi công khẩn trương của công việc ij ij Chi phí bù biểu thị cái giá mà ta phải trả khi rú t ngắn thời gian thực hiện công việc. : Thời gian thi công bình thường của công việc ij. 3.1.5. Mối liên hệ giữa thời gian hoàn thành toàn bộ công trình với thời gian thực hiện từng danh mục công việc: T G ∑ ij t = max 3.2. Xây dựng chương trình giải mô hình bài toán tối ưu theo chỉ tiêu thời gian - chi phí trên sơ đồ mạng 3.2.1. Phân tích mô hình và phương pháp giải mô hình Bài toán được đặt ra là cần tìm phương án rút ngắn thời hạn thực hiện toàn bộ các công việc đòi hỏi chi phí gia tăng nhỏ nhất (rút ngắn thời gian thi công ngắn nhất với giá thành thấp nhất có thể). Phương pháp thực hiện việc rút ngắn thời gian: Bước 1: Lập sơ đồ CPM tìm đường găng và các công việc trên đường găng. Bước 2: Tính chi phí cho việc rút ngắn của từng công việc, tính chi phí bù. Bước 3: Chọn công việc trên đường găng có chi phí bù nhỏ nhất và rút ngắn tối đa công việc này nếu có thể hoặc rút ngắn thời gian hoàn thành công việc này đến mục tiêu đã định. Bước 4: Kiểm tra lại xem đường găng mà ta đã rút ngắn có còn là đường găng không, nếu nó vẫn là đường găng thì quay về b ước 3 và cứ làm như vậy cho đến khi đạt mục tiêu rút ngắn cho trước. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 51 3.2.2. Xây dựng thuật toán tối ưu hóa theo chỉ tiêu thời gian – chi phí trên sơ đồ mạng 4. Thử nghiệm chương trình trên số liệu thực tế: Vận dụng chương trình để rút ngắn thời gian thi công cho công tác phần ngàm công trình: Nhà điều hành điện lực Đà Nẵng Bảng tổng hợp các thông số đầu và cho bài toán TT Tên công việc Ký Hiệu Thời gian thi công (ngày) Chi phí thi công (đồng) Bình thường Khẩn trương Bình thường Khẩn trương 1 Chuẩn bị 1-2 1 1 250.000 250.000 2 Đào đất thủ công đợt 1 2-3 2 1 784.858 902.587 3 Đào đất bằng cơ gới 3-4 4 2 3.494.307 3.526.804 4 Sửa HM bằng thủ công 4-5 5 3 2.354.572 2.637.121 5 Đổ bê tông lót móng 5-6 7 4 9.952.642 10.201.145 6 Lắp đặt ván khuôn móng 7-8 12 6 4.445.639 4.745.533 BEGIN v = 1 GetVTE(v, x, y) Tdc = MTT[x, y] Tam = MTTmin[x, y] MTT[x, y] = tdc Dijkstra GanMTB(c) MTDC[x, y] = tdc Tdc = tdc - 1 Sosanh(B, C) = True And (d[t] = Tmax) Or (tdc < tam) False Tdc<tam (tdc < tam ) or sosanh(B, C) = false True (v>k ) or (test = True) and (d[t] = Tmax) False True MTT[x, y] = tam False True v = v + 1 False True END In kết quả Gán MTT_tcd Tính chi phí Gán Mảng E Tối ưu Đường găng Dijkstra Nhập 4 ma trận MTT, MTTmin, MTC Gán ma trận B Tính chi phí bù GetVTE Sơ đồi khối tổng quát Sơ đồ khối thuật toán tối ưu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 52 7 Lắp đặt cốt thép móng 9-10 15 8 73.447.737 73.888.864 8 Đổ bê tông móng 11-12 12 6 76.395.608 77.735.205 9 Tháo ván khuôn móng 13-14 6 3 809.737 881.447 10 Lấp đất đợt 1 15-16 9 5 9.413.106 10.668.187 11 Công tác hầm vệ sinh 17-18 5 3 8.148.728 8.418.924 12 Xây giằng, dầm móng 19-20 5 3 5.373.774 5.537.434 13 Lấp đất đợt 2 16-21 8 4 8.442.822 9.709.245 14 Bê tông dầm,giằng móng 21-22 5 3 36.296.794 37.208.957 15 Đắp đất tôn nền nhà 22-23 5 3 3.541.973 3.967.010 Kết quả tính toán với thời gian rút ngắn là 15 ngày (theo yêu cầu của chủ đầu tư) Như vậy với thời gian yêu cầu rút ngắn đặt ra là 15 ngày so thì chi phí tăng thêm là 1.375.120 đồng. Chi phí để hoàn thành các công tác thuộc phần ngầm trước khi rút ngắn là: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 53 243.152.297 đồng. Chi phí để hoàn thành phần ngầm với thời gian rút ngắn 15 ngày là: 244.527.417 đồng. Như vậy so với khoản được thưởng khi rút ngắn tổng tiến độ theo qui định trong hợp đồng ký kết là 0,5% cho hơn 10 ngày vượt kế hoạch thì khoản chi phí tăng thêm này là rất bé so với khoản được hưởng do rút ngắn tiến độ. Do vậy trong thực tế bài toán tối ưu trên là rất có ý nghĩa . Việc rút ngắn thời gian thi công công trình để sớm đưa công trình vào sử dụng có ý nghĩa thực tiễn lớn. Nó sẽ góp phần làm giảm hiện tượng ứ đọng vốn thi công công trình, tạo thuận lợi để công trình sớm phát huy công năng của nó, làm t ăng hiệu quả kinh doanh của chủ đầu tư. 5. Kết luận và kiến nghị Với chương trình tính toán t ối ưu hoá sơ đồ mạng WinQSB, việc rút ngắn thời gian đã làm thay đổi và xuất hiện nhiều đường găng mới, quá trình tối ưu hoá sẽ làm cho các công việc dần trở thành là những công việc găng, thế nhưng số lượng các công việc găng trong một dự án khá lớn vượt quá 10% thực sự là một vấn đề bất cập mà thực tế trong công tác tổ chức thực hiện dự án, công trình rất khó có thể thực hiện được do thời gian dự trữ quá ít nên vi ệc thực hiện dự án là kém an toàn và còn mang nặng tính chất lý thuyết. Với chương trình tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã không làm xuất hiện thêm đường găng mới do vậy ít làm ảnh hưởng đến thời gian dự trữ của toàn bộ dự án, việc thực hiện dự án thực sự bám sát và mang tính chất thực tế nhiều hơn, dễ thực hiện hơn và kết quả tính toán tối ưu hơn về mặt chi phí. Như vậy với các thông số đầu vào của một dự án là như nhau, qua quá trình phân tích và xử lý số liệu tính toán, hai ch ương trình WinQSB và chương trình Tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã cho ra kết quả tính toán về thời gian rút ngắn tối đa và tối thiểu là như nhau. Tuy nhiên chi phí gia tăng cho việc rút ngắn là khác nhau và có sự chênh lệch nhau về mặt giá trị, sở dĩ có như vậy là do quá trình tối ưu hoá được thực hiện theo hai hướng khác nhau và chương trình tối ưu hoá theo chỉ tiêu thời gian - chi phí mang tính thực tế hơn, đó chính là nét thành công của chương trình. Do vậy việc xây dựng chương trình tính toán tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã góp phần quan trọng vào công tác tổ chức thực hiện dự án thi công công trình, giải quyết tốt bài toán tối ưu về thời gian và chi phí, tạo thế mạnh cạnh tranh trong tranh thầu, đảm bảo hoạt động kinh doanh có lợi cho doanh nghiệp xây dựng. Vấn đề thời gian và giá thành trong xây dựng là một vấn đề rất quan trọng, giữa thời gian hoàn thành thời hạn xây dựng công trình và giá thành toàn bộ có mối quan hệ chặt chẽ. Thi công đúng thời hạn với chi phí nhỏ nhất sẽ mang lại những kết quả to lớn về kinh tế và chính trị. Vì vậy thi công nhanh nhất với giá thành rẻ nhất là mục tiêu của các hoạt động đấu thầu trong xây dựng. Đây là một vấn đề phức tạp và hấp dẫn đang đòi hỏi người làm công tác tổ chức và điều khiển xây dựng quan tâm đến. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Barry Benator and Albert Thumann (2003), Project Management and Leadership Skills for Engineering and Construction Projects, The Fairmont Press, the United States of America. [2] Flavio Cozzi (2008), Industrial Project Management: Planning, Design, and Construction, Stefano Tonchia University of Udine. [3] Keith Potts (2008), Construction Cost Management: Learning from case studies, by Taylor & Francis Group, in the USA and Canada. [4] Murray B. Woolf (2007), Faster Construction Projects with CPM Scheduling, The McGraw-Hill Companies, the United States of America. [5] Jonathan F. Hutchings (2004), Project Scheduling Handbook, Marcel Dekker Inc, the United States of America. [6] Thomas Euher (2003), Programming and scheduling techniques, Unsw Press, the United States of America. . nghiên cứu 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Thiết lập chương trình tối ưu hóa sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí nhằm góp phần tạo điều kiện tự động hoá quá trình rút ngắn thời gian thi. trình WinQSB và chương trình Tối ưu hoá sơ đồ mạng theo chỉ tiêu thời gian - chi phí đã cho ra kết quả tính toán về thời gian rút ngắn tối đa và tối thiểu là như nhau. Tuy nhiên chi phí gia tăng. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009 48 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU HOÁ THEO CHỈ TIÊU THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ TRÊN SƠ ĐỒ MẠNG ESTABLISHING AN OPTMIZING