Điều khiển tiến độ thi công trên công trường xây dựng theo phương pháp sơ đồ mạng lưới PERT

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn thạc sỹ “Điều khiển tiến độ thi công trên công trường xây dựng theo phương pháp sơ đồ mạng lưới PERT” đã hoàn thành và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra trong bản đề cương đã được duyệt. Trước hết, Tôi cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi, các thầy cô giáo trong Khoa Công Trình, Khoa Kinh Tế và Quản Lý đã chỉ bảo, dạy dỗ trong suốt quá trình học tập tại trường. Đặc biệt, Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn của mình tới thầy giáo GS.TS Hồ Sỹ Minh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Cuối cùng, Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Mặc dù luận văn đã hoàn thiện với tất cả sự cố gắng, nhiệt tình cũng như năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiết sót. Vì vậy, Tôi rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô và đồng nghiệp, đó chính là sự giúp đỡ quý báu mà tôi mong muốn nhất để cố gắng hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu và công tác sau này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 8 tháng 8 năm 2014 Học viên Trần Quốc Lĩnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, Ngày 8 tháng 8 năm 2014 Học viên Trần Quốc Lĩnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LẬP VÀ ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG 3 1.1. Lập và điều khiển tiến độ thi công theo phương pháp đường thẳng 3 1.1.1. Trình tự các bước lập tiến độ thi công theo phương pháp sơ đồ ngang 3 1.1.2. Cách biểu diễn 4 1.1.3. Ưu, khuyết điểm của phương pháp đường thẳng Gantt 5 1.2. Lập tiến độ theo sơ đồ mạng lưới 6 1.2.1. Đại cương về sơ đồ mạng 6 1.2.2. Các bước lập sơ đồ mạng 8 1.2.3. Cách biểu diễn 10 1.2.4. Ưu, khuyết điểm của sơ đồ mạng 11 1.3. Thực trạng điều khiển tiến độ thi công trên thế giới và trong nước. 12 1.3.1. Tình hình điểu khiển tiến độ thi công trên thế giới 12 1.3.2. Tình hình điều khiển tiến độ thi công ở trong nước 12 KẾT LUẬN CHƯƠNG I 14 CHƯƠNG II. CƠ SỞ LẬP VÀ ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG THEO SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI 15 2.1. Cơ sở lập tiến độ thi công công trình 15 2.1.1. Cơ sở lý thuyết 15 2.1.2. Các phương pháp tính toán các thông số trong sơ đồ mạng lưới 16 2.2. Điều khiển tiến độ thi công theo sơ đồ mạng lưới 20 2.2.1. Điều chỉnh sơ đồ mạng theo thời gian và nhân lực 20 2.2.2. Phân phối và sử dụng tài nguyên tối ưu trong lập kế hoạch và chỉ đạo sản xuất 22 2.2.3. Tối ưu phân bổ tài nguyên thu hồi khi thời hạn xây dựng công trình xác định 23 2.2.4. Tối ưu hóa sơ đồ mạng theo thời gian và chi phí 26 2.3. Các phương pháp kiểm tra tiến độ 28 2.3.1. Phương pháp đường phân tích dùng để kiểm tra từng công việc 28 2.3.2. Phương pháp đường phần trăm 29 2.3.3. Phương pháp biểu đồ nhật ký 30 2.4. Ứng dụng phần mềm hiện có để lập và điều khiển tiến độ thi công 31 2.4.1. Giới thiệu chung 31 2.4.2. Các bước thực hiện để sử dụng MS Project vào dự án thực tế 32 2.4.3. Kiểm soát dự án bằng phương pháp giá trị đạt được 33 2.4.4. Ưu điểm của phần mềm MS 36 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 37 CHƯƠNG III. ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI TRÊN CÔNG TRƯỜNG CỐNG, ÂU THUYỀN 38 TẮC GIANG – TỈNH HÀ NAM 38 3.1. Giới thiệu công trình 38 3.1.1. Địa điểm xây dựng và nhiệm vụ công trình 38 3.1.2 Quy mô công trình 38 3.2. Sửa chữa cụm công trình Cống, Âu thuyền Tắc Giang 40 3.2.1. Sự cố hư hỏng công trình 40 3.2.2. Tiến độ sửa chữa công trình 41 3.3. Lập kế hoạch sửa chữa 42 3.3.1. Cơ cấu tổ chức thực hiện 42 3.3.2. Thu thập thông tin 43 3.4. Điều khiển tiến độ thi công 44 3.4.1. Sơ bộ tiến độ theo phương pháp đường thẳng 44 3.4.2. Lập tiến độ theo sơ đồ mạng lưới ban đầu (G0) 48 3.4.3. Điều khiển thực tế trên công trường 54 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 87 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Cấu trúc mô hình kế hoạch tiến độ ngang 5 Hình 1-2: Các bước lập sơ đồ mạng 8 Hình 2-1: Các ký hiệu trên sự kiện 17 Hình 2-2: Mối quan hệ giữa cung và tiêu thụ tài nguyên 24 Hình 2-3: Mối quan hệ chi phí và thời gian thi công 27 Hình 2-4: Kiểm tra tiến độ bằng đường phân tích 29 Hình 2-5: Kiểm tra tiến độ bằng đường phần trăm 30 Hình 2-6: Biểu đồ nhật ký công việc 31 Hình 2-7: Ý nghĩa các thông số trong Earn Value Method 34 Hình 3.1: Tổng thể cụm công trình Cống, Âu thuyền Tắc Giang 39 Hình 3.2: Chính diện TL công trình 39 Hình 3.3: Chính diện hạ lưu công trình 39 Hình 3.4: Lún, đùn sủi hạ lưu tường ngoặt 40 Hình 3.5: Lún sụt cơ đê hạ lưu 40 Hình 3.6: Lún nghiêng nhà tủ điều hành 41 Hình 3.7: Sơ đồ tổ chức thực hiện 42 Hình 3.8 : Tiến độ đường thẳng và biểu đồ nhân lực ban đầu của công trường 47 Hình 3.9: Bảng tiến độ đường thẳng cơ sở ban đầu 52 Hình 3.10: Biểu đồ nhân lực được điều chỉnh lại 53 Hình 3.11: Bảng tiến độ đường thẳng cập nhật đến ngày 8/6/12 56 Hình 3.12: Biểu đồ nhân lực từ ngày 8/6/12 57 Hình 3.13: Bảng tiến độ đường thẳng cập nhật đến ngày 8/20/12 65 Bảng 3.14: Tiến độ đường thẳng được chỉnh lại cho phù hợp từ ngày 8/20/2012 74 Hình 3.15: Biểu đồ nhân lực từ ngày 8/20/12 75 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Một số thuật ngữ trong EVM 35 Bảng 3.1: Thông số thời gian và nhu cầu sử dụng tài nguyên của các công việc chính 45 Bảng 3.2: Cập nhật thời gian thi công công trình của sơ đồ mạng G1 đến ngày 8/6/2012 58 Bảng 3.3: Tổng hợp chi phí của sơ đồ mạng G1 đến ngày 8/6/2012 61 Bảng 3.4: Cập nhật thời gian thi công công trình của SĐM G2 đến ngày 8/20/2012 66 Bảng 3.5: Tổng hợp chi phí của sơ đồ mạng G2 đến ngày 8/20/2012 69 Bảng 3.6: Cập nhật thời gian thi công công trình của SĐM G3 đến ngày 11/23/2012 76 Bảng 3.7: Chi phí thi công công trình của SĐM G3 đến ngày 11/23/2012 79 CÁC CHỮ VIẾT TẮT PERT : Program Evaluation and Review Technique SĐN : Sơ đồ ngang SĐM : Sơ đồ mạng MS : Microsoft Project EVM : Earned Value Method XMĐ : Xi măng đất TĐ : Tiến độ KHTTĐ : Kế hoạch tổng tiến độ 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lý thuyết sơ đồ mạng lưới PERT có từ năm 1960 để lập và điều khiển tiến độ thi công công trình, điều phối quản lý dự án. Trong lĩnh vực quốc phòng, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng, lập và điều khiển theo mạng lưới PERT đã đem lại kết quả rõ rệt. Ở Việt Nam, việc lập và điều khiển tiến độ thi công bằng sơ đồ mạng lưới tuy đã áp dụng trong một số công trình thủy lợi từ năm 1972 nhưng do thiếu cập nhật thông tin trong quá điều khiển của người quản lý và người thực hiện chưa cụ thể nên không thấy được hiệu quả của việc áp dụng sơ đồ mạng lưới vào điều khiển thi công để giảm thấp giá thành và rút ngắn thời gian thi công. Tuy vậy, gần đây nhiều công trình xây dựng liên doanh với nước ngoài, việc lập và điều khiển tiến độ thi công phải tuân theo việc áp dụng sơ đồ mạng lưới. Do yêu cầu ngày càng cao trong quản lý xây dựng, ngoài yêu cầu kinh tế và kỹ thuật đòi hỏi việc lập và điều khiển bằng việc áp dụng sơ đồ mạng lưới là rất cần thiết để đảm bảo mục tiêu, giá thành và thời gian. Xuất phát từ những vấn đề trên tôi chọn đề tài nghiên cứu “Điều khiển tiến độ thi công trên công trường xây dựng theo phương pháp sơ đồ mạng lưới PERT”. 2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Ý nghĩa khoa học 1. Phương pháp sơ đồ mạng lưới sử dụng lý thuyết đồ thị trong toán học để giải quyết bài toán tối ưu về thời gian và giá thành. 2. Đối với công trường lớn, số lượng công việc nhiều nên việc điều khiển tiến độ thi công phải tìm được các yếu tố làm thay đổi thời gian, ảnh hưởng của các công việc. Người lập và điều khiển tiến độ phải sử dụng phương pháp sơ đồ mạng lưới mới thấy rõ. 2 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Sử dụng phương pháp sơ đồ mạng lưới để lập và điều khiển chưa được áp dụng rộng rãi trên các công trình xây dựng ở nước ta. Để khắc phục những nhược điểm lập và điều khiển theo sơ đồ đường thẳng hiện nay cần phải mở rộng kiến thức cho các kỹ sư trên các công trường xây dựng. 3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Áp dụng phương pháp sơ đồ mạng lưới lập và điều khiển tiến độ thi công trên các công trường xây dựng. - Lập và điều khiển thi công công trình thủy lợi để có kiến nghị các nhà thầu áp dụng sơ đồ mạng lưới trong điều khiển thi công. 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1. Đối tượng nghiên cứu: Thông số thời gian trong điều khiển tiến độ thi công trên công trường. 4.2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tính toán sơ đồ (PERT) cho việc sử lý sự cố trên công trình thủy lợi Cống, Âu thuyền Tắc Giang, huyện Duy Tiên, Tỉnh Hà Nam. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp kế thừa: kế thừa các tài liệu liên quan đến viêc lập, điều khiển tiến độ thi công trên công trường xây dựng, các tài liệu về công trình thuỷ lợi Cống, Âu thuyền Tắc Giang. - Phương pháp ứng dụng phần mềm hiện đại: Trong luận văn ứng dụng phần mềm Microsoft Project để lập và điều khiển tiến độ thi công theo phương pháp sơ đồ mạng lưới. 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LẬP VÀ ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG Xây dựng cũng như các ngành sản xuất khác muốn đạt được mục đích đề ra phải có một kế hoạch cụ thể. Trong kế hoạch phải xác định được cụ thể các công việc, trình tự các công việc, thời gian thực hiện các công việc, tài nguyên sử dụng cho mỗi loại công việc. Khi một kế hoạch sản xuất được gắn liền với trục thời gian được gọi là kế hoạch lịch hay tiến độ. Khi xây dựng một công trình phải thực hiện rất nhiều các quá trình xây lắp liên quan chặt chẽ với nhau trong một không gian và thời gian xác định với tài nguyên có giới hạn. Mục đích của việc lập tiến độ là thành lập một mô hình sản xuất trong đó sắp xếp việc thực hiện các công việc sao cho đảm bảo xây dựng công trình trong thời gian ngắn nhất, giá thành hạ và chất lượng cao. Có nhiều phương pháp lập tiến độ thi công công trình như lập tiến độ theo phương pháp sơ đồ ngang (SĐN- các công việc được thể hiện bằng các nét ngang) và sơ đồ mạng (SĐM-Biểu diễn mối quan hệ logic giữa công việc và sự kiện, được xây dựng trên mô hình toán học và lý thuyết đồ thị). 1.1. Lập và điều khiển tiến độ thi công theo phương pháp đường thẳng 1.1.1. Trình tự các bước lập tiến độ thi công theo phương pháp sơ đồ ngang [9] - Nghiên cứu hồ sơ thiết kế và các tài liệu có liên quan: để có thể vạch tiến độ sát với điều kiện cụ thể của công trình với các điều kiện liên quan khác làm tăng tính hiện thực của kế hoạch sản xuất. - Phân đoạn và phân đợt thi công, xác định tổ hợp các công tác: Để có thể sắp xếp thi công song song xen kẽ nhịp nhàng ổn định, tạo điều kiện thuận lợi luân chuyển các thiết bị thi công làm tăng năng suất lao động. - Tính khối lượng các công tác: để làm cơ sở lựa chọn giải pháp thi công và sử dụng nhân lực hợp lý. - Lựa chọn phương án thi công: dựa trên đặc điểm công trình, quy mô công trình, thời gian thi công yêu cầu; khối lượng công tác đã tính; trình độ, năng lực của 4 đơn vị thi công; Các khả năng cung cấp thiết bị thi công, điện, nước ; Khả năng hợp tác với các cơ sở sản xuất và các đơn vị xây dựng ở trên địa bản để lựa chọn phương án thi công hợp lý. - Tính nhu cầu lao động và xe máy. Tính toán thời gian thực hiện các quá trình, xác định trình tự và mối liên hệ giữa các quá trình. - Vạch lịch công tác và vẽ biểu đồ nhân lực. - Điều chỉnh kế hoạch tiến dộ: Điều chỉnh về thời gian và điều chỉnh về tài nguyên. 1.1.2. Cách biểu diễn [5] Sơ đồ ngang do nhà bác học Gantt phát minh năm 1917, là loại sơ đồ thường dùng nhất để lập tiến độ thi công công trình. Theo sơ đồ này, trình tự và thời gian thi công được biểu hiện bằng các đường ngang theo tỷ lệ thời gian bao gồm 3 phần: - Phần 1: Danh mục các công việc được sắp xếp theo thứ tự công nghệ và tổ chức thi công, kèm theo là khối lượng công việc, nhu cầu nhân lực, máy thi công, thời gian thực hiện, vốn của từng công việc. - Phần 2: Được chia làm 2 phần: + Phần trên là thang thời gian, được đánh số tuần tự (số tự nhiên) khi chưa biết thời điểm khởi công hoặc đánh số theo lịch khi biết thời điểm khởi công. + Phần dưới thang thời gian trình bày đồ thị Gantt: Mỗi công việc được thể hiện bằng một đoạn thẳng nằm ngang, có thể là đường liên tục hay gấp khúc qua mỗi đoạn công tác để thể hiện tính không gian. Để thể hiện những công việc có liên quan với nhau về mặt tổ chức sử dụng đường nối, để thể hiện sự di chuyển liên tục của một tổ đội sử dụng mũi tên liên hệ. Trên đường thể hiện công việc, có thể đưa nhiều thông số khác nhau: nhân lực, vật liệu, máy, ca công tác ngoài ra còn thể hiện tiến trình thi công thực tế - Phần 3: Tổng hợp các nhu cầu tài nguyên, vật tư, nhân lực, tài chính. Trình bày cụ thể về số lượng, quy cách vật tư, thiết bị, các loại thợ các tiến độ đảm bảo cung ứng cho xây dựng. [...]... lập tiến độ và điều khiển cũng như tiến độ thì phương pháp sơ đồ mạng lưới là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất Các bước lập kế hoạch tiến độ, các bài toán điều khiển tối ưu sẽ được trình bày trong Chương II của luận văn 15 CHƯƠNG II CƠ SỞ LẬP VÀ ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG THEO SƠ ĐỒ MẠNG LƯỚI 2.1 Cơ sở lập tiến độ thi công công trình 2.1.1 Cơ sở lý thuyết [1] 2.1.1.1 Lý thuyết đồ thị - Đồ thị... thì sơ đồ mạng lưới cần thi t phải được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi hơn 14 KẾT LUẬN CHƯƠNG I Trong chương I đã giới thi u được tổng quan về 2 phương pháp lập và điều khiến tiến độ thi công là sơ đồ ngang và sơ đồ mạng lưới Trong đó nêu lên được trình tự các bước lập tiến độ thi công, ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng của từng phương pháp Cuối cùng là đánh giá thực trạng nghiên cứu sơ đồ mạng ở trên. .. thực hiện tiến độ toàn phần hay một số công việc Có thể kiểm tra định kỳ hoặc đột xuất Đối với tiến độ thi công theo biểu đồ ngang, ta có thể tiến hành kiểm tra theo ba phương pháp: - Phương pháp đường tích phân - Phương pháp đường phần trăm - Phương pháp biểu đồ nhật ký 2.3.1 Phương pháp đường phân tích dùng để kiểm tra từng công việc Theo phương pháp này thì trục tung thể hiện khối lượng công việc,... điều khiển tiến độ thi công trên thế giới và trong nước 1.3.1 Tình hình điểu khiển tiến độ thi công trên thế giới Henry Gannt, kỹ sư người Pháp đầu tiên đã sử dụng sơ đồ ngang để diễn tả một bản kế hoạch vào đầu thế kỷ 19 (năm 1903) Đến nay, trong xây dựng có nhiều loại sơ đồ thể hiện bản kế hoạch tiến độ thi công nhưng thông dụng hơn cả là sơ đồ ngang và sơ đồ mạng Phương pháp PERT xuất hiện năm 1958... tế 2.1.2.3 Tính sơ đồ mạng bằng máy tính điện tử: Phần này sẽ được giới thi u chi tiết ở mục 2.4 2.2 Điều khiển tiến độ thi công theo sơ đồ mạng lưới [5] 2.2.1 Điều chỉnh sơ đồ mạng theo thời gian và nhân lực Sau khi lập SĐM (tính toán các thông số) ta có thể gặp các trường hợp: - Sơ đồ mạng đáp ứng các tiêu chí cả về thời gian lẫn tài nguyên - Chiều dài đường găng nhỏ hơn thời hạn pháp lệnh (L găng... hàng Min Z = cTx cũng thường viết gọn là min cTx 2.1.2 Các phương pháp tính toán các thông số trong sơ đồ mạng lưới [6] Hiện nay có ba phương pháp cơ bản để tính toán sơ đồ mạng, đó là: tính toán sơ đồ trực tiếp trên sự kiện; tính sơ đồ mạng bằng lập bảng và tính sơ đồ mạng bằng máy tính 2.1.2.1 Tính toán trực tiếp trên sự kiện Theo phương pháp này, người ta chia sự kiện ra làm bốn ô Sự kiện thường... - Thời gian công việc (Duration): ký hiệu là t ij là khoảng thời gian để hoàn thành công việc theo ước lượng, ấn định trước hoặc tính toán 8 1.2.2 Các bước lập sơ đồ mạng [5] Sơ đồ mạng lưới là một đồ thị có hướng, liên thông và không có chu trình Sơ đồ mạng lưới có sự kiện đầu tiên gọi là sự kiện khởi công và sự kiện cuối cùng gọi là sự kiện kết thúc Tiến độ theo sơ đồ mạng được lập theo các bước... những điều kiện nhất định Phương pháp sơ đồ mạng chỉ là một công cụ giúp cho việc lập kế hoạch tiến độ và điều khiển sản xuất có hiệu quả trên cơ sở có sự quản lý sát sao của con người, có sự đảm bảo cung ứng vật tư – kỹ thuật và đảm bảo lao động theo yêu cầu đã lập ra trong mạng Bản thân sơ đồ mạng chưa lưu ý thích đáng đến tính liên tục và nhịp nhàng trong sản xuất 1.3 Thực trạng điều khiển tiến độ thi. .. đó phương pháp này được phổ biến rộng rãi trong các ngành sản xuất (bình quân rút ngắn được 37% thời gian) Hiện nay, hãng Microsoft đã xây dựng được phần mềm để lập và quản lý tiến độ dự án bằng phương pháp sơ đồ mạng có tên là Microsoft Project và đang được ứng dụng rộng rãi 1.3.2 Tình hình điều khiển tiến độ thi công ở trong nước Ở nước ta, sơ đồ mạng được áp dụng từ năm 1963 ở một số ngành xây dựng, ... đạt được điều kiện cần, nhưng chưa đủ 2.1.2.2 Tính sơ đồ mạng bằng phương pháp lập bảng Tính sơ đồ mạng theo phương pháp lập bảng là cách tính dùng công thức và bảng đã lập để tính các thời gian: khởi sớm – kết sớm; khởi muộn – kết muộn của từng công việc Tính các dự trữ lớn nhất và bé nhất của từng công việc Xác định đường găng Vì vậy phương pháp này còn có tên gọi là phương pháp tính theo công việc . VÀ ĐIỀU KHIỂN TIẾN ĐỘ THI CÔNG TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG 3 1.1. Lập và điều khiển tiến độ thi công theo phương pháp đường thẳng 3 1.1.1. Trình tự các bước lập tiến độ thi công theo phương pháp. điều khiển tiến độ thi công trên các công trường xây dựng. - Lập và điều khiển thi công công trình thủy lợi để có kiến nghị các nhà thầu áp dụng sơ đồ mạng lưới trong điều khiển thi công. . sở lập tiến độ thi công công trình 15 2.1.1. Cơ sở lý thuyết 15 2.1.2. Các phương pháp tính toán các thông số trong sơ đồ mạng lưới 16 2.2. Điều khiển tiến độ thi công theo sơ đồ mạng lưới 20