Ứng dụng logic mờ để đánh giá rủi ro thi công công trình

Mục đích của bài viết xây dựng chương trình đánh giá định lượng rủi ro trong quá trình thi công công trình. Đầu tiên xác định các yếu tố rủi ro trong quá trình thi công làm biến số đầu vào, sau đó sử dụng hệ thống suy diễn mờ để xây dựng thuật toán cho chương trình đánh giá rủi ro công trình trên nền phần mềm matlab,...

THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 100 ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THI CƠNG CƠNG TRÌNH Khoa Kỹ thuật H tầng thị, tr ng Nguyễn Kim Cƣờng i học X y d ng Miền Trung Tóm tắt: Mục đích báo x y d ng ch ơng trình đánh giá định l ợng rủi ro q trình thi cơng cơng trình ầu tiên xác định yếu tố rủi ro q trình thi cơng làm biến số đầu vào, sau sử dụng hệ thống suy diễn m để x y d ng thuật tốn cho ch ơng trình đánh giá rủi ro cơng trình phần mềm matlab, cho phép ng i dùng nhập đánh giá m vào ch ơng trình, giá trị trả đồ thị kết biến đầu giá trị định l ợng sau khử m I Đặt vấn đề: Trong năm gần đ y, có nhiều cơng trình xảy s cố đáng tiếc mà nguyên nh n khơng có s trọng cần thiết đến kế ho ch quản lý rủi ro dẫn đến hậu vô to lớn, nh s sụp đổ hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ (Hình 1), nứt đập thủy điện Sơng Tranh (Hình 2) hay sập Những s cố cơng trình có nhiều ngun nh n, mà phần nhiều s chủ quan thiếu động l c ng i kh u khảo sát đo đ c, tính tốn thiết kế, thi công lắp d ng cầu thành phố Minneapolis bắc qua sơng Mississipi Mỹ (Hình 3) Hình Vết nứt thủy điện Sông Tranh ã đến lúc cần trọng Hình Tồn cảnh sập hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ Hình Sập Cầu bắc qua sơng Mississipi nhiều việc ph n tích quản lý rủi ro giai đo n tiền d án, cần s phổ biến rộng rãi xem kế ho ch quản lý rủi ro tiêu chí quan trọng để l a chọn nhà thầu ể ph n tích quản lý rủi ro, tìm hiểu rủi ro qua khái niệm sau: Rủi ro s kiện xảy t ơng lai, mà xảy ảnh h ởng đến mục tiêu d án nh chi phí, tiến độ, mơi tr ng xung quanh, sức khỏe tính m ng ng i THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 Việc đánh giá rủi ro chủ yếu mang tính d đốn định tính thiếu tính định l ợng cho giá trị cụ thể, thiếu thơng tin Hình 4: tập rõ 101 thị thể khác biệt tập m chất l ợng thông tin không đáng tin cậy, nữa, cơng trình có đặc điểm riêng, th i điểm riêng khơng gian riêng, d đốn th ng khơng xác, Một lý thuyết đ ợc ứng dụng để đánh giá vấn đề mà nguyên nh n mơ hồ, khơng rõ ràng, khơng chắn lý thuyết m II Lý thuyết mờ:[1],[3] Lý thuyết m lý thuyết tập hợp mở rộng so với lý thuyết tập hợp cổ điển, phần tử khơng phụ thuộc vào tập hợp mà phụ thuộc nhiều tập hợp khác Mức độ phụ thuộc tùy thuộc vào tính chất phần tử khơng gian mẫu chứa nó, đặc tr ng cho mức độ phụ thuộc hàm (gọi hàm thành viên) có giá trị đo n [0,1], không giống nh lý thuyết tập hợp cổ điển xét phần tử (có xác suất P=1) sai (có xác suất P=0) Biểu diễn lý thuyết d ới d ng tóan học : A={(x, (x))|x X, (x)  [0,1] } Trong A: Tập m ; x: phần tử đ i diện tập m ; X: không gian mẫu (x) hàm thành viên thể mức độ phụ thuộc phần tử x tập X Hình d ng hàm (x) có nhiều d ng khác nhau, phổ biến hình d ng sau đ y D ng tam giác D ng chữ S D ng Gauss Hình 5: Các d ng phổ biến đồ thị hàm thành viên (x) Trong báo sử dụng d ng hàm tam giác d ng hình thang tính tuyến tính tính đơn giản Những nhận xét yếu tố rủi ro ngôn ngữ ng i dùng đ ợc chuyển hóa thành khoảng m đ ợc x y d ng thành hàm thành viên sau Bảng Định nghĩa hàm liên thuộc cho mờ Giá trị ngôn ngữ Giá trị mờ Nhận xét ngôn ngữ cho biến xác suất xảy rủi ro RP (%) Rất thấp (VL) 0-23 Thấp (L) 18-42 D ng hình thang Đồ thị hàm thành viên THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ* SỐ 1-2012 Trung bình(M) 39-63 Cao (H) 60-84 Rất cao (H) 79-100 102 Nhận xét ngôn ngữ cho biến mức độ tác động RI (%) Rất nhỏ (VS) 0-24 Thấp (S) 19-40 Trung bình(M) 37-63 Lớn (H) 58-78 Rất lớn (H) 76-100 Nhận xét ngôn ngữ cho biến rủi ro thi cơng cơng trình RA (%) Rất thấp (VL) 0-22 Thấp (L) 20-43 Trung bình(M) 38-59 Cao (H) 57-81 Rất cao (H) 78-100  VL L M H VH 20 22 38 43 57 5978 81 100 III Nhận dạng yếu tố rủi ro: Có nhiều nguồn để nhận d ng yếu tố rủi ro làm biến số đầu vào nh tham khảo ý kiến chuyên gia, nguồn liệu lịch sử X Trong số nhiều yếu tố rủi ro [2] thi cơng cơng trình ng i nghiên cứu chọn yếu tố kí hiệu nh bảng sau: Bảng Đặt tên biến rủi ro STT Các yếu tố rủi ro thi cơng cơng trình Kí hiệu (1) Biện pháp thi công không phù hợp CM (2) Kế ho ch phịng ngừa rủi ro PN (3) Khơng xử lý kịp S cố bất th (4) Chất l ợng vật t nh n công thiết bị (5) Rủi ro bất khả kháng (1) Biện pháp thi công không phù hợp (CM): Khi đấu thầu để trúng thầu nhà thầu lu n đề xuất đầy đủ c ng nghệ đại, nguồn nhân lực dồi dào, giải pháp thi c ng đắn, nhiên trúng thầu thực tế triển khai khác, biện pháp thi c ng kh ng phù hợp với cam kết chất lượng ng địa chất UNG QW RJ (2) Kế hoạch phịng ngừa rủi ro (RP): khơng có kế hoạch phịng ngừa rủi ro, khơng có qui trình quản lý rủi ro hiệu quả, khơng kiểm sốt mầm móng rủi ro để giải triệt để, lúng túng khâu xử lý kỹ thuật, xảy hậu nghiêm trọng (3) Chất lượng vật liệu, nhân công, trang thiết bị (QW): Các nguồn lực định THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 chất lượng cơng trình, việc hư hỏng máy móc trang thiết bị gây trễ tiến độ cơng trình, chất lượng vật liệu gây cố cho c ng trình, đặc biệt nhân cơng, kh ng đào tạo tốt để lại hậu xấu cho cơng trình (4) Khơng xử lý kịp Sự cố bất thường địa chất(UNG): gặp tượng lún sụp cục (thi công gặp túi bùn cục bộ), sụt mực nước ngầm đột ngột phá vỡ kết cấu trạng đất (5) Rủi ro bất khả kháng: tượng khách quan: động đất, mưa bão, chiến tranh, dịch họa, cháy nổ 103 IV Hệ thống suy luận mờ: Hình Mơ hình minh họa suy luận m V Viết thuật tốn chƣơng trình : Bƣớc 1: X y d ng hàm ch ơng trình cho hàm liên thuộc Bƣớc 2: M i ng i dùng cho đánh giá nhập vào giá trị m biến số đầu vào Bƣớc 3: Lập mệnh đề logic m thể mối t ơng tác biến số Bƣớc 4: Khử m ( ph ơng pháp trung bình trọng số) Bƣớc 5: In kết đồ thị biến đầu Hình Sơ đồ khối đánh giá rủi ro thi cơng cơng trình Bảng số qui luật kết hợp biến số đầu vào IF CM VL AND PN VL AND UNG VL IF CM L OR PN L OR UNG OR L IF CM M OR PN M OR UNG M IF CM M AND PN M AND UNG M OR CM H OR PN H OR UNG H IF CM H AND PN H AND UNG H OR CM VH OR PN VH OR UNG VH THEN RPVL THEN RP L THEN RP L THEN RP H THEN RP VH Bảng ngƣời dùng nhập giá trị mờ biến đầu vào STT TÊN BIẾN QW UNG PN CM RJ CÁC YẾU TỐ RỦI RO Chất l ợng Vật t , Nh n Công, Thiết bị Không xử lý kịp s cố bất th ng địa chất Kế ho ch phịng ngừa rủi ro Biện pháp thi cơng không phù hợp Bất khả kháng RP 14 55 85 27 30 RI 36 72 52 34 40 THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 Giá trị xác suất xảy rủi ro RP=51.698 % -1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.5 0.5 -1 0.4 0.2 0.5 Hình Đồ thị thể kết chƣơng trình đánh giá xác suất xảy rủi ro -1 0.5 0.5 0.5 -1 0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình Đồ thị thể kết chƣơng trình đánh giá mức độ tác động Giá trị mức độ tác động RI= 49.9168% 104 Hình thể kết ch ơng trình đánh giá rủi ro thi cơng cơng trình Gía trị rủi ro RA= 63.0274 % VI Kết luận Ch ơng trình đánh giá rủi ro thi cơng cơng trình giúp cho ng i dùng cách nhanh chóng đánh giá định l ợng rủi ro q trình thi cơng, giúp cho ban huy cơng tr ng có s trọng cần thiết vào yếu tố rủi ro có biện pháp phịng ngừa thích hợp để giảm thiểu tránh rủi ro xảy lúc thi công, nhằm đem l i chất l ợng cho sống Tuy nhiên ch ơng trình manh tính chất tham khảo, thay ng i định Lý thuyết m đ i l u đ ợc ứng dụng thành công nhiều lĩnh v c khoa học, kinh tế, điều khiển học, đơn giản Do kiến nghị cần đ a lý thuyết vào công tác giảng d y phổ biến rộng rãi Chúng kêu gọi quan quản lý d án, nhà đầu t , trọng công tác quản lý rủi ro, cần đ a kế ho ch quản lý rủi ro vào hồ sơ m i thầu xem nh tiêu chí đánh giá l c nhà thầu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] George Bojadziev, Maria Bojadziev ,“Fuzzy Logic for Business,Finance, and Management” ,Edition 2th, World Scientific Publishing Co Pte Ltd Singapore,2007 [2] Shih-Tong Lu, Cheng-Wei Lin, Hsin-Lung Liu, “ Key Risk Factors Assessment for Metropolitan Underground Project”, proceedings of the 11th Joint Conference on Information Sciences,Published by Atlantis Press,2008 [3] Nguyễn Nh Phong Sách “Lý thuyết m ứng dụng”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2007 [4] Nguyễn Kim C ng, luận văn “ Ứng dụng lý thuyết m đánh giá rủi ro Cơng Trình Ngầm”  ... chƣơng trình đánh giá mức độ tác động Giá trị mức độ tác động RI= 49.9168% 104 Hình thể kết ch ơng trình đánh giá rủi ro thi cơng cơng trình Gía trị rủi ro RA= 63.0274 % VI Kết luận Ch ơng trình đánh. .. trình đánh giá rủi ro thi cơng cơng trình giúp cho ng i dùng cách nhanh chóng đánh giá định l ợng rủi ro q trình thi cơng, giúp cho ban huy cơng tr ng có s trọng cần thi? ??t vào yếu tố rủi ro có biện... biến rủi ro STT Các yếu tố rủi ro thi công công trình Kí hiệu (1) Biện pháp thi cơng khơng phù hợp CM (2) Kế ho ch phòng ngừa rủi ro PN (3) Không xử lý kịp S cố bất th (4) Chất l ợng vật t nh n công