Nghiên cứu mô hình lập tiến độ tối ưu cho những dự án xây dựng bao gồm những công tác lặp lại báo cáo tổng kết kết quả đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường msđt t ktxd 2010 17

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA T.S LƯƠNG ĐỨC LONG Đề tài: Nghiên cứu mơ hình lập tiến độ tối ưu cho dự án xây dựng bao gồm công tác lặp lại Chuyên Ngành : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH, 2010 Danh sách cán tham gia thực đề tài Lương Đức Long Tiến Sỹ, Giảng Viên, Chủ nhiệm Bộ Môn Thi Công Quản lý Xây Dựng, Khoa KT Xây Dựng, Đại Học Bách Khoa TPHCM ( Chủ trì thực đề tài) Dương Minh Tín, Thạc sỹ Xây Dựng (Cộng tác viên) Lê Thanh Tuyến, KS Xây Dựng (Cộng tác viên)     a TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu mơ hình lập tiến độ tối ưu cho dự án xây dựng bao gồm công tác lặp lại b NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: Đề tài “Nghiên cứu mơ hình lập tiến độ tối ưu cho dự án xây dựng bao gồm công tác lặp lại” với nội dung công việc chủ yếu sau: Nghiên cứu tổng quan phương pháp lập tiến độ xây dựng Nghiên cứu khía cạnh chuyên biệt cho phương pháp lập tiến độ dự án xây dựng bao gồm cơng tác mang tính chất lặp lại Nghiên cứu mơ hình tốn để giải tốn Lập thuật giải máy tính giải toán c Kết đề tài Đề tài hoàn thành sản phẩm theo thuyết minh đăng ký đề tài phê duyệt, cụ thể sau: Phương pháp cho việc lập tiến độ dự án xây dựng bao gồm cơng tác mang tính chất lập lại Một báo đăng Tạp chí chuyên ngành nước TÓM TẮT Đề tài hướng đến việc nghiên cứu phương pháp lập tiến độ dự án xây dựng có hay nhiều đơn vị có công tác giống gần giống công tác thi công nhiều tổ đội như: nhà cao tầng, dự án nhà ở, dự án đường cao tốc, mạng lưới đường ống, nhiều cầu giống hay đường hầm…Đồng thời có xét đến tính chất liên tục hay gián đoạn trình thực cơng tác, đưa cách xếp công tác để tối ưu thời gian gián đoạn công tác cho phép gián đoạn Thuật toán đề xuất phát triển thành chương trình viết ngơn ngữ máy tính, qua số ví dụ minh hoạ thực thi để ưu điểm phương pháp đề xuất so với phương pháp khác MỤC LỤC GIỚI THIỆU   1.1  Dự án xây dựng nhiều cơng trình   1.2  Các vấn đề lập tiến độ dự án xây dựng nhiều cơng trình   1.3  Mục tiêu nghiên cứu   LƯỢC KHẢO CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU   2.1  Giới thiệu   2.2  Kỹ thuật lập tiến độ truyền thống   2.3  Kỹ thuật lập tiến độ cho dự án xây dựng lặp lại    TIẾN ĐỘ DỰ ÁN VỚI CÔNG TÁC CĨ TÍNH CHẤT LẶP LẠI (MỖI CƠNG TÁC ĐƯỢC THỰC HIỆN MỘT TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP) .  3.1  Mô tả vấn đề   3.2  PHƯƠNG PHÁP LẬP TIẾN ĐỘ NHỮNG DỰ ÁN VỚI NHỮNG CÔNG TÁC LẶP LẠI (MỖI CÔNG TÁC MỘT TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP THỰC HIỆN) 3.3  Nhận xét   TIẾN ĐỘ DỰ ÁN VỚI CÔNG TÁC CĨ TÍNH CHẤT LẶP LẠI (MỖI CƠNG TÁC ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI NHIỀU TỔ ĐỘI CHUYÊN NGHIỆP THỰC HIỆN) .  4.1  Mơ tả mơ hình   4.2  Mô tả thông số dự án   4.3  Sơ đồ khối tổng quát   4.4  Sơ đồ khối xác định tổ đội thực công tác – hàm namecrew(j, Ci)   4.5  Sơ đồ khối tính tốn ma trận DUij, CUij, Dij Cij   4.6  Sơ đồ khối tính tốn ESij EFij theo bước   4.7  Sơ đồ khối tính toán ESij EFij theo bước   4.8  Mơ hình tính tốn ESij EFij theo bước   4.8.1.  Giai đoạn .  4.8.2.  Giai đoạn .  5.     VÍ DỤ MINH HỌA   5.1  Ví dụ .  5.2  Ví dụ .  5.3  Nhận xét   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ   6.1  Kết luận   6.2  Các hạn chế hướng phát triển   TÀI LIỆU THAM KHẢO   Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 GIIỚI THIỆU 1.1 Dự án xây dựng nhiều công trình Dự án xây dựng nhiều cơng trình dự án có đơn vị tương tự Một đơn vị đơn giản sàn nhà cao tầng, mẫu nhà dự án nhà phần mạng lưới đường ống Một ví dụ khác dự án xây dựng nhiều cơng trình dự án xây dựng về: đường cao tốc, đường băng, đường sắt, cầu, đường hầm, hệ thống cống hệ thống giao thông công cộng Trong nghiên cứu trước đây, thuật ngữ dự án tuyến tính (linear projects) sử dụng để loại dự án (Arditi Albulak, 1979; Dressler, 1974; Mawdesley et al, 1980; Selinger, 1980)[1,2,3,4] Trong dự án lặp lại, cơng tác lặp lại khơng lặp lại Ví dụ dự án xây dựng nhà cao tầng, công tác bê tông lặp lại từ tầng đến tầng khác nên xem cơng tác lặp lại, cơng tác đào đất thực lần nên xem công tác không lặp lại Theo Vorster Bafna (1992)[5] dự án lặp lại chia làm dạng Dạng cơng tác lặp lại có thời gian thi công giống tất đơn vị thể thành đường thằng hình 1.1 Ví dụ: Một dự án nhà cơng tác xây dựng nhà lặp lại tất đơn vị dự án Trong dạng thứ 2, cơng tác lặp lại có thời gian thi công không giống đơn vị hình 1.2 Ví dụ: Dự án xây dựng đường cao tốc, thời gian thi công đào đất công đoạn khác Trong thực tế, thời gian thi công công tác đơn vị thường khác khối lượng đơn vị khác suất lao động tổ đội khác Ví dụ cơng tác đào đất, khối lượng đào đất đơn vị khác địa hình, suất, loại đất đơn vị khác 1.2 Các vấn đề lập tiến độ dự án xây dựng nhiều cơng trình Việc lập tiến độ cho dự án có nhiều đơn vị lặp lại cơng tác thực hay nhiều tổ đội phức tạp Để xác định thời gian thực công tác cần phải kết hợp việc sử dụng nhiều tổ đội để thi công công tác giải vấn đề sau: Trong dự án nhiều cơng trình, tổ đội xây dựng thi công công tác thường di chuyển từ đơn vị đến đơn vị khác Việc lập tiến độ đòi hỏi đảm bảo cho tổ đội làm việc liên tục tránh thời gian gián đoạn không cần thiết (Ashley 1980, Birrell 1981, El-Rayaes Moselhi 1997, Kavanagh 1985 Reda 1990)[6,7,8,9] Như vậy, vấn đề thứ việc lập tiến độ phải tối đa hiệu việc sử dụng tài nguyên Trong dự án xây dựng lặp thường bao gồm công tác lặp lại không lặp lại Mỗi loại công tác địi hỏi kỹ thuật tính tốn khác Đối với cơng tác khơng lặp lại sử dụng kỹ thuật lập tiến độ mạng truyền thống Tuy nhiên, công tác lặp lại thi yêu -1- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 cầu kỹ thuật có xét đến làm việc tổ đội Vấn đề thứ hai phải kết hợp hai kỹ thuật lập tiến độ Vấn đề thứ phải tối ưu thời gian gián đoạn tổ đội Theo Lương Đức Long 2009[10], cơng tác chia làm loại: loại (gọi alpha) loại không cho phép gián đoạn, loại (gọi beta) loại cho phép gián đoạn, theo Hình 1.3 cơng tác alpha cơng tác cơng tác beta cơng tác Do đó, việc tối ưu hóa gián đoạn tối ưu thời gian chết tổ đội thi công công tác loại beta Hình 1.1: Cơng tác alpha cơng tác beta 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu việc nghiên cứu đưa mơ hình để lập tiến độ cho dự án xây dựng có nhiều đơn vị lặp lại có nhiều tổ đội thi cơng cơng tác Cụ thể hồn thành mục tiêu sau: 1) 2) Đưa thuật toán để lập tiến độ cho công tác lặp lại công tác thực nhiều tổ đội Đưa thuật tốn tối ưu tính chất liên tục cực tiểu thời gian gián đoạn công tác -2- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 LƯỢC KHẢO CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu Lập tiến độ dự án xây dựng quan trọng giai đoạn: trước, xây dựng Trước xây dựng, lập tiến độ để đưa thời gian hoàn thành thời gian kết thúc cho công tác dự án Những thông tin thường phải cung cấp giai đoạn đấu thầu theo quy định nhiều hợp đồng xây dựng Hơn nữa, lập tiến độ để xác định tài nguyên cần thiết để có kế hoạch cung cấp hợp lý như: vật tư, nhân công, thiết bị tiền Trong xây dựng, tiến độ đóng vai trị đường lối đạo để thực dự án Điều giúp phát sớm sai lệch có giải pháp hợp lý Sau xây dựng, tiến độ lập kế hoạch so sánh với tiến độ hồn cơng để giải yêu cầu tranh luận sinh Thêm vào đó, phân tích tiến độ hồn cơng cung cấp liệu giá trị để sử dụng dự án tương lai 2.2 Kỹ thuật lập tiến độ truyền thống Trong chiến tranh thứ nhất, Henry L.Gantt đưa tiến độ ngang thể liên hệ tiến độ công việc thời gian (Antill Woodhead 1990)[11] Những công tác thể Chiều dài phụ thuộc vào thời gian thực công tác Tiến độ ngang dễ đọc, dễ hiểu lại khó cập nhật, khơng thể mối liên hệ công việc, khó dự báo tác động cơng việc thay đổi thời hạn hoàn thành dự án Mặc dù sau có xuất tiến độ mạng, tiến độ ngang tiếp tục sử dụng rộng rãi công việc xây dựng đơn giản dễ dùng khơng cần có mối quan hệ qua lại công việc Tuy nhiên, tiến độ ngang khơng xác lập mối quan hệ qua lại công việc nên nhiều thời gian để cập nhật tiến độ Nếu có cơng việc tiến độ ngang thay đổi khơng tự động điều chỉnh cơng việc Để tránh giới hạn tiến độ ngang, tiến độ mạng đưa vào sử dụng để lập tiến độ cho dự án xây dựng giai đoạn từ 1956-1958 (Antill Woordhead 1990)[11] Phương pháp tiến độ mạng thể mối quan hệ cơng việc lập biểu đồ chi phí tài nguyên theo thời gian Đây phương pháp có hiệu dùng để lập tiến độ quản lý tổng thể tiến độ chi tiết thi công xây dựng Tiến độ mạng công tác găng công tác mà thay đổi ảnh hưởng đến thời gian thực dự án Có hai phương pháp để vẽ sơ đồ mạng: Sơ đồ mạng mũi tên (đôi gọi sơ đồ mạng công việc mũi tên – Activity On Arrow – AOA) sơ đồ mạng theo quan hệ ( gọi sơ đồ mạng công việc nút – Activity On Node – AON) Khi áp dụng kỹ thuật lập tiến độ truyền thống để lập tiến độ cho dự án xây dựng có nhiều đơn vị lặp lại gặp nhiều khó khăn vì: 1) Phức tạp dư tiến độ đơn vị lặp lại (Johnston et al 1986, Reda 1990, Suhail Neale 1994, Stradal Cacha 1982) [12] ; 2) Nó khơng thể đảm bảo trì làm việc liên tục tổ đội thực công tác dự -3- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 án lặp lại (Selinger 1980, Reda 1990, Russell 1990, Rusell Wong 1993) [4,9,13,14] Sự phức tạp dư thừa việc lập tiến độ hình dung thơng qua ví dụ sau: Một dự án nhà bao gồm 200 nhà Để xây dựng nhà cần thực 24 công tác Vậy để thể dự án theo tiến độ mạng cần nhập vào 4.800 cơng tác Phương pháp lập tiến độ truyền thống khơng thể trì liên tục tổ đội Việc trì liên tục tổ đội nâng cao hiệu sử dụng tài nguyên, đặc biệt công tác lặp lại Các tổ đội thường di chuyển từ nơi đến nơi khác thực công tác, việc lập tiến độ nên đảm bảo tổ đội kết thúc công tác đơn vị di chuyển đến đơn vị khác Đảm bảo tổ đội làm việc liên tục làm nâng cao suất lao động tối thiểu hóa thời gian chết 2.3 Kỹ thuật lập tiến độ cho dự án xây dựng lặp lại Do hạn chế kỹ thuật lập tiến độ truyền thống trên, xuất số phương pháp lập tiến độ khác áp dụng việc xây dựng dự án lặp lại Những kỹ thuật cố gắng đảm bảo làm việc liên tục tổ đội LOB (Line of Balance) được hải quân Hoa Kỳ phát triển vào năm 1942 để điều hành lập kế hoạch thực dự án giống (Lumsden 1968)[15] Ban đầu, LOB áp dụng vào ngành công nghiệp sản xuất với mục đích xác định vật liệu tốc độ cho giai đoạn sản xuất để đạt sản lượng đầu yêu cầu Lập tiến độ cho dự án lặp lại giống nhà máy sản xuất trì hoạt động liên tục tổ đội Vào năm 1966, kỹ thuật LOB hiệu chỉnh để áp dụng vào xây dựng dự án nhà cửa ngành công nghiệp xây dựng (trong báo cáo National Building Agency – programming 1966) Sự phát triển LOB thể hình dáng biểu đồ, số nhà thể trục tung trục lại thời gian Các công tác lặp lại thể xiên Arditi Albulak (1979 1986) cho số lượng lớn người lập tiến độ sử dụng CPM cho dự án không lặp lại (non-repetitive project) khơng hiệu sử dụng xây dựng cổng trình lặp lại Họ kiểm định giả thuyết việc sử dụng phương pháp so sánh kết kỹ thuật Họ kết luận phương pháp lập tiến độ LOB tốt cho dự án loại thời gian thi công đảm bảo làm việc thuận lợi cho tổ đội Tuy nhiên, LOB dẽ bị lỗi đánh giá thời gian hoàn mức độ chi tiết LOB phải đánh giá cẩn thận - sơ đồ thể q nhiều cơng tác khó hiểu Thêm vào đó, họ khó khăn chủ yếu chuẩn bị vẽ biểu đồ LOB thể cơng tác gối đầu có tiến độ tương tự đề nghị sử dụng màu khác để thể công tác Một giải pháp khác Mansur (1989) Hegazy et al (1993) sử dụng chia LOB làm phần (ví dụ: phần phần dưới) Thể công tác lặp lại phần công tác không lặp lại phần Làm tránh chồng lên công tác xảy thời gian Al sarraj (1990) đưa cơng thức tốn học cho LOB để tính tốn thời gian bắt đầu thời gian kết thúc công tác Hegazy et al (1993) đưa chương trình máy tính cho LOB gọi BAL để lập tiến độ điều khiển dự án lặp lại Và nhiều phương pháp Birrell (1980), Suhail Neale (1994), Thabet Beliveau -4- Báo cáo nghiên cứu đề tài NCKH cấp trường Mã số: T-KTXD-2010-17 (1994) Để lập tiến độ cho dự án lặp lại, kỹ thuật LOB có ưu điểm hẳn kỹ thuật lập tiến độ truyền thống đảm bảo trì làm việc liên tục, tiến độ phân phối tài ngun trình bày thơng tin tiến độ LSM – phương pháp lập tiến độ theo đường thẳng (Linear Scheduling Method) – tương tự LOB đảm bảo làm việc liên tục tổ đội áp dụng cho cơng tác giống khối lượng công việc khác (Selinger 1980; Johnston 1981; Chrzanowski Jóhnton 1986; Russell Cáelton 1988) Sự khác LOB LSM thể đồ thị Thay thể đường thẳng song song LOB đường thẳng liên tục có thay đổi độ dốc Johnston (1981) đưa định dạng thể LSM có trục, Một trục thể thời gian trục vuông góc với thể đơn vị lặp lại, cơng tác lặp lại thể theo đường chéo Đơn vị lặp lại m ón g ất øo đ a Đ La øm Đơn vị lặp lại Thời gian (ngày) 10 20 30 Phương pháp LOB ất øo đ a Đ øm La ùng mo Thời gian (ngày) 10 20 Phương pháp LSM 30 Hình 2.1: Phương pháp lập tiến độ LOB LSM RSM – phương pháp lập tiến độ vòng lặp (Repetitive Scheduling Method) đảm bảo không gián đoạn việc sử dụng tài nguyên áp dụng xây dựng theo phương đứng phương ngang (Harris Ioannou 1998)[16] Nói chung, phương pháp đảm bảo làm việc liên tục tổ đội, tối thiểu hóa thời gian gián đoạn nhân công thiết bị Tuy nhiên phương pháp nhằm mục đích làm thời gian thực dự án ngắn tốt dựa suất tổ đội thiết bị biết trước thời gian thực dự án khơng ngắn Bởi suất tổ đội thi công thiết bị khơng xem biến biến đổi [26] -5- ... sỹ Xây Dựng (Cộng t? ?c viên) Lê Thanh Tuyến, KS Xây Dựng (Cộng t? ?c viên)     a T? ?N ĐỀ T? ?I : Nghiên cứu mơ hình lập tiến độ t? ??i ưu cho dự án xây dựng bao gồm công t? ?c lặp lại b NHIỆM VỤ ĐỀ T? ?I: Đề. .. Đề t? ?i ? ?Nghiên cứu mơ hình lập tiến độ t? ??i ưu cho dự án xây dựng bao gồm công t? ?c lặp lại? ?? với nội dung công việc chủ yếu sau: Nghiên cứu t? ??ng quan phương pháp lập tiến độ xây dựng Nghiên cứu. .. chuyên bi? ?t cho phương pháp lập tiến độ dự án xây dựng bao gồm cơng t? ?c mang t? ?nh ch? ?t lặp lại Nghiên cứu mơ hình t? ??n để giải t? ??n Lập thu? ?t giải máy t? ?nh giải t? ??n c K? ?t đề t? ?i Đề t? ?i hoàn thành sản