Tối ưu hóa chi phí dự trữ vật tư trên công trường xây dựng bằng việc ứng dụng thuật giải di truyền (bài toán áp dụng cho công trình xây dựng tại tp hcm)

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG HỒI NAM TỐI ƯU HĨA CHI PHÍ DỰ TRỮ VẬT TƯ TRÊN CƠNG TRƯỜNG XÂY DỰNG BẰNG VIỆC ỨNG DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN(BÀI TOÁN ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI TP.HCM) Chun ngành: CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã ngành: 60.58.90 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS.NGÔ QUANG TƯỜNG …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán hướng dẫn khoa học : TS.LÊ HOÀI LONG …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : TS ……………………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : TS ……………………………………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng năm… 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG HOÀI NAM Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 29-04-1982 Nơi Sinh: Tp Hồ Chí Minh Chun ngành: Cơng Nghệ Quản Lý Xây Dựng MSHV: 00807577 I-TÊN ĐỀ TÀI: TỐI ƯU HĨA CHI PHÍ DỰ TRỮ VẬT TƯ TRÊN CÔNG TRƯỜNG XÂY DỰNG BẰNG VIỆC ỨNG DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN (BÀI TỐN ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI TP.HCM) II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu cơng tác quản lý vật tư nói chung quản lý dự trữ vật tư nói riêng - Mơ hình tốn quản lý chi phí dự trữ vật tư cơng trường - Tìm hiểu thuật giải di truyền (GA) nghiên cứu, ứng dụng vào việc truy tìm lời giải tối ưu cho mơ hình tốn quản lý chi phí dự trữ vật tư cơng trường - Xây dựng chương trình máy tính tự động nhằm cụ thể thực hóa thuật giải di truyền vào việc tối ưu chi phí dự trữ vật tư III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25-01-2010 IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02-12-2010 V-CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGÔ QUANG TƯỜNG TS LÊ HOÀI LONG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS NGƠ QUANG TƯỜNG TS LÊ HỒI LONG TS LƯƠNG ĐỨC LONG Lời cảm ơn Quá trình thực Luận văn Thạc sĩ trình vận dụng kiến thức tổng hợp thực tiễn, kiến thức q thầy Trường Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh truyền đạt suốt thời gian học viên theo học chương trình Cao học Ngành Cơng nghệ Quản lý Xây dựng để thực cụ thể vấn đề nghiên cứu Trong trình thực luận văn Thầy TS.Ngô Quang Tường Thầy TS.Lê Hồi Long hướng dẫn nhiệt tình, góp ý kiến q giá giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy TS.Ngô Quang Tường Thầy TS.Lê Hồi Long giúp đỡ tơi nhiều hồn thành luận văn Bên cạnh đó, tơi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Quý Thầy Cô trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh việc tạo điều kiện cho học viên tham gia nghiên cứu khoa học Quý Thầy Cô tận tâm, nhiệt tình việc truyền đạt kiến thức niềm say mê nghiên cứu, áp dụng kiến thức học vào thực tiễn cho học viên Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, hỗ trợ động viên tơi suốt khóa học trình thực luận văn TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 Người thực Luận văn ĐẶNG HỒI NAM i TĨM TẮT Một dự án xây dựng thành cơng cơng trình thi cơng đạt chất lượng, tiến độ, có lợi nhuận cao an toàn lao động Để đạt thành cơng phải có kết hợp thành tố mà nhà quản lý gọi “05 M” chủ đạo sau: Machines (Máy móc thiết bị), Manpower (Nhân lực), Materials (Vật tư), Money (Tiền), Management (Quản lý) Các nghiên cứu vật tư chiếm 60% chi phí kiểm sốt 80% tiến độ dự án Một hệ thống quản lý vật tư hiệu làm tăng suất lao động kiểm sốt tốt chi phí dự án Trong với phương án dự trữ vật tư hợp lý, nhà quản lý đảm bảo dòng vật tư trơn tru cung cấp cho cơng trình đủ lượng, chủng loại, kịp thời với chi phi phí thấp Nghiên cứu ứng dụng thuật giải di truyền để đề xuất phương án dự trữ vật tư tốt nhất, đồng thời tối ưu hóa chi phí dự trữ vật tư nêu ASTRACT The goal of a successful construction project is good quality, finishing on time, best profit and safty This goal is accomplished by the approriate of blending of what management authorities have called the major five M’s: Machines, Manpower, Materials, Money and Management Studies have indicated that material constitute about 60 percent of the total project cost, and control 80 percent of the project schedule Effective construction materials management system will improve the productivity of work and also control the cost With an optimal of materials reserve schedule, construction manager will supply the construction site a fluently stream of materials with right quality and quantity, available when needed, and the most reasonable cost This research will apply the Genetic Algorithm (GA) to make the best construction materials reserve schedule, at the same time optimizing the cost for it ii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 3.1: Phân lớp kỹ thuật tìm kiếm (Trích dẫn Trần Thế Cường, 2007) 19 Hình 3.2: Thuật giải di truyền hoạt động giống leo đồi 21 Hình 3.3: Sơ đồ tổng quát Thuật giải di truyền 25 Hình 3.4: Các dạng mã hóa 26 Hình 3.5: Lai ghép điểm chuỗi thập phân (1-point Cross-over) (Trích dẫn Senouci Naji, 2003) 28 Hình 3.6: Dạng thức đột biến (Uniform Mutation) (Trích dẫn Senouci Naji, 2003) 29 Hình 4.1: Cấu trúc gien cá thể 33 Hình 4.2: Sơ đồ khối trình tạo quần thể gốc ban đầu 37 Hình 4.3: Sơ đồ khối trình chọn lọc từ quần thể gốc ban đầu 40 Hình 4.4: Sơ đồ khối trình lai ghép 43 Hình 4.5: Sơ đồ khối trình đột biến 45 Hình 4.6: Sơ đồ khối trình chọn lọc (có bảo tồn cá thể tốt “Ellite”) từ quần thể hệ “i” sang hệ “i+1” 46 Hình 4.7: Sơ đồ khối tổng quát 48 Hình 5.1: Màn hình 50 Hình 5.2: Mở tệp “Settings-Define” 50 Hình 5.3: Thiết lập thông số cho GA 51 Hình 5.4: Mở tệp “Setting-Define” 51 iii Hình 5.5: Định nghĩa thuộc tính cho vật tư tiền tệ 52 Hình 5.6: Mở tệp “File-Open” 52 Hình 5.7: Mở dự án lưu 53 Hình 5.8: Nhập tên dự án 53 Hình 5.9: Nhập đồng tiền sử dụng 54 Hình 5.10: Nhập số kỳ dự trữ 54 Hình 5.11: Nhập số loại vật tư dự trữ 55 Hình 5.12: Nút “Tiếp theo” “Hủy” 55 Hình 5.13: Nhập nhu cầu, giá vật tư kỳ 56 Hình 5.14: Nhập chi phí lưu kho vật tư kỳ 56 Hình 5.15: Lưu dự án vừa nhập 57 Hình 5.16: Màn hình tác vụ 57 Hình 5.17: Màn hình chương trình chạy xử lý xong 58 Hình 5.18: Màn hình hiển thị kết 58 Hình 5.19: Biểu đồ Khoảng cách Chi phí Max-Chi phí Min 59 Hình 5.20: Biểu đồ Tổng chi phí quần thể 60 Hình 5.21: Biểu đồ Độ hội tụ 60 Hình 5.22: Biểu đồ Chi phí thấp nhất, Chi phí lớn 61 Hình 5.23: Kết chương trình 62 Hình 5.24: Thiết lập thơng số GA cho ví dụ 63 Hình 5.25: Nhu cầu vật tư Dự án 01 63 iv Hình 5.26: Giá vật tư Dự án 01 63 Hình 5.27: Chi phí lưu kho vật tư Dự án 01 63 Hình 5.28: Chạy xử lý Dự án 01 64 Hình 5.29: Biểu đồ Khoảng cách chi phí Dự án 01 64 Hình 5.30: Biểu đồ Độ hội tụ Dự án 01 64 Hình 5.31: Biểu đồ Tổng chi phí Dự án 01 65 Hình 5.32: Biểu đồ Chi phí Min-Chi phí Max Dự án 01 65 Hình 5.33: Kết Dự án 01 65 Hình 5.34: Nhu cầu vật tư Dự án 02 66 Hình 5.35: Giá vật tư Dự án 02 66 Hình 5.36: Chi phí lưu kho vật tư Dự án 02 66 Hình 5.37: Chạy xử lý Dự án 02 66 Hình 5.38: Biểu đồ Khoảng cách chi phí Dự án 02 67 Hình 5.39: Biểu đồ Độ hội tụ Dự án 02 67 Hình 5.40: Biểu đồ Tổng chi phí Dự án 02 67 Hình 5.41: Biểu đồ Chi phí Min-Chi phí Max Dự án 02 67 Hình 5.42: Kết Dự án 02 68 Hình 5.43: Nhu cầu vật tư Dự án 03 68 Hình 5.44: Giá vật tư Dự án 03 68 Hình 5.45: Chi phí lưu kho vật tư Dự án 03 68 Hình 5.46: Chạy xử lý Dự án 03 69 v Hình 5.47: Biểu đồ Khoảng cách chi phí Dự án 03 69 Hình 5.48: Biểu đồ Độ hội tụ Dự án 03 69 Hình 5.49: Biểu đồ Tổng chi phí Dự án 03 70 Hình 5.50: Biểu đồ Chi phí Min-Chi phí Max Dự án 03 70 Hình 5.51: Kết Dự án 03 70 Hình 5.52: Nhu cầu vật tư Dự án 04 70 Hình 5.53: Giá vật tư Dự án 04 71 Hình 5.54: Chi phí lưu kho vật tư Dự án 04 71 Hình 5.55: Chạy xử lý Dự án 04 71 Hình 5.56: Biểu đồ Khoảng cách chi phí Dự án 04 72 Hình 5.57: Biểu đồ Độ hội tụ Dự án 04 72 Hình 5.58: Biểu đồ Tổng chi phí Dự án 04 72 Hình 5.59: Biểu đồ Chi phí Min-Chi phí Max Dự án 04 72 Hình 5.60: Kết Dự án 04 73 Hình 5.61: Nhu cầu vật tư Dự án 05 73 Hình 5.62: Giá vật tư Dự án 05 73 Hình 5.63: Chi phí lưu kho vật tư Dự án 05 73 Hình 5.64: Chạy xử lý Dự án 05 74 Hình 5.65: Biểu đồ Khoảng cách chi phí Dự án 05 74 Hình 5.66: Biểu đồ Độ hội tụ Dự án 05 74 Hình 5.67: Biểu đồ Tổng chi phí Dự án 05 75 vi Hình 5.68: Biểu đồ Chi phí Min-Chi phí Max Dự án 05 75 Hình 5.69: Kết Dự án 05 75 vii Task("Khởi tạo Quần Thể Sơ Khai "); System.Windows.Forms.Application.DoEvents(); PrepareCreation(); bool isBreak = CreationFirst(); if (isBreak) { if (_allGene.Count == 0) { Utility.ShowInfo("Chương trình dừng điều kiện ràng buộc khắt khe , tạo đủ số lượng quần thể yêu cầu"); this.Dispose(); } else { if (_allGene.Count < m_popsize) {//không tạo đủ số lượng popsize if (m_popsize != 0) { if (Utility.ShowConfirm("Không tạo đủ số lượng Pop Size theo u cầu , có tiếp tục chạy chương trình?") == DialogResult.No) this.Dispose(); } } } } //NextCreation(); //PrepareRoullete(); ReducePopulations1(); Hybridization(); Mutant(); progressBarControl1.PerformStep(); progressBarControl1.Update(); DateTime time = DateTime.Now; DateTime time1; int j = 0; 108 for (int i = 0; i < stepStopCondition; i++) { if (dkHoiTuDung > 0) { if (GetDoHoiTu() 10) { time = time1; UpdateIndvNumber(); lblTask.Text = "Khởi tạo Quần Thể Thứ " + (i + 1).ToString(); //if (i - j > (stepStopCondition / 100)) //{ // j = i; // DrawChart(i); //} DrawChart(i); System.Windows.Forms.Application.DoEvents(); } } chartControl1.Series[0].DataSource = MinMax; chartControl3.Series[0].DataSource = Max; chartControl3.Series[1].DataSource = Min; chartControl3.Series[2].DataSource = Ave; chartControl2.Series[0].DataSource = HoiTu; 109 chartControl4.Series[0].DataSource = MinCost; chartControl1.Update(); chartControl2.Update(); chartControl3.Update(); chartControl4.Update(); Gene best = GetBest(_individualList); if (best != null) { gridResult.DataSource = best.ToTable(); gridResult.RefreshDataSource(); } if (thoaManDKHoiTu) Utility.ShowInfo("Chương trình dừng thỏa mãn điều kiện hội tự"); else Utility.ShowInfo("Chương trình chạy xong"); } private void btnPrint_Click(object sender, EventArgs e) { printableComponentLink1.CreateDocument(); printableComponentLink1.ShowPreview(); } private void DrawChart(int n) { DataRow row = MinMax.NewRow(); row["Argument"] = n; row["Value"] = KhoangCachMinMax(); MinMax.Rows.Add(row); row = Max.NewRow(); row["Argument"] = n; row["Value"] = GetMinCost(); Max.Rows.Add(row); row = Min.NewRow(); row["Argument"] = n; row["Value"] = GetWorstCost(); Min.Rows.Add(row); row = Ave.NewRow(); row["Argument"] = n; 110 row["Value"] = GetAverageCost(); Ave.Rows.Add(row); //chartControl3.Update(); row = HoiTu.NewRow(); row["Argument"] = n; row["Value"] = GetDoHoiTu(); HoiTu.Rows.Add(row); //chartControl2.Update(); row = MinCost.NewRow(); row["Argument"] = n; row["Value"] = TongGiaTriChiPhi(); MinCost.Rows.Add(row); //chartControl4.Update(); } private void RunForm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) { this.Dispose(); } private int NextInt(int min, int max) { RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider(); byte[] buffer = new byte[32]; rng.GetBytes(buffer); int result = BitConverter.ToInt32(buffer, 0); return new Quick(result).Next(min, max); } } } using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; 111 using System.Text; using Optimization.Domain; using Optimization.Service; using System.Data; namespace Optimization.UI.Entity { public class Gene : List { public chromosome[] ChromosomeArray { get { return this.ToArray(); } } public double GetDemand(int index, int period) { foreach (chromosome chromo in this) { if (chromo.Index == index) { return chromo.ScheduleArray[period - 1]; } else continue; } return 0; } public void Mutant(List[] NSTArr) { if (NSTArr == null) return; Random random = new Quick(); if (NSTArr.Length length) return null;//error if (qLength == length) { for (int i = 1; i