Dự trù chi phí xây dựng cao ốc văn phòng bằng mô hình hồi quy tuyến tính và mạng neuron nhân tạo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN HỮU THỨC DỰ TRÙ CHI PHÍ XÂY DỰNG CAO ỐC VĂN PHỊNG BẰNG MƠ HÌNH HỒI QUY TUYẾN TÍNH VÀ MẠNG NEURON NHÂN TẠO Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã số ngành : 60.58.90 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 Luận văn thạc sĩ CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Lê Hoài Long ………………………………… Cán chấm nhận xét 1: Tiến sĩ Ngô Quang Tƣờng………………………………… Cán chấm nhận xét 2: Tiến sĩ Lƣu Trƣờng Văn …………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM Ngày 18 tháng 01 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gôm: Tiến sĩ Lƣơng Đức Long Phó giáo sư tiến sĩ Nguyễn Thống Tiến sĩ Phạm Hồng Luân Tiến sĩ Nguyễn Duy Long Tiến sĩ Đinh Công Tịnh Luận văn thạc sĩ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày …… tháng …… năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN HỮU THỨC Ngày, tháng, năm sinh: 28/03/1986 Phái: Nam Nơi sinh: Quảng ngãi Chuyên ngành : Công nghệ Quản lý xây dựng MSHV : 09080915 Khóa: 2009 I – TÊN ĐỀ TÀI: Dự trù chi phí xây dựng cao ốc văn phịng mơ hình hồi quy tuyến tính mạng neuron nhân tạo II – NHIỆM VỤ: - Xác định nhân tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng cao ốc văn phịng giai đoạn hình thành ý tưởng dự án - Xây dựng so sánh mơ hình hồi quy tuyến tính mạng neuron nhân tạo để dự báo xây dựng cao ốc văn phòng Xây dựng phần mềm ứng dụng viết ngôn ngữ Visual studio - So sánh với mơ hình dự báo khác III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/08/2010 IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010 V – HỌ VÀ TÊN CBHD: TS LÊ HOÀI LONG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS LÊ HOÀI LONG TS LƢƠNG ĐỨC LONG Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, thân nỗ lực nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q thầy cơ, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp Đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình quý thầy cô giảng dạy chuyên ngành Công nghệ Quản lý xây dựng, môn Thi công Quản lý xây dựng truyền đạt cho kiến thức q báu suốt q trình học tập Xin gửi lời cám ơn chân thành đến TS Lê Hoài Long Thầy hỗ trợ nhiều tài liệu, hướng dẫn nhiệt tình, giúp đưa phương pháp nghiên cứu truyền đạt nhiều kiến thức quí báu suốt thời gian thực đề tài Xin gửi lời cám ơn bạn lớp giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến hay vào luận văn tốt nghiệp Cho gởi đến bạn lời cám ơn chúc bạn hoàn thành luận văn tốt nghiệp cách xuất sắc Xin gửi lời cám ơn đồng nghiệp động viên giúp đỡ nhiều tinh thần vật chất để an tâm học tập thực luận văn tốt nghiệp hôm Và đặc biệt, xin cám ơn người thân yêu bên cạnh, quan tâm, động viên giúp đỡ tơi lúc khó khăn, trở ngại để hoàn thành luận văn Một lần xin cám ơn gửi lời chúc sức khỏe đến quý thầy Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 12 năm 2010 Tác giả Nguyễn Hữu Thức Luận văn thạc sĩ TĨM TẮT Nghiên cứu tìm 16 yếu tố ảnh hưởng mạnh đến chi phí xây dựng cao ốc văn phòng giai đoạn thành thành ý tưởng dự án từ việc khảo sát 53 chuyên gia quản lý dự án tính dự tốn Từ tiến hành thu thập 73 dự án cao ốc văn phòng địa bàn thành phố Hồ Chí Minh để tiến hành mơ hình hồi quy tuyến tính mạng neuron nhân tạo để dự báo chi phí xây dựng cao ốc văn phịng Trong mơ hình hồi qui sử dụng chuẩn để so sánh đánh giá mơ hình ANN Kết cho thấy mơ hình ANN có khả mơ hình tính phi tuyến liệu cho kết tốt mô hình hồi quy với sai số phần trăm tuyệt đối trung bình MAPE = 14.40% Tuy nhiên kết nghiên cứu tốt nghiên cứu giải biến đầu vào “Vị trí xây dựng” biến “M&E” ABSTRACT Research has found 16 factors that strongly influence the cost of construction of office buildings in the period of the project ideas from surveying of 53 experts on project management and cost estimates Then, research proceed to collect data of 73 office building projects in the area of Ho Chi Minh City to conduct linear regression models and artificial neuron networks to forecast the cost of office buildings The regression models were used as standards for comparison and evaluation of ANN models Results showed that ANN models can describe non-linear relationships of data to be better than regression models The best model of this research obtained gives mean absolute percentage error MAPE = 14,40% However, research result can be better if research solves the two input variables which are the "construction location" and "M &E" Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu chung: 1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu: 1.3 Các mục tiêu nghiên cứu : 1.4 Phạm vi nghiên cứu : 1.5 Đóng góp nghiên cứu : CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 10 2.1 Tổng quan lý thuyết, khái niệm mơ hình sử dụng nghiên cứu: 10 2.2 Các nghiên cứu trƣớc đây: 12 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Qui trình nghiên cứu: 22 3.2 Thu thập liệu: 23 3.3 Các công cụ nghiên cứu: 23 3.4 Phân tích liệu: 23 CHƢƠNG 4: XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHI PHÍ XÂY DỰNG CAO ỐC VĂN PHÒNG 31 4.1 Lập bảng câu hỏi thu thập liệu: 31 4.2 Phân tích liệu: 34 CHƢƠNG 5: THU THẬP VÀ XỬ LÝ BỘ DỮ LIỆU CHO MƠ HÌNH 40 Luận văn thạc sĩ 5.1 Thu thập liệu cho mơ hình: 40 5.2 Xử liệu cho mơ hình: 40 CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH HỒI QUY TUYẾN TÍNH 45 6.1 Mục đích: 45 6.2 Xử lý liệu đƣa vào mơ hình: 45 6.3 Mô tả liệu: 46 6.4 Phân tích hồi quy: 50 6.5 Kết luận: 56 CHƢƠNG 7: MÔ HÌNH MẠNG NEURON NHÂN TẠO 58 7.1 Phƣơng pháp huấn luyện mạng: 58 7.2 Mơ hình biến đầu vào: 58 7.3 Mơ hình 14 biến đầu vào: 60 7.4 Kết luận: 63 CHƢƠNG 8: CHƢƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 66 8.1 Cơ sở lập trình: 66 8.2 Lập trình: 68 8.3 Hƣớng dẫn sử dụng chƣơng trình: 69 8.4 Ví dụ áp dụng chƣơng trình: 71 CHƢƠNG 9: TỔNG KẾT NGHIÊN CỨU 73 9.1 So sánh mơ hình: 73 Luận văn thạc sĩ 9.2 Kiến nghị hƣớng phát triển đề tài: 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 77 Luận văn thạc sĩ DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Giá th văn phịng thành phố lớn châu Á (Jetro) Hình 2.1: Neuron người Hình 2.2: Sơ đồ neuron Hình 2.3: Neuron nhân tạo Hình 3.1: Quy trình nghiên cứu Hình 3.2: Sơ đồ huấn luyện mạng (Phan 2007) Hình 6.1: Đồ thị phân tán giá trị dự đốn chuẩn hóa phần dư chuẩn hóa Hình 6.2: Biểu đồ tần số phần dư chuẩn hố Hình 7.1: Biểu đồ sai số MAPE mơ hình biến đầu vào Hình 7.2: Biểu đồ sai số MAPE mơ hình 14 biến đầu vào biến đầu Y Hình 7.3: Biểu đồ sai số MAPE mơ hình 14 biến đầu vào biến đầu LnY Hinh 8.1: Sơ đồ mạng neuron huấn luyện Hình 8.2: Giao diện chương trình Hình 8.3: Giao diện ví dụ áp dụng DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tổng hợp nghiên cứu trước Bảng 4.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng Luận văn thạc sĩ Bảng 4.2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng chuyên gia bổ sung Bảng 4.3: Tổng hợp yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng Bảng 4.4: Các trị thống kê yếu tố Bảng 4.5: Kết kiểm định t Bảng 4.6: Xếp hạng phân loại tác động yếu tố Bảng 5.1: Các biến đầu vào đầu mơ hình Bảng 5.2: Tổng hợp liệu Bảng 6.1: Ma trận tương quan biến Bảng 6.2: Ma trận tương quan biến Bảng 6.3: Bảng phân tích ANOVA Bảng 6.4: Bảng coefficients(a) Bảng 6.5: Kết kiểm định Spearman Bảng 6.6: Kết mơ hình hồi quy Bảng 7.1: Tổng kết tất mơ hình Bảng 8.1: Tổng hợp trọng số liên kết lớp neuron lớp input lớp ẩn Bảng 8.2: Tổng hợp trọng số liên kết lớp neuron lớp ẩn lớp output Bảng 8.3: 11 biến định lượng phạm vi của chúng Luận văn thạc sĩ 82 Luận văn thạc sĩ 83 Phụ lục 2: Bảng câu hỏi khảo sát đợt Luận văn thạc sĩ 84 Luận văn thạc sĩ 85 Luận văn thạc sĩ 86 Luận văn thạc sĩ 87 Luận văn thạc sĩ 88 Phụ lục 3: Code chương trình dự báo chi phí using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; namespace DuBaoChiPhiXD { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); } private void btXoa_Click(object sender, EventArgs e) { Luận văn thạc sĩ 89 txtX1.Text = ""; txtX3.Text = ""; txtX5.Text = ""; txtX6.Text = ""; txtX7.Text = ""; txtX8.Text = ""; txtX9.Text = ""; txtX10.Text = ""; txtX12.Text = ""; txtX14.Text = ""; txtX15.Text = ""; txtY.Text = ""; } private void btTinh_Click(object sender, EventArgs e) { //new double[11, 26]; double[,] trongso = { {-0.034,-0.329,-0.455,-0.226,0.196,-0.020,0.099,0.150,0.461,0.135,-0.147,0.093,-0.400,-0.483,0.111,0.295,-0.062,0.215,-0.045,-0.378,0.190,-0.445,-0.268,-0.225,-0.367,0.229 }, Luận văn thạc sĩ 90 {-0.094,0.007,-0.070,-0.414,-0.078,-0.405,-0.425,-0.356,0.131,-0.462,0.285,-0.261,0.174,-0.029,0.180,0.429,0.168,-0.130,-0.028,-0.211,0.128,-0.360,0.023,0.418,0.138,-0.495 }, {0.397,-0.280,-0.226,0.485,0.358,0.148,-0.214,0.059,-0.097,0.272,0.294,0.033,0.182,0.422,0.176,0.447,0.336,-0.028,-0.249,-0.530,-0.492,0.106,-0.205,0.367,0.279,-0.242 }, {-0.243,0.328,0.124,-0.117,-0.021,0.165,0.284,0.356,-0.162,0.503,0.380,0.261,-0.023,-0.313,0.428,0.095,0.353,-0.128,0.483,0.113,0.029,0.126,0.020,-0.108,0.402,-0.345 }, {-0.093,0.493,0.032,0.472,-0.238,-0.132,-0.316,-0.505,0.324,-0.238,0.011,-0.054,0.470,-0.015,-0.201,0.059,0.350,-0.435,0.058,0.257,-0.100,-0.118,0.401,0.113,-0.083,0.164 }, {-0.142,0.171,-0.277,0.010,-0.211,0.421,0.311,-0.245,0.008,0.251,-0.311,-0.030,0.592,0.412,0.314,0.272,-0.264,-0.011,-0.319,-0.327,0.014,-0.151,-0.493,-0.366,0.071,0.248 }, {-0.107,0.451,-0.333,-0.439,-0.296,-0.092,-0.462,0.264,-0.317,-0.191,-0.180,0.022,-0.070,0.165,0.374,0.116,0.014,-0.437,-0.246,0.368,0.244,-0.322,-0.298,-0.400,0.481,-0.214 }, {0.015,0.288,0.237,-0.156,-0.007,0.010,0.255,-0.164,-0.116,-0.197,0.125,0.289,-0.194,0.517,0.280,0.308,0.189,-0.130,0.046,0.363,0.062,-0.066,0.053,0.133,-0.026,0.262 }, {-0.311,-0.406,-0.372,-0.258,-0.497,-0.221,-0.142,-0.123,0.513,-0.270,-0.473,-0.421,-0.277,0.244,0.201,0.350,-0.287,0.149,0.010,-0.134,0.278,-0.250,-0.348,0.014,0.290,0.111 }, {0.178,0.055,-0.047,-0.259,0.327,0.164,0.386,-0.441,0.173,-0.112,-0.091,0.206,0.382,0.269,0.091,0.249,0.284,-0.018,-0.183,-0.259,0.386,0.319,0.124,0.342,-0.253,-0.125 }, {0.126,-0.185,0.295,-0.183,-0.180,-0.444,-0.411,0.290,-0.237,-0.224,-0.047,-0.366,0.355,-0.041,-0.401,0.133,-0.222,0.095,-0.469,0.423,0.217,0.630,-0.041,0.158,-0.349,-0.162 } }; double[] h = new double[11]; double x1, x3, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x12, x14, x15; x1 = Convert.ToDouble(txtX1); Luận văn thạc sĩ 91 string x2 = cbX2.SelectedText; x3 = Convert.ToDouble(txtX3); string x4 = cbX4.SelectedText; x5 = Convert.ToDouble(txtX5); x6 = Convert.ToDouble(txtX6); x7 = Convert.ToDouble(txtX7); x8 = Convert.ToDouble(txtX8); x9 = Convert.ToDouble(txtX9); x10 = Convert.ToDouble(txtX10); string x11 = cbX11.SelectedText; x12 = Convert.ToDouble(txtX12); string x13 = cbX13.SelectedText; x14 = Convert.ToDouble(txtX14); x15 = Convert.ToDouble(txtX15); for (int i = 0; i < 11;i++ ) { h[i] = trongso[i, 0] + (x1-26808.5521)/22769.60165 * trongso[i, 16] + (x3-16.11)/5.844 * trongso[i, 17] + (x5-4.99795)/2.976090 * trongso[i, 18] + (x6-3229.1644)/2800.25368 * trongso[i, 19] + (x7-54.0014)/19.83560 * trongso[i, 20] + (x817635.3795)/14051.09457 * trongso[i, 21] + (x9-1207.1863)/3001.87492 * trongso[i, 22] Luận văn thạc sĩ 92 + (x10-4551.4384)/13622.02138 * trongso[i, 23] + (x12-1.70)/1.009 * trongso[i, 24] + (x144.23)/2.590 * trongso[i, 25]; h[i] += (cbX2.SelectedIndex + 1-2.29)/0.697 * trongso[i, cbX2.SelectedIndex + 1] + (cbX4.SelectedIndex + 1-3.19)/1.792 * trongso[i, cbX4.SelectedIndex + 4]+ (cbX11.SelectedIndex + 1-1.6027)/0.49272 * trongso[i, cbX11.SelectedIndex + 11]+ (cbX13.SelectedIndex + 1-1.52)/0.709 * trongso[i, cbX13.SelectedIndex + 13]; } for (int i = 0; i < 11;i++ ) { h[i] = (Math.Pow(Math.E, h[i]) - Math.Pow(Math.E, (-h[i]))) / (Math.Pow(Math.E, h[i]) + Math.Pow(Math.E, (-h[i]))); } double[] h2 = new double[8]; double[,] trongso2 = { {-0.013,-0.330,-0.456,0.503,0.093,0.244,0.155,-0.199,0.305,0.438,0.458,0.492 }, {-0.095,-0.323,0.251,-0.384,0.181,0.082,0.429,-0.055,0.045,-0.151,-0.113,0.264 }, {0.247,-0.405,-0.275,0.078,-0.474,0.245,-0.500,-0.055,0.423,-0.360,0.375,0.120}, {0.501,-0.428,0.311,-0.043,-0.211,0.441,0.185,0.468,0.339,-0.093,-0.092,0.159}, {0.199,0.484,0.026,-0.311,-0.506,0.066,0.318,0.008,0.482,-0.280,0.398,-0.325}, {0.164,0.219,-0.139,-0.410,-0.140,-0.405,-0.042,0.301,-0.171,-0.275,0.030,0.391}, {-0.138,-0.243,0.228,-0.386,-0.241,-0.283,0.454,0.473,0.155,-0.332,0.274,0.252}, Luận văn thạc sĩ 93 {0.382,0.110,0.305,0.328,-0.110,-0.100,-0.194,0.236,-0.350,0.539,0.266,-0.535} }; for (int i = 0; i < 8;i++ ) { h2[i]=trongso2[i,0]; for (int j=1;j