Kết hợp lý thuyết tập mờ và giải thuật di truyền để giải bài toán cực tiểu hóa về thời gian và chi phí dự án

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH VĂN ANH TUẤN ĐỀ TÀI: KẾT HP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã ngành : 60.58.90 PHẦN THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 - 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS LÊ VĂN KIỂM TS NGÔ QUANG TƯỜNG CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: Luận văn bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên : HUỲNH VĂN ANH TUẤN Ngày sinh : 09 / 05 / 1981 Chuyên ngành: Công nghệ Quản lý xây dựng Khóa : 2005 Phái : Nam Nơi sinh : Khánh Hòa TÊN ĐỀ TÀI : KẾT HP LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ THUẬT GIẢI DI TRUYỀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CỰC TIỂU HÓA VỀ THỜI GIAN VÀ CHI PHÍ DỰ ÁN NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương : Giới thiệu Chương : Tổng quan Chương : Phương pháp luận để giải vấn đề Chương : Mô hình hóa toán Chương : Giới thiệu chương trình ví dụ minh họa Chương : Kết luận kiến nghị NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16 / 07 / 2007 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 16/ 12 / 2007 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS LÊ VĂN KIỂM TS NGÔ QUANG TƯỜNG Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS LÊ VĂN KIỂM TS NGÔ QUANG TƯỜNG CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc só này, em nhận nhiều giúp đỡ Quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp bạn bè, đặc biệt công lao quý Thầy Cô ban giảng dạy ngành Công nghệ quản lý xây dựng Hôm nay, với dòng chữ này, em xin ghi nhận tỏ lòng biết ơn sâu sắc Xin chân thành cám ơn Thầy PGS LÊ VĂN KIỂM, Thầy TS NGÔ QUANG TƯỜNG tận tình hướng dẫn, đưa hướng nghiên cứu cụ thể, kiến thức quý báu suốt trình học tập nghiên cứu, đặc biệt thời gian làm luận văn Xin chân thành cám ơn anh em đồng nghiệp thuộc Công ty cổ phần xây dựng số (COFICO) nhiệt tình giúp đỡ thu thập số liệu, cung cấp nhiều tài liệu tham khảo ý kiến quý báu giúp hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin cám ơn Ba Mẹ luôn động viên, giúp đỡ quan tâm sâu sắc đến suốt thời gian vừa qua Một lần xin gửi đến Quý Thầy, Cô Gia đình lòng biết ơn sâu sắc TP Hồ Chí Minh, ngày 16/12/2007 Tác giả HUỲNH VĂN ANH TUẤN I TÓM TẮT NỘI DUNG Phương pháp phân tích truyền thống để giải toán tối ưu thời gian chi phí dự án giả định thời gian chi phí công tác xác định chắn Tuy nhiên, trình thực dự án, thời gian thực công tác không chắn chịu nhiều tác động môi trường bên như: thay đổi thời tiết, đông đúc công trường làm việc, trình độ tay nghề người công nhân, … Luận văn đề xuất phương pháp để giải toán tối ưu thời gian chi phí dự án điều kiện không chắn Lý thuyết tập mờ áp dụng để mô không chắn thời gian công tác Thuật giải di truyền sử dụng để tìm kiếm cực tiểu chi phí trực tiếp dự án ứng với thời gian xác định Mặt khác, mục tiêu mô hình thiết lập đường cong tối ưu thời gian chi phí dự án dựa mức rủi ro khác xác định người định ABSTRACT Traditional time-cost trade-off analysis assumes that the time and cost of an option within an activity are deterministic However, during project implementation, activity duration is uncertain due to variations in the outside enviroment, such as weather, site congestion, productivity level, etc This thesis presents a new approach to solve the time-cost trade-off problem under uncertainty Fuzzy set theory is used to model the uncertainties of activity durations Genetic algorithms are used to search for the minimum project direct costs for a specific project duration within feasible project time spectrums In other words, the focus of the model is to find time-cost trade-off curves based upon different risk levels defined by decision makers II MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung luận án Chương 2: TOÅNG QUAN 2.1 Lập quản lý dự án 2.1.1 Khaùi niệm chung dự án lập dự án 2.1.2 Các bước cần thực lập dự án 11 2.1.3 Mục tiêu quản lý dự án 11 2.1.4 Nội dung công tác quản lý dự án 12 2.1.4.1 Quản lý quy mô dự án 12 2.1.4.2 Quaûn lý tiến độ dự án 12 2.1.4.3 Quản lý chi phí dự án 13 2.1.4.4 Quản lý chất lượng dự án 13 2.1.4.5 Quản lý thông tin dự án 13 2.1.4.6 Quản lý rủi ro dự án 13 2.1.4.7 Quản lý cung ứng dự án 14 2.2 Quản lý tiến độ dự án 14 2.2.1 Khái niệm tiến độ xây dựng 14 2.2.2 Các bước lập tiến độ 15 2.2.3 Các dạng tiến độ 16 2.3 Bài toán quan hệ thời gian chi phí 18 2.3.1 Giới thiệu 18 III 2.3.2 Tương quan thời gian chi phí công tác liên tục 19 2.3.2.1 Phương pháp xác định 19 2.3.2.2 Phương pháp ngẫu nhiên 20 2.3.3 Tương quan thời gian chi phí công tác rời rạc 21 2.3.3.1 Phương pháp xác định 21 2.3.3.2 Phương pháp ngẫu nhiên 22 2.4 Caùc phương pháp giải toán cực tiểu hóa thời gian chi phí dự án 23 2.4.1 Thuật giải tìm kiếm heuristic 23 2.4.2 Phương pháp quy hoạch toán học 24 2.4.3 Phương pháp mô phoûng 25 2.4.4 Thuật giải di truyền (GA) 28 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC BÀI TOÁN 30 3.1 Lý thuyết tập mờ 30 3.1.1 Giới thiệu 30 3.1.2 Giới thiệu tập mờ 31 3.1.3 Lý thuyết tập mờ 34 3.1.4 Logic mờ 42 3.1.5 Hệ thống logic mờ 44 3.2 Thuật giải di truyền 47 3.2.1 Giới thiệu thuật giải di truyền 47 3.2.2 Các tính chất đặc thù thuật giải di truyền 48 3.3 Cơ chế thực thuật giải di truyền 48 3.3.1 Mã hóa 3.3.2 Hàm mục tiêu 49 3.3.3 Chọn lọc cá thể 49 3.3.3.1 Choïn loïc theo quy tắc bánh xe roulete 50 3.3.3.2 Chọn lọc xếp hạng 51 48 IV 3.3.3.2 Choïn lọc cắt 52 3.3.4 Lai ghép 3.3.4.1 Lai ghép ñieåm 53 3.3.4.2 Lai ghép nhiều điểm 53 3.3.4.3 Lai ghép 54 3.3.5 Đột biến 3.3.5.1 Đột biến điểm 56 3.3.5.2 Đột biến nhiều điểm 56 3.4 Mối quan hệ mờ thời gian chi phí 57 Chương 4: MÔ HÌNH HÓA BÀI TOÁN 61 4.1 Vấn đề đặt để nghiên cứu 61 4.1.1 Giới thieäu 61 4.1.2 Phát biểu toán 62 4.1.3 Yeâu cầu toán 62 4.2 Giải vấn đề 62 4.2.1 Xác định thời gian chi phí cho công tác 62 4.2.2 Phát biểu toán học toán 63 4.3 Mô hình hóa toán 63 4.3.1 Sơ đồ cấu trúc mô hình toán 63 4.3.2 Ứng dụng lý thuyết tập mờ để xác định thời gian DA 65 4.3.3 Ứng dụng GA để cực tiểu hóa chi phí hoàn thành dự án 70 4.3.4 Sơ đồ thực toán tử di truyền 75 4.4 Kết luận 52 55 76 Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 77 5.1 Trình tự thực toán 77 5.2 Ví dụ minh hoïa 78 5.2.1 Ví dụ 78 5.2.2 Ví duï 86 V 5.2.3 Ví dụ 100 5.3 Kết luận 111 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 6.1 Kết luận 6.2 Kiến nghị 118 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 VI HÌNH ẢNH Hình 2.1 Chu kỳ hoạt động dự án Hình 2.2 Mức độ nổ lực thực dự án 10 Hình 2.3 Tam giác mục tiêu dự án 12 Hình 3.1 Tập mờ tập rõ 33 Hình 3.2 Sự khác biệt tập rõ tập mờ cho thuộc tính “chiều cao” 34 Hình 3.3 Thí dụ lõi, biên giới, điểm giao mờ, tập mờ đơn, lát cắt α 36 Hình 3.4 Tập mờ lồi không lồi 36 Hình 3.5 Các dạng số mờ 37 Hình 3.6 Số mờ tam giác 38 Hình 3.7 Số mờ hình thang 38 Hình 3.8 Tập mờ 39 Hình 3.9 Hợp hai tập mờ 39 Hình 3.10 Giao hai tập mờ 39 Hình 3.11 Bù tập mờ A 40 Hình 3.12 Cấu trúc hệ thống mờ 44 Hình 3.13 Mờ hóa đơn trị 45 Hình 3.14 Mờ hóa đa trị 46 Hình 3.15 Các phép mã hóa 49 Hình 3.16 Chọn lọc theo quy tắc bánh xe Roulete 50 Hình 3.17 Phân bố NST trước xếp hạng 52 VII Phuï Luïc If (a1