Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học trong quản lý dự án và xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng TP.HỒ CHÍ MINH, 04/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án Xây dựng Chủ nhiệm đề tài: SV PHAN THÀNH NHÂN Khoa: Xây dựng-Điện Các thành viên: NGUYỄN SA WIN LƯU THỊ DUNG NGUYỄN THỊ KIM LIÊN Người hướng dẫn: TS NGUYỄN THANH PHONG TP.HỒ CHÍ MINH, 04/2018 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU .7 I II BÀI TOÁN: QUY HOẠCH SAN NỀN Xác định khối lượng đào đắp Tính tốn cho khu đất quy hoạch Sử dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính để giải toán .12 III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC DANH MỤC BẢNG Bảng I 1:Cao độ bình quân diện tích tương ứng lơ Bảng I 2: Cự li vận chuyển khối lượng đất vận chuyển 10 Bảng I 3: Lời giải ban đầu theo phương pháp góc Tây Bắc 11 Bảng I 4: Tống cước phí vận chuyển đất theo pp góc Tây Bắc 12 Bảng I 5: Tóm tắt số liệu lương đào đắp lô 12 Bảng I 6: Biến định 12 Bảng I 7: Cước phí vận chuyển m3 13 Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG QUY HOẠCH TOÁN HỌC TRONG QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ XÂY DỰNG - Sinh viên thực hiện: Phan Thành Nhân - Lớp: DH14QX02 Khoa: Xây dựng – Điện Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Phong Mục tiêu đề tài: - Mục tiêu tổng quát: nhằm giải đến vấn đề tiết kiệm chi phí xây dựng mơ hình tốn học áp dụng phần mềm máy tính vào cơng trình, dự án - Mục tiêu cụ thể: áp dụng mơ hình quy hoạch toán học vào quản lý xây dựng, nhằm giảm thiểu chi phí san lấp mặt dự án xây dựng Tính sáng tạo: Kết nghiên cứu: Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Hiệu kinh tế - xã hội đem lại: giảm thiểu chi phí san lấp mặt bằng, tăng lợi nhuận cho nhà thầu xây dựng, góp phần phát triển bền vững khơng bị hao phí cơng lao động, tăng hiệu suất công việc Hỗ trợ doanh nghiệp ban quản lý dự án ngành xây dựng phương pháp phân bổ nguồn lao động dự án dựa ứng dụng quy hoạch toán học Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………… Ngày Xác nhận đơn vị (ký tên đóng dấu) tháng năm Người hướng dẫn (ký, họ tên) Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: Phan Thành Nhân Sinh ngày: 09 tháng 03 năm 1996 Nơi sinh: Kiên Lương - Kiên Giang Lớp: DH14QX02 Khóa: 2014 Khoa: Xây dựng điện Địa liên hệ: 78/60/4 Đường số 12, phường số 11, quận Gò Vấp, TP.HCM Điện thoại: 093.8684.896 Email: pthanhnhan96@gmail.com II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Kết xếp loại học tập: 6.74 Sơ lược thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Kết xếp loại học tập: 7.14 Sơ lược thành tích: * Năm thứ 3: Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Kết xếp loại học tập: 7.33 Sơ lược thành tích: * Năm thứ 4: Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Kết xếp loại học tập: 7.38 Sơ lược thành tích: Ngày tháng năm Xác nhận đơn vị Sinh viên chịu trách nhiệm (ký tên đóng dấu) thực đề tài (ký, họ tên) Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài, mục tiêu đề tài: - Áp dụng mơ hình quy hoạch tốn học (cụ thể phương pháp quy hoạch tuyến tính) để tối ưu hóa nguồn lực xây dụng nhằm cực đại hóa lợi nhuận - Bên cạnh, đề tài đưa mơ hình giảm thiểu chi phí nhân công đáp ứng nhu cầu lao động dự án Phương pháp nghiên cứu: Quy trình nghiên cứu dựa phương pháp định lượng quy hoạch tuyến tính, tuân theo lưu đồ sau: Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC II BÀI TOÁN: QUY HOẠCH SAN NỀN Xác định khối lượng đào đắp  Theo đồ khảo sát địa hình ta chia khu đất xây dựng thành nhiều lơ, lơ có cao độ tự nhiên xác Các lô đánh theo thứ tự A, B, C, D, E, F, G, H, từ cao đến thấp lơ có hình chữ nhật mà đỉnh ứng với điểm đo cao độ Nên chọn lô có diện tích  Tính cao độ bình qn lơ: Bằng cách cộng cao độ góc lơ chia cho  Lấy cao độ tự nhiên nhỏ lớn đồ khảo sát địa hình có cộng lại chia cho ta có cao độ h  Những lơ có cao độ bình quân hbq cao h phải đào  Những lơ có cao độ bình qn hbq thấp h phải đắp  Tính tổng khối lượng đất đào đắp ∑Vđào = Fi ( Hi – h) ∑Vđắp = Fj ( h – Hj)  Cân khối lượng đào đắp ta tìm h  Sau có h ta xác định chiều cao đắp lơ tính khối lượng đào đắp cho lơ  Tính cự li vận chuyển đến lô đắp  Phải thực giải toán tối ưu vận chuyển đất, cho tổng cước phí vận chuyển đất nhỏ Đầu tiên phải lập phương án ban đầu: có phương án phương án Tây Bắc phương án cước phí Tính tốn cho khu đất quy hoạch a) Ta chia khu đất thành lô đánh theo thứ tự: A, B, C, D, E, F, G, H Các lơ chữ nhật có đỉnh ứng với điểm độ cao b) Ta có cao độ bình qn hbq diện tích tương ứng lô Lô A B C D E F G H hbq 87.30 87 86.38 85.75 86.09 85.25 86.41 85.55 DT(m2) 29500 29500 29500 29500 29500 29500 35400 32200 Bảng I 1:Cao độ bình quân diện tích tương ứng lơ Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Từ cao độ nhỏ cao độ lớn đồ địa hình ta tính h= 86.37 So với h= 86.37 lơ A, B, C, G phải đào bớt, cịn lơ D, E, F, H phải đắp c) - Tổng khối lượng đào: ∑Vđào =104 (2.95(87.30-h) + 2.95(87-h) + 2.95(86.38-h) + 3.54(86.41-h)) = 104 (1074.8974 – 12.39h) - Tổng khối lượng đắp ∑Vđắp = 104(2.95(h-85.75)+ 2.95(h-86.09) + 2.95(h-85.25) + 3.22(h-85.55)) = 104(1012.07h- 1033.8865) - Cân đào đắp ta có: 1074.8974-12.39h = 1012.07h – 1033.8865 24.46h = 21108.7839  h= 86.2135 m d) Tính khối lượng đào đắp lô: VA= 2.95* 104(87.30 - 86.2135) = 32051 m3 VB=2.95* 104 (87 - 86.2135) = 23201 m3 VC= 2.95* 104 (86.38 - 86.2135) = 4911m3 VG= 3.54* 104(86.41 - 86.2135) = 6956m3  tổng khối lượng đất đào: ∑Vđào = 67119m3 VD= 2.95* 104 (86.2135 - 85.75) = 13673 m3 VE= 2.95* 104 (86.2135 - 86.09) = 3659 m3 VF = 2.95* 104 (86.2135 - 85.25) = 28423 m3 VH =3.22* 104(86.2135 -85.55) = 21364 m3  tổng khối lượng đắp: ∑Vđắp = 67119 m3 e) Cự li vận chuyển khối lượng đất vận chuyển từ lô đào đến lô đắp theo bảng dưới: Lô đắp Lô đào E D F Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng H Cung cấp Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 3.20 A XAE 2.44 XAD 3.62 B XBE XCE G Nhu cầu XBF XCD XGE 3659 3.81 23201 3.74 XCH 4911 2.52 XGF 13673 4.87 XBH XCF XGD 32051 2.44 1.85 1.76 XAH 3.20 1.60 1.60 C XAF XBD 5.22 3.69 1.86 XGH 28423 6956 21364 67119 Bảng I 2: Cự li vận chuyển khối lượng đất vận chuyển f) Lập phương án ban đầu: phương án góc tây bắc - Bắt đầu từ XAE góc Tây Bắc bảng vận tải (ơ bên trái), gán 3659 m3 đất vận chuyển từ lơ A đến lơ E để đắp Khi ta đắp đủ khối lượng đất cần cho lô E, cịn lơ A cịn khả cung cấp đất : 32051 – 3659 = 28392 m3 Do ta chuyển sang cột số hàng thứ để phân phối đất từ lô A sang lô D - Tiếp tục chuyển 13673 m3 đất từ lô A sang lô D Lúc đáp ứng đủ lượng đất cần đắp cho lơ D lơ A cịn dư 28392 – 13673 = 14719 m3 đất Do ta chuyển tồn lượng đất cịn lại lơ A sang cho lô F - Khi ta sử dụng hết khối lượng đất lô A, mà lơ F chưa lấp đầy, Lơ F cịn 28423 – 14719 = 13704 m3 đất cần lấp đầy Ta tiếp tục chuyển sang hàng thứ ( cột thứ 3) để phân phối Chuyển 13704 m3 từ lô B sang lô F Lúc lô F lấp đầy lơ B cịn dư 23201- 13704 = 9497 m3 đất Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 10 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - Tiếp tục chuyển tồn lượng đất cịn lại lơ B sang cho lô H, lúc lô B hết khả cung cấp đất, lơ H cịn thiếu 21364 – 9497= 11867 m đất - Tiếp tục chuyển sang hàng thứ ( cột thứ 4) để phân phối Chuyển toàn 4911 m3 đất lô C sang cho lô H Vậy ta sử dụng hết lượng đất đào từ lô C - Tiếp tuc chuyển sang hàng thứ ( cột thứ 4) để phân phối Chuyển toàn 6956 m3 đất từ lô G sang cho lô H Vậy lơ G sử dụng tồn lượng đất đào, cịn lơ H đắp đủ lượng đất Lô đắp Lô đào E 3659 D 2.44 3.20 A F 13673 3.62 B X X X Nhu cầu 4.87 23201 2.44 3.74 4911 4911 2.52 3.81 X 13673 32051 9497 X X 3659 X 13704 X 5.22 3.20 1.85 1.76 G 14719 X 1.60 C 3.69 1.60 Cung cấp H 1.86 6956 28423 6956 21364 67119 Bảng I 3: Lời giải ban đầu theo phương pháp góc Tây Bắc Sự phân phối cuối tận dụng hết khả cung cấp đất điểm nguồn, đáp ứng đủ nhu cầu cần đắp điểm đích Như lời giải ban đầu tốn theo phương pháp góc Tây Bắc hồn thành - Tổng cước phí vận chuyển mẫu phân phối tính sau: Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 11 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Lộ trình Lượng vận Cự li vận Tổng cước Từ Đến chuyển chuyển phí (m3.km) A E 3659 3.20 11709 A D 13673 2.44 33362 A F 14719 3.69 54313 B F 13704 3.20 43852 B H 9497 4.87 46250 C H 4911 3.74 18367 G H 6956 1.86 12938 Tổng cước 220791 phí Bảng I 4: Tống cước phí vận chuyển đất theo pp góc Tây Bắc Sử dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính để giải tốn Cơng trình đực chia thành lơ có diện tích gần có số liệu lượng đào đắp sau: Lô Đào (m3) A B C 32051 23201 4911 Đắp D E G H 6956 13673 (m3) F 3659 28423 21364 Bảng I 5: Tóm tắt số liệu lương đào đắp lô Gọi Xij lượng đất (m3) cần phải vận chuyển từ lô i đến lơ j (i ≠ j ) Do ta có 4x4 = 16 biến quết định sau: Biến định Lô đắp j D E F H A XAD XAE XAF XAH Lô đào B XBD XBE XBF XBH i C XCD XCE XCF XCH G XGD XGE XGF XGH Bảng I 6: Biến định Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 12 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Gọi Cij cước phí vận chuyển 1m3 đất từ i đến j, ta có bảng sau: Lơ đắp j Cước phí vận chuyển 1m3 D E F H A 2.44 3.44 3.69 5.22 Lô đào B 1.60 3.62 3.20 4.87 i C 1.85 1.60 2.44 3.78 G 3.81 1.76 2.52 1.86 Bảng I 7: Cước phí vận chuyển m3 Hàm mục tiêu: cực tiểu cước phí vận chuyển đất Min Z = Xij.Cij = 2.44 XAD + 3.44 XAE + 3.69 XAF + 5.22 XAH + 1.60 XBD + 3.62 XBE + 3.20 XBF + 4.87 XBH + 1.85 XCD + 1.60 XCE + 2.44 XCF + 3.78 XCH + 3.81 XGD + 1.76 XGE + 2.52 XGF + 1.86 XGH Các ràng buộc Ràng buộc đào đất XAD +XAE +XAF +XAH ≤ 32051 XBD + XBE + XBF + XBH ≤ 23201 XCD + XCE + XCF + XCH ≤ 4911 XGD + XGE + XGF + XGH ≤ 6956 Ràng buộc đắp đất: XAD + XBD + XCD + XGD = 13673 XAE + XBE + XCE + XGE = 3659 XAF + XBF + XCF + XGF = 28423 XAH + XBH + XCH + XGH = 21364 Điều kiện biên: Xij ≥ Sử dụng phần mềm Excel 2013 phần mềm QM để giải mơ hình QHTT kết tổng cước phí vận chuyển đất nhỏ = 212.589 (m3.km) XAF = 18895 XAH = 13156 XBD = 13673 XBF = 9528 XCE = 3659 XCH = 1252 Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 13 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC XGH = 6956 Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 14 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 15 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua toán cho thấy cần thiết phải có kỹ thuật tối ưu hóa để giải vấn đề đầu tư vào lực lượng lao động xây dựng Và phương pháp quy hoạch tốn học hồn tồn giải tốn Trong nội dung nghiên cứu hay cụ thể áp dụng để giảm thiểu chi phí san lấp mặt cơng trình dự án xây dựng Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 16 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO  TS Nguyễn Thanh Phong, 2015 “Phương pháp định lượng quản lý”, Trường Đại học Mở Tp.HCM  Aykin, T 1996 “Optimal shift scheduling with multiple break windows.” Manage Sci.,424, 591–602  Brandenburg, S 2004 “The tier I workforce management strategy: Concept and application.” Dissertation, Univ of Texas at Austin, Austin, Tex  Brooke, A., Kendrick, D., Meeraus, A., and Raman, R 1998 GAMS: A user’s guide GAMS Development Corporation, Washington, D.C  Bureau of Labor Statistics BLS 2004 “2002 national industryspecific occupational employment and wage estimates: NAICS237900—Other heavy and civil Engineering construction.” US Department of Labor: The Bureau of Labor Statistics http://www.bls.gov/oes/200.2/naics4-237900.htm Jan 27, 2004  Burleson, R., Haas, C., Tucker, R., and Stanley, A 1998 “Multiskilled labor utilization strategies in construction.” J Constr Eng Manage., 1246, 480–489  Business Roundtable BRT 1983 “More construction for the money.” Construction Industry Cost Effectiveness Project, Summary Rep., The Business Roundtable, Houston Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 17 ... cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 13 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC XGH = 6956 Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang 14 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU... động dự án dựa ứng dụng quy hoạch toán học Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học Quản lý dự án xây dựng Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi... Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Kết xếp loại học tập: 7.14 Sơ lược thành tích: * Năm thứ 3: Ngành học: Quản lý xây dựng Khoa: Xây dựng – Điện Nghiên cứu ứng dụng quy hoạch toán học