Các giải thuật tiến hóa tối ưu đa mục tiêu như đã kể trên thường bao gồm các bước lặp chủ yếu như sau [41, 42, 43, 44]:
a. Khởi tạo tập quần thể
b. Lựa chọn các cá thể cho vòng đời c. Tiến hành lai ghép / đột biến
Đầu vào • Lấy dữ liệu từ JSON • Định nghĩa tham số bài tốn • Định nghĩa các ràng buộc • Tự khởi tạo tập quần thể
Thư viện mẫu của MOEA • Lựa chọn thuật tốn • Xác định tham số thuật tốn Hiển thị đầu ra
• Kiểm tra việc vi phạm ràng buộc
• Hiển thị
Trang 58
d. Đánh giá cá thể dựa trên xếp hạng, phân loại
Các bước b, c ở trên được hỗ trợ bởi MOEA framework ứng dụng các giải thuật tốt và được cập nhật thường xuyên, bởi vì MOEA framework là ứng dụng mã nguồn mở, có cộng đồng sử dụng và hỗ trợ đơng đảo. Các bước a, d được xử lý riêng theo từng bài toán cụ thể của luận án dựa trên Unified Game-based model để đảm bảo có thể truyền tải đầy đủ thơng tin về mơ hình bao gồm:
o Thông tin về người chơi;
o Thông tin về chiến lược người chơi;
o Cách tính hàm payoff riêng cho từng bài tốn và người chơi;
o Thông tin về tập xung đột 𝑅𝑐 mà điểm cân bằng Nash không được vi phạm.
3.1.2 Phương thức thử nghiệm
Trong chương 3, luận án trình bày 4 bài tốn cụ thể và cách áp dụng như sau:
o Bài toán cân bằng nguồn lực sử dụng thuật toán Fictitious Play trên ứng dụng tự xây dựng theo thuật toán
o Các bài toán toán xung đột trong đấu thầu nhiều giai đoạn, xung đột giữa các phương pháp xử lý rủi ro, xung đột trong cân bằng nguồn lực được cài đặt dựa theo MOEA framework
Các thuật toán trong cùng 1 thuật toán được chạy lần lượt trên cùng cấu hình máy tính, mỗi thuật tốn sẽ thử nghiệm chạy liên tục 10 lần để so sánh sự hội tụ của kết quả dựa trên giá trị payoff của chiến lược lựa chọn, ngoài giá trị payoff, các thuật tốn cịn so sánh thời gian chạy giữa các lần chạy của thuật toán.
Với các giải thuật tối ưu đa mục tiêu sử dụng trong luận án, trong cái điều kiện đặc biệt về: tập dữ liệu, chất lượng tập cá thể khởi tạo, sự hạn chế của việc xuất hiện các cá thể vượt trội (dominated) , ngoài ra, kể cả khi trong trường hợp xấu nhât, với điều kiện lý tưởng về cấu hình máy tính thử nghiệm và thời gian chạy thuật toán đủ dài, đáp án của giải thuật sẽ tiệm cận được với giá trị hội tụ của tối ưu Pareto trong một khoảng Ꜫ chấp nhận được [63].
Các giải thuật được cài đặt dựa theo MOEA framework đều có chung bộ tham số cấu hình như sau:
▪ Số lượng cá thể tối đa sẽ sản sinh ra (Max evaluation): 1.000.000 cá thể ▪ Số lượng của quần thể mỗi vòng đời (Population size): 1.000 cá thể ▪ Tỷ lệ lai ghép (simulated binary crossover): 90%
▪ Chỉ số phân bố lai ghép (distribution index, số càng lớn càng thể hiện việc lai ghép càng giống như bố mẹ): 15
Cụ thể được cấu hình trong mã nguồn phần mềm ở tại class JMetalAlgorithms khi triển khai giải thuật NSGA-II (và các giải thuật khác tương tự) như sau:
NondominatedPopulation result = new Executor() .withProblem("ProjectPayment") .withAlgorithm("NSGAII") .withMaxEvaluations(1000000) .withProperty("populationSize", 1000) .withProperty("sbx.rate", 0.9) .withProperty("sbx.distributionIndex", 15.0) .run();
Trang 59
3.2 Lớp bài tốn mơ hình có chủ đầu tư
3.2.1 Bài toán đàm phán giá trong đấu thầu nhiều giai đoạn
3.2.1.1 Giới thiệu bài toán
Đấu thầu là quá trình lựa chọn nhà thầu để ký kết và thực hiện hợp đồng cung cấp dịch vụ tư vấn, dịch vụ phi tư vấn, mua sắm hàng hóa, xây lắp; lựa chọn nhà đầu tư để ký kết và thực hiện hợp đồng dự án đầu tư theo hình thức đối tác cơng tư, dự án đầu tư có sử dụng đất trên cơ sở bảo đảm cạnh tranh, công bằng, minh bạch và hiệu quả kinh tế [64]. Trong nền kinh tế thị trường, người mua (chủ đầu tư) tổ chức đấu thầu để người bán (các nhà thầu) cạnh tranh nhau. Mục tiêu đối với người mua là mua được loại hàng hóa cần với chất lượng và dịch vụ tốt nhất cùng mức giá thấp nhất. Mục tiêu đối với người bán là giành được quyền cung cấp hàng hóa, dịch vụ đó với giá đủ bù đắp các chi phí đầu vào và đảm bảo mức lợi nhuận cao nhất có thể. Trong thực tế, cả hai đối tượng trên cịn có một mục tiêu chung đó là khơng làm mất lịng đối phương, giữ mỗi quan hệ làm ăn, hợp tác lâu dài.
Về khía cạnh pháp luật tại Việt Nam [38], khơng có khái niệm đấu thầu nhiều giai đoạn (Multiround Procurement) trong quy định cũng như các văn bản chính quy. Tuy nhiên, trên thực tế các dự án lớn nói chung khơng chỉ ở Việt Nam đều cần mua sắm nhiều hàng hóa, tổ chức thành nhiều đợt và không chỉ thực hiện trong một lần duy nhất. Đối với các dự án lớn, thời gian đấu thầu kéo dài thành nhiều lần đấu thầu khác nhau trong các khoản thời gian khác nhau (mỗi lần đấu thầu đó chúng ta gọi là một giai đoạn đấu thầu của tổng thể một kế hoạch lớn). Và cũng theo thực tế, đặc biệt tại các công ty tư nhân, việc thực hiện mua sắm hàng hóa theo quy chế đấu thầu là bắt buộc, tuy nhiên
việc thỏa thuận trước và lựa chọn nhà thầu một cách linh hoạt là việc thường thấy.
Việc này cũng đã diễn ra tại các dự án liên quan tới ngân sách nhà nước trong cả hai trường hợp đấu thầu chỉ định và công khai trong cả hai trường hợp đúng luật và trái luật, những ví dụ cụ thể có thể thấy nhiều trên các kênh báo chí và truyền thơng. Có thể thấy rằng, nhu cầu thỏa thuận trước là đương nhiên của cả hai bên (chủ đầu tư và các nhà thầu). Cho dù chủ đầu tư có mối quan hệ khác nhau với các đối tác, các đối tác này sẽ trở thành nhà thầu nộp hồ sơ và nhiều thời điểm khác nhau, nhưng cuối cùng mục đích chung của chủ đầu tư là đạt được hiệu quả thực hiện việc mua sắm hàng hóa hiệu quả, đồng thời cân nhắc tới những ảnh hưởng có lợi các lần hợp tác khác trong tương lai.
Theo [67] đấu thầu nhiều giai đoạn là phương thức cải tiến hình thức đấu thầu thơng thường (như ở Việt Nam, còn gọi là reserve prices) bằng cách đẩy mạnh việc thỏa thuận, đàm phán (negotiation) để dẫn tới kết quả có lợi hơn trong tương lai. Tại mỗi giai đoạn, một gói thầu gồm nhiều nội dung mua sắm, các nhà thầu có thể tham gia dự thầu mua 1 hoặc nhiều nội dung mua sắm, theo thực tế thì một nội dung mua sắm sẽ có nhiều nhà thầu tham gia cạnh tranh. Việc mua sắm này có thể thực hiện theo nhiều cách, tuy nhiên các mơ hình gần đây đưa ra 3 hình thức thỏa thuận, đàm phán giữa bên mua và bên bán bao gồm: face to face, e-Sourcing, reserve auction [72]. Việc này dẫn tới các nghiên
cứu về áp dụng lý thuyết trò chơi vào trong quá trình đàm phán để giải quyết các xung đột.
Khó khăn khi tổ chức đấu thầu nhiều giai đoạn
Trong khi việc quyết định chọn nhà thầu cho một lần đấu thầu, một quyết định dựa trên phân tích chủ quan của một hay một nhóm người thuộc bên chủ thầu, đã là việc rất
Trang 60
khó khăn và rủi ro cao thì các quyết định trong dự án đấu thầu nhiều giai đoạn cịn khó khăn và rủi ro hơn rất nhiều. Trong các nghiên cứu về đấu thầu nhiều giai đoạn trong một công bố của Di Wu [65] và luận án tiến sĩ của Lu Ji [67] có nêu ra một số khó khăn cần giải quyết của đấu thầu nhiều giai đoạn so với đầu thầu thông thường như sau:
Khó khăn đầu tiên trong dự án đấu thầu nhiều giai đoạn là lựa chọn các thời điểm đấu thầu. Việc lựa chọn thời điểm đấu thầu là vơ cùng quan trọng vì thời điểm đấu thầu ảnh hưởng trực tiếp tới kinh phí của dự án. Mức giá của các loại nguyên vật liệu luôn biến động theo thời gian, kèm theo giá trị lãi suất chiết khấu. Nếu may mắn chọn đúng thời điểm mức giá cả đạt mức nhỏ nhất thì số tiền phải bỏ ra của chủ đầu tư sẽ ở mức thấp nhất; nhưng ngược lại, nếu chọn không đúng thời điểm, số tiền thực tế phải bỏ ra so với dự kiến ban đầu sẽ lên tới mức vượt qua tầm kiểm soát kiến dự án đi gặp phải nhiều rủi ro về tài chính.
Khó khăn thứ hai đó là tại thời điểm lựa chọn, cần lựa chọn nhà thầu không chỉ dựa trên mức giá đưa ra tại gói thầu này, mà cần căn cứ vào các thỏa thuận khác, hoặc là các thông tin trao đổi, cam kết về giá cả trong các gói thầu tiếp theo. Có thể tại gói thầu này, đối tác (nhà thầu) khơng phải là phương án tốt nhất, nhưng đối tác có cam kết về các lợi ích lớn hơn dành cho chủ đầu tư (về giá cả, chất lượng) trong các gói thầu tiếp theo, nên về tổng thể lợi ích thu được của chủ đầu tư khi lựa chọn nhà thầu này là lớn nhất.
Khó khăn thứ ba đó là việc lựa chọn nhà thầu không chỉ dựa vào một số tiêu chí cứng như trong hồ sơ thầu, bởi vì các tiêu chí về mặt giấy tờ khơng thể hiện được đúng năng lực của nhà thầu như thực tế đã chứng minh (đấu thầu đường ống nước sông Đà, tuyến đường sắt trên cao Yên Nghĩa – Cát Linh ...). Vì vậy khó khăn trong việc kết hợp mức giá hợp lý nhưng tìm ra được nhà thầu tin cậy là một thách thức. Cần phải xét tới trong đấu thầu nhiều giai đoạn về phương án là khi giá bỏ thầu cao hơn, nhà thầu vẫn có thể được lựa chọn bởi năng lực chuyên môn đã biết, các cam kết về năng lực và sự hợp tác lâu dài.
Vấn đề khó khăn cuối cùng là để giải quyết bài toán này theo lý thuyết trị chơi, các thơng tin về người chơi (chủ dự án hay chủ đầu tư và các bên dự thầu) cũng như chiến lược của người chơi (thông tin mời thầu, hồ sơ thầu nộp lên chủ đầu tư) cần được rõ ràng trong việc tính tốn. Trên thực tế ở Việt Nam, ta khơng thể có một cơ chế đấu thầu linh hoạt như trong mô tả về đấu thầu nhiều giai đoạn, với các dữ liệu như trên. Vì vậy,
bài tốn này đặt trong giả sử là bài toán sẽ trợ giúp chủ đầu tư ra quyết định trong một
trường hợp lý tưởng khi chủ đầu tư có các thỏa thuận với các nhà thầu về phương án dự thầu tại từng gói thầu tham gia, thơng tin này có thể là bí mật chỉ chủ đầu tư biết, hoặc có thể là cơng khai dưới dạng một cơng cụ hỗ trợ được chủ đầu tư công khai, giúp các nhà thầu dự đoán một số thơng tin chiến thắng nào đó (tỷ lệ chiến thắng gói thầu dưới dạng số hoặc định tính) để biết được khả năng chiến thắng của mình với các phương án dự thầu này.
Trang 61
Hình 3.2: Quy trình đấu thầu [1][64]
Hình 3.3: Mơ hình đấu thầu nhiều giai đoạn Vấn đề xung đột của bài toán
Trong bài toán này, yếu tố xung đột xẩy ra giữa việc cạnh tranh về nhiều mục tiêu cần cân nhắc: giá đề xuất hàng hóa đấu thầu, năng lực của nhà thầu, mối quan hệ và các cam kết giữa chủ đầu tư và các nhà thầu, các đề nghị về miễn giảm giá tại từng thời điểm đấu thầu. Xung đột xẩy ra trực tiếp giữa chủ đầu tư và nhà thầu, và giữa các nhà thầu với nhau trong việc thu lấy lợi ích cao nhất về phía mình. Ví dụ: nhà thầu có năng lực thấp, tính cam kết hợp tác lâu dài với chủ đầu tư thấp nhưng lại đưa ra mức giá thấp nhất, điều này gây ra xung đột về lợi ích với bản thân chủ đầu tư và nhà thầu có mức giá không tốt bằng tuy nhiên các yếu tố khác lại tốt.
Từ những vấn đề nêu trên trên, bài toán đặt ra ở đây là phương thức, mơ hình để xây dựng nên trợ giúp ra quyết định đối với chủ đầu tư trong việc quyết định lựa chọn nhà thầu trong bài toán đấu thầu nhiều giai đoạn trong trường hợp giả định như trên. Việc xây dựng giải pháp xuất phát từ việc xác định dữ liệu của bài tốn, mơ hình để giải quyết bài tốn và các thuật tốn cụ thể tìm ra lời giải.
Dữ liệu của bài tốn
o Dự án có một danh sách các hàng hóa cần mua sắm, đấu thầu và được phân chia thành các gói thầu, mỗi gói thầu sẽ bao gồm thông tin bài thầu gồm các vật tư, thiết bị cần mua, với số lượng khác nhau, với các yêu cầu kỹ thuật khác nhau, có thể là về chủng loại, nhãn hiệu, chất lượng, tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau;
Giai đoạn 1 • Gói thầu 1 • Gói thầu 2 •... Giai đoạn k • Gói thầu i • Gói thầu j •... Giai đoạn N • Gói thầu x • Gói thầu y •...
Trang 62
o Mỗi gói thầu sẽ bao gồm các thơng tin về khoảng thời gian thực thi, tên, số lượng từng sản phẩm mua trong gói, tổng kinh phí nhà thầu dự kiến chi cho gói đó;
o Chủ đầu tư có các chỉ số quan hệ nhà thầu - chủ đầu tư và chỉ số năng lực (uy tín) của từng nhà thầu;
o Một danh sách các nhà thầu được cho trước, trong đó mỗi nhà thầu cung cấp số lượng và danh sách các gói thầu tham gia, mỗi gói thầu được đặc trưng bởi đơn giá dự thầu, cam kết về tỷ lệ giảm giá (chiết khấu) sản phẩm trong khoảng thời gian xác định nếu gói thầu diễn ra tại thời điểm đó.
Bài tốn đấu thầu nhiều giai đoạn có một đặc điểm quan trọng khác đó là:
o Giá trị tiền tính tốn trong bài tốn đấu thầu thường là rất lớn;
o Thời gian thực hiện đủ các gói thầu trong nhiều giai đoạn đấu thầu cũng không ngắn;
o Giá trị tiền bị ảnh hưởng theo thời gian dự án do đó cũng khơng hề nhỏ.
Vì vậy trong bài tốn này, cần phải quan tâm tới giá trị biến thiên của đồng tiền theo thời gian. Ngồi ra, trong bài tốn đấu thầu nhiều giai đoạn, trên thực tế có rất nhiều trường hợp, khả năng có thể xảy ra về việc lựa chọn nhà thầu. Do đó, cũng có rất nhiều ràng buộc do điều kiện của các nhà thầu hoặc chủ dự án đưa ra để đảm bảo quyền lợi cho mỗi bên. Trong bài toán này chỉ xét đến các ràng buộc sau:
o Tổng thời gian các giai đoạn / lần mời thầu phải bằng thời gian dự án;
o Khoảng cách giữa hai lần đấu thầu lớn hơn hoặc bằng khoảng cách nhỏ nhất;
o Thời gian tổ chức đấu thầu lần cuối phải sớm hơn điều kiện thời gian muộn nhất;
o Mỗi nhà thầu có quyền tham gia dự án ở một số gói khác nhau (trong khả năng của mình);
o Nhà thầu được chọn phải thỏa mãn điều kiện cung cấp được cho gói thầu;
o Mỗi gói thầu phải được bán đúng 1 lần;
o Mỗi lần /giai đoạn thầu phải bán ít nhất 1 gói thầu.
Với các dữ liệu trên đã mô tả đầy đủ các vấn đề đã nêu ra trong đấu thầu nhiều giai đoạn cần phải giải quyết. Tìm ra câu trả lời các câu hỏi: làm sao để lựa chọn được nhà thầu dựa trên lợi ích tổng hịa các yếu tố giá cả, năng lực, mối quan hệ và các cam kết giữa chủ đầu tư và nhà thầu không chỉ trong một giai đoạn mà trong tổng thể tất cả các giai đoạn của đấu thầu, sẽ cho ta những điểm cân bằng Nash của bài toán này.
3.2.1.2 Ứng dụng mơ hình Unified Game-Based model cho bài tốn
Với các đặc điểm của bài toán xung đột trong đấu thầu nhiều giai đoạn được mô tả trong chương 2, áp dụng mơ hình Unified Game-Based được giới thiệu trong Phần 2.3.2,
ta có mơ hình chuẩn tắc cho bài toán này như sau:
𝐺 = 〈{𝑃0 , 𝑃}, {𝑆0, 𝑆𝑖}, {𝑢0, 𝑢𝑖}, 𝑅𝑐〉 (3.1) Trong đó:
𝑃0 : là chủ đầu tư của gói thầu 𝑆0 = {𝑠01, … , 𝑠0
𝑀0}: tập chiến lược của chủ đầu tư
𝑢0: 𝑠0𝑗 → ℝ là hàm thưởng phạt (payoff function) của chủ đầu tư tham chiếu chiến lược j của chủ đầu tư sang dạng số thực
𝑁: Số lượng nhà thầu tham gia đấu thầu 1 hoặc nhiều gói thầu