ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ PHONG VƯƠNG BẢO
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỰ KIỆN RỜI RẠC TRONG
THI CÔNG XÂY DỰNG VÀ CÔNG NGHIỆP ĐỂ CẢI
TIẾN HIỆU QUẢ XÂY DỰNG
Chuyên ngành: Quản Lý Xây Dựng
Mã số ngành: 60.58.03.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 08 NĂM 2016
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Lương Đức Long
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Chu Việt Cường
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Lê Hồi Long
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
TP. HCM, ngày 08 tháng 08 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS. Phạm Hồng Ln
2. TS. Lê Hồi Long
3. TS. Chu Việt Cường
4. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn
5. TS. Đặng Thị Trang
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS. TS. PHẠM HỒNG LUÂN
PGS. TS. NGUYỄN MINH TÂM
Trang i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---- ----
---- ----
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên
: Lê Phong Vương Bảo
Ngày tháng năm sinh : 20/12/1988
Mã số học viên : 13080008
Nơi sinh
Chuyên ngành
: Quản Lý Xây Dựng
Mã số ngành
: 60.58.03.02
: Bình Định
I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỰ KIỆN RỜI RẠC TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG
VÀ CÔNG NGHIỆP ĐỂ CẢI TIẾN HIỆU QUẢ XÂY DỰNG
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
- Nghiên cứu tổng quan về các mơ hình mơ phỏng của các nghiên cứu trước.
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng cho cơng tác đào đất.
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng cho cơng tác thi cơng sàn.
- Thu thập dữ diệu, quy trình hoạt động của các cơng tác.
- Áp dụng mơ hình vào ví dụ minh họa để phân tích và đánh giá.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: Ngày 17 tháng 08 năm 2015
IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ
: Ngày 27 tháng 06 năm 2016
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
: TS Lương Đức Long
TP. HCM, ngày 27 tháng 06 năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
TS. LƯƠNG ĐỨC LONG
TS. LƯƠNG ĐỨC LONG
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS. TS. NGUYỄN MINH TÂM
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang ii
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất của mình đến cán bộ
hướng dẫn: TS. Lương Đức Long, Chủ nhiệm bộ mơn Thi Cơng và Quản Lý Xây
Dựng, khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa TP. HCM. Nhờ những
hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và động viên của thầy trong suốt q
trình nghiên cứu đã giúp tác giả có thể hồn thành luận văn này.
Xin cảm ơn các thầy cơ ở trường Đại học Bách Khoa TP. HCM đã tận tình
giảng dạy truyền đạt kiến thức q báu trong suốt q trình học tập tại trường.
Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều thuận lợi, giúp đỡ tơi trong
suốt q trình học tập nghiên cứu.
Cuối cùng, xin dành tặng luận văn này đến gia đình thân u của tơi.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang iii
TĨM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài
NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG SỰ KIỆN RỜI RẠC TRONG THI CÔNG
XÂY DỰNG VÀ CÔNG NGHIỆP ĐỂ CẢI TIẾN HIỆU QUẢ XÂY
DỰNG
Mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc đã được áp dụng rộng rãi trong hoạt động
nghiên cứu và quản lý xây dựng. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống khác
nhau đã được thiết kế cho việc lập mơ hình. Trong đó Cyclone (Halpin & Riggs
1992) và Stroboscope (Matinez 1996) là hai hệ thống được sử dụng phổ biến nhất.
Tuy nhiên, việc áp dụng mơ phỏng sự kiện rời rạc để thực hiện các cơng việc trong
các dự án xây dựng chưa được áp dụng ở Việt Nam. Mục đích nghiên cứu là thiết
lập mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc để tăng tính hiệu quả trong q trình thi cơng.
Luận văn xây dựng mơ hình cho cơng tác đào đất và thi cơng sàn tầng hầm cho
cơng trình The One.
Nghiên cứu tiến hành theo vịng lặp được thực hiện qua bốn bước sau. Thứ
nhất là quan sát cơng việc thực tế của các cơng tác ngồi cơng trường. Thứ hai là
thu thập và phân tích dữ liệu của các cơng tác đã được thu thập. Thứ ba là xây dựng
mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc cho các cơng tác, cụ thể trong luận văn là cơng
tác đào đất và cơng tác thi cơng sàn tầng hầm. Cuối cùng là dựa vào mơ hình để đưa
ra những quyết định trong q trình thi cơng cơng tác đào đất và cơng tác thi cơng
sàn.
Kết quả cho thấy, mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc rất hiệu quả trong việc
ra quyết định sử dụng nguồn nhân lực, giảm thiểu thời gian chờ đợi lãng phí. Từ đó
sẽ tăng hiệu quả kinh tế trong q trình thi cơng xây dựng.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang iv
ABSTRACT
Topic
ANALYSIS DISCRETE EVENT SIMULATION IN CONSTRUCTION
AND INDUSTRIAL TO IMPROVE EFFECTIVE CONSTRUCTION
Discrete-event simulation model has been widely applied in research and
construction management. Nowadays, there are many different systems have been
designed for the simulation model in the world. It can be said that Cyclone (Halpin
& Riggs 1992) and Stroboscope (Matinez 1996) system are the most commonly
used in the simulation these days. However, the application of discrete-event
simulation to perform the work in the project has not been applied in Vietnam yet.
The purpose of this study is to improve the efficiency of the construction process.
This thesis models the excavation and construction of basement for The ONE.
The study was conducted based on the four following steps. First is the
observation of the actual work in the construction site. Second is collecting and
analyzing data collected from the actual operation. Then is the act of building
discrete-event simulation models from the actual work, especially in excavation and
basement floor execution. Last but not least is making decisions during the
construction work of excavation and basement floor execution based on the
discrete-event simulation model.
The results have shown that the discrete event simulation model is very
effective in making decisions for managing the workforce and reducing
construction watses, which leads to enhance the economical efficiency in the
construction process.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang v
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG SỰ KIỆN
RỜI RẠC TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG VÀ CƠNG NGHIỆP ĐỂ CẢI TIẾN
HIỆU QUẢ XÂY DỰNG” là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tơi. Nội dung
nghiên cứu được thực hiện là hồn tồn trung thực.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về nội dung của luận văn này.
TP. HCM, tháng 08 năm 2016
LÊ PHONG VƯƠNG BẢO
Học viên cao học khóa 2013
Chun ngành: Quản lý Xây Dựng
Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 1
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN....................................................................................... iii
MỤC LỤC.............................................................................................................. 1
DANH MỤC PHỤ LỤC ........................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... 7
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................. 9
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG ...................................................................................... 9
1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu .............................................................................. 9
1.2.1. Lý do dẫn đến nghiên cứu .............................................................................. 9
1.2.2. Các câu hỏi nghiên cứu ................................................................................ 10
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................... 10
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................................. 10
1.5. ĐÓNG GÓP CỦA NGHIÊN CỨU ................................................................. 11
1.5.1. Về mặt học thuật .......................................................................................... 11
1.5.2. Về mặt thực tiễn .......................................................................................... 11
1.6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ............................................................................... 12
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ................................................................................ 13
2.1. TÓM TẮT CHƯƠNG .................................................................................... 13
2.2. CÁC ĐỊNH NGHĨA, KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN
CỨU......... ............................................................................................................. 14
2.2.1. Mô phỏng sự kiện rời rạc (Martinez, 1996). ................................................. 14
2.2.2. Stroboscope ( Martinez, 1996) ..................................................................... 16
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 2
2.2.3. EZstrobe ( Martinez, 2001) .......................................................................... 21
2.3. LƯỢC KHẢO CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MƠ PHỎNG ................................... 26
2.3.1. Sự cần thiết của việc mơ phỏng sự kiện rời rạc ............................................ 26
2.3.2. Lợi ích của việc mơ phỏng trong thi cơng xây dựng ..................................... 27
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................... 29
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................ 30
3.1. TĨM TẮT CHƯƠNG .................................................................................... 30
3.2. QUI TRÌNH NGHIÊN CỨU .......................................................................... 31
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................... 32
3.3.1. Định nghĩa về mơ hình ................................................................................. 33
3.3.2. Thu thập và tổng hợp dữ liệu. ...................................................................... 34
3.3.3. Phân tích và xử lý dữ liệu. ........................................................................... 35
3.3.3.1. Kiểm tra tính đồng nhất của dữ liệu ...................................................... 35
3.3.3.2. Xác định dạng phân phối của dữ liệu. .................................................. 37
3.3.4. Kiểm tra dữ liệu đầu vào và đầu ra. .............................................................. 38
3.3.4.1. Kiểm tra dữ liệu đầu vào. ...................................................................... 38
3.3.4.2. Kiểm tra dữ liệu đầu ra. ........................................................................ 40
3.4. CƠNG CỤ NGHIÊN CỨU ............................................................................. 41
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................... 41
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG CƠNG TÁC ĐÀO ĐẤT,
CƠNG TÁC THI CƠNG SÀN ............................................................................ 42
4.1. TĨM TẮT CHƯƠNG .................................................................................... 42
4.2. TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ........................................ 43
4.3. CƠNG TÁC ĐÀO ĐẤT ................................................................................. 44
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 3
4.3.1. Mơ hình đào đất tầng hầm B1 ...................................................................... 44
4.3.1.1. Số liệu đầu vào của cơng trình .............................................................. 44
4.3.1.2. Xây dựng mơ hình và cơng thức tính tốn............................................. 45
4.3.1.3. Phân tích lựa chọn phụ thuộc vào thời gian để hồn thành dự án .......... 53
4.3.2. Mơ hình đào đất tầng hầm B2 ...................................................................... 58
4.3.2.1. Số liệu đầu vào của cơng trình .............................................................. 58
4.3.2.2. Xây dựng mơ hình và cơng thức tính tốn............................................. 59
4.3.2.3. Phân tích lựa chọn phụ thuộc vào thời gian để hồn thành dự án .......... 72
4.4. CƠNG TÁC THI CƠNG SÀN ....................................................................... 78
4.4.1. Số liệu đầu vào cơng trình ............................................................................ 78
4.4.1.1. Cơng tác cốp pha .................................................................................. 78
4.4.1.2. Cơng tác cốt thép .................................................................................. 79
4.4.1.3. Cơng tác bê tơng ................................................................................... 80
4.4.2. Xây dựng mơ hình và cơng thức tính tốn thi cơng sàn ................................ 81
4.4.3. Phân tích lựa chọn phụ thuộc vào thời gian để hồn thành dự án ................ 113
4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ............................................................................. 122
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................... 123
5.1. KẾT LUẬN .................................................................................................. 123
5.2. KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 124
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO KHOA HỌC ..................................................... 125
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 126
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................... 154
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 4
DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Xác định các phân phối và kiểm định phân phối của các hoạt động trong
q trình đào đất B1 ............................................................................. 128
Phụ lục 2. Xác định các phân phối và kiểm định phân phối của các hoạt động trong
q trình đào đất B2 ............................................................................. 133
Phụ lục 3. Xác định các phân phối và kiểm định phân phối của các hoạt động trong
q trình thi cơng cốp pha. ................................................................... 139
Phụ lục 4. Xác định các phân phối và kiểm định phân phối của các hoạt động trong
q trình thi cơng cốt thép. ................................................................... 144
Phụ lục 5. Xác định các phân phối và kiểm định phân phối của các hoạt động trong
q trình thi cơng đổ bê tơng. ............................................................... 149
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Sơ đồ tóm tắt chương ............................................................................. 13
Hình 2.2: Các bước thời gian trong mơ hình liên tục ............................................. 14
Hình 2.3: Các bước thời gian trong mơ hình sự kiện rời rạc .................................. 14
Hình 3.1: Sơ đồ tóm tắt chương ............................................................................. 30
Hình 3.2: Sơ đồ qui trình nghiên cứu ..................................................................... 31
Hình 3.3: Hình ảnh về mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc ...................................... 34
Hình 3.4: Biểu đồ các lần liên tục thời gian vận chuyển của xe tải ......................... 36
Hình 3.5: Biểu đồ phân phối ngẫu nhiên thời gian vận chuyển của xe tải ............... 36
Hình 3.6: Biểu đồ phân tán thời gian vận chuyển của xe tải ................................... 37
Hình 3.7: Xác định phân phối cho cơng tác rửa xe ................................................. 38
Hình 3.8: Kiểm định phân phối bằng Crystall Ball ................................................ 40
Hình 4.1: Sơ đồ tóm tắt chương ............................................................................. 42
Hình 4.2: Hình ảnh cơng trình ............................................................................... 43
Hình 4.3: Mặt bằng thi cơng đào đất tầng hầm B1 ................................................. 45
Hình 4.4: Mặt cắt thi cơng đào đất tầng hầm B1 .................................................... 46
Hình 4.5: Mơ hình cho cơng tác đào đất tầng hầm B1 ............................................ 46
Hình 4.6: Q trình đào đất ................................................................................... 46
Hình 4.7: Máy đào đất đổ lên xe ............................................................................ 50
Hình 4.8: Rửa xe ................................................................................................... 50
Hình 4.9: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B1 ............................................ 54
Hình 4.10: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B1 .......................................... 55
Hình 4.11: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B1 .......................................... 56
Hình 4.12: Mặt bằng thi cơng đào đất tầng hầm B2-B6 ......................................... 59
Hình 4.13: Mặt cắt thi cơng đào đất tầng hầm B2-B6 ............................................ 60
Hình 4.14: Mơ hình cho cơng tác đào đất tầng hầm B2 .......................................... 60
Hình 4.15: Q trình đào đất tầng hầm B2 ............................................................. 60
Hình 4.16: Xe đào đất đưa ra lỗ mở ....................................................................... 65
Hình 4.17: Xe ngoặm đất đã đổ thành đống ........................................................... 66
Hình 4.18: Xe tải chở đất đi ................................................................................... 67
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 6
Hình 4.19: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B2 .......................................... 72
Hình 4.20: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B2 .......................................... 74
Hình 4.21: Kết quả chạy Ezstrobe mơ hình đào đất B2 .......................................... 76
Hình 4.22: Mặt bằng đổ bê tơng sàn hầm ............................................................... 81
Hình 4.23: Sơ đồ thi cơng sàn hầm ........................................................................ 82
Hình 4.24: Mơ hình cho cơng tác cốp pha đợt 1 tầng hầm B2 ................................ 83
Hình 4.25: Mơ hình cho cơng tác cốp pha đợt 2 tầng hầm B2 ................................ 84
Hình 4.26: Mơ hình cho cơng tác cốt thép đợt 1 tầng hầm B2 ................................ 85
Hình 4.27: Mơ hình cho cơng tác cốt thép đợt 2 tầng hầm B2 ................................ 86
Hình 4.28: Mơ hình cho cơng tác đổ bê tơng đợt 1 tầng hầm B2 ............................ 87
Hình 4.29: Mơ hình cho cơng tác đổ bê tơng đợt 2 tầng hầm B2 ............................ 88
Hình 4.30: Cốp pha đưa xuống sàn ........................................................................ 96
Hình 4.31: Thi cơng cốp pha ................................................................................. 97
Hình 4.32: Cẩu cốt thép xuống sàn ........................................................................ 98
Hình 4.33: Thi cơng cốp thép .............................................................................. 100
Hình 4.34: Kiểm tra bê tơng ................................................................................ 100
Hình 4.35: Xe bê tơng đến cơng trường ............................................................... 101
Hình 4.36: Đổ bê tơng sàn ................................................................................... 101
Hình 4.37: Kết quả từ Ezstrobe ............................................................................ 114
Hình 4.38: Kết quả từ Ezstrobe ........................................................................... 117
Hình 4.39: Biểu đồ thời gian-chi phí ................................................................... 121
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Cấu trúc luận văn ................................................................................... 12
Bảng 2.1. Các thành phần cơ bản của Ezstrobe ...................................................... 22
Bảng 2.2. Các câu lệnh trong EZstrobe .................................................................. 23
Bảng 4.1. Thời gian thực hiện các cơng tác ........................................................... 44
Bảng 4.2. Bảng thơng tin các cơng tác ................................................................... 47
Bảng 4.3. Bảng thơng tin các hàng đợi .................................................................. 49
Bảng 4.4. Thơng số đầu vào của cơng tác đào đất .................................................. 51
Bảng 4.5. Cơng thức tính tốn ............................................................................... 51
Bảng 4.6. Kết quả tính tốn đào hầm B1 theo phương án 1 .................................... 54
Bảng 4.7. Kết quả tính tốn đào hầm B1 theo phương án 2 .................................... 55
Bảng 4.8. Kết quả tính tốn đào hầm B1 theo phương án 3 .................................... 56
Bảng 4.9. Kết quả so sánh tính tốn đào hầm B1 theo 3 phương án ....................... 57
Bảng 4.10. Thời gian thực hiện các cơng tác tầng hầm B2 ..................................... 58
Bảng 4.11. Bảng thơng tin các cơng tác ................................................................. 61
Bảng 4.12. Bảng thơng tin các hàng đợi ................................................................ 63
Bảng 4.13. Thơng số đầu vào Ezstrobe tầng B2 ..................................................... 68
Bảng 4.14. Thơng số đầu vào Ezstrobe tầng B2 ..................................................... 69
Bảng 4.15. Kết quả tính tốn đào hầm B2 theo phương án 1 .................................. 73
Bảng 4.16. Kết quả tính tốn đào hầm B2 theo phương án 2 .................................. 75
Bảng 4.17. Kết quả so sánh tính tốn đào hầm B2 theo 3 phương án ..................... 77
Bảng 4.18. Thời gian thực hiện các cơng tác cốp pha ............................................ 78
Bảng 4.19. Thời gian thực hiện các cơng tác cốt thép ............................................ 79
Bảng 4.20. Thời gian thực hiện các cơng tác bê tơng ............................................. 80
Bảng 4.21. Bảng thơng tin các cơng tác cho phân đoạn 1 ....................................... 89
Bảng 4.22. Bảng thơng tin các hàng đợi cho phân đoạn 1 ...................................... 92
Bảng 4.23. Thơng số đầu vào từ Ezstrobe ............................................................ 102
Bảng 4.24. Cơng thức tính tốn từ Ezstrobe ......................................................... 111
Bảng 4.25. Thời gian chờ của các cơng tác .......................................................... 112
Bảng 4.26. Kết quả theo phương án 1 .................................................................. 115
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 8
Bảng 4.27. Thơng số đầu vào phương án 2 .......................................................... 116
Bảng 4.28. Kết quả theo phương án 2 .................................................................. 118
Bảng 4.29. Kết quả so sánh tính tốn thi cơng sàn theo 2 trường hợp .................. 118
Bảng 4.30. Thơng số đầu vào .............................................................................. 120
Bảng 4.31. Kết quả theo phương án tăng giờ làm việc ......................................... 121
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 9
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Trong một dự án xây dựng, có rất nhiều bên liên quan cùng tham gia như
chủ đầu tư, thiết kế, quản lý xây dựng và nhà thầu. Mặc khác, bản chất của việc
kinh doanh xây dựng là rất cạnh tranh và tất cả các bên tham gia trong một cơng
trình cần phải cải thiện năng lực của mình để có thể có được cơng trình, đặc biệt là
các nhà thầu. Vì vậy, hầu hết các nhà thầu cố gắng giảm thiểu chi phí trong thi
cơng, nâng cao hiệu quả của các tổ đội xây dựng, đó là một trong những yếu tố
quan trọng ảnh hưởng với chi phí của nhà thầu. Để cải thiện hiệu quả địi hỏi nhà
thầu có những thay đổi trong q trình thi cơng, làm thế nào để biết được hiệu quả
và chi phí của cơng việc là như thế nào?
Thêm vào đó trong ngành cơng nghiệp xây dựng hiện nay, rất khó để nhà
thầu đưa ra quyết định nhanh chóng về việc lựa chọn các thơng số đầu vào để giảm
thiểu sự lãng phí, chờ đợi, gián đoạn trong xây dựng. Rất nhiều trường hợp, nhà
thầu cần tiến hành thực tế thì mới biết được hiệu quả cơng việc, mà việc tiến hành là
rất khó khăn và ảnh hưởng đến chi phí của nhà thầu. Để giải quyết những khó khăn
này, mơ hình mơ phỏng được hình thành. Từ đó thơng qua mơ hình mơ phỏng,
nghiên cứu có thể thực hiện nhanh chóng trường hợp tối ưu để đạt được hiệu quả
kinh tế trong xây dựng mà kinh phí hay sai lầm của việc thực hiện là khơng đáng
kể.
Vì vậy, mục đích của nghiên cứu này là giới thiệu cơng cụ hỗ trợ nhà thầu
trong việc đưa ra quyết định về việc sử dụng tài nguyên và nguồn nhân lực một
cách hợp lý để nâng cao năng suất, hiệu quả trong thi công xây dựng.
1.2. XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2.1. Lý do dẫn đến nghiên cứu
Mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc đã được áp dụng rộng rãi trong hoạt động
nghiên cứu và quản lý xây dựng. Hiện nay có rất nhiều phần mềm mơ hình mơ
phỏng khác nhau, trong đó Cyclone (Halpin & Riggs 1992) và Stroboscope
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 10
(Matinez 1996) là những phần mềm được sử dụng rộng rãi nhất trong mơ phỏng.
Các mơ phỏng cho ra các phương án lựa chọn một cách nhanh chóng, dễ dàng thay
đổi các thơng số đầu vào để được một kết quả khác. Từ một trường hợp cụ thể
ngồi cơng trường thực tế thơng qua mơ hình mơ phỏng sẽ đưa ra kết luận chính
xác trong việc ra quyết định ngồi cơng trường.
Các mơ phỏng dễ dàng đưa ra thời gian cần thi cơng, chi phí để thực hiện các
cơng việc. Nhưng để có được kết quả thực tế, chính xác, nó địi hỏi người lập mơ
hình mơ phỏng có kiến thức về thi cơng các hoạt động, có sự quan sát thống kê cho
từng hoạt động. Sau đó xây dựng mơ hình cho phù hợp và hiệu quả. Nhưng việc áp
dụng mơ phỏng sự kiện để thực hiện các cơng việc trong dự án vẫn cịn chưa được
áp dụng rộng rãi ở Việt Nam. Do đó, mục đích của luận văn là chỉ ra những lợi ích
cho nhà thầu trong việc kiểm tra tiến độ và chi phí của các cơng tác thơng qua việc
xây dựng các mơ hình.
1.2.2. Các câu hỏi nghiên cứu
Làm thế nào để đo lường thực tế thời gian thực hiện của các hoạt động?
Làm thế nào đưa ra các đánh giá chính xác nhất để thực hiện việc giảm thiểu
sự lãng phí, chờ đợi và gián đoạn trong thi cơng?
Làm thế nào để đưa ra được việc thực hiện tối ưu của từng cơng tác?
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết các mục tiêu sau:
- Quan sát thực tế, thống kê đưa ra hàm phân phối của các hoạt động.
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng sự kiện rời rạc của các cơng tác.
- Đánh giá hiệu quả của việc thay đổi thơng qua sự thay đổi thơng số đầu
vào của mơ hình.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu dừng lại ở một số giới hạn sau:
- Nghiên cứu này chỉ xây dựng mơ hình cho một vài cơng việc của dự án,
chưa thể tổng qt cho các dự án khác.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 11
- Số liệu thống kê được đo lường ngồi thực tế, nhưng số lượng khảo sát là
chưa nhiều.
1.5. ĐĨNG GĨP CỦA NGHIÊN CỨU
1.5.1. Về mặt học thuật
Nghiên cứu cung cấp mơ hình mơ phỏng thi cơng cho một vài cơng tác thực
tế.
Nghiên cứu sử dụng và dẫn hướng cho việc sử dụng EZstrobe cho mơ phỏng
trong lĩnh vực xây dựng.
1.5.2. Về mặt thực tiễn
Nghiên cứu phát triển mơ hình, qua đó nhà thầu có thể ước lượng những ưu
khuyết điểm khi sử dụng những nguồn nhân lực, máy móc khác nhau.
Nghiên cứu cung cấp cho nhà thầu thi công một công cụ để ra quyết định
trong việc thi công để tạo năng suất cao trong xây dựng.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 12
1.6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Bảng 1.1. Cấu trúc luận văn
Tên chương
Nội dung
- Xác định vấn đề nghiên cứu.
Chương 1: Đặt vấn đề - Mục tiêu nghiên cứu.
- Phạm vi và đóng góp của nghiên cứu.
- Định nghĩa, khái niệm liên quan đến vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Tổng quan
- Lược khảo các nghiên cứu về mơ phỏng trước đây
- Qui trình nghiên cứu.
Chương 3: Phương
- Phương pháp xây dựng mơ hình.
pháp nghiên cứu
- Phương pháp tiến hành mơ phỏng sự kiện rời rạc.
- Cơng cụ nghiên cứu.
Chương 4: Xây dựng
mơ hình mơ phỏng
cơng tác đào đất và thi
cơng sàn
Chương 5: Kết luận
và kiến nghị
- Trình bày các kết quả cụ thể của nghiên cứu, bao gồm:
- Ví dụ minh họa và thu thập dữ liệu.
- Các phương án cho từng mơ hình để xác định chi phí.
Kết luận về các kết quả đạt được, những lưu ý khi áp
dụng kết quả, đồng thời nêu lên hạn chế của nghiên cứu
và khuyến nghị những hướng nghiên cứu tiếp theo.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 13
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. TÓM TẮT CHƯƠNG
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
Mơ phỏng
Các định nghĩa, khái niệm liên
quan đến vấn đề nghiên cứu
Stroboscope
Ezstrobe
Sự cần thiết của mơ phỏng
Lược khảo các nghiên cứu về mơ
phỏng trước đây
Lợi ích của việc mơ phỏng
Hình 2.1: Sơ đồ tóm tắt chương
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 14
2.2. CÁC ĐỊNH NGHĨA, KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ NGHIÊN
CỨU
2.2.1. Mơ phỏng sự kiện rời rạc (Martinez, 1996).
Mơ phỏng là một q trình tạo mơ hình mà ở đó mơ hình thực hiện một hệ
thống động thực tế hay tưởng tượng. Mơ phỏng liên quan đến việc thiết kế một mơ
hình hệ thống và các kịch bản được đưa ra trên mơ hình đó. Các tính chất của hệ
thống thật hay của hệ thống ảo có thể được dự đốn bằng cách quan sát các kết quả
của các kịch bản trong mơ hình. Có hai phương pháp mơ hình chính: mơ hình liên
tục và mơ hình sự kiện rời rạc.
Trong mơ hình liên tục, các bước thời gian là cố định ngay từ đầu của mơ
phỏng. Thời gian thay đổi những khoảng bằng nhau và những giá trị thay đổi khi
thời gian thay đổi. Trong loại mơ hình này, giá trị phản ánh tình trạng của hệ thống
tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào, thời gian mơ phỏng đều nhau từ lần thứ nhất đến lần
cuối cùng. Ví dụ của mơ phỏng liên tục: như một dịng chất lỏng đi qua một đường
ống, khối lượng của dịng chất lỏng có thể tăng hoặc giảm ở mỗi bước thời gian,
nhưng dịng chảy của chất lỏng là liên tục.
Hình 2.2: Các bước thời gian trong mơ hình liên tục
Trong mơ hình sự kiện rời rạc, hệ thống thay đổi trạng thái khi và chỉ khi
sự kiện thay đổi, khơng giống như mơ hình liên tục, thời gian mơ phỏng của sự kiện
đầu tiên cũng như các sự kiện kế tiếp là khơng bằng nhau. Ví dụ của mơ phỏng sự
kiện rời rạc: các hoạt động của cơng tác thi cơng bê tơng sàn, các hoạt động này (cốt
thép, cốp pha, đổ bê tơng..) có thời gian thực hiện khác nhau, q trình đổ bê tơng
sàn (hệ thống) thay đổi khi và chỉ khi các sự kiện (cốt thép, cốp pha, đổ bê tơng..)
thay đổi.
Hình 2.3: Các bước thời gian trong mơ hình sự kiện rời rạc
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 15
Các đặc trưng của mơ phỏng
Ba yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng của mơ phỏng gồm phạm vi ứng dụng,
chiến lược mơ phỏng và tính linh hoạt.
Phạm vi ứng dụng là phạm vi mơ hình mà loại cơng cụ được thiết kế. Mục
đích chung của các cơng cụ mơ phỏng có thể được sử dụng để mơ hình hầu hết bất
kỳ hoạt động nào.
Chiến lược mơ phỏng là các khung khái niệm mơ hình và hướng phát triển
xác định cách tạo mơ hình. Hai chiến lược mơ phỏng chính là "q trình tương tác"
Process Interaction (PI) và "Hoạt động qt"Activity Scanning (AS). "Lịch trình sự
kiện" Event Scheduling (ES) là một chiến lược mơ phỏng thứ ba được kết hợp giữa
PI và AS.
Tính linh hoạt phản ánh khả năng của cơng cụ để mơ hình các tình huống
phức tạp và để thích ứng với một loạt các u cầu ứng dụng thực tế. Hệ thống mơ
phỏng tiên tiến thường liên quan đến lập trình máy tính và đủ linh hoạt để mơ hình
hoạt động rất phức tạp một cách chi tiết. Các cơng cụ khơng lập trình đơn giản
thường dễ dàng hơn để tìm hiểu và có thể được sử dụng để mơ hình hóa nhiều hoạt
động đơn giản hiệu quả. Tuy nhiên, chúng thường u cầu các giả định ngăn chặn
sự phân tích hiệu quả của nhiều hoạt động phức tạp hoặc chi tiết.
Chiến lược mơ phỏng
Ngày nay các đặc trưng quan trọng nhất của bất kỳ mơ hình mơ phỏng sự
kiện rời rạc là chiến lược mơ phỏng của nó. Các chiến lược mơ phỏng chính sử
dụng ngày nay đối với q trình xây dựng mơ hình là "q trình tương tác" (PI) và
"Hoạt động qt" (AS).
Một mơ hình tương tác được viết từ quan điểm của các thực thể chảy qua hệ
thống. Những thực thể này thường đến, trải qua một số xử lý và giải phóng tài
ngun mà nó nắm giữ và sau đó thốt ra. Chiến lược này phù hợp với các hoạt
động mơ hình mà các thực thể chuyển động được phân biệt theo nhiều thuộc tính.
Hầu hết các hoạt động sản xuất và các ngành cơng nghiệp được áp dụng loại này.
Do đó, một số lượng lớn các cơng cụ mơ phỏng thương mại dựa trên mơ hình tương
tác ra đời (ví dụ: GPSS, Siman, SLAM, ProModel, SimScript, ModSim, Extend,...)
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 16
Ngược lại, các mơ hình "hoạt động qt" viết từ quan điểm của các hoạt
động khác nhau được thực hiện, tập trung vào việc xác định các hoạt động và các
điều kiện mà chúng đưa ra. "Ba giai đoạn của hoạt động quét" (Three Phase
Activity Scanning) là một cách tiếp cận sửa đổi mà kết hợp các khái niệm "Event
Scheduling" để tăng hiệu suất (Tocher 1963). Hầu hết các ngôn ngữ "hoạt động
quét" đã được phát triển trong những năm sáu mươi ở châu Âu. Chúng bao gồm
GSP (Tocher và Owen 1960), CSL (Buxton và Laski 1962), và Hocus (1971).
Nhìn chung, các nghiên cứu đã kết luận rằng tất cả các chiến lược mơ phỏng
có ưu nhược điểm khác nhau cho các vấn đề cụ thể. Chiến lược cụ thể làm cho mơ
hình dễ dàng hơn, phù hợp hơn cho các nhiệm vụ nhất định. Trong thực tế, một
trong những mục tiêu chính của bài viết này là để minh họa rằng "hoạt động qt"
trong xây dựng thực sự là một chiến lược tự nhiên hơn và hiệu quả hơn so với "q
trình tương tác".
2.2.2. Stroboscope ( Martinez, 1996)
STROBOSCOPE là một ngơn ngữ lập trình mơ phỏng mục đích chung và hệ
thống mơ hình hóa cho một loạt các q trình phức tạp, chẳng hạn như trong xây
dựng, giao thơng vận tải, sản xuất, dịch vụ y tế,…STROBOSCOPE là viết tắt của
STate and ResOurce Based Simulation of COnstruction ProcEsses và phản án mục
tiêu thiết kế chính của hệ thống: khả năng đưa ra quyết định động phức tạp và điều
khiển mơ phỏng tại thời gian chạy, dựa trên tình trạng hiện hành của hệ thống: các
đặc điểm, thuộc tính, và tình trạng về tài ngun.
Mơ hình mơ phỏng STROBOSCOPE sử dụng một mạng đại diện đồ họa
tương tự như những sơ đồ chu kỳ cơng tác (activity cycle diagrams).
Một mạng lưới là một đại diện của một mơ hình mơ phỏng. Mạng lưới trong
Stroboscope bao gồm các nút được nối bởi các liên kết thơng qua đó các nguồn lực
khác nhau. Mục đích của phần này là cung cấp giới thiệu cơ bản về mạng
Stroboscope:
a. Bản chất của mạng là các nguồn tài nguyên và các loại tài nguyên. Đây là
những đơn vị lưu lượng chảy qua mạng.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 17
Tài ngun là điều cần thiết để thực hiện nhiệm vụ. Đây có thể là máy móc
thiết bị, khơng gian, vật liệu, lao động, giấy phép, hoặc bất cứ điều gì khác cần thiết
để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể.
b. Các nguồn tài ngun từ nút này qua nút khác thơng qua các liên kết. Các
phần tử mạng cơ bản như sau:
b.1
"Liên kết kết nối" các nút mạng và loại tài ngun đi qua
chúng. Các nút ở phần đầu mũi tên là những hoạt động phía trước, các nút phần
đi mũi tên là các hoạt động thực hiện sau. Các nguồn tài ngun từ nút trước đến
nút sau. Đặc điểm quan trọng nhất của một liên kết là loại tài ngun của nó.
Liên kết có nhiều thuộc tính. Một số thuộc tính kiểm sốt dịng chảy của
nguồn lực từ các nút trước đến nút sau. Các thuộc tính thiết lập các mối quan hệ
khác giữa các nút.
Trong mơ phỏng, các nguồn lực là một phần của một hệ thống được tổ chức
bởi các nút khác nhau của mơ hình mạng liên quan. Đặc biệt, các tài ngun dành
nhiều thời gian của chúng trong hai loại nút: "Hoạt động" và "hàng đợi". Các "Hoạt
động" là các nút trong đó các nguồn lực dành thời gian chủ động (thực hiện một
nhiệm vụ). Tài ngun tham gia vào hoạt động có năng suất cao, đơi khi phối hợp
với các nguồn lực khác. Thời gian các tài ngun trải qua trong một hoạt động là
thời gian cần thiết để thực hiện nhiệm vụ đại diện theo hoạt động đó. "Hàng đợi" là
các nút trong đó các nguồn lực dành thời gian thụ động (chúng đang có, lưu trữ ở
đó, hoặc chờ đợi để được sử dụng. Một nguồn tài nguyên nằm trong một "Hàng
đợi" cho đến khi nó được lấy ra bởi một số "Hoạt động" cần những tài nguyên từ
"Hàng đợi" để thực hiện nhiệm vụ.
b.2
"Hàng đợi" giữ các tài nguyên đang nhàn rỗi. Mỗi hàng đợi được
liên kết với một loại tài nguyên cụ thể.
Yếu tố thực tế quan trọng nhất về một "Hàng đợi" tại bất kỳ thời điểm cụ thể
là nội dung của chúng. Cách thức mà các nội dung của một "hàng đợi" được đo phụ
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008
Trang 18
thuộc vào loại tài nguyên nó nắm giữ. Nếu tài nguyên là số lượng lớn được chất
thành đống thì số lượng của nó được thể hiện ở một số đơn vị đo lường. Nếu nó
khơng lớn (tức là rời rạc) thì số lượng của nó chỉ đơn giản là việc đếm số lượng các
nguồn tài nguyên trong hàng đợi. Khi một nguồn rời rạc vào "hàng đợi", các nội
dung của "hàng đợi" tăng một. Khi một nguồn rời rạc rời một "hàng đợi", các nội
dung của "hàng đợi" giảm một. Nội dung của một "hàng đợi" chứa các tài ngun
rời rạc là khơng bao giờ phân đoạn. Khi một nguồn lực lớn vào một "hàng đợi", các
nội dung của "hàng đợi" tăng bởi số lượng tài ngun đưa vào. Khi một nguồn lực
lớn rời một "hàng đợi", các nội dung của "hàng đợi" giảm bởi số lượng tài ngun.
Các nội dung của một "hàng đợi" chứa các tài ngun với số lượng lớn có thể được
phân đoạn.
b.3. Các hoạt động là các nút đại diện cho cơng việc hoặc nhiệm vụ được
thực hiện bằng cách sử dụng các tài ngun cần thiết. Trong Stroboscope có ba loại
hoạt động. Các "Hoạt động bình thường" và "Hoạt động kết hợp" và
"Consolidators". "Hoạt động bình thường" và "hoạt động kết hợp" khác nhau về
cách thức mà các nhiệm vụ của chúng đại diện có thể bắt đầu. Chúng cũng có sự
khác biệt trong cách thức mà chúng có được các nguồn lực cần thiết.
Một hoạt động đại diện cho một cơng việc có thể xảy ra khơng, một, hoặc
nhiều lần trong thời gian mơ phỏng. Các nhiệm vụ lặp đi lặp lại đại diện bởi một
hoạt động có thể diễn ra trong các chuỗi, trong một thời gian chồng chéo, hoặc thậm
chí song song.
b.3.1.
"Hoạt động kết hợp" đại diện cho các cơng việc mà bắt đầu
khi điều kiện nhất định được đáp ứng. Tại thời điểm thích hợp trong q trình mơ
phỏng,"Hoạt động kết hợp" được quét (kiểm tra từng phần một) để xác định các
điều kiện cần thiết để chúng có thể bắt đầu. Trong đa số các trường hợp, các điều
kiện khởi động liên quan đến tài nguyên sẵn có.
HVTH : LÊ PHONG VƯƠNG BẢO MSHV: 13080008