Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN SƠN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số chuyên ngành: 9580202 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020 1 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: NGUYỄN HỮU HUẾPGS.TS. NGUYỄN HỮU HUẾ Phản biện 1: PGS.TS. Phạm Minh Hà Phản biện 2: PGS.TS. Mai Văn Công Phản biện 3: TS. Đỗ Đình Đức Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại Room 5/K1 Trường Đại học Thủy lợi vào lúc 8 giờ30 ngày 1 tháng 7 năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi 2 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tiến độ thi công xây dựng là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và chất lượng của sản phẩm xây dựng. Ở Việt Nam, đa phần các công trình xây dựng, đặc biệt là công trình vốn đầu tư công, trong đó có công trình thủy lợi, thủy điện bị chậm tiến độ thi công. Công trình thủy lợi, thủy điện thường có khối lượng thi công lớn, thời gian thi công kéo dài qua nhiều mùa nên chịu ảnh hưởng mạnh bởi yếu tố bất định: thời tiết, khí hậu, thủy văn, dòng chảy, địa chất... Có 2 nguyên nhân lớn gây chậm tiến độ thi công: Một là, việc xác định một cách tương đối chính xác thời gian thực hiện các công việc không hề dễ dàng, vì bài toán tiến độ thi công mang nhiều yếu tố bất định. Trong khi đó, tiêu chuẩn tính toán thiết kế ở nước ta và trên thế giới đều mang tính chất tiền định. Hai là, trong quá trình thi công, việc quản lý nhằm giảm thiểu, ngăn ngừa các yếu tố rủi ro gây chậm tiến độ thi công chưa được chú trọng đúng mức. Do đó, cần phải xác định được các nhân tố rủi ro, đánh giá được mức độ ảnh hưởng của mỗi nhân tố đến thời gian hoàn thành công việc và xây dựng được phân phối xác suất thời gian thi công thực tế so với thời gian dự kiến ban đầu. Từ đó xây dựng quy trình lập và quản lý tiến độ thi công theo lý thuyết độ tin cậy sẽ giúp khắc phục được 2 nguyên nhân trên. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam” là rất cần thiết, mang tính khoa học và thực tiễn cao. 2. Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng mô phỏng Monte-Carlo để xây dựng phương pháp lập tiến độ thi công có xét đến ảnh hưởng của các nhân tố rủi ro, từ đó đánh giá được độ tin cậy của tiến độ thi công, đồng thời đề xuất biện pháp quản lý tiến độ thi công đảm bảo độ tin cậy từ việc quản lý rủi ro; 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Công trình thủy lợi, thủy điện 3 Phạm vi nghiên cứu: Lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam. 4. Nội dung nghiên cứu (i) Xác định, phân nhóm, đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố rủi ro gây nên chậm tiến độ thi công; (ii) Xác định xác suất thời gian thi công của các công tác chính làm cơ sở lập tiến độ thi công theo lý thuyết độ tin cậy; (iii) Xây dựng phương pháp lập tiến độ thi công có xét đến ảnh hưởng của các nhân tố rủi ro sử dụng mô phỏng Monte-carlo, từ đó đánh giá được độ tin cậy của tiến độ thi công theo xác suất; (iv) Đề xuất biện pháp quản lý tiến độ thi công đảm bảo độ tin cậy từ việc quản lý rủi ro. 5. Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu sử dụng các phương pháp: Phương pháp phân tích thống kê, phương pháp chuyên gia, phương pháp tổng hợp, kế thừa, phương pháp mô phỏng. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6.1. Ý nghĩa khoa học (i) Xác định được các nhân tố rủi ro gây chậm tiến độ thi công và mức độ ảnh hưởng của chúng đến tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam làm cơ sở cho các chủ thể tham gia có kế hoạch chủ động, điều chỉnh trong lập và quản lý tiến độ thi công; (ii) Phân phối thống kê về thời gian thi công các công việc chính là căn cứ cho các cán bộ kỹ thuật khi thực hiện việc lập và quản lý tiến độ thi công ứng lý thuyết độ tin cậy. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn (i) Quy trình lập tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam theo lý thuyết độ tin cậy sử dụng mô phỏng Monte-Carlo giúp cho các cán bộ kỹ thuật lập tiến độ và dự báo thời gian hoàn thành công trình tương đối chính xác. (ii) Có ý nghĩa với các đơn vị: Quản lý nhà nước, chủ đầu tư, tư vấn thiết kế, tư vấn giám sát, nhà thầu thi công trong quá trình lập và quản lý tiến độ thi công. 4 7. Cấu trúc của luận án • Phần Mở đầu • Chương 1. Tổng quan về công tác lập và quản lý tiến độ thi công • Chương 2. Lý thuyết độ tin cậy và phương pháp xác định thời gian thực hiện công việc trong lập tiến độ thi công • Chương 3. Xác định thời gian thực hiện công việc có xét đến tác động của các nhân tố rủi ro trong lập tiến độ thi công • Chương 4. Lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam theo lý thuyết độ tin cậy • Phần kết luận và kiến nghị • Danh mục công trình công bố của tác giả • Tài liệu tham khảo 5 CHƯƠNG 1 1.1 1.1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG Tổng quan về lập và quản lý tiến độ thi công Khái niệm cơ bản về tiến độ thi công Tiến độ thi công là một kế hoạch thể hiện về mặt thời gian hoạt động của dự án xây dựng, thể hiện phương pháp tổ chức thi công, trình tự - thời gian thi công các công việc và hao phí tài nguyên theo thời gian. Là cơ sở để lập chi phí, điều phối phân bổ chi phí theo từng thời điểm, xác định nhu cầu nhân lực, vật tư, huy động máy móc thiết bị của nhà thầu thi công; 1.1.2. Các phương pháp thể hiện tiến độ thi công hiện nay Các phương pháp thể hiện tiến độ thi công hiện nay: (i) Sơ đồ ngang (GANTT): Không thể thực hiện được mối quan hệ giữa các công việc, không ghi rõ quy trình công nghệ; (ii) Sơ đồ xiên (sơ đồ chu trình): Không thể hiện được các dự án lớn có nhiều công việc; (iii) Phương pháp CPM (AOA): Thời gian thực hiện công việc dựa vào dự đoán của người lập; (iv) Phương pháp CPM (PERT): Sử dụng xác xuất về thời gian nhưng việc ước lượng thời gian lạc quan, thời gian kỳ vọng và thời gian bi quan rất khó khăn; (v) Phương pháp CPM (Fuzzy-lý thuyết tập mờ): Rất khó khăn khi xác định các luật mờ; (vi) Phương pháp CPM (mô phỏng Monte-Carlo): Dễ sử dụng, thuận tiện khi chỉ cần thực hiện trên excel, nhưng cần phải xác định được hàm phân phối thời gian thực hiện công việc và ảnh hưởng của các rủi ro đến thời gian thi công. Trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp CPM (mô phỏng Monte-Carlo) để lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam. 1.1.3. Quản lý tiến độ thi công trong xây dựng và phương pháp Giá trị thu được - Earned Value Management (EVM) Quản lý tiến độ thực hiện dự án là một trong những nội dung then chốt trong quá trình triển khai thực hiện dự án, vì vậy các bước thực hiện cũng tuân thủ vào một vòng lặp liên tục: lập kế hoạch - giám sát - kiểm soát. Công tác quản lý tiến độ 6 thi công hiện nay chủ yếu tuân theo các quy trình trong luật định, tất cả các công trình áp dụng như nhau. EVM là kỹ thuật sử dụng để theo dõi tiến độ và tình trạng của dự án và dự đoán hiệu quả của dự án. EVM là kỹ thuật quản lý, kiểm soát tích hợp giữa quản lý mục tiêu (phạm vi công việc), tiến độ và chi phí. Tuy nhiên, EVM ít được sử dụng ở Việt Nam bởi vì nó gây khó khăn cho các kỹ sư trong việc xác định các chi phí, lợi nhuận, lãi suất ở các thời điểm khác nhau. Giải pháp đơn giản nhất là xây dựng một bản tiến độ có độ tin cậy phù hợp, xác định rõ các rủi ro có thể gây chậm tiến độ thi công từ đó quản lý, hạn chế, ngăn ngừa, giảm thiểu rủi ro để đảm bảo công trình thực hiện đúng tiến độ. Nghiên cứu này cụ thể hóa những nội dung đó. 1.2 Đánh giá công tác lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam 1.2.1. Phương pháp lập và thể hiện tiến độ thi công hiện nay Hầu hết đều lập và thể hiện tiến độ theo sơ đồ ngang (GANTT) 1.2.2. Xác định thời gian thi công trong lập tiến độ thi công hiện nay Xác định dựa trên định mức xây dựng (năng suất máy móc, nhân lực), ước lượng theo kinh nghiệm của người lập. 1.2.3. Công tác quản lý tiến độ thi công hiện nay Quản lý theo quy trình và quy định trong các văn bản pháp luật chung cho các dự án xây dựng. 1.2.4. Tình hình và nguyên nhân chậm tiến độ thi công các công trình thủy lợi, thủy điện Báo cáo của Bộ Kế hoạch và Đầu tư đánh giá tổng thể đầu tư năm 2018 cho biết, có 1.778 dự án chậm tiến độ. Trong những năm gần đây, nhiều dự án thủy điện bị chậm tiến độ gây thiệt hại lớn về kinh tế cho nhà đầu tư, điển hình phải kể đến các dự án sau: Thủy điện Bản Chát, thủy điện Nậm, thủy điện Huội Quảng, cống Đò Điểm (Hà Tĩnh), hồ Rào Đá (Quảng Bình), hồ Nước Trong (Quảng Ngãi), hồ Sông Ray (Bà Rịa - Vũng Tàu), hồ Tả Trạch (Thừa Thiên - Huế)... Điều này cho 7 thấy tình hình chậm tiến độ thi công diễn ra trên hầu hết các loại hình công trình, kể cả chủ đầu tư là tư nhân hay Nhà nước. Tác giả thống kê 33 công trình thủy lợi, thủy điện trong những năm gần đây chậm tiến độ cho thấy các nguyên nhân thường là: giải phóng mặt bằng, biện pháp thi công không hợp lý, địa chất thay đổi, điều kiện thủy văn, dòng chảy, thiếu vốn, không điều động được nhân công, khan hiếm nguồn vật liệu… 1.3 1.3.1. Phân tích các kết quả nghiên cứu có liên quan về lập và quản lý tiến độ thi công Các kết quả nghiên cứu ngoài nước Georger High, Gantt: Xây dựng tiến độ theo sơ đồ đường thẳng với nền tảng là xác định đường găng để xác định thời hạn hoàn thành. Mô hình chỉ xác định dựa trên dữ liệu quá khứ và kinh nghiệm chủ quan của người lập tiến độ. Demeulemeeste, E.Vanhoucke, Herroelen, PERT: Xác định biến ngẫu nhiên cho các nút hoạt động của sơ đồ mạng. Không xem xét biến thiên của từng yếu tố tác động đến tiến độ. Byung Cheol Kim: Tập trung nhiều vào kỹ thuật xác định tiến độ với nền tảng là thuật thích ứng Bayes và đường cong tiến độ cơ sở. Chưa phân tích được cho nhiều loại công trình 1.3.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước - Lê Anh Dũng (2004), Nguyễn Văn Cự (2008), nghiên cứu về xây dựng và tối ưu hóa tiến độ thi công, chưa làm rõ việc ảnh hưởng của các nhân tố bất định đến tiến độ thi công. - Trần Hữu Lân (2012), Nghiên cứu xác định tiến độ thi công công trình có tính đến yếu tố bất định. Áp dụng đối với một số công trình ở Việt Nam: phương pháp này chỉ sử dụng khi dự án đã thi công được một giai đoạn nhất định; tiến độ được giám sát và báo cáo định kỳ một cách chính xác. - Lại Hải Đăng, Lưu Trường Văn, mô phỏng tiến độ thi công bằng phương pháp Monte Carlo: Nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở việc mô phỏng cho một dự án cụ thể, chưa đánh giá được độ tin cậy của tiến độ thi công. 8 Chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong lập và quản lý tiến độ thi công cho các công trình thủy lợi, thủy điện. 1.4 Phân tích cơ sở khoa học về bài toán tiến độ thi công Bài toán lập tiến độ thi công có những đặc điểm nổi bật sau: Chấp nhận các đặc trưng ngẫu nhiên của các nhân tố, số lượng các nhân tố ảnh hưởng lớn, chịu ảnh hưởng bởi các quyết định của con người, chấp nhận các rủi ro, có nhu cầu dự báo cao. 1.5 Phân tích định hướng nghiên cứu Theo các nhà quản lý và nhiều nhà khoa học, việc chậm tiến độ thi công trước hết do việc lập tiến độ thi công chưa lường trước được các nhân tố tác động nên khi ước lượng thời gian chưa chính xác. Ngoài ra, việc lập tiến độ theo phương pháp tất định cũng chưa đánh giá được độ tin cậy của các thông số thời gian. Việc ước lượng thời gian thi công chưa phù hợp dẫn đến có những công việc thi công nhanh hơn so với dự kiến, có những công việc lại kéo dài hơn so với dự kiến làm cho tổng thời gian thi công của công trình không đảm bảo như dự kiến ban đầu. Việc xác định thời gian thi công thông qua các thông số: thời gian lạc quan, thời gian bi quan và thời gian kỳ vọng trong PERT cho độ tin cậy cao hơn so với phương pháp tất định. Tuy nhiên, PERT thường chỉ tính toán xoay quanh một đường găng nên đôi khi có sự thay đổi thời gian của những công việc găng có thể làm thay đổi đường găng mà PERT không kể đến. Vì vậy, phương pháp mô phỏng Monte-Carlo được sử dụng trong nghiên cứu này nhằm thay thế cho PERT. Mô phỏng Monte-Carlo đòi hỏi phải xây dựng được phân phối xác suất thời gian thi công của các công việc dựa trên phân tích các nhân tố rủi ro và mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đó đến thời gian thi công. Mô phỏng Monte-Carlo cũng cho phép đánh giá độ tin cậy của một bản tiến độ thi công dựa vào tần suất xuất hiện của thời gian hoàn thành công trình. Căn cứ vào độ tin cậy của bản tiến độ thi công đó, người quản lý có thể quản lý giảm thiểu rủi ro để đạt được độ tin cậy mong muốn. Để thực hiện được những nội dung trên, nghiên cứu thực hiện qua các bước sau: 9 B1. Xác định các nhân tố ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng của nhân tố đến thời gian hoàn thành công việc (r) Cơ sở lý thuyết xác định các nhân tố (Tổng hợp các nghiên cứu đã có) Phỏng vấn thử Thang đo thử (Dựa trên đặc thù của nghiên cứu) Điều chỉnh thang đo Khảo sát chính thức Thang đo chính thức Hồi quy tuyến tính Thang đo hoàn chỉnh Thống kê các công tác thi công chính B2. Phân tích thống kê và tính toán phân phối xác suất thời gian thi công các công tác chính (a, b) Thảo luận chuyên gia EFA Cronbach’s Alpha Trao đổi chuyên gia Thu thập bảng tiến độ thi công đã được phê duyệt (Thời gian hoàn thành công việc được ước lượng dựa trên định mức xây dựng –Tđ) Các công tác cần điều tra Thống kê các công trình cần điều tra Lập bảng thống kê, so sánh giữa Tđ và Tt (theo % và chia làm 2 loại: thấp hơn và cao hơn so với định mức Thu thập số liệu thời gian hoàn thành công việc theo thực tế –Tt Tính toán phân phối xác suất cho 2 dạng số liệu: thấp hơn định mức (dạng a) và cao hơn định mức (dạng b) Đánh giá các nhân tố rủi ro, dựa vào phương trình hồi quy đã thiết lập ở bước 1, xác định được giá trị  Lập tiến độ cơ sở (giá trị thời gian hoàn thành công việc (tm) được ước lượng theo định mức xây dựng) B3. Xây dựng các bươc lập và kiểm nghiệm tiến độ thi công theo lý thuyết độ tin cậy Dựa vào phân phối xác suất đã thiết lập ở bước 2, xác định được a%, b% Tính toán ta = a% x tm; tb= (b%+) x tm Lặp lại nhiều lần Xác định Tij Phát số ngẫu nhiên Lập phân phối xác suất dạng tam giác giữa 3 giá trị: ta, tb, tm Phát số ngẫu nhiên Tính toán xác suất tổng thời gian thi công và các chỉ số độ tin cậy và đánh giá độ tin cậy của thời gian thi công Hình 1-1. Sơ đồ nghiên cứu 10