Tài liệu Xác định thời gian thực hiện gói thầu thi công xây dựng công trình thủy lợi trên địa bàn thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH TRÍ XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THỰC HIỆN GÓI THẦU THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG Mã ngành: 60.58.03.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa - ĐHQG TP.HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐINH CÔNG TỊNH Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. PHẠM VŨ HỒNG SƠN Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. ĐẶNG THỊ TRANG Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa, ĐHGQ Tp. HCM ngày 21 tháng 8 năm 2021 (trực tuyến). Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. PGS. TS Phạm Hồng Luân (Chủ tịch Hội đồng) 2. PGS. TS Trần Đức Học (Thư ký Hội đồng) 3. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn (Giáo viên Phản biện 1) 4. TS. Đặng Thị Trang (Giáo viên Phản biện 2) 5. TS. Chu Việt Cường (Ủy viên) Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS. TS PHẠM HỒNG LUÂN i 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 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Ngày, tháng, năm sinh: 09/03/1988 Nơi sinh: Tp. HCM Chuyên ngành: Quản lý xây dựng Mã ngành : 60.58.03.02 I. TÊN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THỰC HIỆN GÓI THẦU THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN ĐỊA BÀN TP. HỒ CHÍ MINH II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xác định các nhân tố ảnh hưởng đến thời gian hoàn thành gói thầu thi công công trình thủy lợi. - Phân tích và đánh giá các nhân tố. - Đề xuất mô hình ANN ước tính thời gian hoàn thành gói thầu thi công công trình thủy lợi. - Phân tích lựa chọn các nhân tố phù hợp với mô hình nghiên cứu. - Đánh giá hiệu suất mô hình làm cơ sở áp dụng thử nghiệm vào thực tế. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/07/2020 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/7/2021 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐINH CÔNG TỊNH Tp. HCM, ngày tháng năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS. Đinh Công Tịnh TS. Đỗ Tiến Sỹ TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin thể hiện lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đinh Công Tịnh, người thầy đã tận tình hướng dẫn và đưa ra những góp ý rất thiết thực, công tâm giúp tôi tiếp cận những tri thức khoa học một cách bài bản hơn. Trong quá trình thực hiện luận văn, thầy đã chỉ bảo và chia sẻ cho tôi nhiều kiến thức lẫn kinh nghiệm chuyên môn quý báu để từ đó tôi có thể vận dụng tốt và có động lực vững vàng để từng bước hoàn thành luận văn với đề tài nghiên cứu “Xác định thời gian thực hiện gói thầu thi công xây dựng công trình Thủy lợi trên địa bàn Tp. HCM”. Ngoài ra tôi cũng xin cảm ơn và tri ân đến các thầy cô bộ môn Thi công và Quản lý xây dựng đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian tôi được học ở trường. Tôi cũng xin cảm ơn đến bạn bè, gia đình đã luôn không ngừng giúp đỡ, động viên tôi kịp thời để tôi an tâm hoàn thành tốt luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 7 năm 2021 Người thực hiện luận văn Nguyễn Minh Trí iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Ước tính thời gian thi công hoàn thành công trình xây dựng là bài toán phức tạp phải xem xét kết hợp nhiều yếu tố. Luận văn áp dụng mô hình mạng ANN, cụ thể là mạng MLP (multi layer perceptron) nhằm đánh giá ứng xử của mô hình qua các giai đoạn khác nhau theo phương pháp phát hiện và lựa chọn có kiểm soát đặc trưng của dữ liệu bằng thuật toán Kennard Stone, giúp mô hình cải thiện hiệu suất tối đa. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ 137 gói thầu kênh BTCT tại thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình mạng MLP có hiệu quả tốt nhất khi số nơ ron đạt được trên mỗi lớp (layer) mạng lần lượt là 7-23-8-8-8-1 (MAPE 13%). Chủ đầu tư và nhà quản lý có thể áp dụng mô hình để đưa ra quyết định nhanh chóng cho kết quả chính xác và đảm bảo tin cậy. ABSTRACT Construction time estimation is a complex problem that considers a variety of factors. The article applies the ANN network model, specifically the MLP network (multi-layer perceptron), to evaluate the behavior of the model over different periods through the detection and representative selection of data using the Kennard–Stone algorithm, which helps to optimize performance. This research uses data from 137 reinforced concrete irrigation channel construction projects in Ho Chi Minh City. The MLP network model performs best when the number of neurons on each network layer is 7-23-8-8-8-1 (MAPE 13%), respectively. Investors and managers can apply the model to make prompt decisions with accurate and reliable results. iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ này do chính tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đinh Công Tịnh. Các số liệu trong luận văn là trung thực. Các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. TP.HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2021 Học viên Nguyễn Minh Trí v MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ..................................................................................................i LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................................... ii TÓM TẮT ........................................................................................................................................ iii ABSTRACT ..................................................................................................................................... iii LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................................iv MỤC LỤC.......................................................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................................. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ..............................................................................................................xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... xii CHƢƠNG 1 – ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................... 1 1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................1 1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu .............................................................................................. 4 1.3. Mục tiêu nghiên cứu......................................................................................................5 1.4. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................... 5 1.5. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu .................................................................................... 5 CHƢƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................7 2.1. Các khái niệm ................................................................................................................7 2.1.1. Khái niệm công trình thủy lợi:.............................................................................. 7 2.1.2. Nguyên tắc tổ chức thi công công trình thủy lợi: ................................................. 7 2.1.3. Dự án đầu tƣ xây dựng ......................................................................................... 8 2.1.4. Quy định thực hiện chƣơng trình dự án đầu tƣ công ............................................ 8 2.2. Mạng nơ ron thần kinh: .................................................................................................9 2.2.1 Định nghĩa Mạng Nơron nhân tạo ....................................................................... 9 2.2.2 Cấu tạo cơ bản của một nơ ron sinh học: .......................................................... 10 2.2.3 Cấu tạo cơ bản của một nơ ron nhân tạo:.......................................................... 11 2.2.4 Kiến trúc của mạng nơron nhân tạo: ................................................................. 12 2.2.5 Phân loại mạng nơ-ron nhân tạo: ...................................................................... 13 2.2.6 Các hình thức học của mạng nơron ................................................................... 14 2.3. Mô hình mạng MLP, cơ chế hoạt động và các thuộc tính của mạng ...........................15 2.3.1 Thuật toán lan truyền ngược .............................................................................. 16 vi 2.3.2 Gradient .............................................................................................................. 17 2.3.3 Hàm kích hoạt..................................................................................................... 18 2.3.4 Tối ưu Adam (Adaptive Moment Estimation) ..................................................... 20 2.4. Phƣơng pháp Kennard stone ...........................................................................................21 2.4.1 Giới thiệu quá trình xây dựng phương pháp ...................................................... 21 2.4.2 Đặc trưng của phương pháp............................................................................... 23 2.4.3 Quy trình thiết kế thuật toán: ............................................................................. 23 2.5. Chƣa phù hợp và phù hợp quá mức (Underfit và overfit) .............................................25 2.6. Đánh giá hiệu quả mô hình .............................................................................................27 2.7. Tình hình nghiên cứu trƣớc đây ......................................................................................27 2.8. Kết luận chƣơng ..........................................................................................................30 CHƢƠNG 3 – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 31 3.1. Quy trình nghiên cứu .......................................................................................................31 3.2. Mô tả phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................32 3.2.1 Giai đoạn 1: Xác định các nhân tố ảnh hưởng................................................... 32 3.2.2 Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình xác định thời gian thi công của loại công trình thủy lợi khảo sát ................................................................................................................. 32 3.3. Thu thập dữ liệu ..........................................................................................................33 3.3.1 Thu thập dữ liệu cho giai đoạn 1: ...................................................................... 33 3.3.2 Thu thập dữ liệu cho giai đoạn 2: ...................................................................... 35 3.4. Kiểm định chất lƣợng của thang đo ................................................................................36 3.5. Công cụ phân tích........................................................................................................37 3.5.1 Phần mềm thống kê STATA ................................................................................ 37 3.5.2 Ngôn ngữ lập trình Python ................................................................................. 38 3.6. Kết luận chƣơng ..........................................................................................................38 CHƢƠNG 4 – THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH DỮ LIỆU ............................................................. 39 4.1 Tổ chức điều tra chọn mẫu ..............................................................................................39 4.1.1 Khảo sát sơ bộ .............................................................................................................39 4.1.2 Khảo sát đại trà ...........................................................................................................39 4.2 Đặc trƣng mẫu khảo sát ...............................................................................................39 4.2.1 Số năm kinh nghiệm: ...................................................................................................39 4.2.2 Đơn vị công tác: ..........................................................................................................40 4.2.3 Số dự án tham gia........................................................................................................41 vii 4.3 Lƣu đồ xử lý dữ liệu bằng STATA.................................................................................41 4.4 Giai đoạn 1: Xử lý dữ liệu thu thập bằng STATA.........................................................42 4.5 Giai đoạn 2: Thu thập dữ liệu để thực hiện mô hình mạng MLP .................................47 4.6 Thu thập dữ liệu ..........................................................................................................49 4.7 Kết luận chƣơng ..........................................................................................................50 CHƢƠNG 5 – XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THẲNG MLP ............................... 51 5.1 Đề xuất mạng MLP để dự đoán và các giai đoạn tham gia học của mạng ..................51 5.1.1 Đề xuất mạng MLP: ........................................................................................... 51 5.1.2 Giai đoạn học của mô hình................................................................................. 53 5.2 Giai đoạn 1: Đánh giá sự phù hợp các mô hình theo hai hình thức chia dữ liệu .........54 Khái quát quy trình qua lưu đồ sau: .................................................................................. 54 5.2.1 Đặc trưng của dữ liệu: ....................................................................................... 55 5.2.2 Kết quả mô hình huấn luyện với dữ liệu ngẫu nhiên. ......................................... 59 5.2.3 Kết quả mô hình huấn luyện với dữ liệu chia theo KS: ...................................... 66 5.3 Giai đoạn 2: Từ tập dữ liệu đã chọn với thuật toán KS (Kennard stone) tìm cấu trúc mạng thích hợp hơn mang lại hiệu suất chấp nhận đƣợc ..........................................................75 5.4 Giai đoạn 3: Từ cấu trúc mạng đã tìm ở giai đoạn 2 chạy lặp kiểm tra để tìm các nhân tố ảnh hƣởng đặc trƣng có thể đại diện cho mô hình MLP trong phạm vi nghiên cứu ...........79 5.5 Ứng dụng mô hình vào trƣờng hợp thực tế ....................................................................85 5.6 Kết luận chƣơng ..........................................................................................................89 CHƢƠNG 6 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................90 6.1 Kết luận .......................................................................................................................90 6.2 Kiến nghị ..........................................................................................................................91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................................92 PHỤ LỤC CODE PYTHON ..................................................................................................99 PHỤ LỤC DỮ LIỆU MÔ HÌNH MLP ....................................................................................111 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 – Cấu tạo một nơ ron sinh học ................................................................... 10 Hình 2.2 – Cấu tạo một nơ ron nhân tạo ................................................................... 11 Hình 2.3 – Kiến trúc mạng nơ ron nhân tạo .............................................................. 13 Hình 2.4 – Cơ chế hoạt động mạng MLP ................................................................. 16 Hình 2.5 – Tối ƣu độ dốc cực tiểu trong thuật toán Adam ....................................... 21 Hình 2.6 – Quy trình lựa chọn điểm thiết kế của Kennard Stone ............................. 25 Hình 2.7 – Quan hệ giữa độ phức tạp mô hình và dữ liệu ........................................ 26 Hình 3.1 – Quy trình nghiên cứu .............................................................................. 31 Hình 4.1 – Biểu đồ tổng hợp số năm kinh nghiệm các đối tƣợng khảo sát .............. 40 Hình 4.2 – Biểu đồ cơ cấu đơn vị công tác các đối tƣợng khảo sát .......................... 40 Hình 4.3 – Biểu đồ cơ cấu số dự án tham gia các đối tƣợng khảo sát ..................... 41 Hình 4.4 – Lƣu đồ xử lý dữ liệu bằng Stata .............................................................. 42 Hình 4.5 – Lƣu đồ thu thập dữ liệu mạng MLP ........................................................ 47 Hình 5.1 – Lƣu đồ tổng quát các giai đoạn học của mô hình MLP .......................... 54 Hình 5.2 – Lƣu đồ đánh sự phù hợp các mô hình theo hai hình thức chia dữ liệu ... 55 Hình 5.3 – Biểu đồ mô tả dữ liệu điều kiện thời tiết ................................................. 56 Hình 5.4 – Biểu đồ mô tả dữ liệu điều kiện địa chất................................................. 56 Hình 5.5 – Biểu đồ mô tả dữ liệu điều kiện vị trí công trình .................................... 57 Hình 5.6 – Biểu đồ mô tả dữ liệu chiều dài tuyến kênh ............................................ 57 Hình 5.7 – Biểu đồ mô tả dữ liệu chiều rộng kênh BTCT chữ nhật ......................... 58 Hình 5.8 – Biểu đồ mô tả dữ liệu chiều cao kênh BTCT chữ nhật ........................... 58 Hình 5.9 – Biểu đồ mô tả dữ liệu thời gian thi công gói thầu kênh thủy lợi ............ 58 Hình 5.10 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của hai mô hình với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập huấn luyện ................................................................................. 59 Hình 5.11 – Biểu đồ RMSE của hai mô hình với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập huấn luyện ................................................................................................................. 60 Hình 5.12 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của hai mô hình với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra ...................................................................................... 61 ix Hình 5.13 – Biểu đồ RMSE của hai mô hình với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra ...................................................................................................................... 62 Hình 5.14 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của mô hình 1 với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................. 63 Hình 5.15 – Biểu đồ RMSE của mô hình 1 với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................................................. 64 Hình 5.16 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của mô hình 2 với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................. 65 Hình 5.17 – Biểu đồ RMSE của mô hình 2 với dữ liệu chia ngẫu nhiên trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................................................. 66 Hình 5.18 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của 2 mô hình với dữ liệu chia theo KS trên tập huấn luyện .............................................................................................. 67 Hình 5.19 – Biểu đồ RMSE của 2 mô hìnhvới dữ liệu chia theo KS trên tập huấn luyện .......................................................................................................................... 68 Hình 5.20 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của 2 mô hình với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra .................................................................................................. 69 Hình 5.21 – Biểu đồ RMSE của 2 mô hình với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra ............................................................................................................................... 70 Hình 5.22 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của mô hình 1 với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ..................................................................... 71 Hình 5.23 – Biểu đồ RMSE của mô hình 1 với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................................................. 72 Hình 5.24 – Biểu đồ sai số tổn thất MSE (loss) của mô hình 2 với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ..................................................................... 73 Hình 5.25 – Biểu đồ RMSE của mô hình 2 với dữ liệu chia theo KS trên tập kiểm tra và tập huấn luyện ................................................................................................. 74 Hình 5.26 – Lƣu đồ tìm cấu trúc mạng thích hợp hơn mang lại hiệu suất chấp nhận đƣợc từ tập dữ liệu đã chọn với thuật toán KS ......................................................... 75 Hình 5.27 – Biểu đồ chỉ số RMSE các mô hình đề xuất với thuật toán KS ............. 76 Hình 5.28 – Biểu đồ chỉ số R2 các mô hình đề xuất với thuật toán KS ................... 77 x Hình 5.29 – Biểu đồ chỉ số MAPE các mô hình đề xuất với thuật toán KS ............. 77 Hình 5.30 – Biểu đồ RMSE mô hình 4 với thuật toán KS trên tập huấn luyện và tập kiểm tra ...................................................................................................................... 78 Hình 5.31 – Lƣu đồ tìm các nhân tố ảnh hƣởng đặc trƣng có thể đại diện cho mô hình MLP................................................................................................................... 79 Hình 5.32 – Biểu đồ ma trận mối quan hệ tƣơng quan của các đặc trƣng ................ 80 Hình 5.33 – Biểu đồ scatter plot mối quan hệ tƣơng quan của các đặc trƣng .......... 82 Hình 5.34 – Biểu đồ RMSE của mô hình TH2 trên tập huấn luyện và tập kiểm tra 85 Hình 5.35 – Kênh N46 – Dự án kênh Đông Củ Chi ................................................ 86 xi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 – Hàm tổn thất trong hoạt động mạng MLP .............................................. 17 Bảng 2.2 – Tóm tắt tình hình nghiên cứu của các tác giả liên quan ......................... 30 Bảng 3.1 – Các nhân tố ảnh hƣởng đến thời gian thi công ....................................... 34 Bảng 4.1 – Mã hóa các biến ảnh hƣởng .................................................................... 43 Bảng 4.2 – Bảng kết quả kiểm định Cronbach anpha cho 16 thông số .................... 43 Bảng 4.3 – Bảng kiểm định cronbach Anpha chi tiết 16 thông số............................ 44 Bảng 4.4 – Bảng kết quả giá trị trung bình cho 16 thông số..................................... 44 Bảng 4.5 – Bảng xếp hạng mức độ ảnh hƣởng cho 16 thông số............................... 45 Bảng 4.6 – Bảng tổng hợp 6 thông số ảnh hƣởng nhất ............................................. 46 Bảng 4.7 – Bảng kết quả kiểm định Cronbach Anpha 6 thông số ảnh hƣởng nhất .. 46 Bảng 4.8 – Bảng mô tả thang đo các biến định tính ................................................. 47 Bảng 4.9 – Bảng kiểm định Cronbach Anpha chi tiết 6 thông số ảnh hƣởng nhất ... 48 Bảng 4.10 – Bảng tổng hợp thông số của các biến khảo sát trong mô hình MLP .... 49 Bảng 5.1 – Bảng tổng hợp thông số đầu vào mô hình MLP ..................................... 52 Bảng 5.2 – Bảng tổng hợp hiệu suất các mô hình theo hai hình thức chia dữ liệu ... 74 Bảng 5.3 – bảng tổng hợp các mô hình đề xuất với thuật toán KS ........................... 76 Bảng 5.4 – bảng tổng hợp hiệu suất các mô hình đề xuất với thuật toán KS ........... 80 Bảng 5.5 – Bảng phân nhóm tƣơng quan của các đặc trƣng.................................... 83 Bảng 5.6 – Bảng mô tả các trƣờng hợp quy hoạch của các đặc trƣng ..................... 83 Bảng 5.7 – Bảng kết quả tính hiệu suất nhóm 1 ...................................................... 84 Bảng 5.8 – Bảng kết quả tính hiệu suất nhóm 2 ...................................................... 84 Bảng 5.9 – Bảng kết tổng hợp kết quả tính toán các gói thầu với mô hình MLP thử nghiệm ....................................................................................................................... 88 Bảng 5.10 – Bảng kết tổng hợp kết quả tính toán các gói thầu với mô hình MLP thử nghiệm với phƣơng pháp bootstrap........................................................................... 89 xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANN Artificial Neural Network (Mạng Nơ ron nhân tạo) MLP Multi – Layer Perceptron (Mạng truyền thẳng nhiều lớp) KS Kennard Stone ReLu Rectified Linear Units Adam Adaptive Moment Estimation MSE Mean square error (sai số trung bình bình phƣơng) RMSE Root Mean Squared Error (căn sai số trung bình bình phƣơng) MAE Mean Absolute Error (sai số trung bình tuyệt đối) MAPE Mean absolute percentage error (sai số phần trăm trung bình tuyệt đối) PMI Project Management Institute (Viện Quản lý Dự án) BTCT Bê Tông Cốt Thép Luận văn thạc sĩ Trang 1 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh CHƢƠNG 1 – ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Giới thiệu chung Những năm qua, ngành nông nghiệp đã đạt đƣợc nhiều kết quả, thành tựu quan trọng, đƣợc xem nhƣ kỳ tích khi trở thành “trụ đỡ” mỗi khi kinh tế đất nƣớc lâm vào khó khăn, trƣớc bối cảnh khó lƣờng của thế giới. Hoạt động thủy lợi đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế của một quốc gia có thế mạnh về nông nghiệp nhƣ nƣớc ta. Theo số liệu Tổng Cục thủy lợi hiện nay có trên 900 hệ thống thuỷ lợi có quy mô diện tích phục vụ từ 200 ha trở lên; trong đó, có 122 hệ thống thủy lợi vừa và lớn với diện tích phục vụ trên 2.000 ha. Tổng số công trình thủy lợi là 86.202 công trình, gồm: 6.998 đập, hồ chứa thủy lợi có dung tích trữ từ 0,05 triệu m3 và có chiều cao đập từ 05 m trở lên; 19.416 trạm bơm; 27.754 cống; 15.975 đập dâng; 16.057 đập tạm; 291.013 km kênh mƣơng các loại (82.744 km kênh mƣơng đã đƣợc kiên cố); 25.960 km đê các loại; 16.573 công trình cấp nƣớc tập trung cấp nƣớc sinh hoạt nông thôn. Với những mục tiêu lớn của Thủ tƣớng chính phủ đến năm 2030: Phát triển hệ thống thủy lợi đồng bộ, từng bƣớc hiện đại, thông minh, bảo đảm chủ động phục vụ sản xuất nông nghiệp, dân sinh trong điều kiện nguồn nƣớc không xuất hiện tình trạng cực đoan, đáp ứng đƣợc yêu cầu phục vụ sản xuất nông nghiệp đa dạng, bền vững tại các tiểu vùng sinh thái; đến năm 2050: Hoàn thiện hệ thống thủy lợi hiện đại, thông minh bảo đảm chủ động phục vụ chuyển đổi, đa dạng hóa sản xuất nông nghiệp và dân sinh tại các tiểu vùng sinh thái, từng bƣớc tự động hóa vận hành; chủ động phòng, chống thiên tai, nhƣ: hạn hán, thiếu nƣớc, xâm nhập mặn, lũ, ngập úng, thích ứng với biến đổi khí hậu, phát triển ở thƣợng nguồn và phát triển nội tại vùng, do đó việc đầu tƣ xây dựng các công trình thủy lợi phải đảm bảo hiệu quả các yếu tố đề ra ban đầu trong nội dung báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, khả thi của dự án. Tuy các dự án đều có đặc thù riêng nhƣng mục đích chung đều mang lại giá trị lợi ích về kinh tế - xã hội. Vấn đề trên đòi hỏi nhiều yếu tố, đặc biệt sản phẩm xây HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Luận văn thạc sĩ Trang 2 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh dựng đƣợc tạo ra phải đáp ứng về chất lƣợng, giảm thời gian và chi phí. Những nhân tố không đƣợc đánh giá đầy đủ bƣớc đầu có thể ảnh hƣởng rõ rệt đến những mục tiêu trên, nhất là những dự án thủy lợi từ khi khởi công đến khi hoàn thành công trình bàn giao và đƣợc đƣa vào sử dụng thƣờng diễn biến phức tạp, phụ thuộc vào quy mô và tính chất kỹ thuật của mỗi công trình. Quá trình thi công có nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn thi công lại tiếp tục chia thành nhiều công việc khác nhau, trải dài trên nhiều tuyến, địa hình, địa vật khác nhau, công việc thi công chủ yếu diễn ra ngoài trời chịu tác động rất lớn của các nhân tố môi trƣờng xấu nhƣ mƣa, bão, lũ, lụt... đòi hỏi các nhà quản lý phải giám sát chặt chẽ những biến động trên để hạn chế đến mức thấp nhất những ảnh hƣởng xấu của nó. Những phƣơng án thiết kế, phƣơng án kỹ thuật đƣợc lựa chọn luôn đƣợc phân tích, đánh giá rất kỹ trong nội dung báo cáo nghiên cứu khả thi, nghiên cứu tiền khả thi của dự án. Phải đảm bảo mục tiêu đầu tƣ, hiệu quả về lợi ích kinh tế xã hội. Do đó quá trình thi công yếu tố chất lƣợng, cũng nhƣ chi phí đối với công trình thủy lợi tác động không đáng kể. Yếu tố thời gian cũng đƣợc phân tích, đánh giá đến hiệu quả thực hiện dự án, tuy nhiên đây là nhân tố khó kiểm soát do phụ thuộc vào nhiều yếu tố bất định (một vài yếu tố nhƣ đã kể trên…) Những nguyên nhân tiềm ẩn trên khá đa dạng đối với riêng mỗi dự án, không ngừng thay đổi và tác động đến thời gian hoàn thành công trình. Mức độ ảnh hƣởng nhiều hay ít còn phải đƣợc xem xét đến quy mô và chức năng của từng loại công trình. Đặc thù của công trình thủy lợi là có thể phân tách chia nhỏ theo đơn nguyên thi công đƣợc thuận tiện, đồng bộ hóa dây chuyền công nghệ, kiểm soát dễ dàng những biến động về thời gian thi công. Việc tính toán phân bố thời gian hoàn thành hợp lý khi kể đến các yếu tố ảnh hƣởng góp phần đem đến sự thành công cho dự án, đảm bảo hiệu quả về đầu tƣ. Các phƣơng pháp xác định thời gian thi công rất đa dạng. Các phƣơng pháp cổ điển phổ biến nhƣ PERT, CPM, WBS, LOB có các đặc điểm: kiểm soát tốt quá trình thi công cũng nhƣ hiệu quả sử dụng các loại tài nguyên, có thể dễ dàng điều chỉnh tiến độ tối ƣu theo các tài nguyên. Tuy nhiên, các phƣơng pháp này chỉ sử dụng tốt khi xem xét, đánh giá trong một dự án cụ thể nào đó. Ngoài ra theo PMBok HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Luận văn thạc sĩ Trang 3 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh của Viện Quản lý Dự án (PMI) còn các phƣơng pháp tính dựa trên tính tƣơng tự (Analogous estimating), dựa theo thông số (Parametric Estimating), dựa theo ý kiến chuyên gia (Expert judgment). Các phƣơng pháp này có sự đánh giá, so sánh với các dự án khác nên có tính tổng quát cao, độ chính xác và độ tin cậy đảm bảo. Trong từng trƣờng hợp mà có thể sử dụng từng phƣơng pháp hoặc kết hợp các phƣơng pháp trên với nhau. Hiện nay hình thức đấu thầu truyền thống đang chuyển dần sang hình thức đấu thầu qua mạng, thị trƣờng xây dựng sôi động và đa dạng nhƣ hiện nay luôn đòi hỏi các nhà thầu hoạt động xây dựng phải không ngừng nỗ lực hoàn thiện năng lực đáp ứng đƣợc tiêu chí các gói thầu đặt ra. Đặc biệt gói thầu về thi công xây dựng thƣờng có giá gói thầu lớn, nhiều bên liên quan tham gia vào gói thầu, do đó các tiêu chí lựa chọn nhà thầu các gói thầu này rất khắc khe và phải tổng hợp nhiều yếu tố thỏa mãn các nội dung mục tiêu của dự án. Tuy nhiên ngoài việc đảm bảo trong đấu thầu, lựa chọn nhà thầu có năng lực thì phải tính đến khung pháp lý chuẩn hóa từ giai đoạn lập kế hoạch đấu thầu. Nội dung của kế hoạch đấu thầu theo luật đấu thầu số 43/2013/QH13 ngày 26 tháng 11 năm 2013 gồm: “tên gói thầu, giá gói thầu, nguồn vốn, hình thức và phƣơng thức lựa chọn nhà thầu, thời gian bắt đầu tổ chức lựa chọn nhà thầu, loại hợp đồng, thời gian thực hiện hợp đồng”. Trong đó thời gian thực hiện hợp đồng cần đƣợc xem xét, tính toán đến trong số liệu đầu vào của gói thầu thi công xây dựng thực hiện sau này. Trên cơ sở đó, lựa chọn một phƣơng pháp tính toán hợp lý thời gian thi công xây dựng công trình thủy lợi có tính bao quát mạnh mẽ dựa trên các đặc điểm cụ thể của mỗi công trình, tƣơng thích cao với sự tác động, thay đổi; phù hợp đƣợc với mọi công trình. Hiện nay các ứng dụng của trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) đang nở rộ và đạt nhiều thành tựu trong tất cả các lĩnh vực. Một lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo là học máy (Machine learning) có thể đƣợc dùng để đánh giá phân loại, nhận HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Luận văn thạc sĩ Trang 4 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh diện, dự báo… dựa trên các nguồn dữ liệu lịch sử phong phú, đa dạng. Các phƣơng pháp này cho hiệu quả tốt, độ chính xác, tốc độ rất cao. Cách tiếp cận học máy để xác định thời gian thi công của các gói thầu xây dựng công trình thủy lợi là thích hợp và dựa vào đó có thể phát triển thêm những hƣớng nghiên cứu tiếp theo. 1.2. Xác định vấn đề nghiên cứu Xác định thời gian thi công của các gói thầu xây dựng công trình thủy lợi dựa trên đặc điểm cụ thể của mỗi công trình (kích thƣớc hình học lớn, tác động kép của các yếu tố khí hậu đến biện pháp thi công, điều kiện địa chất, thủy văn); các yếu tố này thay đổi ngẫu nhiên, rời rạc, đa chiều theo quy mô từng công trình, dẫn đến kết quả tính toán phức tạp. Do đó vấn đề đặt ra sử dụng mô hình học máy nào phù hợp ƣu tiên xem xét để ứng dụng cho nghiên cứu. Hadi Salih Mijwel Aljumaily (2016). Nghiên cứu nhằm mục đích phát triển một mô hình mạng nơron nhân tạo (ANN) để dự đoán thời gian của các dự án Kênh Thủy lợi ở giai đoạn đầu, mà không có nhiều thông tin chi tiết. Dự đoán chính xác trung bình về thời gian hoàn thành dự án kênh Thủy lợi đƣợc cho là một yếu tố quan trọng đối với nghiên cứu khả thi của dự án. Dữ liệu thực địa cần thiết đƣợc thu thập từ 50 dự án Kênh tƣới tiêu ở Iraq đã hoàn thành. Tính hợp lệ của mô hình ANN cho thấy rõ ràng rằng nó có khả năng dự đoán tuyệt vời với độ chính xác trung bình 93,5%. Ahmed A. Gab-Allah và cộng sự (2015) đã đƣợc sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để xây dựng mô hình xác định thời gian thực hiện dự án ở Egypt và phƣơng pháp tốt nhất đƣợc xác định là mạng nơ-ron truyền tới 13-25-1 với độ lệch phần trăm tuyệt đối trung bình ( MAPE) là 14%. Gabriel Nani và cộng sự (2017) đã đƣợc sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) kết hợp với phân tích nhân tố chính (PCA) để giảm số chiều các nhân tố ảnh hƣởng và dự đoán thời gian hoàn thành của các dự án về xây dựng đƣờng giao thông ở Ghana dựa trên dữ liệu thu thập từ 22 dự án. Kết quả đạt đƣợc rất tốt với cấu trúc mạng (MLP 3 -38 -1) với chỉ số MAPE 17.56% và R2 đạt 82.44%. Từ những phân tích trên có thể thấy rằng việc ứng dụng mạng ANN để xây dựng mô hình phù hợp với yêu cầu nghiên cứu đặt ra là hết sức khả thi. HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Luận văn thạc sĩ Trang 5 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 1. Xác định các nhân tố ảnh hƣởng đến thời gian hoàn thành gói thầu thi công công trình thủy lợi. 2. Phân tích và đánh giá các nhân tố. 3. Đề xuất mô hình ANN ƣớc tính thời gian hoàn thành gói thầu thi công công trình thủy lợi. 4. Phân tích lựa chọn các nhân tố phù hợp với mô hình nghiên cứu. 5. Đánh giá hiệu suất mô hình làm cơ sở áp dụng thử nghiệm vào thực tế. 1.4. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu Giới hạn về không gian và thời gian: nghiên cứu thực hiện đối với các gói thầu thi công xây dựng công trình kênh thủy lợi BTCT chữ nhật đã hoàn thành trên địa bản Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến năm 2020. Tính chất và đặc trƣng của đối tƣợng nghiên cứu: đối tƣợng để thu thập dữ liệu là tập hợp các hồ sơ liên quan, kế hoạch lựa chọn nhà thầu, số liệu ngoài thực địa của cán bộ kỹ thuật, các bảng phỏng vấn chuyên gia (nếu cần)… Quan điểm phân tích: Các phân tích và thảo luận dựa trên quan điểm của chủ đầu tƣ. Dựa trên dữ liệu các gói thầu hoàn thành để đƣa ra mô hình phù hợp. 1.5. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu 1.5.1. Về lý luận Nghiên cứu xác định các nhân tố ảnh hƣởng đến thời gian thi công xây dựng công trình thủy lợi trên địa bàn Tp. HCM, dựa vào đó xây dựng mô hình ANN hoàn chỉnh thông qua việc đo lƣờng biến động đặc trƣng đầu vào ảnh hƣởng đến ứng xử của mô hình qua các giai đoạn đƣa đến sự ổn định của kết quả ƣớc lƣợng với độ tin cậy cho phép. 1.5.2. Về thực tiễn Việc xác định đƣợc thời gian thực hiện gói thầu thi công xây dựng công trình thủy lợi trong giai đoạn lập kế hoạch đấu thầu có ý nghĩa quan trọng. Thứ nhất, đối với dự án vốn Ngân sách nhà nƣớc, đánh giá sai thời gian làm chậm trễ tiến độ thi công dẫn đến điều chỉnh hợp đồng, thậm chí điều chỉnh dự án gây tác động không HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432 Luận văn thạc sĩ Trang 6 GVHD: TS. Đinh Công Tịnh nhỏ đến cơ cấu vốn theo kế hoạch vốn đƣợc duyệt, ứ đọng về vốn; nếu đòi hỏi tiến độ thi công rút ngắn có thể gây áp lực lớn lên nhà thầu thi công thực hiện những công việc xây dựng bỏ qua quy trình kỹ thuật ảnh hƣởng chất lƣợng công trình. Thứ hai, các nhà quản lý có thêm công cụ tính toán hữu ích khi tiếp cận một lĩnh vực mới dễ dàng và hiệu quả. HVTH: Nguyễn Minh Trí MSHV: 1770432