Tài liệu 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

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: 9580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN HỮU HUẾ HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Văn Sơn i LỜI CÁM ƠN Xin được gửi lời cảm ơn tới Ban Giám Hiệu; Khoa Công trình; Bộ môn công nghệ và quản lý xây dựng, Viện kỹ thuật công trình, các Phòng, Ban trong trường đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thiện luận án. Tác giả xin được gửi lời cảm ơn tới các đơn vị, các tổ chức, các cá nhân đã tham gia và cung cấp số liệu để có thể hoàn thiện luận án. Xin cảm ơn bạn bè, anh chị em và các đồng nghiệp trong và ngoài trường đã có những động viên, chia sẻ và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian vừa qua Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình đã luôn ủng hộ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận án. ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ ............x MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................2 1.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu............................................................... 3 1.4.1. Cách tiếp cận .......................................................................................................3 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..................................................................................3 1.5.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................3 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn..................................................................................................4 1.6. Cấu trúc luận án ........................................................................................................4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG ............................................................................................................................. 5 1.1. Tổng quan về lập và quản lý tiến độ thi công .......................................................... 5 1.1.1. Khái niệm cơ bản về tiến độ thi công ..................................................................5 1.1.2. Các phương pháp lập và thể hiện tiến độ thi công hiện nay ............................... 6 1.1.3. Quản lý tiến độ thi công trong xây dựng và phương pháp Giá trị thu được Earned Value Management (EVM) .............................................................................13 1.2. Đánh giá công tác lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam........................................................................................................................ 15 1.2.1. Phương pháp lập tiến độ thi công hiện nay ...................................................... 15 1.2.2. Xác định thời gian thi công trong lập tiến độ thi công hiện nay ...................... 16 1.2.3. Công tác quản lý tiến độ thi công hiện nay ....................................................... 18 1.2.4. Tình hình và nguyên nhân chậm tiến độ thi công các công trình thủy lợi, thủy điện .....................................................................................................................................19 1.3. Phân tích các kết quả nghiên cứu có liên quan về lập và quản lý tiến độ thi công 23 1.3.1. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước ..................................................................23 1.3.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước ..................................................................25 1.4. Phân tích cơ sở khoa học về bài toán tiến độ thi công ...........................................28 iii 1.4.1. Tiến độ thi công chấp nhận các đặc trưng ngẫu nhiên của các nhân tố ..........29 1.4.2. Tiến độ thi công chịu ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố .........................................29 1.4.3. Chịu ảnh hưởng bởi các quyết định của con người ..........................................30 1.4.4. Tiến độ thi công đôi khi phải chấp nhận rủi ro .................................................30 1.4.5. Tiến độ thi công có nhu cầu dự báo cao ........................................................... 30 1.5. Phân tích định hướng nghiên cứu ...........................................................................30 Kết luận chương 1 .........................................................................................................34 CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THỰC HIỆN CÔNG VIỆC TRONG LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG ........................................................................................................................... 35 2.1. Khái niệm cơ bản về lý thuyết độ tin cậy ............................................................... 35 2.2. Một số khái niệm về xác suất thống kê ..................................................................36 2.2.1. Biến cố ngẫu nhiên ............................................................................................ 36 2.2.2. Biến ngẫu nhiên .................................................................................................36 2.2.3. Biến ngẫu nhiên phân phối chuẩn .....................................................................37 2.2.4. Hàm đối số ngẫu nhiên ...................................................................................... 38 2.2.5. Xử lý thống kê ....................................................................................................38 2.2.6. Độ tin cậy hệ thống ........................................................................................... 42 2.3. Các phương pháp dự báo thời gian thực hiện công việc trong lập và quản lý tiến độ thi công .......................................................................................................................... 44 2.3.1. Phương pháp ngoại suy xu hướng.....................................................................45 2.3.2. Phương pháp chuyên gia ................................................................................... 45 2.3.3. Phương pháp mô phỏng .................................................................................... 46 2.3.4. Phương pháp mô phỏng số Monte-Carlo .......................................................... 47 2.4. Phương pháp đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến thời gian thi công trong lập và quản lý tiến độ thi công ........................................................................................ 51 2.4.1. Các bước đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến thời gian thi công .....................................................................................................................................51 2.4.2. Xây dựng cơ sở lý thuyết về các nhân tố rủi ro ảnh hưởng đến thời gian thi công51 2.4.3. Xác định các nhân tố rủi ro gây kéo dài thời gian thi công công việc của công trình thủy lợi, thủy điện ............................................................................................... 54 2.4.4. Xác lập mô hình nghiên cứu ..............................................................................63 2.4.5. Xây dựng, thiết kế bảng khảo sát ......................................................................65 iv 2.4.6. Phần mềm phân tích thống kê và phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính ..71 2.5. Phương pháp nghiên cứu xây dựng xác suất thời gian hoàn thành các công việc chính trong thi công công trình thủy lợi, thủy điện ....................................................... 72 2.5.1. Các dạng phân phối xác suất thường dùng trong xác định thời gian thực hiện công việc ...................................................................................................................... 72 2.5.2. Phương pháp thu thập dữ liệu thời gian hoàn thành công việc khi lập tiến độ thi công ............................................................................................................................. 73 Kết luận chương 2 .........................................................................................................74 CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN THỰC HIỆN CÔNG VIỆC CÓ XÉT ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA CÁC NHÂN TỐ RỦI RO TRONG LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG ............................................................................................................75 3.1. Khảo sát các nhân tố rủi ro gây kéo dài thời gian thực hiện công việc trong lập và quản lý tiến độ thi công .................................................................................................75 3.1.1. Kết quả thu thập mẫu khảo sát ..........................................................................75 3.1.2. Các bước thực hiện phân tích kết quả mẫu khảo sát ........................................75 3.1.3. Phân tích tần suất các biến định tính ................................................................ 77 3.1.4. Phân tích nhân tố khám phá (EFA) ...................................................................85 3.1.5. Kiểm định thang đo cho các nhóm nhân tố sau hiệu chỉnh .............................. 93 3.1.6. Mô hình điều chỉnh ............................................................................................ 97 3.1.7. Thiết lập phương trình hồi quy..........................................................................97 3.2. Phân tích, đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố rủi ro gây kéo dài thời gian thực hiện công việc trong lập và quản lý tiến độ thi công ...........................................104 3.2.1. Nhân tố liên quan đến kỹ thuật........................................................................104 3.2.2. Nhân tố liên quan đến các tác động bất thường trên công trường .................105 3.2.3. Nhân tố liên quan đến thiết kế .........................................................................105 3.2.4. Nhân tố liên quan đến vấn đề quy trình thực hiện ..........................................106 3.2.5. Nhân tố liên quan đến con người ....................................................................106 3.2.6. Nhân tố liên quan đến pháp lý ........................................................................107 3.3. Kết quả thu thập, phân tích xác suất thời gian thi công các công việc chính trong công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam...................................................................108 3.3.1. Thu thập thời gian thi công của các công việc chính......................................108 3.3.2. Phân tích thống kê thời gian thực hiện các công việc chính ...........................112 Kết luận chương 3 .......................................................................................................115 v CHƯƠNG 4. LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY .......117 4.1. Lập tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam sử dụng mô phỏng Monte-Carlo (MCS) ....................................................................................................117 4.1.1. Sự khác biệt giữa PERT, CPM và MCS ..........................................................117 4.1.2. Quy trình mô phỏng Monte-Carlo ...................................................................118 4.1.3. Lập tiến độ thi công công trình thủy lợi sử dụng mô phỏng Monte-Carlo .....121 4.1.4. Đánh giá độ tin cậy bảng tiến độ thi công theo mô phỏng Monte- Carlo ......126 4.2. Quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam theo lý thuyết độ tin cậy .....................................................................................................................130 4.2.1. Lập và đánh giá độ tin cậy của tiến độ thi công .............................................130 4.2.2. Quản lý giảm thiểu rủi ro nhằm tăng độ tin cậy của tiến độ thi công ............131 4.3. Lập tiến độ thi công cho công trình Hồ Thác Chuối và kiểm toán kết quả nghiên cứu ...............................................................................................................................137 4.3.1. Lựa chọn công trình thực tế để kiểm nghiệm kết quả .....................................137 4.3.2. Giới thiệu công trình .......................................................................................137 4.3.3. Lập tiến độ thi công cơ sở ...............................................................................140 4.3.4. Xác định các rủi ro và tác động đến thời gian hoàn thành công việc ............145 4.3.5. Mô phỏng tiến độ thi công theo Monte-Carlo .................................................147 4.3.6. Tính toán chỉ số độ tin cậy ..............................................................................148 Kết luận chương 4 .......................................................................................................151 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................153 1. Những kết quả đạt được ...................................... Error! Bookmark not defined. 2. Những đóng góp mới........................................... Error! Bookmark not defined. 3. Tồn tại và hướng phát triển ................................. Error! Bookmark not defined. 4. Kiến nghị ............................................................. Error! Bookmark not defined. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...............................................154 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1. Tiến độ thi công theo sơ đồ đường thẳng........................................................ 7 Hình 1-2. Tiến độ thi công công việc theo sơ đồ xiên .................................................... 8 Hình 1-3. Phân phối thời gian hoàn thành công việc trong PERT ................................ 10 Hình 1-4. Sơ đồ nghiên cứu........................................................................................... 33 Hình 2-1. Các bước nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng của các nhân tố đến thời gian thi công .................................................................................................................. 51 Hình 2-2. Mô hình nghiên cứu giả thuyết .....................................................................64 Hình 2-3. Phân phối thời gian thực hiện công việc theo dạng tam giác........................ 73 Hình 3-1. Biểu đồ thể hiện thời gian công tác của các cá nhân tham gia khảo sát .......81 Hình 3-2. Biểu đồ thể hiện địa điểm đang công tác của các cá nhân tham gia khảo sát .......................................................................................................................................81 Hình 3-3. Biểu đồ thể hiện bậc học đã được đào tạo của các cá nhân tham gia khảo sát .......................................................................................................................................81 Hình 3-4. Biểu đồ thể hiện vai trò đảm nhận công tác của các cá nhân tham gia khảo sát .......................................................................................................................................81 Hình 3-5. Biểu đồ thể hiện vị trí đảm nhiệm của các cá nhân tham gia khảo sát .........81 Hình 3-6. Biểu đồ thể hiện loại hình công trình xây dựng tham gia nhiều nhất của các cá nhân tham gia khảo sát ..................................................................................................81 Hình 3-7. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa Kinh nghiệm làm việc và bậc học đã được đào tạo qua của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát .......................................................... 82 Hình 3-8. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa Vị trí đang đảm nhiệm và bậc học đã được đào tạo qua của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát .......................................................... 83 Hình 3-9. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa Vị trí đang đảm nhiệm và kinh nghiệm làm việc của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát ......................................................................84 Hình 3-10. Mô hình điều chỉnh ..................................................................................... 97 Hình 3-11. Kết quả kiểm định mô hình lý thuyết ........................................................104 Hình 3-12. Biểu đồ phân phối xác suất của công việc đào đất cấp 1 bằng máy đào ..115 Hình 4-1. Dạng phân phối xác suất thời gian thi công ................................................118 Hình 4-2. Trình tự mô phỏng Monte-Carlo .................................................................118 Hình 4-3. Các bước lập tiến độ thi công theo lý thuyết độ tin cậy..............................121 Hình 4-4. Nguyên tắc mô phỏng Monte-Carlo............................................................123 Hình 4-5. Sơ đồ mô tả quá trình thực hiện mô phỏng .................................................125 Hình 4-6. Xác suất của dự án theo thời gian ...............................................................126 Hình 4-7. Hồ Thác Chuối đã hoàn thành .....................................................................137 Hình 4-8. Tiến độ thi công theo sơ đồ mạng công trình hồ Thác Chuối .....................142 Hình 4-9. Biểu đồ xác suất thời gian hoàn thành và số lần mô phỏng ........................147 Hình 4-10. Chỉ số CI ...................................................................................................150 Hình 4-11. Chỉ số SSI ..................................................................................................150 Hình 4-12. Chỉ số CRI .................................................................................................151 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1. Tóm tắt các phương pháp lập tiến độ qua các nghiên cứu trên thế giới .......25 Bảng 2-1. Bảng giá trị Vn,P ............................................................................................ 39 Bảng 2-2. Thuật toán và hàm trong Matlab ...................................................................40 Bảng 2-3. Các nhân tố rủi ro gây chậm tiến độ công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam đưa vào nghiên cứu........................................................................................................55 Bảng 2-4. Phân nhóm các nhân tố rủi ro theo các chủ thể liên quan đến quá trình thi công ............................................................................................................................... 62 Bảng 3-1. Bảng thống kê tần suất các biến định tính từ số liệu mẫu nghiên cứu .........78 Bảng 3-2. Bảng thống kê mối liên hệ giữa Kinh nghiệm làm việc và bậc học đã được đào tạo qua của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát .......................................................... 82 Bảng 3-3. Bảng thống kê mối liên hệ giữa Vị trí đang đảm nhiệm và bậc học đã được đào tạo qua của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát .......................................................... 83 Bảng 3-4. Bảng thống kê mối liên hệ giữa Vị trí đang đảm nhiệm và kinh nghiệm làm việc của các cá nhân thuộc mẫu khảo sát ......................................................................84 Bảng 3-5. Bảng tóm tắt các hệ số khi phân tích nhân tố khám phá EFA lần 1 .............85 Bảng 3-6. Tổng phương sai được giải thích trong phân tích EFA lần 1 ....................... 85 Bảng 3-7. Bảng tóm tắt các hệ số khi phân tích nhân tố khám phá EFA lần 2 .............86 Bảng 3-8. Tổng phương sai được giải thích trong phân tích EFA lần 2 ....................... 87 Bảng 3-9. Bảng tóm tắt các hệ số khi phân tích nhân tố khám phá EFA lần 3 .............88 Bảng 3-10. Tổng phương sai được giải thích trong phân tích EFA lần 3 ..................... 88 Bảng 3-11. Bảng tóm tắt các hệ số khi phân tích nhân tố khám phá EFA lần 4 ...........89 Bảng 3-12. Tổng phương sai được giải thích trong phân tích EFA lần 4 ..................... 89 Bảng 3-13. Các thang đo bị loại bỏ ...............................................................................90 Bảng 3-14. Kết quả ma trận xoay .................................................................................. 90 Bảng 3-15. Thang đo các nhân tố rủi ro gây chậm tiến độ thi công phân nhóm lại......91 Bảng 3-16. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo các nhân tố liên quan đến kỹ thuật của nhà thầu ........................................................... 93 Bảng 3-17. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo các nhân tố liên quan đến tác động bất thường trên công trường .................................94 Bảng 3-18. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo nhân tố liên quan đến con người ................................................................................... 95 Bảng 3-19. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo nhân tố liên quan đến quy trình ..................................................................................... 95 Bảng 3-20. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo các nhân tố liên quan đến thiết kế .................................................................................96 Bảng 3-21. Thống kê độ tin cậy Cronbach's Alpha và tương quan biến tổng Thang đo các nhân tố liên quan đến pháp lý .................................................................................96 viii Bảng 3-22. Kết quả kiểm định dữ liệu phân phối chuẩn thang đo các nhân tố ảnh hưởng đến việc chậm tiến độ thi công của các công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam .................98 Bảng 3-23. Bảng quy ước lại các khái niệm và thang đo nghiên cứu ........................... 99 Bảng 3-24. Bảng kết quả hồi quy ................................................................................100 Bảng 3-25. Kết quả phân tích phương sai ANOVA ....................................................101 Bảng 3-26. Kết quả phân tích hồi quy đa biến ............................................................101 Bảng 3-27. Tổng hợp kết quả kiểm định giả thuyết ....................................................103 Bảng 3-28. Thực trạng nhân tố Liên quan đến kỹ thuật của nhà thầu.........................104 Bảng 3-29. Thực trạng nhân tố Liên quan đến các tác động bất thường trên công trường .....................................................................................................................................105 Bảng 3-30. Thực trạng nhân tố Liên quan đến thiết kế ...............................................106 Bảng 3-31. Thực trạng nhân tố Liên quan đến vấn đề quy trình thực hiện .................106 Bảng 3-32. Thực trạng nhân tố Con người ..................................................................107 Bảng 3-33. Thực trạng nhân tố liên quan đến pháp lý ................................................107 Bảng 3-34. Kết quả thu thập thông số thời gian của một công việc được thu thập ....108 Bảng 3-35. Tổng hợp kết quả so sánh về thời gian hoàn thành giữa thực tế và dự kiến ban đầu theo định mức một số công việc ....................................................................110 Bảng 3-36. Phân tích thống kê thời gian hoàn thành một số công việc chính trong thi công công trình thủy lợi, thủy điện..............................................................................112 Bảng 4-1. Xếp hạng các nhân tố theo chỉ số quan trọng .............................................132 Bảng 4-2. Bảng đề xuất một số biện pháp hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố rủi ro.134 Bảng 4-3. Các thông số chính của công trình hồ Thác Chuối .....................................138 Bảng 4-4. Các công việc chính và thời gian thi công dự kiến.....................................140 Bảng 4-5. Các công việc chính và thời gian tương ứng ..............................................142 Bảng 4-6. Bảng tác động của các rủi ro.......................................................................145 Bảng 4-7. Các chỉ số độ tin cậy ...................................................................................149 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ CĐT CPM- Critical Path Method ĐTC EVM- Earned Value method EFA -Exploratory Factor Analysis NXB MCS -Monte Carlo Simulation MPM- Metra Potential Method Chủ đầu tư Phương pháp sơ đồ mạng Độ tin cậy Phương pháp giá trị thu được Phân tích nhân tố khám phá Nhà xuất bản Mô phỏng Monte-Carlo Sơ đồ mạng với các công việc được thể hiện trên các nút của mạng ODA-Official Development Assistance : Hỗ trợ Phát triển Chính thức PERT - Program Evaluation and Review : Kỹ thuật ước lượng và đánh giá dự án Technique PMBOK -Project Management Body of : Cẩm nang các kiến thức cơ bản về quản Knowledge lý dự án R- Coefficient of detemination : Hệ số xác định SĐM : Sơ đồ mạng SPSS-Statistical Package for the Social : Phần mềm phân tích thống kê Sciences TPCP : Trái phiếu chính phủ XLTK : Xử lý thống kê : : : : : : : : x MỞ ĐẦU 1.1. 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. Một dự án có tiến độ thi công rõ ràng, khoa học và được quản lý tốt sẽ mang lại hiệu quả cho tất cả các bên tham gia trong dự án xây dựng. Từ trước đến nay, trên thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói riêng, các kỹ sư, các nhà khoa học và những nhà quản lý đều rất chú trọng đến việc nghiên cứu về tiến độ thi công xây dựng. Mặc dù các nghiên cứu đã đạt được nhiều thành tựu, nhưng thực tế cho thấy phần lớn các công trình vẫn bị chậm tiến độ thi công. Ở Việt Nam cũng vậy, hầu hết 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 [1]. 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 thời tiết, khí hậu. Bên cạnh đó, do thường nằm ở khu vực sông suối, vùng sâu vùng xa nên chịu tác động không nhỏ của thủy văn, dòng chảy và khó khăn về nhân vật lực cũng như biện pháp thi công. Khi lập tiến độ thi công do chưa lường hết những yếu tố bất định trong việc xác định thời gian thực hiện công việc nên thường dẫn đến thi công chậm tiến độ và ảnh hưởng đến kinh tế xã hội. Qua quá trình xem xét, đánh giá nguyên nhân, phần lớn kỹ sư, nhà khoa học, nhà quản lý, các chủ thể tham gia thực hiện dự án đều cho thấy rằng có hai nguyên nhân chính gây nên tình trạng chậm tiến độ hiện nay: 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. Nghĩa là, mọi tham số ngẫu nhiên đều được tiền định hóa trước khi đưa vào tiêu chuẩn. Hiện nay, hầu hết các công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam đều lập tiến độ thông qua hình thức thể hiện sơ đồ ngang (Gantt), thời gian thi công được xác định dựa trên định mức xây dựng. Phương pháp thể hiện này được đánh giá là đơn giản, dễ lập. Tuy nhiên, phương pháp thể hiện này phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm, chủ quan của người 1 lập và thường không xét đến các yếu tố bất định, ngẫu nhiên. Phương pháp CPM (Critical Path Method) được dùng nhiều và phát triển thành PERT (Program Evaluation and Review Technique) để có thể dự báo, phỏng đoán thời gian thi công các công việc. Tuy nhiên, việc xác định thời gian nhỏ nhất, thời gian lớn nhất và thời gian kỳ vọng trong PERT không hề đơn giản. Ngoài ra PERT thường chỉ nghiên cứu tập trung vào một đường găng làm giảm độ tin cậy của phương pháp này. 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. Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ thi công rất đa dạng và tác động trên nhiều mặt, có những yếu tố là nguyên nhân trực tiếp, có những yếu tố lại là những nguyên nhân gián tiếp hoặc là hệ quả của những nguyên nhân khác. Vì vậy, để khắc phục hoặc hạn chế các nguyên nhân trên cần chú trọng hai vấn đề, đó là: Khi lập tiến độ thi công cần phải xác định tương đối chính xác thời gian thi công công việc ứng với các độ tin cậy khác nhau và có kế hoạch quản lý chi tiết nhằm ngăn ngừa, giảm thiểu các nhân tố gây chậm tiến độ thi công. Cụ thể, cần phải xác định được các nhân tố rủi ro và 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 dựa trên phương pháp tất định. Từ đó xây dựng quy trình lập và quản lý tiến độ thi công theo lý thuyết độ tin cậy. 1.2. 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. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Công trình thủy lợi, thủy điện - Phạm vi nghiên cứu: Lập và quản lý tiến độ thi công công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam. 2 1.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 1.4.1. Cách tiếp cận - Cách tiếp cận lý thuyết: Để đạt được mục tiêu đề ra, nghiên cứu thực hiện cách tiếp cận từ tổng thể đến chi tiết. Tiến hành phân tích, đánh giá các nghiên cứu đã có trong và ngoài nước về các nhân tố rủi ro gây chậm tiến độ thi công từ đó nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy để xác định, đánh giá thời thi công các công việc chính trong công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam. - Cách tiếp cận thực tiễn: Điều tra thu thập khảo sát các số liệu thực tiễn về thời gian thi công, các nhân tố rủi ro vì chậm tiến độ thi công để có cơ sở phân tích đánh giá và xây dựng phương pháp nghiên cứu. Đồng thời từ kết quả nghiên cứu về lý thuyết, kiểm chứng qua thực tiễn bổ sung và hoàn thiện lý thuyết, các điều kiện đầu vào để bài toán đặt ra đạt được độ tin cậy cao. 1.4.2. 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. + Phương pháp phân tích thống kê: Thông qua các kết quả khảo sát, thu thập tiến hành phân tích thống kê định tính và định lượng dựa trên các cơ sở lý thuyết thống kê mô tả. + Phương pháp chuyên gia: Phương pháp này được sử dụng lặp lại nhiều lần trong nghiên cứu nhằm tổng hợp các ý kiến chung nhất trong quá trình thực hiện khảo sát, phân tích. + Phương pháp tổng hợp, kế thừa: Được sử dụng để tổng hợp các nghiên cứu đã có về các nhân tố ảnh hưởng đến việc chậm tiến độ thi công. + Phương pháp mô phỏng: Được sử dụng để mô phỏng bài toán tiến độ thi công, trong nghiên cứu chủ yếu sử dụng mô phỏng Monte-Carlo. 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.5.1. Ý nghĩa khoa học Xác định được các nhân tố rủi ro gây chậm tiến độ thi công và mức độ ảnh hưởng 3 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; 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. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn Hướng dẫn 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. 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. 1.6. Cấu trúc 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 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LẬP VÀ QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG 1.1. Tổng quan về lập và quản lý tiến độ thi công 1.1.1. Khái niệm cơ bản về tiến độ thi công Đặc điểm của sản phẩm xây lắp là có quy mô lớn, kết cấu phức tạp, thời gian sử dụng lâu dài, có giá trị lớn đòi hỏi các nhà xây dựng phải dự đoán trước xu hướng tiến bộ xã hội để tránh bị lạc hậu. Quá trình từ khi khởi công cho đến khi hoàn thành công trình bàn giao và đưa vào sử dụng thường kéo dài. Nó phụ thuộc quy mô và tính chất phức tạp về kỹ thuật của từng công trình. Quá trình thi công được chia thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn thi công lại chia thành nhiều công việc khác nhau, các công việc chủ yếu diễn ra ngoài trời chịu tác dộng rất lớn của các nhân tố môi trường xấu như mưa, nắng, lũ, lụt... đòi hỏi các nhà xây dựng phải giám sát chặt chẽ những biến động này để hạn chế đến mức thấp nhất những ảnh hưởng xấu của nó. Do đó, ngành xây dựng cũng như các ngành sản xuất khác muốn đạt được hiệu quả thực sự thì trước khi thực hiện phải có một bản tiến độ thi công rõ ràng, hiệu quả. Nhiều tác giả đã đưa ra khái niệm về tiến độ thi công, cụ thể như sau: Theo Nguyễn Đình Thám, Nguyễn Ngọc Thanh [2], Một kế hoạch rõ ràng hiệu quả gắn với thời gian thực hiện và thể hiện sự logic chặt chẽ giữa các đại lượng được gọi là tiến độ thi công hay kế hoạch thi công. Theo giáo trình Thi công các công trình thủy lợi [3], tiến độ xây dựng công trình là kế hoạch thực hiện các hoạt động xây dựng bằng những công nghệ xây dựng, kỹ thuật xây dựng và biện pháp tổ chức thích hợp nhằm hoàn thành công trình xây dựng đảm bảo chất lượng kỹ thuật trong mức hạn phí và thời hạn đã đề ra, bảo đảm an toàn lao động và vệ sinh môi trường. Tiến độ thi công là kế hoạch sản xuất thể hiện bằng biểu đồ nội dung bao gồm các số liệu tính toán, các giải pháp được áp dụng trong thi công bao gồm: Công nghệ, thời gian, địa điểm, vị trí và khối lượng các công việc xây lắp cùng với điều kiện thực hiện chúng. Tiến độ thi công là bộ phận không thể tách rời của thiết kế tổ chức xây dựng và thiết kế tổ chức thi công. Trong tổng tiến độ xác định tốc độ, trình tự và 5 thời hạn thi công cho các công trình đơn vị (công trình chính, công trình phụ, công trình tạm) của hệ thống công trình; định ra thời hạn hoàn thành các công việc chuẩn bị xây dựng và công việc kết thúc. Như vậy, 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. Một dự án đầu tư xây dựng được đánh giá là có tiến độ thi công hợp lý khi tiến độ đó có tổng thời gian thực hiện không vượt quá tổng thời gian đã được phê duyệt, có trình tự thi công các công việc hợp lý, sử dụng nhân lực máy móc thiết bị hài hòa, và lượng vốn đưa vào công trình hợp lý. Tiến độ thi công xây dựng công trình rất quan trọng và có ý nghĩa hết sức to lớn đối với các bên liên quan.  Đối với chủ đầu tư thì tiến độ thi công là cơ sở để lập chi phí, điều phối phân bổ chi phí theo từng thời điểm;  Tiến độ thi công là căn cứ để đảm bảo thời gian hoàn thành dự án giữa chủ đầu tư và nhà thầu; kiểm tra, kiểm soát tiến độ thi công công trình của nhà thầu;  Đối với nhà thầu tiến độ thi công là căn cứ để xác định nhu cầu nhân lực, vật tư, huy động máy móc thiết bị;  Làm cơ sở cho quá trình thanh quyết toán theo giai đoạn. 1.1.2. Các phương pháp lập và thể hiện tiến độ thi công hiện nay Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam có nhiều phương pháp thể hiện tiến độ thi công, trong đó phải kể đến như: sơ đồ đường thẳng (ngang, xiên), sơ đồ mạng (phương pháp CPM, PERT, lý thuyết tập mờ, Monte-Carlo…) 1.1.2.1. Sơ đồ ngang Sơ đồ đường thẳng là loại hình đơn giản nhất để biểu diễn tiến độ thi công công trình. Công việc được thể hiện bằng đường gạch ngang, độ dài của mỗi đường gạch ngang 6 theo trục thời gian biểu thị thời gian hoàn thành công việc đó. Sơ đồ ngang được thể hiện như hình dưới đây: Hình 1-1. Tiến độ thi công theo sơ đồ đường thẳng Ưu điểm:  Dễ xây dựng và làm cho người đọc dễ nhận biết công việc và thời gian thực hiện của các công việc;  Thấy rõ tổng thời gian thực hiện các công việc. Nhược điểm:  Không thể thực hiện được mối quan hệ giữa các công việc, không ghi rõ quy trình công nghệ. Trong dự án có nhiều công việc thì điều này thể hiện rất rõ nét;  Chỉ áp dụng cho những dự án có quy mô nhỏ, không phức tạp. 1.1.2.2. Sơ đồ xiên (sơ đồ chu trình) Sơ đồ xiên biểu diễn tiến độ cả về thời gian thi công và không gian xây dựng. Khi biểu diễn mối quan hệ công việc phát triển theo hai hướng không gian và thời gian tạo thành những đường xiên. Do đó thể hiện tiến độ bằng sơ đồ xiên theo phương án tổ chức sản xuất xây dựng dây chuyền rất thích hợp, bảo đảm tính nhịp nhàng, liên tục. Sơ đồ xiên được biểu diễn trong hình dưới đây: 7 Hình 1-2. Tiến độ thi công công việc theo sơ đồ xiên Ưu điểm:  Thể hiện rõ ràng các công việc, dễ quản lý,  Các công việc được chia thành các phân đoạn nhỏ, thời gian được chia thành các chu kỳ. Nhược điểm: Không thể hiện được các dự án lớn có nhiều công việc. 1.1.2.3. Sơ đồ mạng + Căn cứ theo hình thức thể hiện các công việc trên sơ đồ, có thể chia ra hai loại chính: - Sơ đồ mạng với các công việc được thể hiện trên các cung của mạng. Điển hình của cách thể hiện này là phương pháp phân tích đường găng C.P.M (Critical Path Method). - Sơ đồ mạng với các công việc được thể hiện trên các nút của mạng. Điển hình của cách thể hiện này là phương pháp MPM (Metra Potential Method). + Căn cứ vào đặc trưng các thông số cần phân tích - tính toán trong mô hình kế hoạch có thể phân ra:  Phương pháp phân tích thời gian  Phương pháp phân tích tài nguyên (nguồn lực).  Phương pháp phân tích chi phí. + Căn cứ đặc trưng yếu tố thời gian thực hiện công việc trên sơ đồ, có thể phân ra: 8 - Phương pháp tất định: Ở sơ đồ mạng loại này, thời gian thực hiện các công việc là một trị số được định trước. - Phương pháp xác suất: Đối với sơ đồ mạng kiểu này, thời gian thực hiện các công việc có thể thay đổi và được ấn định theo phương pháp xác suất thống kê, chẳng hạn như phương pháp sơ đồ PERT (Program Evaluation and Review Technique). 1) Phương pháp đường găng (CPM) Phương pháp đường găng là một thuật toán toán học của các sự kiện được sử dụng để theo dõi tiến trình của một dự án đa nhiệm trong một tổ chức. Nó cũng được sử dụng để ước tính thời gian cần thiết hoàn thành dự án. + Ưu điểm: - CPM giúp các nhà quản lý dự án dễ dàng hơn trong việc xây dựng một nhóm và tạo mạng để xử lý hiệu quả dự án đa nhiệm vụ. - CPM xem xét các yêu cầu để hoàn thành dự án theo cách hiệu quả nhất có thể. - CPM giúp các nhà quản lý dự án ước tính thời gian và chi phí của dự án, giúp giám sát nguồn nhân lực và chi phí của dự án. - CPM giúp đánh giá các hoạt động song song dễ dàng hơn, xử lý chậm trễ và đánh giá kết quả của một nhiệm vụ đơn giản hơn. - CPM cho phép các nhà quản lý giảm thiểu thời gian dự án bằng cách theo dõi đường găng. - Cho phép các nhà quản lý xác định thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, thời gian dự trữ đến từng hoạt động của dự án. + Nhược điểm: - Trong một dự án lớn, CPM sẽ trở nên cực kỳ phức tạp và khó hiểu - Nếu dự án quá cồng kềnh thì yêu cầu quá trình giám sát đường găng rất phức tạp 9