(Luận văn thạc sĩ) dự báo năng suất xây dựng của các công tác bê tông, cốp pha và cốt thép bằng mô hình mạng bayes

TỔNG QUAN

TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI VIỆT NAM

Năm 2019, kinh tế - xã hội Việt Nam phát triển trong bối cảnh kinh tế toàn cầu tăng trưởng chậm lại, với căng thẳng thương mại Mỹ - Trung và tình hình chính trị gây ra bất ổn cho hệ thống thương mại toàn cầu, ảnh hưởng đến niềm tin kinh doanh và quyết định đầu tư GDP đạt mức tăng 7,02%, vượt mục tiêu Quốc hội đề ra từ 6,6%-6,8%, cho thấy hiệu quả của các giải pháp Chính phủ và nỗ lực của cộng đồng doanh nghiệp Mặc dù mức tăng trưởng thấp hơn năm 2018 (7,08%), nhưng vẫn cao hơn so với giai đoạn 2011-2017 Trong đó, khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản tăng 2,01%, khu vực công nghiệp và xây dựng tăng 8,90%, và khu vực dịch vụ tăng 7,3%, với các mức đóng góp lần lượt là 4,6%, 50,4% và 45% vào tăng trưởng chung.

Hình 1-1: Tăng trưởng Việt Nam giai đoạn 2009-2019 [1]

1.1.1 Đóng góp của ngành Xây dựng đối với nền kinh tế

Ngành xây dựng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra tài sản vật chất cho phát triển kinh tế xã hội, với tỷ trọng đóng góp vào GDP ngày càng tăng Trong những năm gần đây, ngành đã hoàn thành nhiều công trình lớn và phức tạp, thu hút lực lượng lao động và vốn đầu tư đáng kể Theo niên giám thống kê năm 2015, tỷ trọng đóng góp của ngành xây dựng vào GDP lần lượt là 6,15%, 5,38%, 5,13%, 5,11% và 5,44% trong giai đoạn 2011-2015 Vốn đầu tư xã hội vào ngành xây dựng năm 2015 đạt 113,478 tỷ đồng, chiếm khoảng 8,3% tổng vốn đầu tư xã hội Chỉ số phát triển tổng sản phẩm của ngành tăng trung bình 2,5%/năm, đặc biệt năm 2015 tăng 4% so với năm trước Ngành xây dựng đã thu hút khoảng 3.431.000 lao động, tương đương 14% lực lượng lao động cả nước Đến năm 2019, ngành xây dựng tiếp tục đạt tăng trưởng khoảng 9 - 9,2% so với năm 2018, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ cả về số lượng và chất lượng nguồn nhân lực.

Tỷ lệ đô thị hóa toàn quốc đạt 39,2%, tăng 0,8% so với năm 2018 Chi phí nhân công trong ngành xây dựng bị ảnh hưởng bởi mức lương tối thiểu vùng, do phần lớn lao động trong ngành này có trình độ thấp và chưa qua đào tạo chuyên nghiệp Từ 2010-2019, lương tối thiểu vùng tăng trung bình 17%/năm, với mức tăng cao nhất vào năm 2012 do lạm phát Tuy nhiên, tốc độ tăng lương tối thiểu đã chậm lại từ năm 2012, với mức tăng dự kiến năm 2019 là thấp nhất trong 10 năm Việc công bố sớm mức lương tối thiểu giúp hạn chế tác động tiêu cực đến doanh nghiệp xây dựng, cho phép tính toán chi phí tăng trong hồ sơ dự thầu và chuyển đến khách hàng.

Hình 1-2: Tăng trưởng xây dựng Việt Nam giai đoạn 1990 - 2018 [2]

Ngành xây dựng đang đối mặt với nhiều thách thức như chậm tiến độ, vượt chi phí và chất lượng kém, ảnh hưởng đến năng suất lao động (NSLĐ) và sự phát triển kinh tế chung của đất nước Dữ liệu từ Niên giám thống kê năm 2015 cho thấy NSLĐ của ngành xây dựng xếp thứ 15 trong 20 ngành kinh tế Nguyên nhân chính bao gồm trình độ phát triển và ứng dụng khoa học công nghệ thấp, đào tạo nguồn nhân lực chưa kịp thời, chính sách tiền lương không hợp lý và quy mô doanh nghiệp chưa tối ưu Để nâng cao NSLĐ, cần thực hiện các giải pháp như tái cơ cấu và cổ phần hóa doanh nghiệp nhà nước, đổi mới đào tạo nguồn nhân lực, tăng cường ứng dụng công nghệ, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và xây dựng hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu cho ngành.

Trong giai đoạn 2010 – 2015, năng suất lao động bình quân năm đạt từ 42,7 triệu đồng đến 66,5 triệu đồng/người, xếp thứ 15 trong 20 ngành so sánh Tuy nhiên, trong 5 năm gần đây, năng suất lao động đã có sự cải thiện tích cực với tốc độ tăng bình quân khoảng 10% mỗi năm Hai nguyên nhân chính dẫn đến năng suất lao động ngành Xây dựng còn thấp là tổng giá trị gia tăng toàn ngành không cao và việc thu hút số lượng lớn lao động có chất lượng thấp.

Bảng 1-1: Năng suất lao động của lĩnh vực xây lắp thuộc ngành Xây dựng còn thấp so với các ngành kinh tế khác [2]

Năng suất lao động xã hội phân theo ngành kinh tế (ĐVT: Triệu đồng/người)

Giá trị của ngành Xây dựng 42.7 53.4 55.6 60.7 66.5

Giá trị của ngành có giá trị cao nhất 1.30 1.298,6 1.474,3 1683,3 1.695,6 Giá trị của ngành có giá trị thấp nhất 15 25.4 26.4 28.6 30.6

Giá trị bình quân của tất cả các ngành 44.0 63.1 68.7 74.7 79.4

Năng suất lao động hiện tại chưa phản ánh đầy đủ thực trạng của các lĩnh vực sản xuất kinh doanh thuộc ngành Xây dựng, bao gồm sản xuất vật liệu xây dựng, cơ khí xây dựng và tư vấn xây dựng Các lĩnh vực này được tính là thành phần của các ngành như công nghiệp chế biến, chế tạo và hoạt động chuyên môn, khoa học và công nghệ Kết quả khảo sát từ năm 2010 đến 2015 cho thấy năng suất lao động trong các lĩnh vực này vẫn còn thấp, đặc biệt là trong lĩnh vực cơ khí xây dựng và xây dựng, so với sản xuất vật liệu xây dựng và tư vấn xây dựng Mức tăng năng suất lao động qua các năm là không cao và thiếu ổn định.

1.1.2 Các triển vọng tăng trưởng ngành xây dựng:

Mảng xây dựng cơ sở hạ tầng tại Việt Nam dự kiến sẽ tăng trưởng chậm lại trong năm 2019 do những thách thức về cấu trúc Cơ sở hạ tầng là một yếu tố quan trọng trong mô hình phát triển kinh tế Việt Nam giai đoạn 2016-2020, với mức chi hàng năm khoảng 5,8% GDP, chỉ đứng sau Trung Quốc trong khu vực Nhu cầu đầu tư cơ sở hạ tầng rất lớn, chủ yếu do tăng trưởng kinh tế cao và xu hướng đô thị hóa, tạo áp lực lên hệ thống hạ tầng hiện tại Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) ước tính rằng Việt Nam cần đầu tư khoảng 11-12% GDP cho cơ sở hạ tầng để duy trì mức tăng trưởng hiện tại.

Mức chi đầu tư cơ sở hạ tầng của Việt Nam hiện chỉ đạt 50% so với nhu cầu thực tế, do các vấn đề trong cấu trúc kinh tế như thâm hụt ngân sách và bội chi kéo dài, dẫn đến nợ công gia tăng và hạn chế khả năng đầu tư công của Chính phủ Bộ Giao thông Vận tải ước tính rằng nhu cầu đầu tư giao thông trong giai đoạn 2016-2020 lên tới khoảng 1 triệu tỷ đồng, trong khi vốn ngân sách chỉ có thể đáp ứng khoảng 30%.

Trong năm 2019, thị trường bất động sản ghi nhận sự tăng trưởng chậm lại do các biện pháp kiểm soát nhằm ngăn chặn bong bóng bất động sản Sự vỡ bong bóng này đã dẫn đến nhiều doanh nghiệp phá sản, nợ xấu ngân hàng gia tăng và thị trường rơi vào trạng thái đóng băng kéo dài từ 2 đến 3 năm Ngành bất động sản đã trải qua chu kỳ tăng trưởng kéo dài từ năm 2013, nhưng những dấu hiệu bất ổn trong thị trường vào năm 2018 và 2019 đã gây ra lo ngại về sự tái xuất của bong bóng bất động sản, dẫn đến các biện pháp can thiệp từ phía cơ quan quản lý.

Hình 1-3: Dự phóng tăng trưởng xây dựng Việt Nam [3]

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC

Năng suất xây dựng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển xã hội và là chỉ số đánh giá năng lực của nhà thầu Tại Việt Nam, nghiên cứu về năng suất lao động trong ngành xây dựng đã thu hút sự quan tâm trong những năm gần đây, với nhiều đề tài nghiên cứu được thực hiện Các nghiên cứu này đã tiếp thu kinh nghiệm quốc tế, góp phần hệ thống hóa cơ sở khoa học về năng suất lao động trong ngành xây dựng Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, như mặt bằng công trường, quản lý vật tư, tiến độ thi công và động cơ làm việc của công nhân Đặc biệt, nghiên cứu của Đỗ Thị Xuân Lan (2004) đã chỉ ra bốn yếu tố chính ảnh hưởng đến năng suất lao động tại hiện trường thi công, bao gồm: mặt bằng công trường, quản lý vật tư, tiến độ thi công và động cơ làm việc của công nhân.

Nguyễn Nam Cường (2007) đã phát triển mô hình dự báo sự mất năng suất lao động trong các dự án xây dựng bằng cách sử dụng mạng Neuron nhân tạo (ANNs) Nghiên cứu xác định 28 trong số 47 nhân tố ảnh hưởng mạnh nhất đến năng suất lao động và ứng dụng mô hình ANNs để dự báo sự mất năng suất lao động từ dữ liệu của 37 dự án xây dựng dân dụng Kết quả cho thấy ba nhân tố chính ảnh hưởng đến phần trăm mất năng suất lao động là khả năng cung ứng vật tư, kế hoạch cung ứng và vận chuyển vật tư, cùng với điều kiện mặt bằng công trường, với hệ số Adjusted R square đạt 0.736 Đỗ Thị Xuân Lan và cộng sự (2012) đã nghiên cứu mối liên hệ giữa số tầng và năng suất lao động trong thi công nhà cao tầng, phân tích quy luật biến đổi và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lao động qua khảo sát các kỹ sư công trường Kết quả cho thấy việc ứng dụng đường cong ước lượng năng suất lao động có thể giúp cải thiện hiệu quả thi công trong các dự án nhà cao tầng.

Vũ Thị Hương Nhàn (2012) đã tiến hành nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của công ty thiết kế xây dựng thông qua bảng khảo sát gửi đến các công ty tư vấn thiết kế Kết quả nghiên cứu đã xác định 6 nhóm yếu tố độc lập tác động đến năng suất doanh nghiệp thiết kế, bao gồm: nhận thức về năng suất và truyền thông trong doanh nghiệp, cam kết và hỗ trợ của cấp trên, năng lực làm việc của nhân viên, môi trường làm việc, đáp ứng yêu cầu của khách hàng, và chế độ đào tạo nguồn nhân lực cùng tổ chức công việc Năng suất được đo lường qua 3 yếu tố chính: mức độ doanh nghiệp đáp ứng khách hàng về chất lượng sản phẩm, thời gian giao hàng, và kết quả tài chính.

Nghiên cứu của Văn Ngọc Thuấn (2012) đánh giá các nhân tố ảnh hưởng đến năng suất lao động của nhà thầu, với hai mục tiêu chính: xác định các nhân tố này thông qua bảng câu hỏi và đề xuất giải pháp cải thiện năng suất Nghiên cứu khảo sát 170 nhà thầu tại TP.HCM và xác định bốn nhóm nhân tố chính ảnh hưởng đến năng suất lao động, bao gồm nguồn tài nguyên sử dụng, đặc điểm dự án, đặc điểm quản lý và các nhân tố bên ngoài Đặc biệt, yếu tố quản lý điều hành được xếp vào nhóm ba nhân tố hàng đầu có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất lao động.

Lê Thị Mai Trang (2012) đã tiến hành nghiên cứu về năng suất lao động và số lượng hợp lý nhân viên công trường của nhà thầu Nghiên cứu sử dụng bảng khảo sát gửi đến các kỹ sư để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến số lượng nhân viên và thực trạng bố trí nhân viên Kết quả chỉ ra 10 nhân tố chính tác động đến số lượng nhân viên, bao gồm yêu cầu tiến độ, kinh nghiệm quản lý, hiệu suất làm việc, cách quản lý đội công nhân, trình độ công nhân, kinh phí hợp đồng, tổng diện tích thi công, công nghệ thi công, giai đoạn thi công và diện tích mặt bằng Nghiên cứu cũng xây dựng mô hình hồi quy dự đoán tổng số nhân viên dựa trên kinh phí hợp đồng và số tầng công trình, giúp các nhà thầu đánh giá và dự báo nhân lực hiệu quả trong quá trình thi công.

Nghiên cứu của Lê Minh Lý và Lưu Trường Văn (2014) chỉ ra rằng năng suất công ty thi công xây dựng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó quản lý đóng vai trò quan trọng, giải thích 67% sự biến đổi năng suất Các yếu tố quản lý chính bao gồm tổ chức sản xuất, năng lực nguồn nhân lực, khả năng đáp ứng của chủ đầu tư và quản lý thi công Đinh Tuấn Hải và Hoàng Văn Trình (2016) đã phân tích thực trạng năng suất lao động trong ngành xây dựng và đề xuất các giải pháp nâng cao năng suất, bao gồm cải thiện chất lượng quản lý nhà nước, nâng cao năng suất con người và thiết bị, tăng cường năng lực quản lý của nhà thầu, và cải thiện môi trường lao động.

Nghiên cứu của Trần Ngọc Đức (2016) tập trung vào việc nâng cao năng suất lao động trong các dự án xây dựng thông qua phương pháp sơ đồ dòng giá trị (VSM) VSM là một kỹ thuật dễ tiếp cận và hiệu quả, giúp trực quan hóa thông tin sản xuất và môi trường, đồng thời xác định rõ các điểm hao phí Bằng cách xây dựng VSM tương lai dựa trên VSM hiện tại và kiến thức về sản xuất tinh gọn, nghiên cứu nhằm tối thiểu hóa hao phí và cải thiện tính liên tục trong dòng sản xuất Việc áp dụng tư duy tinh gọn thông qua VSM không chỉ giúp giảm hao phí sản xuất mà còn giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, vượt qua những hạn chế hiện tại trong quản lý công nghiệp xây dựng Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng VSM có thể sơ đồ hóa các quá trình xây dựng, tích hợp các hao phí sản xuất và môi trường, và cung cấp cho các nhà thầu công cụ hỗ trợ trong việc đánh giá tình trạng thi công của dự án Từ đó, các quyết định được đưa ra sẽ dựa trên dữ liệu thực tế hơn là kinh nghiệm chủ quan, giúp giảm chi phí nhân công, vật liệu và năng lượng, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường Việc áp dụng VSM không chỉ có lợi cho từng dự án mà còn có thể cải thiện hiệu quả cho toàn bộ công ty xây dựng.

Lê Văn Cư và cộng sự (2017) đã chỉ ra rằng năng suất lao động ngành xây dựng còn thấp do năm nguyên nhân chính: trình độ phát triển và ứng dụng khoa học công nghệ hạn chế, đào tạo nguồn nhân lực chưa kịp thời, chính sách tiền lương không hợp lý, thu nhập thấp của người lao động, và quy mô doanh nghiệp chưa hợp lý Để nâng cao năng suất lao động trong ngành xây dựng, các tác giả đề xuất năm giải pháp quan trọng: tái cơ cấu và cổ phần hóa doanh nghiệp nhà nước, đổi mới đào tạo phát triển nguồn nhân lực, tăng cường ứng dụng khoa học và công nghệ, hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn kinh tế - kỹ thuật, cũng như xây dựng hệ thống thông tin và cơ sở dữ liệu theo lĩnh vực và sản phẩm của ngành.

Nguyễn Liên Hương và Nguyễn Văn Tâm (2018) đã nghiên cứu 64 nhân tố ảnh hưởng tới năng suất lao động trong thi công xây dựng công trình dân dụng tại Việt Nam, phân chia thành nhiều nhóm như: nhân tố cá nhân, tổ chức quản lý, động lực lao động, thời gian làm việc, công cụ lao động, điều kiện làm việc, an toàn lao động, yếu tố dự án, môi trường tự nhiên và kinh tế xã hội Nghiên cứu chỉ ra 10 nhân tố ảnh hưởng lớn nhất, cung cấp cơ sở cho các doanh nghiệp xây dựng áp dụng biện pháp hiệu quả nhằm nâng cao năng suất lao động.

Nghiên cứu về năng suất lao động trong ngành xây dựng đã trở thành một chủ đề quan trọng trên toàn cầu, nhằm đánh giá và nhận diện các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất Kết quả từ các nghiên cứu này cung cấp cho các nhà quản lý xây dựng cái nhìn sâu sắc về các vấn đề tác động đến năng suất lao động, từ đó giúp họ xây dựng các chiến lược và giải pháp hiệu quả để nâng cao và dự báo năng suất trong các dự án xây dựng.

Richard L Tucker (1986) đã nghiên cứu hiệu quả lao động để nâng cao năng suất trong ngành xây dựng Ông sử dụng bảng câu hỏi khảo sát gửi đến các công ty và chuyên gia trong lĩnh vực này để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất Từ đó, tác giả đưa ra giải pháp cải thiện năng suất lao động, nhấn mạnh rằng cần cải thiện quản lý từ các khâu như định hướng dự án, lập kế hoạch, sự tham gia của khách hàng, truyền thông, thiết kế, khả năng xây dựng và công nghệ.

Nghiên cứu của Krishna Mochtar (1996) đã phân tích ngành xây dựng ở Indonesia nhằm xác định các cơ hội cải thiện năng suất lao động Mục tiêu chính là nhận diện các lĩnh vực tiềm năng và loại hành động mà nhà thầu và nhà thiết kế sẵn sàng thực hiện để nâng cao năng suất Kết luận cho thấy nhà thầu cần chú trọng vào quy trình mua sắm, kiểm soát chi phí, tiến độ và sự liên kết thống nhất, trong khi nhà thiết kế nên tập trung vào quy trình kỹ thuật thiết kế, sử dụng máy tính trong lập kế hoạch và kỹ thuật thiết đặt mục tiêu Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng cả nhà thầu và nhà thiết kế đều sẵn sàng hợp tác trong các chương trình nâng cao năng suất, nhưng không muốn đóng góp tài chính cho các hoạt động lớn.

Krishna Mochtar (2000) đã tiến hành nghiên cứu về xu hướng cải thiện năng suất trong ngành xây dựng tại Mỹ Nghiên cứu cho thấy rằng để nâng cao năng suất, cần tập trung vào các vấn đề như kiểm soát chi phí, tiến độ, quy trình thiết kế, đào tạo lao động và kiểm soát chất lượng Ngoài ra, nhóm tác giả đề xuất việc thực hiện các cuộc khảo sát định kỳ nhằm theo dõi và nhận diện những xu hướng mới trong ngành xây dựng, từ đó định hướng cho các nghiên cứu phù hợp.

Nghiên cứu của Adrian (2001) đã chỉ ra 10 bước quan trọng để cải thiện năng suất trong ngành xây dựng Đầu tiên, cần thấm nhuần tính kiêu hãnh trong công nhân, tiếp theo là cải thiện giao tiếp và bố trí công trường hợp lý Thứ tư, thử thách quy trình làm việc, và phát triển tiêu chuẩn làm việc khoa học là rất cần thiết Việc lập tiến độ công việc và phân tích báo cáo dự án cũng không thể thiếu Hơn nữa, quản lý thiết bị hiệu quả, cải thiện an toàn lao động, và chú trọng đến chất lượng sẽ góp phần nâng cao năng suất tổng thể trong xây dựng.

S.Thomas Ng và nhóm cộng sự (2004) [19] đã nghiên cứu đến tình trạng giảm động lực lao động của người lao động làm việc trong các dự án xây dựng công trình dân dụng ở Hồng Kông Kết quả nghiên cứu chỉ ra các yếu tố có khả năng làm giảm động lực của người lao động bao gồm: vấn đề thiếu và phương pháp vận chuyển vật liệu, khu vực làm việc chật chội và việc phải làm lại công việc

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Năng suất lao động là chỉ tiêu quan trọng phản ánh trình độ phát triển của tổ chức và phương thức sản xuất, bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tay nghề lao động, ứng dụng công nghệ, quy mô sản xuất và điều kiện tự nhiên Trong những năm qua, tỉnh Đồng Tháp đã có sự chuyển biến tích cực về tư duy và hành động trong việc xây dựng kế hoạch và chỉ đạo tái cơ cấu nền kinh tế, đổi mới mô hình tăng trưởng Tỉnh tập trung vào các chính sách và giải pháp nhằm gia tăng năng suất lao động, phát triển các ngành kinh tế, đặc biệt là nông nghiệp và xây dựng.

Bảng 1-2: Số liệu thống kê tăng trưởng các ngành kinh tế tỉnh Đồng Tháp [28]

TT Chỉ tiêu Đơn vị 2016 2017 2018 2019

1 Tốc độ tăng trưởng GRDP % 6,25 5,75 6,91 7,1

- Thương mại – dịch vụ (kể cả thuế) % 8,72 7,29 6,95 8,32

2 Cơ cấu GRDP (tính theo giá thực tế)

- Khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản % 35,81 33,58 33,54 32,34

- Khu vực Công nghiệp – xây dựng % 19,92 21,75 21,98 22,79

- Khu vực Thương mại – dịch vụ % 44,26 44,67 44,48 44,87

II Về văn hóa - xã hội

1 - Tỷ lệ học sinh đi học đúng tuổi cấp trung % 55,03 58,32 62,09 63,58 học phổ thông

2 - Tỷ lệ giáo viên ngành học mầm non, phổ thông và cán bộ quản lý đạt chuẩn đào tạo % 100 100 100 100

3 - Tỷ lệ lao động qua đào tạo % 58,2 61,2 64,1 67

Trong đó, đào tạo nghề % 42 44 46 48

4 - Tốc độ tăng năng suất lao động bình quân % -1,35 10,5 8,79 10,6

Trong bối cảnh xây dựng nông thôn mới, số xã đạt tiêu chí đã tăng lên 32, 37, 46, 58, cho thấy sự phát triển tích cực Năng suất lao động đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ thi công, chi phí công trình và hiệu quả kinh doanh của doanh nghiệp xây dựng Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về năng suất lao động ở Việt Nam và trên thế giới, nhưng việc ứng dụng mạng Bayes để dự đoán xác suất đạt năng suất kỳ vọng vẫn còn hạn chế.

Vì vậy, nghiên cứu này đã chọn “ Dự báo năng suất xây dựng của các công tác bê tông, cốp pha và cốt thép bằng mô hình mạng Bayes ”

Năng suất xây dựng là yếu tố quan trọng trong việc triển khai dự án, thu hút sự quan tâm của nhiều nghiên cứu cả trong và ngoài nước Mặc dù có nhiều tài liệu đề cập đến năng suất trong các dự án xây dựng, nhưng vẫn còn ít nghiên cứu áp dụng mạng Bayes để dự đoán xác suất đạt được năng suất lao động kỳ vọng.

Mô hình BNs (Bayesian Networks) là một công cụ xác suất có điều kiện, được biểu diễn dưới dạng đồ thị, giúp phỏng đoán hiệu quả các mối quan hệ nhân quả Vấn đề năng suất lao động thấp xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau, cả chủ quan lẫn khách quan, nên việc áp dụng mô hình BNs là rất phù hợp để phân tích và tìm ra giải pháp.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Xác định, phân tích các yếu tố (biến) chính ảnh hưởng đến năng suất lao động của hạng mục thô gồm bê tông, cốp pha và cốt thép

- Xây dựng mối quan hệ “ nguyên nhân – kết quả”, phát triển mạng BBNs để phỏng đoán và tính xác suất ảnh hưởng năng suất lao động

- Ứng dụng hiệu quả mô hình mạng Bayes để xác định xác suất ảnh hưởng NSLĐ phần thô

- Dựa vào xác suất ảnh hưởng của mô hình mạng Bayes tính được năng suất dự báo cho các dự án xây dựng dân dụng và công nghiệp.

PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Khảo sát và thống kê năng suất xây dựng tại các công trình đang thi công ở thành phố Cao Lãnh cho thấy sự biến động trong hiệu quả lao động và tiến độ dự án Các số liệu thu thập được chỉ ra rằng nhiều yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, bao gồm điều kiện thời tiết, chất lượng vật liệu, và trình độ tay nghề của công nhân Việc phân tích các dữ liệu này không chỉ giúp cải thiện quy trình thi công mà còn nâng cao hiệu quả đầu tư cho các dự án xây dựng trong khu vực.

1 Người quyết định đầu tư: UBND thành phố Cao Lãnh

2 Chủ đầu tư: Ban Quản lý dự án và Phát triển quỹ đất thành phố Cao Lãnh;

3 Nhóm công trình: Nhóm B, nhóm C;

4 Phân cấp công trình: Cấp II trở xuống;

5 Nguồn vốn: Ngân sách Nhà nước

Xây dựng và mô phỏng mô hình mạng Bayes trên phần mềm nhằm dự báo xác suất đạt được năng suất lao động kỳ vọng cho các công tác phần thô, bao gồm bê tông, cốp pha và cốt thép.

Dựa trên kết quả khảo sát và các nghiên cứu của tác giả trong và ngoài nước, bài viết nhằm đánh giá và đề xuất phương pháp tối ưu cho việc xây dựng mô hình mạng Bayes.

1.5.2 Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu về việc ứng dụng mô hình mạng Bayes (Bayesian Networks, BNs) để đánh giá năng suất thi công trong quá trình triển khai thực hiện các dự án đầu tư xây dựng:

- Nghiên cứu sẽ tìm hiểu về các biến chính tác dụng đến năng suất thi công các công tác phần thô gồm bê tông, cốp pha và cốt thép

- Xác định các mối liên hệ giữa chúng với nhau nhằm xây dựng mô hình BNs

- Ứng dụng mạng BBNs này để tính xác suất đạt được năng suất lao động thấp của một số dự án điển hình

- Khảo sát và thống kê số liệu về năng suất thi công các công tác phần thô gồm bê tông, cốp pha và cốt thép

- Nghiên cứu lý thuyết về mô hình mạng Bayes

Xây dựng và mô phỏng mô hình mạng Bayes trên phần mềm giúp dự báo năng suất thi công các công tác phần thô, bao gồm bê tông, cốp pha và cốt thép Mô hình này cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu suất thi công, từ đó tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả công việc Việc áp dụng mạng Bayes không chỉ hỗ trợ trong việc phân tích dữ liệu mà còn giúp đưa ra quyết định chính xác hơn trong quản lý dự án xây dựng.

TỔNG HỢP MỘT SỐ BIẾN TỪ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này nhằm nhận dạng các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất công tác bê tông, cốpha và cốt thép thông qua việc phân tích các bài báo và nghiên cứu trước đó Đồng thời, nghiên cứu cũng tiến hành phỏng vấn các chuyên gia và nhà thầu có kinh nghiệm trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp để xác định thêm các yếu tố khác, từ đó điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế và môi trường xây dựng tại Việt Nam.

Bảng 1-3: Bảng tổng hợp các biến ảnh hưởng năng suất công tác xây dựng

Nhân tố (biến) Diễn giải nội dung Tác giả

Bản thân người lao động

Kinh nghiệm Thợ lành nghề sẽ thao tác công việc nhanh hơn thợ chưa lành nghề [13],[24]

Thái độ lao động Người lao động nhiệt tình, tâm huyết với công việc sẽ góp phần đẩy mạnh NSLĐ

Tình trạng sức khỏe tại thời điểm làm việc

Người có thể lực tốt có thể đảm nhiệm các công việc nặng nhọc, thời gian làm việc kéo dài,… Đề xuất

Trình độ, tay nghề của người lao động

Thợ có trình độ, tay nghề cao sẽ thao tác các công việc một cách chính xác không cần sửa chữa và không mất thời gian đào tạo

Người lao động trong độ tuổi lao động thường có sức khỏe tốt, sự nhanh nhẹn và nhạy bén cao hơn so với những người sắp nghỉ hưu, điều này góp phần quan trọng vào việc nâng cao năng suất lao động (NSLĐ).

Người lao động thực hiện công việc với cường độ cao, không ngừng nghỉ sẽ thúc đẩy công việc một cách nhanh chóng

Người lao động nữ thường thực hiện các công việc nhẹ nhàng, trong khi người lao động nam có khả năng đảm nhận cả những công việc nặng nhọc hơn.

Công tác tổ chức quản lý

Mức độ ứng dụng khoa học và công nghệ

Công tác gia công cốt thép bằng máy sẽ nhanh hơn gia công bằng thủ công

Kinh nghiệm của người quản lý

Người quản lý có kinh nghiệm lâu năm sẽ giải quyết các vấn đề đã vướng mắc trước đó cho các dự án tương tự

Chỉ huy trưởng công trường cần thiết lập một cơ chế quản lý rõ ràng để phân cấp nhiệm vụ cho từng bộ phận, từ đó cụ thể hóa công việc và góp phần nâng cao năng suất lao động (NSLĐ).

Khả năng tổ chức sản xuất của Chỉ huy trưởng là rất quan trọng trong việc thi công và lập kế hoạch cho công tác ván khuôn Việc làm rõ vai trò của từng bộ phận sẽ giúp tránh tình trạng đùn đẩy công việc, từ đó nâng cao năng suất lao động (NSLĐ).

Chế độ tiền lương, phúc lợi

Chế độ tiền lương và phúc lợi trong dự án có tác động trực tiếp đến mức sống của người lao động Mức lương cao không chỉ cải thiện đời sống mà còn khuyến khích người lao động nỗ lực hơn, từ đó tăng cường hiệu suất làm việc và đẩy nhanh tiến độ công việc.

Khả năng đáp ứng tài chính của chủ đầu tư

Khả năng tài chính không đủ cho dự án xây dựng có thể dẫn đến việc chậm tiến độ cho mọi công việc liên quan, bao gồm vật tư, nhân công và máy thi công Ngược lại, sự chậm trễ trong tiến độ cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng tài chính của dự án.

Sáng kiến, biện pháp lao động

Chỉ huy trưởng đã đề xuất các biện pháp thi công bê tông, bao gồm việc sử dụng bê tông thương phẩm hoặc thực hiện bằng phương pháp thủ công Đồng thời, cần xem xét điều kiện lao động và độ phức tạp của công tác để đảm bảo hiệu quả thi công.

Công việc có độ khó cao thường yêu cầu thời gian thực hiện lâu hơn, trong khi những công việc dễ dàng hơn sẽ tốn ít thời gian thao tác.

Sự sẵn có kịp thời của vật liệu

Tùy vào tình hình tài chính của CĐT mà vật tư được cung ứng đầy đủ và kịp thời

Chất lượng công cụ, dụng cụ lao động

Các công cụ lao động, máy thi công chất lượng cao sẽ đẩy nhanh công việc, giảm sức lao động, giảm thời gian sửa chữa, bảo trì,…

Số lượng lao động và

Số lượng lao động và cán bộ kỹ thuật đáp ứng đủ cho dự án xây dựng, dưới sự lãnh đạo của quản lý, cho phép thực hiện nhiều công việc đồng thời, từ đó nâng cao năng suất lao động.

Khi người lao động thực hiện nhiệm vụ ở những môi trường nguy hiểm như trên cao, dưới hầm, hoặc nơi thiếu oxy, sự thiếu biện pháp an toàn có thể gây ra tâm lý lo sợ cho họ Điều này không chỉ ảnh hưởng đến tinh thần làm việc mà còn làm giảm năng suất lao động (NSLĐ) một cách đáng kể.

Yếu tố ngoại vi Điều kiện thời tiết

Thời tiết nắng nóng sẽ giảm cường độ lao động trên công trường và ngược lại trời mưa sẽ tạm ngừng các hoạt động của dự án

Điều kiện địa chất và thủy văn tại tỉnh Đồng Tháp chủ yếu là phù sa, do đó cần có phương án móng phù hợp Việc thi công kéo dài sẽ ảnh hưởng đến tiến độ và năng suất lao động (NSLĐ).

Khi người lao động phải thực hiện công việc trong môi trường nguy hiểm mà không có biện pháp an toàn, điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tâm lý và gây lo sợ cho họ, dẫn đến giảm năng suất lao động Do đó, cần đề xuất các biện pháp an toàn hiệu quả để bảo vệ sức khỏe và tinh thần của người lao động.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, tác giả đã tổng quan về nền kinh tế Việt Nam, đồng thời trình bày nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu Năng suất lao động được định nghĩa là chỉ tiêu quan trọng phản ánh tính chất và trình độ tiến bộ của tổ chức hay phương thức sản xuất Các yếu tố quyết định năng suất lao động bao gồm trình độ tay nghề của người lao động, sự phát triển khoa học và công nghệ, cách thức kết hợp trong sản xuất, quy mô và hiệu quả của tư liệu sản xuất, cũng như các điều kiện tự nhiên Tác giả cũng đã tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước để rút ra những nhân tố ảnh hưởng đến năng suất lao động.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

GIỚI THIỆU NĂNG SUẤT LAO ĐỘNG

2.1.1 Khái niệm năng suất lao động

Năng suất là một khái niệm rộng, thể hiện sự tối ưu hóa các nguồn lực hiện có và sáng tạo ra nguồn lực mới thông qua tư duy đổi mới và nghiên cứu phát triển Theo Ramsay (1973), năng suất liên quan đến việc áp dụng công nghệ và phương pháp cải tiến trong sản xuất và phân phối hàng hóa, dịch vụ chất lượng Hội đồng Năng suất Châu Âu định nghĩa năng suất là một trạng thái tư duy, một thái độ tìm kiếm cải tiến liên tục, khẳng định rằng con người luôn có khả năng làm việc tốt hơn qua thời gian Điều này đòi hỏi nỗ lực không ngừng để thích ứng với những thay đổi trong môi trường kinh tế và áp dụng các lý thuyết, phương pháp mới, thể hiện niềm tin vào sự tiến bộ của nhân loại.

Bảng 2-1: Năng suất lao động khối doanh nghiệp xây dựng phân theo lĩnh vực theo giá hiện hành [3]

Lĩnh vực Đơn vị tính: triệu đồng/người

Sản xuất vật liệu XD 38 25 67 56 66 75,9

Bảng 2-2: Các mô hình về năng suất [47,48]

Loại mô hình Năng suất Mô tả

 Năng suất tổng quất (TFP) = Lượng sản phẩm/(Nhân công + Vật tư + Máy thi công + Năng lượng + Vốn)

Mô hình đo lường đầu vào và đầu ra bằng tiền là công cụ hữu ích để đánh giá tình trạng nền kinh tế và hỗ trợ hoạch định chính sách Tuy nhiên, nó không phù hợp cho việc đánh giá các dự án hoặc công trường.

 Năng lượng = Lượng sản phẩm/(Nhân công + Vật tư + Máy thi công )

 Năng suất = Đơn vị khối lượng công việc / số tiền

Cơ quan chính phủ lên kế hoạch các chương trình cụ thể một cách chính xác hơn

 Năng suất lao động = Lượng sản phẩm / Chi phí nhân công

 Năng suất lao động = Lượng sản phẩm / Giờ công lao động

 Năng suất lao động = Chi phí nhân công hoặc giờ công lao động / Lượng sản phẩm

Các nhà thầu thường chú trọng đến năng suất lao động tại công trường, đặc biệt là trong các công việc cụ thể như cốt thép, cốp pha và bê tông Họ sử dụng các đơn vị đầu ra để đánh giá hiệu quả công việc và tối ưu hóa quy trình thi công.

Năng suất được định nghĩa là mối quan hệ giữa đầu ra và đầu vào trong doanh nghiệp Đầu ra có thể được đo bằng khối lượng hàng hóa, tổng giá trị sản xuất hoặc giá trị gia tăng, trong đó giá trị gia tăng là yếu tố chính để đánh giá và cải tiến năng suất Đầu vào bao gồm các yếu tố như lao động, nguyên vật liệu, năng lượng, thiết bị máy móc, vốn và các nguồn lực khác như kỹ năng quản lý.

Năng suất cao đạt được khi tỷ số hiệu quả đầu ra trên đầu vào gia tăng, điều này phụ thuộc vào quản lý, công nghệ, thiết bị và con người Tuy nhiên, sự thay đổi trong môi trường kinh tế, chính trị và xã hội, cùng với xu hướng toàn cầu hóa và cạnh tranh khốc liệt, đã khiến nhiều quốc gia phải điều chỉnh quan niệm về năng suất Trong cơ chế thị trường, năng suất không chỉ là số lượng hàng hóa hay dịch vụ mà còn liên quan đến chất lượng, chi phí, phân phối và dịch vụ đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng Năng suất hiện đại được hình thành từ sự kết hợp giữa khối lượng và chất lượng, phần cứng và phần mềm, không còn là sự bù trừ mà là sự cộng hưởng Chất lượng và dịch vụ phản ánh sự thỏa mãn nhu cầu xã hội và khách hàng, trong khi chất lượng hóa các yếu tố đầu vào và đầu ra là yếu tố quyết định để đạt hiệu quả kinh tế xã hội bền vững.

2.1.2.Năng suất lao động trong xây dựng:

Hiện nay, ngành xây dựng vẫn chưa có một định nghĩa chuẩn mực về năng suất, gây khó khăn trong việc thiết lập phương pháp đo lường hiệu quả Các công ty xây dựng thường sử dụng hệ thống đo lường nội bộ chưa được chuẩn hóa, chủ yếu dựa trên khái niệm năng suất từ ngành sản xuất hàng hóa Năng suất lao động được hiểu là tỷ lệ giữa giá trị tài nguyên sử dụng (input) và giá trị sản phẩm đạt được (output) Trong ngành xây dựng, hai dạng năng suất thường được áp dụng là năng suất lao động và năng suất tổng hợp.

Bảng 2-3: Công thức năng suất lao động trong xây dựng [46, 47]

STT Năng suất Mô tả

Nhân công + Thiết bị + Vật tư

Mô hình mà đầu vào và đầu ra được đo lường bằng sức lao động

2 𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 =Đơn vị điển hình (mét vuông, feet vuông)

Tiền hoặc số giờ làm việc

Mô hình mà đầu vào và đầu ra được đo lường bằng tiền

Mô hình trên công trường xây dựng cho phép nhà thầu xác định năng suất thông qua một phiên bản hợp quy định của công thức, trong đó các đơn vị sản lượng được chỉ định cho các loại công việc cụ thể Các đơn vị điển hình bao gồm bãi, tấn và feet vuông Đối với các hoạt động như cốpha, cốt thép và bê tông, năng suất được thể hiện dưới dạng đơn vị sản lượng cho mỗi đồng tiền hoặc theo giờ làm việc.

Tại công trường, nhà thầu thường quan tâm đến năng suất lao động Nó có thể được quy định tại một trong những cách sau đây (Thomas và Mathews, 1985) [46]:

Bảng 2-4: Công thức năng suất lao động thường được sử dụng [46, 47]

STT Năng suất Mô tả

Giờ công thực tế Mô hình mà đầu vào và đầu ra được đo lường bằng thời gian

Mô hình mà đầu vào và đầu ra được đo lường bằng tiền

Năng suất lao động được đánh giá qua tỷ lệ giữa số giờ lao động thực tế và số lượng sản phẩm đạt được Phương pháp này cho thấy, nếu giá trị năng suất lao động thấp, điều đó chứng tỏ công việc thực hiện có hiệu quả hơn.

- Tăng năng suất lao động nghĩa là:

+ Giảm lượng tài nguyên sử dụng và giữ nguyên giá trị sản phẩm đạt được;

+ Lượng tài nguyên sử dụng không đổi nhưng chất lượng hay số lượng sản phẩm được tăng lên

- Tài nguyên đầu vào trong xây dựng: Vật tư, Nhân công, Máy thi công, Phương thức quản lý

Quá trình thi công xây dựng là một quy trình sản xuất mang lại giá trị sản phẩm ổn định Để nâng cao năng suất lao động trong lĩnh vực xây dựng, cần quản lý hiệu quả hơn trong việc sử dụng tài nguyên và lựa chọn loại tài nguyên tốt hơn.

Bảng 2-5: Công thức năng suất lao động các nhà thầu sử dụng [46]

STT Năng suất Mô tả

1 𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 =Chi phí nhân công hoặc giờ công thực tế

Mô hình được các nhà thầu quan tâm nhiều nhất

Trong nghiên cứu này, dựa vào khái niệm năng suất lao động ta có thể phát triển năng suất công tác cốp pha, cốt thép, bê tông như sau:

 Công thức tính năng suất công tác cốp pha:

𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 = Khối lượng cốpha hoàn thành (m2)

Thời gian thực hiện (giờ công)

 Công thức tính năng suất công tác cốt thép:

𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 = Khối lượng thép thành phẩm (tấn)

Thời gian thực hiện (giờ công)

 Công thức tính năng suất công tác bê tông:

𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 = Khối lượng bê tông thành phẩm (m3)

Thời gian thực hiện (giờ công)

2.1.3 Các phương pháp đo lường năng suất lao động

Bảng 2-6: Các phương pháp đo lường năng suất lao động Phương pháp trực tiếp Phương pháp gián tiếp

Phương pháp Units/MH là một trong hai phương pháp đánh giá hiệu suất cơ bản trong xây dựng Phương pháp này đo lường số lượng sản phẩm hoàn thành so với số giờ công lao động, giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình thực hiện.

Phương pháp lấy mẫu công việc (Work Sampling) là một kỹ thuật thống kê được sử dụng để đo lường thời gian làm việc của công nhân, từ đó đánh giá hiệu quả quản lý Phương pháp này cho phép thu thập thông tin chính xác và có thể áp dụng cho nhiều loại công việc hoặc hoạt động khác nhau.

Phương pháp Cost/Unit là chỉ số cơ bản thứ hai dùng để đo lường chi phí sản xuất một đơn vị sản phẩm, bao gồm chi phí vật tư, nhân công, thất thoát và chi phí máy móc Phương pháp này dễ áp dụng và hiệu quả trong việc kiểm tra công tác cơ bản Cả hai phương pháp trên đều đơn giản và được sử dụng rộng rãi để đánh giá năng suất lao động.

Phương pháp nghiên cứu công việc (Work Study) là một kỹ thuật phân tích quy trình thi công hiện tại nhằm tìm ra phương pháp tối ưu nhất để thực hiện công việc Được áp dụng trong ngành xây dựng từ những năm 1950, phương pháp này giúp làm rõ các ưu điểm và nhược điểm của người quản lý cũng như công nhân lao động trực tiếp.

Phương pháp chi phí được sử dụng để dự đoán sự thành công hoặc thất bại của công việc thông qua việc so sánh chi phí thực tế với chi phí theo ngân sách tại cùng một thời điểm Mặc dù không phổ biến, phương pháp này cung cấp một con số tổng thể hữu ích để so sánh với nguồn chi phí dự kiến của công việc theo ngân sách (Alfeld 1988, Thomas và Kramer 1988).

Phương pháp câu hỏi/phỏng vấn (Questionnaire) là một công cụ hiệu quả để xác định các vấn đề liên quan đến nhân sự, tổ chức và quản lý trong thi công xây dựng Phương pháp này thu thập ý kiến từ các thành viên tham gia dự án về nguyên nhân gây ra sự chậm trễ, gián đoạn và giảm năng suất lao động Với khả năng mang lại kết quả nhanh chóng và chi phí thấp, đây là một giải pháp lý tưởng cho các dự án xây dựng.

Phương pháp hoàn thành theo tiến độ

GIỚI THIỆU MẠNG BAYESIAN BELIEF NETWORKS (BBNS) [29]

Mạng Niềm Tin Bayesian (BBNs), hay còn gọi là Mạng Bayesian (BNs), được phát triển lần đầu vào cuối những năm 1970 tại Đại học Stanford Đây là mô hình đồ thị thể hiện mối quan hệ nhân – quả giữa các biến, chủ yếu dựa trên lý thuyết xác suất có điều kiện, hay lý thuyết Bayes BBNs kết hợp lý thuyết xác suất và lý thuyết đồ thị, giúp giải quyết các vấn đề về tính không chắc chắn và tính phức tạp, và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực toán học và kỹ thuật.

BBNs (Mạng Bay Bay) là một phương pháp dựa trên xác suất có điều kiện, cùng với các lý thuyết như logic mờ, mạng neuron nhân tạo và thuật toán gen, để dự báo và chuẩn đoán các sự kiện trong tương lai Ví dụ, trong việc dự báo thiên tai như lũ lụt hay bão, BBNs sử dụng dữ liệu từ các sự kiện trước đó kết hợp với thông tin hiện tại để xây dựng mô hình, từ đó giúp xác định khả năng xảy ra và mức độ ảnh hưởng của các hiện tượng này.

Hình 2-1: Mô hình minh họa mạng BBNs [30]

Trong ngành xây dựng, BBNs (Mạng Bayes) được sử dụng để dự báo và đánh giá các rủi ro liên quan đến tiến độ, chi phí, chất lượng và tai nạn lao động Bên cạnh đó, BBNs còn đóng vai trò quan trọng trong y học, công nghệ kỹ thuật, dự đoán chất lượng phần mềm máy tính và rủi ro tai nạn đường sắt.

Lý thuyết xác suất là một lĩnh vực toán học đã được kiểm chứng, nghiên cứu các mô hình toán học liên quan đến hiện tượng ngẫu nhiên Xuất phát từ việc tính toán trong các trò chơi may rủi vào năm 1654, lý thuyết này có sự đóng góp quan trọng của các nhà toán học như Blaise Pascal và Pierre De Fermat.

1665) Ấn phẩm đầu tiên về vấn đề này của Christian Huygens (1629 - 1695) “ Tính toán trong các trò chơi may rủi" xuất bản năm 1657 Năm 1713, Jacob Bernoulli (1654

Năm 1705, công trình nổi tiếng “Nghệ thuật phỏng đoán” được công bố, trong đó đề cập đến định lý giới hạn đầu tiên của lý thuyết xác suất, được gọi là luật số lớn Bernoulli Bên cạnh đó, còn có nhiều công trình quan trọng khác của các nhà toán học như Thomas Simpson (1710).

1761), Pierre Simon Lalapce (1749 - 1827), Karl Pearson (1857 - 1936)

Thomas Bayes (1702-1761) là một nhà toán học người Anh, nổi tiếng với cuốn "Tiểu luận về cách giải một vấn đề theo học thuyết cơ hội" được xuất bản năm 1763, hai năm sau khi ông qua đời Bài viết này đã định hình nên định lý Bayes, một công thức quan trọng trong thống kê, cho phép tính toán xác suất của một sự kiện dựa trên các sự kiện liên quan nhưng độc lập.

Lý thuyết xác suất đã có lịch sử lâu dài, nhưng chỉ đến năm 1933, nhà toán học người Nga Andrey Nikolaevich Kolmogorov (1903 - 1987) với công trình "Các cơ sở của lý thuyết xác suất" đã đóng góp quan trọng trong việc hệ thống hóa và tiên đề hóa lý thuyết này.

Ba tiên đề sau được gọi là các tiền để Kolmogory:

Tiên đề 1: Với tập bất kỳEF, vớibiến cố E, P E    0 Nghĩa là, xác suất của một biến cố là một số thức không âm

Xác suất P(Ω) = 1 có nghĩa là khả năng xảy ra của một biến cố sơ cấp trong tập mẫu là chắc chắn Điều này chỉ ra rằng không có biến cố sơ cấp nào nằm ngoài tập mẫu, đảm bảo mọi khả năng đều được bao gồm.

Tiên đề 3: Một chuỗi đếm được bất kỳ gồm các biến cố đôi một không giao nhau

Xác suất của một tập hợp biến cố là tổng xác suất của các tập con không giao nhau Cụ thể, nếu E là tập hợp các biến cố, thì P(E) = P(E1) + P(E2) + khi các tập con không giao nhau Tuy nhiên, mối quan hệ này không áp dụng khi có sự giao nhau giữa các tập con.

2.2.2 Không gian mẫu biến cố

Thí nghiệm ngẫu nhiên (Random experiment):

Một thí nghiệm ngẫu nhiên thỏa mãn 2 đặc tính:

 Không biết chắc kết quả nào sẽ xảy ra

 Biết được các kết quả sẽ xảy ra

Không gian mẫu (Sample Space: S): Tập hợp các kết quả có thể xảy ra trong thí nghiệm ngẫu nhiên

Biến cố (events): Biến cố (E) là tập hợp con của không gian mẫu (S)

2.2.3 Xác xuất có điều kiện

Xác suất của biến cố E khi biến cố F đã xảy ra

Trong trường hợp hai biến cố độc lập với nhau

2.2.4 Công thức xác suất đầy đủ – công thức Bayes:

Mạng Bayes (Bayesian Belief Network - BBN) mô tả các mối quan hệ nhân quả trong hệ thống hoặc tập dữ liệu thông qua đồ thị có hướng không chu trình, trong đó các nút biểu thị các biến ngẫu nhiên với phân bố xác suất, còn các cạnh thể hiện mối quan hệ nhân quả có trọng số giữa chúng Mỗi nút có xác suất cho một giá trị nhất định và các cạnh hướng từ nút cha đến nút con Nút con có bảng xác suất điều kiện dựa trên giá trị của nút cha, giúp thể hiện rõ ràng cấu trúc nhân quả trong mạng.

BBNs dựa trên lý thuyết xác suất có điều kiện của Thomas Bayes, người đã phát triển công thức Bayes, một quy luật cơ bản của xác suất Trong không gian mẫu S, các biến cố Fi (i=1, 2, 3, , n) là những tập hợp đầy đủ và xung khắc từng đôi một Biến cố E là một biến cố bất kỳ trong không gian mẫu S và được biểu diễn theo quy luật này.

Hình 2-2: Không gian mẫu S và biến cố E [31]

Theo giả thuyết bài toán thì:

E EF EF EF EF EF

P E P EF P EF P EF EF EF

    Ở đây đã biết P(Fi) và P(E/Fi), tính P(E)

Suy ra công thức Bayes đơn giản nhất như sau:

Trong lý thuyết xác suất, E và F là hai sự kiện có thể xảy ra và có mối quan hệ phụ thuộc với nhau P(E) đại diện cho xác suất của sự kiện E, trong khi P(F) là xác suất của sự kiện F Hơn nữa, P(F/E) thể hiện xác suất có điều kiện của F xảy ra khi đã biết E xảy ra, và P(E/F) là xác suất có điều kiện của E xảy ra khi F đã xảy ra.

Mạng Bayes (BBNs) bao gồm hai phần chính: phần định tính mô tả mối quan hệ giữa các biến thông qua đồ thị DAG và phần định lượng chỉ ra phân phối xác suất cho mỗi nút qua bảng xác suất có điều kiện (NPT) Định lý Bayes, dựa trên khái niệm xác suất có điều kiện, là lý thuyết toán học lý tưởng để tính toán mức độ ảnh hưởng của rủi ro Việc dự đoán các yếu tố bất định và tính chất rủi ro dựa trên giả định có điều kiện cho thấy xác suất Bayes và mạng Bayes là phương pháp phù hợp để mô hình hóa mối quan hệ giữa rủi ro và ảnh hưởng của chúng.

CẤU TRÚC MẠNG BAYESIAN BELIEF NETWORKS

Mô hình BBNs (Bayesian Belief Networks) là một cấu trúc trực tiếp, trong đó mỗi biến được biểu diễn bằng một nút, và mối quan hệ nhân quả giữa các biến được thể hiện qua các mũi tên gọi là "edge" Mũi tên chỉ hướng từ nút nguyên nhân (parent node) đến nút kết quả (child node), cho thấy rằng nút kết quả phụ thuộc có điều kiện vào nút nguyên nhân Mỗi nút, hay biến, có một trạng thái (state) đặc trưng riêng, phản ánh đặc điểm của biến đó.

Theo sơ đồ Hình 2.3, nút "Công nghệ kỹ thuật lạc hậu" đóng vai trò là nguyên nhân dẫn đến "Năng suất xây dựng thấp", và giữa chúng tồn tại những trạng thái tương ứng.

Hình 2-3: Ví dụ cấu trúc đơn giản của mạng BBNs trong xây dựng

Hình 2-4: Cấu trúc mạng BBNs tổng quát [30]

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CHO BBNS

There are numerous software tools available to assist in calculating Bayesian Belief Networks (BBNs), including Bnet.Builder, Hugin Explorer, and MSBNx by Microsoft These tools can be downloaded from various sources, such as www.research.microsoft.com/adapt/MSBNx/.

2.https://www.kdnuggets.com/software/bayesian.html/

4.www.cs.cmu.edu/~javebayes/

Nghiên cứu này, sử dụng phần mềm Microsoft Bayesian Belief Networks Tools

(MSBNX) của hãng Microsoft để tính toán

MSBNx chính là phần mền xây dựng hỗ trợ tính toán BBNs (Bayesian Belief Networks ), MSBNx giúp dễ dàng xác định xác suất của mình cho Mạng Bayes:

- Với công cụ đánh giá tiêu chuẩn, phần mềm có thể chỉ định phân phối xác suất độc lập đầy đủ và có nguyên nhân

- Với công cụ đánh giá bất đối xứng, phần mềm có thể tránh chỉ định xác suất dư thừa

Nếu bạn có đủ dữ liệu và áp dụng các công cụ học máy để xây dựng Mạng Bayes, phần mềm MSBNx sẽ hỗ trợ bạn trong việc chỉnh sửa và đánh giá kết quả một cách hiệu quả.

2.4.1 Các bước xây dựng mạng BBNs dùng MSBNx:

- Xác định các biến và trạng thái của chúng để đưa vào mô hình

- Xác định mối quan hệ “nhân – quả” giữa các biến dựa vào suy luận logic, dữ liệu quá khứ…

Để xây dựng bảng xác suất có điều kiện (CPTs) cho từng sự kết hợp của biến nguyên nhân, cần xác định bảng xác suất ban đầu của chúng Các CPTs này có thể được thu thập từ kinh nghiệm của chuyên gia hoặc từ kết quả của các mô hình khác.

- Sau khi đã lập CPTs, đưa vào phần mềm để tính toán.

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM THỐNG KÊ SPSS

SPSS (viết tắt của Statistical Package for the Social Sciences) là một phần mềm máy tính phục vụ công tác phân tích thống kê

SPSS là phần mềm thống kê phổ biến trong nghiên cứu xã hội học và kinh tế định lượng, nổi bật với giao diện thân thiện và dễ sử dụng Người dùng có thể thực hiện các thao tác chủ yếu bằng click chuột, hạn chế việc sử dụng lệnh so với các phần mềm khác như R hay Stata SPSS hỗ trợ mạnh mẽ cho các phân tích thống kê như kiểm định phi tham số (Chi-square, Phi), thống kê mô tả, kiểm định độ tin cậy của thang đo bằng Cronbach Alpha, phân tích tương quan, hồi quy tuyến tính đơn và bội, kiểm định trung bình (T-test), phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh các biến phân loại, cũng như các phương pháp hồi quy nhị thức (logistic) và vẽ bản đồ nhận thức trong marketing.

SPSS được các nhà nghiên cứu sử dụng rộng rãi cho các nghiên cứu trong các lĩnh vực:

 Tâm lý học, tội phạm học

 Điều tra xã hội học: Đánh giá chất lượng dịch vụ công, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến cảm nhận của người dân Etc

Nghiên cứu kinh doanh đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ dự định mua sản phẩm và xu hướng chấp nhận dịch vụ Qua đó, các doanh nghiệp có thể định vị thương hiệu hiệu quả hơn dựa trên các thuộc tính nổi bật của sản phẩm và dịch vụ, từ đó nâng cao sự hấp dẫn đối với khách hàng.

 Nghiên cứu trong y sinh: Các ảnh hưởng của thuốc tới một nhóm bệnh lý, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sâu hại trong nông nghiệp…

SPSS và AMOS hỗ trợ các nhà nghiên cứu thực hiện phân tích định lượng bậc cao, bao gồm phân tích bằng phương trình cấu trúc (SEM), giúp đo lường và kiểm định nhiều mô hình lý thuyết một cách hiệu quả.

Phần mềm SPSS hiện đang được sử dụng phổ biến trong phân tích thống kê, đặc biệt trong các trường đại học, nơi nó trở thành công cụ nghiên cứu quan trọng.

CÁC BƯỚC XÂY DỰNG MÔ HÌNH

 Xác định các biến và trạng thái của chúng để đưa vào mô hình

 Xác định mối quan hệ “nhân – quả” giữa các biến dựa vào suy luận logic, dữ liệu quá khứ…

Để xây dựng bảng xác suất có điều kiện (CPTs) cho mỗi sự kết hợp của các biến nguyên nhân, cần xác định bảng xác suất ban đầu của chúng Các CPTs này có thể được thiết lập dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia hoặc từ kết quả của các mô hình khác.

 Sau khi đã lập CPTs, đưa vào phần mềm để tính toán.

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BAYESIAN BELIEF NETWORKS 34 2.8 VÍ DỤ MINH HỌA BAYESIAN BELIEF NETWORKS

 Các nghiên cứu ứng dụng Bayesian Belief Networks ở Việt Nam

Nguyễn Văn Tuấn và Lưu Trường Văn (2004) đã áp dụng lý thuyết Bayes để xây dựng mô hình định lượng rủi ro tiến độ (mô hình BBNs) cho các dự án xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh Nghiên cứu xác định 16 nguyên nhân chính gây chậm trễ tiến độ dự án thông qua phương pháp chuyên gia, từ đó phát triển mô hình định lượng để tính toán xác suất xảy ra chậm trễ dựa trên các nguyên nhân này Mô hình được điều chỉnh phù hợp với đặc tính từng công trình nhờ vào ý kiến và kinh nghiệm của các chuyên gia và kỹ sư xây dựng Trong mô hình BBNs, mỗi yếu tố được xem là một biến với các đặc tính như tên biến, trạng thái biến, mối quan hệ nhân quả và bảng xác suất có điều kiện Kết quả từ mô hình cung cấp xác suất chậm trễ tiến độ cho từng công trình cụ thể.

Trần Việt Thành (2007) đã nghiên cứu định lượng rủi ro chi phí của dự án xây dựng bằng mô hình BBNs và hồi quy tuyến tính bội, xác định 32 yếu tố rủi ro chi phí thông qua phương pháp chuyên gia Nghiên cứu đã xếp hạng mức độ ảnh hưởng và khảo sát 13 mối quan hệ nhân - quả từ 12 biến rủi ro chính, từ đó xây dựng mô hình BBNs để xác định xác suất rủi ro chi phí Đồng thời, tác giả cũng phân tích tương quan 12 biến rủi ro để xác định 5 biến độc lập ảnh hưởng đến chi phí, nhằm xây dựng công thức hồi quy bội và tính toán giá trị vượt chi phí cho dự án xây dựng.

Lưu Văn Trường và nhóm cộng sự (2009) đã tiến hành nghiên cứu định lượng rủi ro tiến độ trong các dự án xây dựng tại Việt Nam bằng cách sử dụng mạng lưới niềm tin Bayes (BBN) Nghiên cứu xác định 16 yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trì hoãn dự án thông qua khảo sát 166 chuyên gia, đồng thời phát triển một mô hình mạng lưới niềm tin dựa trên 18 mối quan hệ nhân quả giữa các yếu tố này Kết quả cho thấy rằng khó khăn tài chính của chủ đầu tư và nhà thầu, cùng với việc thiếu kinh nghiệm và nguyên liệu, là những nguyên nhân chính dẫn đến sự trì hoãn trong các dự án xây dựng.

 Các nghiên cứu ứng dụng Bayesian Belief Networks ngoài nước

Neil và Fenton (1996) đã nghiên cứu ứng dụng mạng Bayesian Belief Network để xây dựng mô hình lưu trữ sự biến đổi chất lượng của phần mềm quản lý sản phẩm, từ đó cung cấp dự báo về chất lượng sản phẩm đang phát triển Việc phát triển kỹ năng cho phần mềm gia công chính xác và phần mềm phức hợp được coi là yếu tố quan trọng trong quản lý chất lượng sản phẩm Mối quan hệ nhân quả giữa các yếu tố này và các thành phần trong phần mềm tương thích được mô hình hóa thông qua mạng Bayesian Belief Network, cho phép thể hiện hiệu quả chất lượng phần mềm Mô hình phát triển này rất hiệu quả trong việc dự đoán chất lượng sản phẩm cuối cùng, đặc biệt trong các dự án phát triển phần mềm quy mô nhỏ.

Brenda McCabe và nhóm cộng sự (1998) đã nghiên cứu ứng dụng mạng Bayesian Belief Network như một bộ xử lý thông minh nhân tạo, dựa trên lý thuyết xác suất có điều kiện Nghiên cứu này cho thấy sự cải thiện trong các quy trình xây dựng tự động thông qua việc tích hợp mạng Bayesian Belief Network và mô phỏng vi tính Mạng Bayesian Belief Network cung cấp chức năng chẩn đoán cho phân tích hiệu suất các quy trình xây dựng, trong khi mô phỏng vi tính được sử dụng để tạo mẫu cho các quy trình và điều chỉnh các biến đổi theo hướng dẫn của mạng Bayesian Belief Network.

Nii O và Attoh-Okine (2002) đã nghiên cứu ứng dụng mạng lưới niềm tin trong việc xử lý thông tin và dữ liệu không đầy đủ để xác định chi phí xây dựng đường cao tốc Kết quả của phương pháp này cung cấp hướng dẫn chi tiết về chi phí xây dựng và dự toán chi phí, đồng thời cho thấy tính linh hoạt hơn so với các phương pháp thống kê và công cụ mô hình hóa khác.

Tri Joko WahyuAdi và nhóm nghiên cứu (2016) đã phân tích các yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ dự án xây dựng thông qua một mô hình sử dụng mạng niềm tin Bayes.

Bhanupong Jitwasinkul và cộng sự (2012) đã nghiên cứu mô hình mạng lưới niềm tin Bayes về các yếu tố tổ chức nhằm cải thiện môi trường làm việc an toàn trong ngành xây dựng Thái Lan Kết quả cho thấy rằng việc kiểm soát các yếu tố tổ chức hoặc tâm lý một mình là không đủ để nâng cao tình trạng an toàn lao động Do đó, BBN đã tiến hành điều tra tác động kết hợp của tất cả các yếu tố liên quan.

Golam Kabir và cộng sự (2015) đã nghiên cứu mạng lưới niềm tin Bayesian để đánh giá an toàn cho đường ống dẫn dầu khí Kết quả nghiên cứu đã phát triển một mô hình đánh giá an toàn cho các sự cố đường ống O & G, kết hợp logic vào mạng niềm tin Bayes Nghiên cứu này nhấn mạnh tiện ích của mạng niềm tin Bayesian trong phân tích an toàn đường ống.

Mô hình O & G với cấu trúc linh hoạt giúp dự đoán nhiều kịch bản tai nạn khác nhau Phân tích độ nhạy cho thấy rằng các nguyên nhân chính gây ra sự cố đường ống O & G bao gồm lỗi xây dựng, quá tải, hư hỏng cơ học, lắp đặt kém và chất lượng công nhân kém.

Eunchang Lee và nhóm cộng sự (2009) đã nghiên cứu quản lý rủi ro trong các dự án kỹ thuật lớn thông qua mạng lưới niềm tin Bayes, áp dụng cho ngành công nghiệp đóng tàu Hàn Quốc Nghiên cứu đã xác định 26 loại rủi ro khác nhau từ các cuộc phỏng vấn chuyên gia và tài liệu đánh giá Một khảo sát được thực hiện với 252 chuyên gia từ 11 công ty đóng tàu Hàn Quốc vào tháng 4 năm 2007 cho thấy rằng rủi ro lớn nhất bao gồm thay đổi thiết kế, vấn đề nhân lực thiết kế và cung cấp nguyên liệu thô (rủi ro nội bộ), trong khi tỷ giá hối đoái được xác định là rủi ro bên ngoài, ảnh hưởng đến cả các công ty quy mô lớn và vừa.

Nghiên cứu của Long D.Nguyen và nhóm cộng sự (2016) đã đề xuất một phương pháp tiếp cận dựa trên mạng Bayes để dự đoán rủi ro an toàn khi làm việc ở độ cao Phương pháp này bao gồm một mô hình đánh giá nguy cơ té ngã và một mô-đun tính toán, được phát triển dựa trên việc phân tích các yếu tố nguyên nhân gây ra tai nạn Mô hình cho phép tùy chỉnh đầu vào theo đặc thù công việc, cung cấp xác suất liên quan đến tình trạng an toàn lao động Thêm vào đó, phân tích độ nhạy giúp người dùng xác định các biện pháp phòng ngừa hiệu quả nhằm giảm thiểu nguy cơ té ngã Phương pháp này đã được xác minh qua một hoạt động xây dựng trong dự án căn hộ - khách sạn.

2.8 VÍ DỤ MINH HỌA BAYESIAN BELIEF NETWORKS

Sơ đồ (Hình 2-5) trình bày mô hình minh họa cho mạng BBNs:

Hình 2-5: Mô hình minh họa mạng BBNs [35]

Cỏ bị ướt (GRASSWET) có thể do hai nguyên nhân chính: tưới nước (SPRINKLER) hoặc trời mưa (RAIN) Tình huống này có thể được mô hình hóa bằng mạng Bayes, cho phép phân tích các biến có hai trạng thái: “có” và “không”.

Mô hình có khả năng trả lời các câu hỏi liên quan đến xác suất, chẳng hạn như "Nếu cỏ ướt, khả năng trời mưa là bao nhiêu?" bằng cách áp dụng các công thức xác suất có điều kiện và tổng hợp tất cả các biến cản trở.

Giả lập rằng, sau khi khảo sát và phân tích thu thập được các bảng xác suất có điều kiện (CPT):

Bảng 2-7: CPT của nút “Cloudy” [35]

Bảng 2-8: CPT của nút “Sprinkler”[35]

Cloudy Sprinkler Đúng Sai Đúng 0,3 0,7

Bảng 2-9: CPT của nút “Rain” [35]

Bảng 2-10: CPT của nút “Wet Grass” [35]

Sprinkler Rain Wet Grass Đúng Sai Đúng Đúng 0,8 0,20

Hình 2-6: Mô hình mạng BBNsCác bảng xác suất có điều kiện (CPT) được đưa vào phần mềm MSBNX :

Hình 2-7: Kết quả của mô hình sau khi dùng MSBNX tính toán

Nhận xét: Dựa vào kết quả nhận thấy xác suất để biến “Wet Grass” ở trạng thái

“Đúng” là 64% và ở trạng thái “Sai” là 36%.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Chương này trình bày các phương pháp đo lường năng suất lao động và công thức tính năng suất cho các công tác bê tông, cốt thép, cốpha Tác giả cũng giới thiệu mô hình mạng Bayesian Belief Networks (BBNs) dựa trên lý thuyết xác suất, cùng với các ứng dụng của nó trong lĩnh vực xây dựng như dự báo và đánh giá rủi ro về tiến độ, kinh phí, chất lượng và tai nạn lao động Ngoài ra, BBNs còn được áp dụng trong y học, công nghệ kỹ thuật, dự báo chất lượng phần mềm và rủi ro tai nạn đường sắt.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

THU THẬP, PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ THIẾT LẬP MÔ HÌNH

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VỚI DỰ ÁN THỰC TẾ