Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 ƯỚC LƯỢNG CHI PHÍ PHẦN CƠ-ĐIỆN (M&E) CỦA CÁC DỰ ÁN CHUNG CƯ BẰNG MẠNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO Using Artificial Neural Network (ANN) to estimate M&E cost of dwelling projects KS Đào Hùng Anh – Cao học MBA 8, Đại học Mở TP.HCM TS Lưu Trường Văn – Trưởng Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, Đại học Mở TP.HCM Abstract: Estimating cost of M&E items plays a key role to reduce risks in project management This paper presents the application of Artificial Neuron Network (ANN) in estimating M&E costs of dwelling projects in Ho Chi Minh City Results of this paper can be applied as a tool to estimate total project cost of dwelling projects in Vietnam Đặt vấn đề Giải tốn dự báo xác hơn, có độ tin cậy cao, đồng thời giảm bớt thời gian, công sức người làm cơng tác dự báo dự đốn có tầm quan trọng cao cho trình định đầu tư, ảnh hưởng cho hoạt động doanh nghiệp Trong quản lý dự án xây dựng VN vấn đề tính tốn ước lượng chi phí cho dự án có nhiều vướng mắc, tính tốn ước lượng khơng xác bất ổn nguyên liệu đầu vào, lực nhân công, thay đổi văn pháp luật xây dựng, … Do vấn đề nghiên cứu để giải tốn tóan tìm chi phí xây dựng phần Cơ-Điện (M&E) cho chung cư cần thiết để nhà quản lý dự đốn chi phí, từ quản lý tốt dự án Bài báo trình bày hướng ước lượng chi phí xây dựng phần M&E cho chung cư mạng trí tuệ nhân tạo (ANN) Các nghiên cứu ANN ước lượng chi phí xây dựng VN giới Phan Văn Khoa cộng [1] tiến hành ước lượng tổng chi phí xây dựng cho chung cư với nhân tố đầu vào là: năm khởi cơng cơng trình, số tầng cao, tổng diện tích sàn xây dựng (GFA), giá xăng, giá thép, giá xi măng, cấp cơng trình Họ thành công việc dùng ANN ước lượng chi phí với sai lệch cơng trình 5% Wilmot Bing Mei [2] ứng dụng ANN để dự đóan chi phí xây dựng đường cao tốc tiểu bang Louisiana (USA) Họ tìm 11 nhân tố ảnh hưởng đến chi phí là: giá nhân công, giá vật liệu, giá thiết bị dùng xây dựng, thời gian thực hiện, vị trí cơng trình, số lần thay đổi thiết kế, thay đổi tiêu cơng trình, độ lớn giá trị gói thầu, mùa năm Margrete cộng [3] sử dụng mạng ANN để dự đốn chi phí xây dựng cho cơng trình dân dụng với 43 biến chia làm ba nhóm chính: biến chiến lược (thời gian thực cơng trình, chất lượng cơng trình, chiến lược kiểm tra thi công…), biến ảnh hưởng mơi trường thi cơng (trắc địa, vị trí địa lý…), biến trình thiết kế (hệ thống điều hoà, hệ thống điện, chiều cao, thang máy, loại sàn…) Adeli Wu [4] ứng dụng mạng ANN để ước lượng chi phí cho cơng trình vỉa hè, theo đơn vị khối lượng thực Họ dùng 242 dự án phân dùng cho huấn luyện mạng ANN phần lại dùng cho kiểm tra mơ hình Goh Bee-Hua [5] sử dụng ANN giải thuật gen để tìm nhu cầu nhà Singapore Nhân tố đầu vào mơ hình số giá, dân số, số vai mượn để mua nhà, số tiết kiệm quốc gia, tỷ lệ thất nghiệp, Đầu mô hình nhu cầu nhà Singapore Các nhân tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng phần điện cho chung cư Việc định chọn nhân tố ảnh hưởng đến chi phí phần điện chung cư thực theo bước sau (Hình 1): Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Liệt kê nhân tố ảnh hưởng đến chi phí cơng trình sử dụng thành cơng Hội thảo Khoa học lần - 2010 Lập bảng câu hỏi từ nhân tố xác định bước 1, để gởi đến chuyên gia Chọn nhân tố có tầm quan trọng cao phương pháp chuyên gia Quyết định nhân tố cho mơ hình tốn ước lượng chi phí cơđiện chung cư Hình 1: Các bước thực chọn nhân tố ảnh hưởng cho mơ hình tốn Thực quy trình 1, biến sau nhận dạng: năm bắt đầu xây dựng, số tầng cao, tổng diện tích sàn xây dựng (GFA), giá thép xây dựng, giá xăng lúc khởi cơng, cấp cơng trình, giá ống thép, giá ống nhựa PVC, giá ống đồng, lương tháng cho công nhân điện lành nghề, lương nhân viên gián tiếp công trường, giá thiết bị điện phổ thông, giá dây đồng Sau dùng phương pháp chuyên gia (21 chuyên gia) để đánh giá độ quan trọng nhân tố, chọn tám (8) nhân tố có điểm cao dùng cho mơ hình ước lượng: năm khởi cơng cơng trình, giá dây đồng trung bình, số tầng cao, tổng diện tích sàn, cấp cơng trình, giá xăng lúc khởi cơng, giá thép xây dựng, giá cơng thợ (Bảng 1) Thu thập liệu cho tập mẫu tập kiểm tra Dữ liệu sử dụng nghiên cứu thu thập từ dự án thực thực địa bàn thành phố Hồ chí Minh, thời đoạn bảy năm từ năm 2003 đến 2009 Các biến độc lập có liên hệ với phần thiết kế cơng trình lấy theo hồ sơ thiết kế như, diện tích sàn, số chiều cao tầng, năm khởi công, tổng giá trị xây dựng phần điên Các biến độc lập lại giá dây đồng, giá thép xây dựng, giá xăng, giá nhân công thu thập từ số nguồn sau: - Giá dây đồng thu thập từ công ty Hometeck, thông qua liệu từ hồ sơ đấu thầu từ năm 2003 đến năm 2009 - Giá thép xây dựng thu thập từ Sở Tài Thành phố Hồ Chí Minh, theo cách lấy giá trị trung bình theo tháng quý từ năm 2003 đến năm 2009 - Giá nhân công thu thập từ công ty Hometeck, thông qua liệu từ hồ sơ đấu thầu từ năm 2003 đến năm 2009 - Giá xăng từ năm 2003 đến năm 2009 thu thập từ Sở Tài Thành phố Hồ Chí Minh, theo cách lấy giá trị trung bình theo tháng quý, với loại xăng đại diện Mogas 92 Bảng Tổng hợp mẫu (chung cư) dùng xây dựng mô hình TỒN BỘ TẬP MẪU Chung Năm xây cư dựng 1* 2003 2003 2003 2003 2003 2004 2004 2005 2005 10 2005 11 2005 12 2005 13* 2006 Cấp cơng trình 2 3 2 3 Số tầng cao 12 12 12 24 11 14 18 15 27 Diện tích sàn 18,680 11,990 3,819 10,313 1,508 74,800 16,838 5,482 2,413 6,384 90,720 13,350 43,258 Tổng chi phí M&E 17,991,030,154 10,891,272,973 1,508,745,741 9,367,948,138 595,823,248 99,865,600,000 9,924,841,783 4,347,178,213 1,673,762,449 6,640,431,764 108,374,904,692 14,400,546,467 130,763,522,078 Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26** 27 28 29 30* 31 32 33 34** Hội thảo Khoa học lần - 2010 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2007 2007 2007 2007 2007 2007 2008 2008 2008 2008 2008 2009 2009 2009 2 1 1 2 2 3 2 15 15 22 22 22 12 18 12 24 13 20 22 18 16 11 12 17 14 14 11,857 1,850 27,000 32,340 66,464 19,414 40,460 42,000 14,000 48,102 24,000 36,367 68,456 105,000 4,200 44,000 21,083 4,800 10,901 15,000 12,000 13,886,770,267 1,330,021,073 40,432,000,000 63,386,400,000 158,184,320,000 46,205,320,000 64,736,000,000 85,932,000,000 18,700,000,000 117,465,084,000 34,993,123,631 79,200,000,000 125,400,000,000 179,800,000,000 3,578,400,000 71,456,000,000 60,719,040,000 4,800,000,000 19,621,800,000 25,920,000,000 20,850,000,000 Ghi chú: 1*, 13*, 30*: ba dự án dùng để kiểm tra trình huấn luyện (validation); 26** 34**: hai dự án dùng để kiểm tra sau huấn luyện (checking) Tập mẫu gồm 34 cơng trình (Bảng 1) chia làm tập mẫu nhỏ hơn, với nhiệm vụ sau: - Tập thứ gồm 29 cơng trình dùng để huấn luyện mạng (training), nhằm tìm trọng số cho mạng Neuron - Tập thứ hai gồm 03 cơng trình dùng làm tập kiểm tra huấn luyện (Validation), nhằm so sánh sai số thực trình huấn luyện - Tập cuối cùng: gồm cơng trình dùng kiểm tra sai số q trình huấn luyện hồn thành Hai mẫu đưa vào chương trình ứng dụng cơng trình hồn thành nhằm kiểm chứng cho người sử dụng Mơ hình mạng Neuron Để xây dựng mơ hình mạng Neuron cho tốn ước lượng dùng mạng có cấu trúc đơn giản gọi mạng tiến (Feed forward network) Mạng có cấu trúc gồm biến đầu vào biến đầu sau (Hình 2): Bias đầu Bias đầu vào Năm khởi cơng Diện tích sàn xây dựng Số tầng cao Cấp cơng trình Giá dây đồng Giá xăng Giá thép Giá cơng thợ Chi phí xây dựng điện Một nút đầu hàm Purelin đầu vào 10 nút ẩn hàm tansig Hình Sơ đồ mạng Neuron gồm đầu vào,10 nút lớp ẩn nút đầu Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Mạng gồm có ba lớp, lớp đầu vào nút phân chia tín hiệu đến lớp Lớp thứ hai lớp ẩn (Hidden layer) gồm nút có chứa hàm phi tuyến Lớp đầu có nút chứa hàm phi tuyến Như mạng có đầu vào đầu lớp ẩn với N nút Số lượng nút lớp ẩn ngày chưa có lý thuyết tính tốn nút phù hợp với mơ hình định [6] Mặc dầu số lượng nút lớp ẩn cho mạng Feedforward xác định thông qua yếu tố sau: Đầu tiên người ta chọn số nút ẩn (Số nút vào+Số nút ra)/2; sau tiến hành huấn luyện để xem tốc độ huấn luyện sai số đầu nào, từ có bước điều chỉnh số nút thích hợp Vì thế, mơ hình chọn có 10 nút cho lớp Hidden layer dạng hàm truyền nút đầu hàm Purelin Huấn luyện mạng Việc huấn luyện mạng để tìm trọng số thực thơng qua chương trình Matlab Chương trình chọn nhà thiết kế có sẵn dụng cụ dùng cho mạng Neuron, có nhiều giải thuật huấn luyện để người sử dụng dễ dàng chọn lựa phù hợp với toán Quá trình huấn luyện thực hai tập mẫu mẫu huấn luyện mẫu so sánh (validation), bước đầu nút sử dụng hàm Tansig giống hàm nút ẩn Các bước thực huấn luyện mạng ANN sau: • Mở cửa sổ chương trình Matlap sau đánh lệnh nntool; • Kế tiếp ta nhập biến đầu vào từ hai tập mẫu, chia làm ma trận, ma trận đầu vào cho biến huấn luyện, ma trận đầu cho biến huấn luyện, ma trận đầu vào cho biến so sánh ma trận đầu cho biến so sánh; Sau nhập ma trận xong ta có tên bốn ma trận cửa sổ chương trình huấn luyện mạng • Ta tạo mạng cách nhấp vào nút New network chọn thông số theo dạng thiết kế (xem Hình 3) • Tiếp tục bấm vào nút Train để huấn luyện mạng, với tập mẫu vào (Hình 4) • Tiếp tục bấm nút Train network ta có biểu đồ đường sai số giảm theo bước huấn luyện, việc huấn luyện dừng lại giá trị sai số tập so sánh (Validation) bắt đầu có chiều hướng lên (Hình 5) Ở ta thấy giá trị sai số mạng 10-7, sai số giá trị scale quy chúng giá trị thật sai số lớn Để có sai số cần thiết mạng nói phần trên, ta lập thêm mạng chọn hàm nút xuất hàm Purelin sau thực lại bước huấn luyện trên, ta có sai số q trình huấn luyện (Hình 6) Hình Hình Trang Khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ Hình Hội thảo Khoa học lần - 2010 Hình Như ta dùng trọng số mạng thứ hai để ứng dụng ước lượng chi phí với sai số đầu 10-31 Xây dựng chương trình ứng dụng Excel Chúng ta cần có chương trình để ước lượng chi phí điện cho chung cư dành cho người sử dụng Ở cách đơn giản dùng chương trình Excel để tính tốn thơng qua trọng số tìm từ việc huấn luyện mạng Từ trọng số chương trình Matlap sau huấn luyện mạng với trung bình bình phương sai số (MES) 2.410-31, ta chuyển sang Excel để lập chương trình ước lượng chi phí phần điện chung cư Kết chương trình ứng dụng trình bày Hình Kiểm tra làm việc mạng qua tập mẫu kiểm tra Để kiểm tra khả làm việc mơ hình ước lượng ta dùng hai mẫu kiểm tra cuối cùng, để biết độ xác mơ hình Hai mẫu thu thập tổng 34 mẫu, để lại khơng tham gia q trình huấn luyện hay so sánh Nhập liệu hai mẫu (chung cư) vào chương trình Excel kết sau: Hình Chương trình ước lượng tính Excel Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 • Giá trị sai số giá trị thực giá trị ước lượng cho cơng trình thứ -2.13%, giá trị sai số chấp nhận ước lượng • Giá trị sai số giá trị thực giá trị ước lượng cho cơng trình thứ hai 8.1%, giá trị sai số chấp nhận ước lượng Kết luận Mơ hình mạng ANN trình bày sử dụng để ước lượng chi phí điện cho chung cư giới hạn giá trị max Bảng sau: Bảng Giá trị giới hạn mơ hình ước lượng Stt Min Max Năm xây dựng 2,003 2,014 Cấp cơng trình Số tầng cao 24 Diện tích sàn 1,508 105,000 Gía nhân cơng 55,000 180,000 Giá dây điện 2,740 8,960 Giá xăng 5,400 31,000 Giá thép Tổng chi phí điện 5,400 26,800 595,823,248 435,000,000,000 Mơ hình mạng ANN trình bày bên góp phần giải tốn ước lượng chi phí thực tế có độ xác cao, sai số nhỏ, có quan hệ nhân phi tuyến Các nhà quản trị dự án để dự đoán chi phí, từ quản trị tốt dự án Không dừng lĩnh vực nhỏ mà mơ hình mạng Neuron dùng dự đoán, dự báo nhiều lĩnh vực khác quản trị, tài chính, marketing hay quản trị nguồn nhân lực Tham khảo [1] Phan Văn Khoa, Lưu Trường Văn, Lê Hồi Long “Ước lượng chi phí xây dựng chung cư mạng neuron nhân tạo”, Tạp chí Phát triển Khoa học & Cơng Nghệ (Đại học Quốc gia TP.HCM), tập 10, số 11-2007, trang 84-92 [2] Chester G Wilmot Bing Mei “Neural Network Modeling of Highway construction costs“, ASCE, Journal of Construction Engineering and Management, 7/2005 [3] Margaret W Emsley, David J Lowe, A Roy Duff, Anthony Harding Adam Hickson “Data modelling and the application of a neural network approach to the prediction of total construction costs” Construction Management and Economics (2002) 20, trang 465–472 [4] Hojjat Adeli Mingyang Wu “Regularization Neural Network For Construction Cost Estimation”, ASCE, Journal of Construction Engineering and Management, (1998) [5] Goh Bee-Hua “Evaluating the performance of combining neural networks and genetic algorithms to forecast construction demand: the case of the Singapore residential sector”, ECAM, 1998 [6] Xiaoying Liu “An ANN approach to assess project cost and time risk at front-end of projects”, Master Thesis, Canada (1998) Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 VỀ HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC CỦA NỀN MIỀN GẦN VÀ MÓNG DƯỚI CƠNG TRÌNH CHỊU RUNG ĐỘNG (TRƯỜNG HỢP NỀN LÀ ĐẤT DÍNH) TS Dương Hồng Thẩm Phó Trưởng khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ - Trường ĐH Mở TpHCM Tóm tắt: Bài báo nêu lên phương trình vi phân cai quản cân cơng trình chịu rung động Phương trình rút từ điều kiện cân Momen thành phần gây trượt xoay Momen thành phần chống trượt Các yếu tố sức chống cắt huy động, giảm chấn nhớt Coulomb diện khối đất đắp từ đáy móng trở lên đưa vào xem xét Cơng thức HSATỔĐ giải thích cho khuynh hướng giảm ổn định đất ảnh hưởng động Abstract: This article deals with a governing equation of motion of nearfield soil foundation subjected to vibration This equation is withdrawn by equating the Moment of sliding blocks to that of resisting block Some factors like the mobilized soil strength, Coulomb’s viscous Friction over the sliding face and the soil mass located above the level of depth of footing The formula results in a trend of decreae of soil stability due to dynamic effects Từ khóa: Hệ số an tồn ổn định động – Sức chống cắt huy động – Ảnh hưởng động Đặt vấn đề Động lực học đất mảng đề tài rộng lớn phức tạp Ứng xử quan hệ ứng suất biến dạng đất nằm móng chịu dao động_ thường xem miền gần _ hay lan truyền gây ảnh hưởng tương tác diện rộng _thường xem miền xa, miền truyền sóng_ … chưa nghiên cứu phương diện lý thuyết, thí nghiệm lẫn thực nghiệm Do vậy, trước hết đánh giá cân ổn định chịu rung động cần nghiên cứu phát triển thêm, để đóng góp bổ khuyết để giúp nâng cao nhận thức đất chịu tải trọng tổng quát Trong điều kiện nay, khó đề mơ hình chung cho toán tương tác kiểu chịu ảnh hưởng động; giải khả dĩ, thường phải kèm với hay vài phương pháp giải tích thích hợp chế nghiên cứu hỗn hợp; đơi khi, kết khơng thích hợp với toán khác [2] Phương pháp phân tích lý thuyết kết hợp với thực nghiệm _đo lường, quan trắc, phân tích, tiên đốn tương quan, mơ hình thu nhỏ_ lý thuyết dựa thực nghiệm (experimentally based theoritical research) cần thiết Với tiến khoa học kỹ thuật đo lường chẩn đoán kỹ thuật đại sử dụng vật liệu cảm biến, đầu đo gia tốc…các nghiên cứu nửa thực nghiệm trở thành mắt xích quan trọng việc đánh giá ổn định động cho cơng trình chịu ảnh hưởng dao động truyền từ vào Hai yếu tố quan trọng toán chịu ảnh hưởng (dao động) lực quán tính (gây áp lực phụ thêm) sức chống cắt huy động (mobilized) Các kết nghiên cứu tác giả lý thuyết thí nghiệm phòng [5][7]cho thấy sức chống cắt suy giảm (chủ yếu thành phần góc ma sát giảm) thông số sức chống cắt lực dính góc ma sát giảm theo tốc độ giảm mức độ khác Nghiên cứu nhằm đưa công thức xác định HSATỔĐ cho hai thơng số nói trên, lấy giới hạn nghiên cứu với đối tượng đất dính (có c phi) để bổ sung cho kiến thức đánh giá ổn định qua HSATỔĐ nói Một số biện luận lý thuyết ảnh hưởng Áp lực nước lỗ rỗng, cách giải giải tích phương trình vi phân … vận dụng vào đánh giá miền gần (near field) để đồng hành với nghiên cứu ảnh hưởng Nguồn- Môi trường truyền – Đích miền xa (far field) Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Thiết lập toán – Biểu thức HSATỔĐ 2.1 Mơ hình sử dụng Đánh giá ổn định xác định mức độ an toàn nguy sụp đổ tổng thể, tổn thất sức chống cắt Việc đánh giá biểu thị qua Hệ số an tồn ổn định (HSATƠĐ), có giá trị tổng lực/mômen chống nguy chia cho tổng lực/mômen gây nguy Một công thức tiêu biểu Maxlov, N.N HSATỔĐ sau [1]: P cosθ i tan ϕ R η= i Pa + (W + S )d Trong S Lực qn tính nằm ngang, tính gia tốc đo nhân với khối lượng tồn cơng trình, biểu thị theo % trọng lượng cơng trình W Lực ngang (lực gió, áp lực đất) P Tải trọng cơng trình Biểu thức HSATỔĐ thường lập cho đất dính bão hịa nước, sức chống cắt khơng đổi theo thời gian; trọng lượng cơng trình khơng đổi, gia tốc khơng đổi nên theo thơng thường lực qn tính S khơng đổi Một giả thiết khác dùng gia tốc tính mặt đất miền tự khơng có cơng trình, đem giá trị áp dụng cho trường hợp có cơng trình, chung cho độ sâu Kế thừa nghiên cứu trước Triandafilidis, G.E [3], theo lấy mơ hình nghiên cứu dựa mặt trượt trụ tròn, áp lực (tổng) thẳng đứng, sử dụng số giả thiết mặt phá hoại Fellenius, thể hình vẽ đây: qo B d q (t) P(t) θ W.sinθ TRỌNG TÂM W W.cosθ Hình 1: Giả thiết tâm trượt mép móng Fellenius cân động khối lăng thể chuyển động [theo 4] Mơ hình có đặc điểm phù hợp với đất dính chưa xét đến yếu tố phụ thuộc thời gian sức chống cắt; ngồi ra, tranh luận ứng xử đất xoay khơng thể có trục quay cố định thời điểm chuyển động được, trước sức chống cắt huy động cách hoàn tồn (lúc biến dạng nhỏ, đất dính thường có thuộc tính chảy dẻo_lưu biến_ lớn) Phân tích tỏ hạn chế, giới hạn tốn a) cho đất dính túy; b) bị buộc chấp nhận số giả thiết khác hình học vị trí tâm cung trượt trục thẳng đứng qua mép móng); c) vị trí tâm trượt dùng chung cho hai tốn tĩnh động 2.2 Các thơng số bổ sung mơ hình hiệu chỉnh với khối trượt dao động Nghiên cứu phát triển lên vị trí tâm cung trượt Theo thành phần lực Mômen tác động lên sau: • Các thành phần gây trượt Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 o Lực thẳng đứng tĩnh hoạt tải từ thượng tầng gây áp lực tựa tĩnh (contact pressure) chưa có dao động (khơng có gia tốc) o Lực qn tính thẳng đứng phát sinh lên khối lượng thượng tầng o Lực quán tính nằm ngang phát sinh lên khối lượng thượng tầng o Các nội lực khác chân cột (Mômen lực cắt ngang) o Áp lực phụ thêm khối miền gần tham gia chuyển động _tựa tĩnh_ có chuyển vị móng tác dụng lực qn tính dao biến • Các thành phần chống cắt (chống trượt) o Sức chống cắt huy động (gồm sức chống cắt tĩnh ban đầu sức chống cắt tăng thêm (do nén chặt có) giảm thiểu (do cắt động với ứng suất nén cắt dao biến_ vịng Mohr biến đổi, khơng cố định) o Lực quán tính o Lực ma sát nhớt Coulomb phát triển cung trượt o Lực quán tính trọng lượng khối đất đắp tham gia dao động Dưới AHĐ, sức chống cắt huy động phụ thuộc vào thời gian chịu ảnh hưởng rung động, cường độ rung, loại đất, áp lực nước lơ rỗng phát sinh có rung động, kiểu độ cứng móng thượng tầng cơng trình (như tổng thể), loại chấn động (chu kỳ, hay tuần hồn, xung kích hay nhiễu loạn ), giảm chấn vật liệu tham gia dao động (vật liệu cơng trình, vật liệu đất nền) Sức chống cắt viết sau s(t) = n ∑s i =1 u su = = (C uu l cot angϕ + ∑ Pi cos α i ) tan ϕ (2) l ∫ s(t )ds Việc sử dụng giá trị lực dính Cuu khơng cố kết, khơng nước thiên an toàn xét ngắn hạn Như vậy, tỷ số thành phần chống trượt gây trượt M + M G + M SCC + M DD + M CF M ∑ chTruot η= I = (3) M qq ' M GTruot Các thành phần chống trượt MI = ∑ m.d 2θ&& Mômen lực qn tính quay khối trượt hình quạt trụ trịn, khối lượng m= W/g với bán kính quay d, W trọng lượng khối trượt; mơmen có khuynh hướng chống lại xoay ổn định Để phục vụ tính tốn ban đầu, chọn d = λB MG = ± ∑ W d (sin θ  →θ ) Mômen khối tâm khối lăng thể trượt bị dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu, góc xoay thường nhỏ nên chấp nhận sinΘ ~ Θ Dấu + khối tâm lệch khỏi vị trí cân có khuynh hướng gây M chống xoay, dấu – ngược lại (tức lệch gây xoay) MSCC = α R ∑ smo b ∆si = κπ B smob Mômen lực chống cắt huy động tổng độ dài cung trượt, với α hệ số giảm sức chống cắt su theo thời gian chịu ảnh hưởng động; R bán kính cung trượt (khoảng cách từ tâm xoay đến cung trượt trịn, khơng đồng với bán kính hồi chuyển r nói bên trên) trụ tròn; Trường hợp chuyển động trượt, sức chống trượt huy động sức chống trượt thừa dư smob= sres, gây Mômen MSCC = α R ∑ smo b ∆si = κπ B smob Trang Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 MĐĐ = [qo + q (t )]( R.cos θ  → B )2 Mômen chống trượt khối đất đắp từ đáy móng trở lên, gồm áp lực tựa tĩnh động tham gia vào dao động Do giả thiết góc Θ nhỏ, RcosΘ ~ B Trị số MĐĐ viết lại [qo + q (t )].B 2 MCF = µ Phản lực N tích phân tồn cung trượt [có chiều dài πB] (θ& ) Mơmen chống trượt thành phần Ma sát nhớt kiểu Coulomb phát triển cung trượt Biểu thức ngoặc đơn vận tốc chuyển dịch xoay µ hệ số Ma sát nhớt Coulomb Trong trường hợp thơng thường móng đất sét, để chiết giảm thông số tỉ lệ tham số thứ nguyên, xem sơ đồ cung trượt trụ tròn Prandtl, sau: N MGT = 1/2(qb+ p(t))B Mômen gây trượt áp lực tựa tĩnh qb áp lực động (được giả thiết dạng có chu kỳ thay trị số có cường độ tăng giảm +/-) phát sinh có thêm lực qn tính phát sinh tồn thể khối lượng dao động thượng tầng kết cấu (qui qui tụ móng), hạ tầng kết cấu (móng, nêm nén chặt, khối “đeo theo” added mass [4][8] bên nêm nén chặt); d khoảng cách từ tâm cung trượt đến tâm móng Riêng giá trị áp lực biến thiên theo thời gian p(t), lực dao biến (cyclic_ tức biến thiên có chu kỳ) xác định P p (t ) = o (1 + cos ωt + sin ωt ) (4) 2mω m tổng khối lượng thượng tầng (xem tập trung móng), cộng với khối lượng móng, nêm nén chặt tĩnh, khối đeo theo động Dựa vào kết cắt động (trên hộp cắt hiệu chỉnh, tiến hành với ứng suất pháp dao biến để tạo trạng thái ứng suất không cố định, công bố Thẩm, D.H [7]), có dạng giảm theo thời gian phù hợp với biểu thức lý thuyết Lyakhov, G.M [4] sau: sm ob = suα ex p ( −κ t ) (5) Trong α Hệ số phụ thuộc vào cấp áp lực pháp tuyến áp đặt thí nghiệm cắt động hộp cắt hiệu chỉnh; κ Hệ số thực nghiệm 0.2 (theo [4]) su Sức chống cắt ban đầu, xác định từ thí nghiệm cắt nhanh khơng nước cắt cánh trường Tác giả báo có kết cắt động hộp cắt hiệu chỉnh, rằng, sức chống cắt su giảm theo thời gian chịu rung động mẫu [7] Trang 10 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Nhận xét : Qua đồ thị cho thấy việc sử dụng nhiều cỡ hạt cốt liệu làm cho tính thấm bê tơng rỗng giảm đáng kể Khi dùng nhiều kích cỡ hạt khác nhau, hạt có kích thước nhỏ lấp đầy khoảng trống hạt lớn làm cho độ rỗng bê tông rỗng giảm xuống, điều gây cản trở cho nước bê tơng rỗng, làm cho tính thấm bị giảm xuống Khi tỉ số Đ/X tăng khả nước bê tơng rỗng tăng Khi Đ/X tăng, nghĩa lượng dùng xi măng giảm, hồ xi măng đủ bao bọc liên kết hạt cốt liệu, khơng có lượng hồ xi măng thừa để lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu, làm tăng lỗ rỗng hở cấu trúc bê tơng rỗng Chính điều giúp cho bê tổng rỗng thoát nước dễ dàng KẾT LUẬN Qua số kết nghiên cứu bê tông rỗng, kết luận bê tông rỗng loại vật liệu thân thiện với môi trường Do có khả nước cao cường độ chịu nén vừa phải nên bê tơng rỗng thay bê tông đặc thông thường cơng trình cơng cộng lề hành, cơng viên, bãi đổ xe, … nhằm giảm bớt tình trạng ngập lụt sau mưa lớn, gây ô nhiễm nguồn nước Đồng thời bổ sung lại nguồn nước ngầm dần cạn kiệt, từ cân sinh thái, góp phần xây dựng mơi trường xanh TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Nguyễn Văn Chánh, Nguyễn Hồng Duy, Hồng Phạm Nam Hn Kỹ thuật Bê Tơng Rỗng dùng Xây dựng Lề đường Cơng trình Cơng cộng Tuyển tập hội nghị khoa học & công nghệ lần thứ 9, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2005 PGS TS Nguyễn Văn Chánh, Nguyễn Hoàng Duy, Hoàng Phạm Nam Huân Nghiên cứu tính thấm nước bê tông rỗng Tuyển tập hội nghị khoa học & công nghệ lần thứ 9, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2005 PGS TS Nguyễn Văn Chánh Nghiên cứu chế tạo bê tơng rỗng cho cơng trình thị công cộng vật liệu thân thiện với môi trường.Báo cáo tổng kết kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp đại học quốc gia Tp.HCM, 2008 T Abadjieva and P Sephiri, Investigations on Some Properties of no-Fines Concrete, Department of Civil Engineering University of Botswana, Private Bag 0061 Gaborone, Botswana Khathleen Low, Narayanan Neithalath, Characterization of Pore Structure in Enhanced Porosity Concrete Clarkson University, Potsdam, NY 2008 Concrete Construction Publications, Incorporated Cement & Concrete Association of New Zealand Porous concrete slabs and pavement drain water Concrete construction,Vol 28,No Lâm Ngọc Trà My, Luận văn thạc sĩ “ Nghiên cứu ứng dụng bê tông rỗng để xây dựng đường nội khu dân cư đô thị”, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2009 Trang 73 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 PIN MẶT TRỜI - SẢN PHẨM HỮU ÍCH TỪ NGUỒN NĂNG LƯỢNG THIÊN NHIÊN VÔ TẬN ThS.Trần Thanh Trang GV khoa kỹ thuật & Công nghệ, nghiên cứu sinh chuyên ngành công nghệ hiển thị Trường Đại học Yeungnam-Hàn Quốc TÓM TẮT Dựa số liệu thống kê vấn đề tiêu thụ lượng năm 2004 2009, nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng nguồn lượng nhiên liệu hóa thạch có giới hạn định chí có nguy thiếu hụt Điều đưa cảnh báo tương lai không xa phải tập trung nghiên cứu sử dụng nguồn lượng tái tạo Nguồn lượng tái tạo bao gồm lương mặt trời, lượng gió kể lượng địa nhiệt, …Trong số đó, lượng mặt trời đóng vai trị quan trọng cơng nghệ thay lượng nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, chi phí cho việc chuyển đổi lượng sử dụng pin mặt trời làm từ vật liệu bán dẫn vô truyền thống tương đối cao bất lợi Một loại pin mặt trời thay với chi phí rẻ nghiên cứu, pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu DSSC Nó thu hút nhiều ý tồn giới lĩnh vực học thuật công nghiệp đặc điểm bật nó, cấu trúc đơn giản, chi phí chế tạo thấp, hiệu suất chuyển đổi lượng tương đối thân thiện với môi trường Trong báo này, tác giả cố gắng cải tiến việc thực thi quang điện pin mặt trời DSSC sử dụng chất cảm quang chất điện phân đặc biệt sáng chế phịng thí nghiệm Kết đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện 10%, cần phải tiếp tục cải tiến tuổi thọ hiệu suất pin cao để phù hợp với ứng dụng thực tiễn Abstract Based on the statistical data of the energy consumption in 2004 and 2009, demand for energy consumption increasing while the resources of fossil fuels energy has certain limits and even risk loss This has given warning that we must focus on research and use of renewable energy sources in the near future The renewable energy sources include solar energy, wind energy, geothermal energy, etc… Among them, solar energy is likely to play a key role as one of the technologies that can replace fossil fuels in the generation of mass energy However, the current high cost of energy conversion using solar cells made from traditional inorganic semiconductors imposes a restriction on their mass usage Alternative cheaper solar energy technologies are therefore under intensive studying, and in this context dye-sensitized solar cell (DSSC) has emerged as an important class of photovoltaic device It has attracted much attention throughout the world from both academic and industrial fields as a promising alternative to silicon-based solar cells because of its advantages such as simple structure, low-cost manufacturing, promising energy conversion efficiency, and low environmental impact In this paper, we try to improve photovoltaic performance in dye-sensitized solar cells using novel dye and electrolyte As the results, the highest efficiency recorded by DSSCs have reached over 10%, but needs to be further improved in life-time, and power conversion efficiency for practical applications Tóm tắt I ĐẶT VẤN ĐỀ Theo số liệu thống kê gần nhà khoa học danh tiếng giới vấn đề tiêu thụ lượng năm 2009, giới sử dụng lượng dầu mỏ chiếm tỷ lệ 37.8%, lượng than đá 24.3%, lượng khí tự nhiên 23.6%, lượng hạt nhân 6.1% lượng tái tạo chiếm tỷ lệ 8.1% Trong đó, kết khảo sát năm 2004 Trang 74 Khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 lượng tái tạo sử dụng giới chiếm tỷ lệ 0.5% Một thật hiển nhiên lại lần minh chứng cho nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng nguồn cung cấp từ dầu mỏ, than đá, khí hay lượng hạt nhân có giới hạn định có nguy ngày thiếu hụt trầm trọng, lượng tái tạo xem vô hạn Năng lượng tái tạo lĩnh vực nghiên cứu ưu tiên hàng đầu kỷ 21 Vì vậy, nghiên cứu gần nhà khoa học tập trung vào việc khai thác sử dụng có hiệu lượng tái tạo Theo ước tính nhà khoa học đến năm 2050 giới sử dụng lượng tái tạo chiếm tỷ lệ 48% Năng lượng tái tạo bao gồm lương mặt trời, lượng gió kể lượng địa nhiệt Bài viết tác giả tập trung vào việc giới thiệu nghiên cứu liên quan đến lượng mặt trời- ứng viên tiềm năng lượng tái tạo Khi đề cập đến việc sử dụng lượng mặt trời hẳn người nghĩ đến loại pin mặt trời có nhiệm vụ chuyển đổi từ lượng mặt trời sẵn có sang dạng lượng điện để phục vụ cho nhu cầu sử dụng Có nhiều loại pin mặt trời phát minh nhà khoa học, loại pin mặt trời có ưu nhược điểm khác nhau, chẳng hạn pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang vô cơ, pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu cơ, pin mặt trời sử dụng vật liệu quang điện màng mỏng, …Tuy nhiên, vấn đề chi phí cho việc chế tạo, kết hợp với hiệu suất tuổi thọ pin đặc tính nhà khoa học ưu tiên xem xét hàng đầu trình nghiên cứu chế tạo Đối chiếu với tiêu chuẩn loại pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu xem ứng viên sáng giá dễ chế tạo, chi phí thấp, hiệu suất cao, thân thiện với môi trường tuổi thọ tương đối Pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu có tên gọi tắt DSSC (được viết tắt từ tên tiếng Anh Dye-sensitized solar cell) DSSC phát minh giáo sư Gratzel thuộc trường đại học bách khoa Thụy Sỹ năm 1991, kể từ DSSC nhà khoa học giới khai thác, kết bước đầu giới hạn phịng thí nghiệm thực lan rộng thời đại ngày Một số ứng dụng tiêu biểu pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu minh họa hình 1: Hình 1: Các ứng dụng tiêu biểu pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu DSSC, a) dùng điện thoại di động, b) dùng chiếu sáng cơng cộng, c) dùng a) hình cảm quang LCD b) c) Trang 75 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tác giả sử dụng phương pháp thực nghiệm, tồn qui trình chế tạo pin mặt trời thực phịng thí nghiệm chun biệt Về bản, cấu tạo DSSC hình vẽ 2: Hình 2: Cấu trúc pin mặt trời sử dụng vật liệu cảm quang hữu (DSSC) Anode FTO glass (Fluorine doped Tin Oxide glass) điện cực thủy tinh có phủ lớp dẫn điện suốt cho ánh sáng mặt trời xuyên qua cách dễ dàng Trong thí nghiệm tác giả sử dụng FTO glass thương mại (Solar 2.5 mm thickness, 10Ω/sq, Nippon sheet Glass - Japan) Lớp TiO2 sử dụng để vận chuyển điện tử để giữ dye đặc tính hấp dẫn TiO2 mà vật liệu khác khơng có tính suốt, có kích thước nhỏ diện tích bề mặt lớn cộng với cấu trúc có nhiều lỗ rỗng nên dễ dàng cho việc hút bám dye Trong thí nghiệm tác giả sử dụng TiO2 thương mại với kích thước hạt 13 nm (Solaronix - Switzerland) Dye vật liệu hữu tổng hợp nhạy với ánh sáng mặt trời Trong thí nghiệm này, dye vật liệu cảm quang hữu tổng hợp phịng thí nghiệm (*) Electrolyte chất điện phân sử dụng để cung cấp điện tử cho dye Trong thí nghiệm dung dịch điện phân hỗn hợp muối Iốt sáng chế điều kiện đặc biệt (**) Điện cực cathode FTO glass có phủ lớp platin để ngăn không cho ánh sáng khỏi pin Nguyên lý hoạt động DSSC giải thích đơn giản sau: Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào pin thông qua anode dye hấp thụ photon ánh sáng mặt trời làm cho điện tử dye chuyển từ trạng thái tự sang trạng thái kích thích Các điện tử trạng thái kích thích di chuyển qua lớp TiO2, chúng khuếch tán lớp TiO2 sau chúng Trang 76 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 di chuyển vế phía điện cực anode Dye bị điện tử dye bị oxi hóa, dye muốn khôi phục lại trạng thái ban đầu cách nhận điện tử từ chất điện phân Điều làm cho chất điện phân bị oxi hóa bị điện tử Chất điện phân khơi phục lại trạng thái ban đầu cách nhận điện tử từ điện cực cathode Kết thúc chu kỳ vận hành pin, vậy, có dịng điện xuất từ anode đến cathode III KẾT QUẢ Các kết đo đạc đáp ứng pin lấy trung bình 10 mẫu thí nghiệm Đầu tiên, để kiểm tra tỷ số truyền quang thông qua điện cực anode, tác giả sử dụng máy đo tỷ số truyền (transmittance) Hình trình bày phổ truyền quang điện cực FTO sau phủ lớp phim TiO2 với độ dày 8µm, bước sóng điều khiển từ 300nm đến 800nm tương ứng với tầm ánh sáng cực tím vá ánh sáng nhìn thấy Tỷ số truyền đạt mức cao gần 80% tầm ánh sáng nhìn thấy Như vậy, thất cịn lại gần 20% phản xạ hấp thụ điện cực FTO Hình 3: Phổ truyền quang điện cực anode FTO sau phủ lớp phim TiO2 Hình trình bày hiệu suất chuyển đổi photon thành dịng điện (incident photon to current conversion efficiency-IPCE) pin IPCE thay đổi theo bước sóng IPCE định nghĩa tỷ số số điện tử tạo ánh sáng mạch (tải) với số photon ánh sáng tới, mô tả theo biểu thức sau: 1250 xPhotocurentdensity ( µA / cm ) (1) Wavelength(nm) xPhotonflux(W / m ) Trong mật độ dịng quang (photocurrent density) xác định trạng thái ngắn IPCE = mạch Giá trị IPCE tối đa đạt thí nghiệm khoảng 86% Giá trị thay đổi tùy theo độ dày lớp phim TiO2 Trang 77 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Hình 4: Hiệu suất chuyển đổi photon thành dòng điện DSSC Sử dụng mô mặt trời (Solar simulator: Keithley model 2400 - LG) với công suất ánh sáng đầu vào 100mW/cm2 (tương ứng với 10% tổng công suất ánh sáng mặt trời) Đặc tuyến J-V đo thể hình thơng số quang điện tóm tắt bảng Hình 5: Đặc tuyến J-V DSSC Bảng 1: Các thông số quang điện DSSC Mật độ dòng điện Điện áp hở mạch Hệ số đầy Hiệu suất ngắn mạch (VOC-V) (Fill Factor, FF%) (efficiency, η%) (JSC-mA/cm2) 19.03 0.75 70.35 10.02 Hiệu suất chuyển đổi lượng quang điện pin xác định sau: J V FF η = SC OC (2) Pin Trong đó: Pin cơng suất ánh sáng đầu vào, FF hệ số đầy, J SC mật độ dòng điện ngắn mạch (short-circuit current density), VOC điện áp hở mạch (open-circuit voltage) Trang 78 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Vmax J max Pmax = (3) VOC J SC VOC J SC Vmax J max điện áp mật độ dịng điện cực đại Vì hiệu suất chuyển đổi lượng quang điện pin tính: P η = max (4) Pin Trong thí nghiệm này, cơng suất cực đại đo 250.5mW tương ứng với diện tích tích cực pin 0.25cm2 Để kiểm tra tuổi thọ pin, tác giả tiến hành đo đạc việc thực chức FF = quang điện sau ngày Kết thể hình 6, sau 50 ngày hiệu suất chuyển đổi quang điện pin 65% so với hiệu suất đo lúc ban đầu Điều giải thích dễ dàng rò rỉ ăn mòn điện cực chất điện phân lỏng Đây nhược điểm lớn pin mặt trời dạng DSSC sử dụng chất điện phân lỏng Hình 6: Hiệu suất chuyển đổi quang điện pin suy giảm theo thời gian IV KẾT LUẬN Rõ ràng, so với hiệu suất loại pin mặt trời khác hiệu suất đạt 10.02% kết đầy hứa hẹn tương lai Tuy nhiên, kết bước đầu, tiền đề để từ tác giả tiếp tục tìm giải pháp cho việc nậng cao hiệu suất pin Mặt khác, việc đưa kết có từ phịng thí nghiệm vào ứng dụng thực tiễn sống lại gặp phải số khó khăn định hầu hết pin mặt trời chế tạo phịng thí nghiệm có kích thước nhỏ, cơng suất đầu thấp, nên thích hợp với ứng dụng công suất thấp Thách thức đặt cho tác giả nói riêng nhà khoa học nói chung phải nghiên cứu chế tạo pin mặt trời có kích thước lớn hơn, hiệu suất cao để phục vụ cho ứng dụng thực tiễn Làm để tăng hiệu suất chuyển đổi lượng tuổi thọ khả ứng dụng thực tiễn pin tác giả đưa viết Trang 79 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 [In 1931, not long before he died, Edison told his friends Henry Ford and Harvey Firestone: “I’d put my money on the sun and solar energy What a source of power! I hope we don’t have to wait until oil and coal run out before we tackle that.”] Ghi chú: (*) (**) sản phẩm sáng chế dùng riêng cho phịng thí nghiệm, chưa phép cơng bố chi tiết V TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Grätzel, Conversion of sunlight to electric power by nanocrystalline dye-sensitized solar cells, Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry 164 (2004) 3–14 [2] M.C Kao, H.Z Chen, S.L Young, C.Y Kung, C.C Lin, The effects of the thickness of TiO2 films on the performance of dye-sensitized solar cells, Thin Solid Films 517 (2009) 5096-5099 [3] David Cahen, Gary Hodes, Michael Gratzel, Jean Franois Guillemoles, Ilan Riess, Nature of photovoltaic action in Dye-sensitized solar cells, J Phys Chem B, 2000, 104(9), 20532059 [4] Yongzhe Zhang, LihuiWu, Erqing Xie, Huigao Duan,Weihua Han, Jianguo Zhao, A simple method to prepare uniform-size nanoparticle TiO2 electrodes for dye-sensitized solar cells, Journal of power sources 189 (2009) 1256-1263 [5] Qing Wang, Seigo Ito, Michael Gratzel, Francisco Fabregat-Santiago, Ivn Mora-Ser, Juan Bisquert, Takeru Bessho, and Hachiro Imai, Characteristic of high efficiency dye-sensitized solar cells, J Phys Chem B, 2006, 110 (50), 25210-25221 [6] David F.Watson and Gerald J Meyer, Electron injection at dye-sensitized semiconductor electrodes, Annu Rev Phys Chem 2005 56:119–56 [7] Naoki KOIDE, Yasuo CHIBA and Liyuan HAN, Methods of Measuring Energy Conversion Efficiency in Dye-sensitized Solar Cells, Japanese Journal of Applied Physics, Vol 44, No 6A, 2005, pp 4176–4181 [8] Franois Pichot, and Brian A Gregg, The Photovoltage-Determining Mechanism in DyeSensitized Solar Cells, J Phys Chem B, 2000, 104 (1), 6-10 Trang 80 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 MƠ PHỎNG CÁC QUI TRÌNH CƠNG TÁC SINH VIÊN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC Nguyễn Văn Khanh Khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ - Trường ĐH Mở TpHCM TĨM TẮT : Các qui trình cơng tác sinh viên trường Đại học đa dạng, phức tạp tùy theo tính chất quản lý trường mà có đặc điểm khác Mơ hình tham số đầu vào nghiên cứu cụ thể trường Đại học Mở Tp.HCM Ứng dụng kỹ thuật mô để phân tích đánh giá hệ thống thơng qua số vận hành thể kết qủa mơ phỏng; từ xác định hướng cải tiến hệ thống GIỚI THIỆU Nâng cao hiệu công tác sinh viên nhu cầu cấp thiết công tác quản lý trường Đại học Phương pháp phân tích chọn sử dụng kỹ thuật mô với mục tiêu mô đánh giá qui trình cơng tác sinh viên có trường Đại học Mở Tp.HCM Trên sở xây dựng phương án nâng cao hiệu qui trình cơng tác sinh viên thơng qua mơ hình cải tiến Nghiên cứu thực thu thập xử lý số liệu để xác định tham số đầu vào cuả mơ hình mơ phỏng, mơ hình hố hệ thống qui trình mơ hệ thống qui trình cơng tác sinh viên(QTCTSV) Nghiên cứu giới hạn phạm vi cơng tác quản lý phịng Cơng tác sinh viên - Đại học Mở Tp.HCM; xây dựng phương pháp ứng dụng kỹ thuật mô hệ thống QTCTSV với phương tiện phần mềm mô Arena Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp thu thập liệu : Quan sát ngẫu nhiên, thu thập số liệu đơn từ ngày kết hợp với vấn chuyên gia • Phương pháp chọn mẫu : Lấy mẫu ngẫu nhiên đơn giản theo nhóm • Các tiêu, thang đo, đánh giá giải pháp : Kiểm định Chi-square để xác định mức độ phù hợp phân bố xác suất, phương pháp biểu đồ Welch để xác định thời gian khởi động (warm up), dùng thống kê so sánh phương pháp khoảng tin cậy dựa vào kiện độc lập để kiểm tra độ tin cậy mơ hình NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Nguyễn Lan Phương, Sử dụng kỹ thuật mô để tái thiết kế qui trình quản lý đào tạo trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Luận văn cao học, Đại học Bách Khoa , ĐHQG – HCM, 2007 Giống hai đề tài: mơ qui trình quản lý trường Đại học Khác hai đề tài: Một số qui trình quản lý hai phịng thuộc hai trường khác nhau, có đặc điểm tính chất quản lý khác đồng thời phương pháp xây dựng mơ hình khác (phương pháp phát thực thể vào hệ thống)… MÔ HÌNH HĨA HỆ THỐNG CÁC QUI TRÌNH CƠNG TÁC SINH VIÊN 3.1 Mơ tả cơng tác qui trình Tiếp nhận tân sinh viên : Thời gian nhận hồ sơ khoảng 10 ngày làm việc Đăng ký môn học : Thời gian đầu học kỳ, sinh viên đăng ký môn học trực tuyến thời hạn tháng Sau kết thúc đăng ký trực tuyến, sinh viên phép điều chỉnh đăng ký môn học theo qui định trường đăng ký môn học trực tiếp phịng Cơng tác sinh viên thời hạn – tuần Trang 81 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Bộ phận tiếp sinh viên nhận tất loại giấy tờ sinh viên phân loại giấy tờ để điều phối đơn từ cho phận có liên quan xử lý Các nhân viên nhận giấy tờ chịu trách nhiệm giải quyết, sau mang giấy tờ xử lý gửi lại cho phận tiếp sinh viên để trả cho sinh viên 3.2 Tạo mơ hình qui trình Các thực thể di chuyển đơn từ sinh viên vào hệ thống qua phân bố số thực thể đến, hình thành qua số liệu thu thập đơn từ ngày Phân bố số lượng đến xây dựng qua phép chọn mẫu kiểm định tính phù hợp (goodness of fit test) phân bố Sơ đồ vài qui trình mơ hình mơ tương ứng thể sau: T â n si nh vi ê n Nộp h sơ trúng ển P.ti ếp nhận tân si nh vi ên Ki ểm tra h sơ không đạt Đăng ký môn h ọc & đóng h ọc phí T vấn cho tân si n h vi ên không Đăng ký d ự thi CT đặc bi ệt? có P.QL đào t ạo Đăng ký d ự thi không Khám sức kh ỏe? có Trạm y t ế Đóng l ệ phí & khám sức khỏe khơng Đóng bảo hi ểm y t ế? có Đóng bảo hi ểm y t ế P.Cơng tác trị M ua đồng ph ục th ể dục Si nh vi ên Hình Sơ đồ qui trình tiếp nhận tân sinh viên 0 nam1 Assign t svnam t ansv 0 nam2 Tr ue Decide nam False 0 De la y n a m nam3 Tr ue Decide nam False 0 De la y n a m nam4 Tr ue Decide nam Fals e 0 De l a y nam5 n a m Tr ue Decide nam kt r a hoso dkM H Fals e De l a y n a m Assign t svnam 0 hosodut hut uc? t u van False Tr ue dong hoc phi dut hict db? 0 False Tr ue dkdut hidb kham sk? 0 Tr ue dlpvakham sk Fals e baohiem yt e? Tr ue dongbhyt e False m uadpt heduc Recor d t sv Dispose t sv Hình Mơ hình tiếp nhận tân sinh viên Trang 82 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Si nh vi ên Nộp đơn & h sơ xi n đăng ký môn h ọc (trễ hạn) Si nh vi ên Sai Mã SV không b ị khóa? có P.Cơng tác si nh vi ê n ĐKMH kỳ trước? Đúng không Xét n xi n học l ại Ký duyệt Mở mã SV không T rả l ời kết qu ả cho si nh vi ên Ki ểm tra ều ki ện T KB& sĩ số Đạt Cho đăng ký P.Kế ho ạch -T ài Đóng h ọc phí Hình Sơ đồ qui trình đăng ký mơn học trực tiếp 0 dondkmh 0 dondk Nhandon Mo Ma soSV 0 Tr ue masvkhong khoa? TKB va siso Tr ue chodangky False 0 Recor d dkmh t r aloikq False Dispose dkmh 0 Tr ue dkmhkyt r uoc? False xet dhoclai donghp momasv 0 kyduyet kmomsv hl Hình Mơ hình Đăng ký mơn học Xây dựng mơ hình hệ thống qui trình cơng tác sinh viên Từ sơ đồ qui trình mơ hình trên, xây dựng mơ hình tổng thể sau: Trang 83 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 r out e in bd MO HINH MO PHONG QUI TRINH CTSV St at io n dongle phi n o p d o n v a le p h i DAI HOC MO TP.HCM T r u e De c id e s a o y v a b d ? 0 F a ls e St at io n ddau Rout e t r agia y t o d o n g da u Rout e s aoy Tan SV t ans v n v t lp v ie t p h ie u h e n 0 Re c o r d t s v dondkm h Dang k y M H Hold dk m h Hold bd Cap bang die m Hold s aoy Sao y Hold CNSV Hold v ay von Hold M G M H Hold TDH 0 Re c o r d d k m h d o nc a p b d Rout e ddaubd Re c o r d b d d o n x in s a o y Rout e ddaus aoy Re c o r d s a o y Do n CNSV Chung nhan SV Rout e ddauc ns v Re c o r d c n s v Do n v a y v o n NH Rout e ddauv ay von Vay von Re c o r d v a y v o n 0 don M G m onhoc M G m on hoc Rout e ddaum gm h Re c o r d M G M H 0 Do n t a m d u n g h o c Tam dung hoc Rout e TDH Re c o r d t d h o c 0 lo a i d o n t r a ? SV? E ls e Do n DT T N Hold dt t n 0 M G ho c p hi Hold M G HP Hold SUD Hold CNTNTT E E E E E E E E E E E E E E E n n n n n n n n n n n n n n n t t t t t t t t t t t t t t t it it it it it it it it ti it it it it it it y y y y y y y y y y y y y y y T T T T T T T T T T T T T T T y y y y y y y y y y y y y y y p p p p p p p p p p p p p p p e e e e e e e e e e e e e e e = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = En En En En En En En En En En En En En En En t t t t t t t t t t t t t t t it it it it it it it it ti it it it it it it y y y y y y y y y y y y y y y t s v d k m b d s a o y c n s v v a y v M G T D H d t t n M G SUD c n t n T T H T DC B D T N h E ls e st at io n t r agia y t o o n M H H P t t Du t hi TN E E E E E E E E E E E E E n n n n n n n n n n n n n t t t t t t t t t t t t t ti it it it it it it it it it it it it y y y y y y y y y y y y y T T T T T T T T T T T T T y y y y y y y y y y y y y p p p p p p p p p p p p p e e e e e e e e e e e e e = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = E E E E E E E E E E E E E n n n n n n n n n n n n n t t t t t t t t t t t t t ti it it it it it it it it it it it it y y y y y y y y y y y y y b d s a c n v a M T D d t M SU c n T T DC T N o y s v y v o n G M H H t n G H P D t n t t H T B D Dis p o s e s v Rout e dt t n Re c o r d d t t n M G hoc phi Rout e M G HP Re c o r d M G HP So u u d a i So uu dai Rout e DD SO UD CN t ot nghie p TT Rout e ddauc nt nt t Re c o r d s u d don cnt nt t Re c o r d c n t n t t d o n TT HT Hold TTHT Hold DCBD Tiep t uc hoc t ap Rout e TTHT Re c o r d TT HT DO N d c b d ie m Die u chin h BD Do n t o t n g h ie p Hold t n Hold HM H Tot nghiep Rout e ddaudc bdie m Rout e t r agt oTN Re c o r d DCBDie m Re c o r d TN 0 0 0 0 d o n hu y m h Huy m on hoc Rout e HM H Re c o r d h u y m h 0 Hình Mơ hình hệ thống qui trình cơng tác sinh viên MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 Đánh giá mơ hình mơ 4.1.1 Kiểm định độ tin cậy mơ hình Kiểm định tham số độ tin cậy mơ hình phương pháp so sánh giá trị thực tế với kết mô phỏng, theo phương pháp khoảng tin cậy dựa vào liệu độc lập với H0: µ1 − µ2 = Thơng số (số lượng đơn từ ) đầu vào đầu 16 qui trình cơng tác sinh viên thuộc mơ hình hệ thống QTCTSV đạt khoảng tin cậy 95% Xác định tính phù hợp phân bố xác suất đầu vào theo kiểm định Chi- Square: Xác định phân bố xác suất liệu đầu vào với phần mềm Arena cách dùng Tool/ Input Analyzer; có số khoảng K, số bậc tự df, trị thống kê Chi square χ P_ value.Với mức ý nghĩa α = 5%, qui trình cơng tác sinh viên có phân bố xác suất chọn phù hợp 4.1.2 Đánh giá mơ hình trạng : Qua kiểm định, mơ hình hệ thống QTCTSV thật thể hệ thống thực, mơ hình đáng tin cậy Các số vận hành hệ thống số liệu đầu mơ hình mơ bao gồm số liệu kiểm tra mơ hình thông số đánh giá hệ thống Số liệu để kiểm tra mơ hình số lượng đơn từ vào, hệ thống ngày…Thông số đánh giá hệ thống gồm có : độ hữu dụng nguồn nhân lực, thời gian xử lý, thời gian chờ tổng thời gian đơn từ qui trình cơng tác sinh viên Chạy mơ hình mơ phần mềm Arena với 10 lần lặp, thời gian khởi động xác định theo phương pháp biểu đồ Welch 600 ngày, chiều dài mô 965 ngày, Trang 84 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 kết báo cáo cho 365 ngày(một năm ) Từ kết mơ mơ hình trạng, cho thấy ta cần quan tâm qui trình đăng ký môn học(ĐKMH) chiếm nhiều thời gian , sau qui trình hủy mơn học Các nguồn lực đăng ký môn học tiếp sinh viên có độ hữu dụng cao, cần xem xét xử lý! 4.2 Xây dựng mơ hình cải tiến Từ vấn đề mơ hình trạng , có hướng cải tiến sau : Tăng thêm người cho phận tiếp sinh viên ( từ lên thành người); thêm người cho qui trình đăng ký môn học ( từ lên thành người) Nhân viên khoá mở mã sinh viên diện học lại( res.kmoMSV.hl ) có độ hữu dụng thấp nên bố trí tăng cường hỗ trợ cho qui trình đăng ký mơn học hủy mơn học Chạy mơ mơ hình cải tiến; từ kết qủa mô phỏng, ta lập bảng so sánh kết tương ứng hai mô hình trạng mơ hình cải tiến sau: Bảng So sánh thời gian xử lý qui trình Đơn vị tính : Phút HIỆN TRẠNG Tên qui trình TB Tân SV ĐKMH BĐ Sao y CNSV Vay vốn MGMH TDH DTTN MGHP SUĐ CNTNTT TTHT ĐCBĐ TN HMH 15.982 3.4888 3.874 3.5886 2.9065 2.0146 9.7708 2.614 4.4038 72.302 2.5311 3.4148 3.1027 5.0278 5.2082 7.5924 Độ lệch chuẩn 0.05 0.14 0.04 0.02 0.01 0.02 0.05 0.02 0.02 0.73 0.03 0.02 0.01 0.06 0.03 0.05 Max 32.537 789.63 6.6117 8.0155 4.5363 6.8946 18.912 5.0547 5.4616 90.586 6.1102 4.4507 4.0357 7.4774 7.1562 10.314 SO SÁNH (cải tiến –hiện trạng) CẢI TIẾN Độ lệch chuẩn 0.50818 70.0335 0.11159 0.32878 0.09712 0.24848 0.65845 0.33865 0.09796 0.80075 1.00663 0.04937 0.04234 0.25121 0.27385 0.14705 TB 15.99 3.4034 3.8838 3.5856 2.9141 2.029 9.792 2.6206 4.4069 72.78 2.5447 3.4289 3.11 5.0486 5.2297 7.5872 Độ lệch chuẩn 0.05 0.14 0.01 0.02 0.00 0.00 0.04 0.02 0.02 0.72 0.01 0.00 0.03 0.07 0.03 0.03 Max 32.28 782.40 6.65 7.84 4.60 6.94 18.51 5.08 5.48 90.54 6.15 4.42 3.97 7.47 7.20 10.36 Độ lệch chuẩn 0.66542 120.751 0.10965 0.24849 0.07964 0.17262 0.51992 0.40405 0.09404 0.98919 0.46934 0.05698 0.05458 0.16592 0.25555 0.24123 TB Max 0.0086 -0.08542 0.00976 -0.00293 0.00764 0.01442 0.02118 0.00656 0.00311 0.4785 0.01363 0.01412 0.0073 0.02084 0.0215 -0.00515 -0.26 -7.24 0.04 -0.18 0.06 0.05 -0.40 0.03 0.02 -0.05 0.04 -0.03 -0.07 0.00 0.04 0.05 Thời gian xử lý qui trình ĐKMH mơ hình cải tiến có giảm xuống Bảng So sánh tổng thời gian qui trình HIỆN TRẠNG Đơn vị tính : Phút SO SÁNH (cải tiến –hiện trạng) CẢI TIẾN Tên qui trình TB Độ lệch chuẩn Max Độ lệch chuẩn TB Độ lệch chuẩn Max Độ lệch chuẩn TB Max Tân SV ĐKMH BĐ Sao y CNSV Vay vốn MGMH TDH DTTN MGHP SUĐ CNTNTT TTHT ĐCBĐ TN 7874 1736 1994 857 1544 1505 1394 1429 996 1118 1394 1106 1090 1072 1187 35.4499 424.728 370.786 370.237 264.469 316.32 410.773 556.756 254.121 434.62 437.936 503.982 450.035 398.99 466.16 8207 17831 22741 17851 21344 21308 18344 20355 18221 17329 20743 18642 17786 17815 18352 69.6365 3221.25 2197.98 2155.13 1980.08 2117.89 1809.56 3415.05 1981.59 1530.04 2167.79 1955.93 2173.98 2036.66 1874.61 7875 1981 2167 842 1791 1634 1191 2044 1196 1137 1595 1350 1474 1175 1069 35.8015 665.885 479.388 304.915 523.685 456.497 512.843 614.246 479.777 388.769 451.413 376.705 487.435 370.001 433.778 8209 17005 23421 17540 21633 21605 18667 22392 18537 16873 20817 18695 21290 17928 18000 70.5864 4460.79 2487.13 1884.85 2267.15 2162.01 1898.85 2577.71 1876.17 2978.04 2343.19 1873.55 3212.82 2499.87 2459.17 245 173 -15 246 129 -203 615 200 20 200 244 384 103 -118 -825 680 -311 289 298 323 2037 316 -456 75 52 3504 113 -351 HMH 1306 363.3 20933 2371.62 1686 467.189 22119 2616.98 380 1186 Trang 85 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 Tổng Thời gian (max) qui trình ĐKMH thuộc mơ hình cải tiến giảm xuống Bảng So sánh độ hữu dụng nguồn nhân lực HIỆN TRẠNG CẢI TIẾN Tên qui trình 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 res.bandptduc res.bhyt res.dkdtctdb res.dlpvakhamsk res.nhanhosotsv res.thuhocphitsv res.tuvan res.dkmhkmomsv.hp res.kmoMSV.hl res.nhanvatraddkmh res.nvdkmh res.thuhphihky res.inbangdiem res.nv incnsv res.BGHkyMGHP res.ldkhoa res.MGHP res.tlyKhoa res.ddau res.ldaopctsv res.ldpdaotao res.nvdaotao res.nvdtao res.thulephi res.tiepsv TB Độ lệch chuẩn TB Độ lệch chuẩn 0.23088 0.06739 0.00461 0.14171 0.21602 0.07098 0.19347 0.28213 0.01307 0.04023 0.22166 0.00128 0.24395 0.11429 0.00128 0.00538 0.00256 0.01230 0.04561 0.29187 0.02358 0.14965 0.13453 0.37028 0.30571 0.05758 0.01677 0.00126 0.03479 0.05368 0.01763 0.04818 0.07036 0.00307 0.01053 0.05649 0.00030 0.05805 0.02659 0.00030 0.00136 0.00059 0.00305 0.01061 0.07040 0.00570 0.03823 0.03146 0.08783 0.07092 0.18246 0.05319 0.00378 0.11227 0.17058 0.05625 0.15212 0.22514 0.23591 0.03265 0.17930 0.00012 0.19570 0.09173 0.00074 0.00434 0.00182 0.00979 0.03601 0.23513 0.01902 0.11974 0.10545 0.29638 0.22772 0.01705 0.00516 0.00041 0.01020 0.01614 0.00523 0.01409 0.01457 0.01494 0.00254 0.01384 0.00005 0.01230 0.00290 0.00007 0.00050 0.00017 0.00104 0.00126 0.01671 0.00087 0.01277 0.00343 0.01804 0.00466 SO SÁNH TB (cải tiến –hiện trạng) -0.04843 -0.01420 -0.00083 -0.02944 -0.04544 -0.01473 -0.04135 -0.05699 0.22284 -0.00758 -0.04236 -0.00117 -0.04825 -0.02255 -0.00055 -0.00104 -0.00074 -0.00251 -0.00960 -0.05674 -0.00455 -0.02991 -0.02908 -0.07391 -0.07799 Độ hữu dụng res.kmoMSV.hl tăng lên ( tăng cường thêm cho phận ĐKMH HMH) Độ hữu dụng res.dkmhkmomsv.hp res.tiepsv (là người “ bận rộn” mơ hình trạng) giảm xuống, cơng việc có phần bớt “ áp lực hơn”… KẾT LUẬN Nghiên cứu mơ hình hóa mơ hệ thống qui trình cơng tác sinh viên trường Đại học với trường hợp cụ thể Đại học Mở Tp.HCM Với mục tiêu nâng cao hiệu công tác thơng qua mơ hình cải tiến; bố trí nguồn nhân lực hợp lý Mơ hình cải tiến có thơng số đánh giá hệ thống tốt mơ hình trạng Mơ hình nghiên cứu dùng hoạch định QTCTSV trường Đại học thành lập, hay tái thiết kế hệ thống QTCTSV trường Đại học hữu Thời gian nghiên cứu nguồn lực có hạn, nên nghiên cứu cịn số hạn chế số liệu thu thập chưa thật đầy đủ, chưa cải tiến nhiều qui trình, chưa đưa nhiều phương án cải tiến để chọn lựa phương án tốt Một số hướng nghiên cứu phát triển dùng mơ hình mơ để đánh giá điều chỉnh hành vi sinh viên vài qui trình cơng tác; mở rộng thêm đối tượng nghiên cứu sang phòng khác phòng Đào tạo, trung tâm Khảo thí trung tâm Hệ thống Thơng tin để nghiên cứu mơ hình hệ thống quản lý toàn diện Rộng nghiên cứu hệ thống qui trình quản lý cho tồn trường; sử dụng nhiều phương pháp khác tích hợp mô với tối ưu, mô với điều độ sản xuất tinh gọn(lean production system) … Trang 86 Khoa Kỹ thuật & Công nghệ Hội thảo Khoa học lần - 2010 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] Hồ Thanh Phong, Mơ hình hố mơ sản xuất cơng nghiệp dịch vụ, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2003, Nguyễn Văn Khanh, Xây dựng mơ hình ứng dụng kỹ thuật mơ qui trình cơng tác sinh viên trường Đại học Mở Tp.HCM, Luận văn cao học, Đại học Bách khoa , ĐHQG – HCM, 2009, Averill M Law and W David Kelton, Simulation Modeling And Analysis, McGrawHill,Inc , 1991(printed in Singapore), Jerry Banks, John S Carson II, Barry L Nelson, David M Nicol, Discrete – Event system Simulation , Prentice Hall,Inc , 1999, W David Kelton, Randall P Sadowski, Deborah A Sadowski , Simulation with Arena, McGraw-Hill,Inc , 1998, Nguyễn Như Phong, Facilyty layout planning by using simulation modeling and multiobjective decision making, Journal of Science and Technology development, volume 10, No.03 -2007 Trang 87 ... tốn ước lượng chi phí thực tế có độ xác cao, sai số nhỏ, có quan hệ nhân phi tuyến Các nhà quản trị dự án để dự đoán chi phí, từ quản trị tốt dự án Không dừng lĩnh vực nhỏ mà mơ hình mạng Neuron... dùng dự đoán, dự báo nhiều lĩnh vực khác quản trị, tài chính, marketing hay quản trị nguồn nhân lực Tham khảo [1] Phan Văn Khoa, Lưu Trường Văn, Lê Hồi Long ? ?Ước lượng chi phí xây dựng chung cư mạng. .. Quyết định nhân tố cho mơ hình tốn ước lượng chi phí cơđiện chung cư Hình 1: Các bước thực chọn nhân tố ảnh hưởng cho mơ hình tốn Thực quy trình 1, biến sau nhận dạng: năm bắt đầu xây dựng, số