Ứng dụng logic mờ để đánh giá rủi ro thi công công trình

THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 100 
ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THI CÔNG CÔNG TRÌNH 
Nguyễn Kim Cƣờng 
Khoa Kỹ thuật H tầng đô thị, tr ng i học X y d ng Miền Trung 
Tóm tắt: Mục đích của bài báo x y d ng ch ơng trình đánh giá định l ợng rủi ro trong quá 
trình thi công công trình. ầu tiên xác định các yếu tố rủi ro trong quá trình thi công làm biến 
số đầu vào, sau đó sử dụng hệ thống suy diễn m để x y d ng thuật toán cho ch ơng trình đánh 
giá rủi ro công trình trên nền phần mềm matlab, cho phép ng i dùng nhập các đánh giá m 
vào ch ơng trình, giá trị trả về là đồ thị kết quả các biến đầu ra và một giá trị định l ợng sau 
khi khử m . 
I. Đặt vấn đề: 
Trong những năm gần đ y, có rất nhiều công 
trình xảy ra các s cố đáng tiếc mà nguyên 
nh n của nó là do chúng ta không có s chú 
trọng cần thiết đến kế ho ch quản lý rủi ro 
dẫn đến hậu quả vô cùng to lớn, nh s sụp 
đổ hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ (Hình 1), nứt 
đập thủy điện Sông Tranh 2 (Hình 2) hay sập 
cầu ở thành phố Minneapolis bắc qua sông 
Mississipi ở Mỹ (Hình 3) 
Hình 1. Toàn cảnh sập hai nhịp dẫn Cầu Cần Thơ 
Hình 2. Sập Cầu bắc qua sông Mississipi 
Những s cố công trình này có rất nhiều 
nguyên nh n, mà phần nhiều do s chủ quan 
và thiếu động l c của con ng i trong các 
kh u khảo sát đo đ c, tính toán thiết kế, thi 
công lắp d ng. 
Hình 3. Vết nứt thủy điện Sông Tranh 2 
 ã đến lúc chúng ta cần chú trọng 
nhiều hơn việc ph n tích quản lý các rủi ro 
trong giai đo n tiền d án, cần s phổ biến 
rộng rãi và xem kế ho ch quản lý rủi ro là 
một trong những tiêu chí quan trọng để l a 
chọn nhà thầu. 
 ể ph n tích quản lý rủi ro, chúng ta 
tìm hiểu rủi ro là gì qua khái niệm cơ bản sau: 
Rủi ro là những s kiện có thể và 
không thể xảy ra trong t ơng lai, mà nếu xảy 
ra thì nó ảnh h ởng đến mục tiêu d án nh 
về chi phí, tiến độ, môi tr ng xung quanh, 
và cả sức khỏe và tính m ng con ng i... 
THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 101 
Việc đánh giá rủi ro hiện nay chủ yếu mang 
tính d đoán định tính thiếu tính định l ợng 
cho một giá trị cụ thể, vì thiếu thông tin hoặc 
chất l ợng thông tin không đáng tin cậy, hơn 
nữa, mỗi công trình có một đặc điểm riêng, 
mỗi th i điểm riêng và không gian riêng, do 
đó d đoán th ng không chính xác, 
Một trong những lý thuyết đang đ ợc ứng 
dụng hiện nay để đánh giá những vấn đề mà 
nguyên nh n của nó mơ hồ, không rõ ràng, 
không chắc chắn là lý thuyết m . 
II Lý thuyết mờ:[1],[3] 
 Lý thuyết m là một lý thuyết tập hợp mở 
rộng so với lý thuyết tập hợp cổ điển, mỗi 
phần tử bất kỳ nào đó không chỉ phụ thuộc 
vào tập hợp duy nhất mà có thể phụ thuộc rất 
nhiều tập hợp khác nhau. Mức độ phụ thuộc 
tùy thuộc vào tính chất phần tử và không 
gian mẫu chứa nó, đặc tr ng cho mức độ 
phụ thuộc là những hàm (gọi là hàm thành 
viên) có giá trị trong đo n [0,1], không 
giống nh lý thuyết tập hợp cổ điển khi xét 
một phần tử hoặc đúng (có xác suất P=1) 
hoặc sai (có xác suất P=0). 
Biểu diễn lý thuyết này d ới d ng tóan học : 
A={(x, (x))|x X, (x) [0,1] } 
Trong đó A: Tập m ; x: là phần tử đ i diện 
của tập m ; X: không gian mẫu 
(x) là hàm thành viên thể hiện mức độ phụ 
thuộc phần tử x trong tập X 
Hình 4: ồ thị thể hiện khác biệt tập m và 
tập rõ 
Hình d ng hàm (x) có thể có rất nhiều d ng 
khác nhau, phổ biến là hình d ng sau đ y 
 D ng tam giác D ng hình thang 
 D ng chữ S D ng Gauss 
Hình 5: Các d ng phổ biến đồ thị hàm thành 
viên (x) 
Trong bài báo này sử dụng d ng hàm tam 
giác và d ng hình thang vì tính tuyến tính và 
tính đơn giản của nó. 
Những nhận xét về yếu tố rủi ro bằng ngôn 
ngữ của ng i dùng sẽ đ ợc chuyển hóa 
thành những khoảng m và đ ợc x y d ng 
thành các hàm thành viên sau 
Bảng 1 Định nghĩa các hàm liên thuộc cho các mờ 
Giá trị ngôn ngữ Giá trị mờ Đồ thị hàm thành viên 
Nhận xét ngôn ngữ cho biến xác 
suất xảy ra rủi ro RP (%) 
Rất thấp (VL) 0-23 
Thấp (L) 18-42 
THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 102 
0 
1 
20 22 38 100 43 57 59 78 81 X 
 
VL L M H VH 
Trung bình(M) 39-63 
Cao (H) 60-84 
Rất cao (H) 79-100 
Nhận xét ngôn ngữ cho biến mức 
độ tác động RI (%) 
Rất nhỏ (VS) 0-24 
Thấp (S) 19-40 
Trung bình(M) 37-63 
Lớn (H) 58-78 
Rất lớn (H) 76-100 
Nhận xét ngôn ngữ cho biến rủi 
ro thi công công trình RA (%) 
Rất thấp (VL) 0-22 
Thấp (L) 20-43 
Trung bình(M) 38-59 
Cao (H) 57-81 
Rất cao (H) 78-100 
III Nhận dạng các yếu tố rủi ro: 
Có rất nhiều nguồn để nhận d ng các yếu tố 
rủi ro làm biến số đầu vào nh tham khảo ý 
kiến của chuyên gia, nguồn dữ liệu lịch sử ... 
Trong số nhiều yếu tố rủi ro [2] trong thi 
công công trình ng i nghiên cứu chọn các 
yếu tố và kí hiệu nh bảng sau: 
Bảng 2 Đặt tên các biến rủi ro 
STT Các yếu tố rủi ro thi công công trình Kí hiệu 
(1). Biện pháp thi công không phù hợp CM 
(2). Kế ho ch phòng ngừa rủi ro kém PN 
(3). Không xử lý kịp S cố bất th ng của địa chất UNG 
(4). Chất l ợng vật t nh n công thiết bị QW 
(5). Rủi ro bất khả kháng RJ 
(1) Biện pháp thi công không phù hợp 
(CM): Khi đấu thầu để được trúng thầu các 
nhà thầu lu n đề xuất đầy đủ c ng nghệ hiện 
đại, nguồn nhân lực dồi dào, các giải pháp 
thi c ng đúng đắn, tuy nhiên khi trúng thầu 
thì thực tế triển khai rất khác, biện pháp thi 
c ng kh ng phù hợp với cam kết chất lượng 
(2) Kế hoạch phòng ngừa rủi ro kém (RP): 
không có kế hoạch phòng ngừa rủi ro, không 
có qui trình quản lý rủi ro hiệu quả, không 
kiểm soát được mầm móng rủi ro để giải quyết 
triệt để, hoặc lúng túng trong khâu xử lý kỹ 
thuật, có thể xảy ra hậu quả nghiêm trọng 
(3) Chất lượng vật liệu, nhân công, trang 
thiết bị (QW): Các nguồn lực này quyết định 
THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 103 
chất lượng công trình, việc hư hỏng máy 
móc trang thiết bị gây ra trễ tiến độ công 
trình, chất lượng vật liệu kém gây ra sự cố 
cho c ng trình, đặc biệt là nhân công, nếu 
kh ng được đào tạo tốt có thể để lại hậu quả 
xấu cho công trình. 
(4) Không xử lý kịp Sự cố bất thường của 
địa chất(UNG): như gặp hiện tượng lún sụp 
cục bộ (thi công gặp túi bùn cục bộ), sụt 
mực nước ngầm đột ngột phá vỡ kết cấu hiện 
trạng của đất nền. 
(5) Rủi ro do bất khả kháng: hiện tượng 
khách quan: động đất, mưa bão, chiến 
tranh, dịch họa, cháy nổ... 
Hình 6 Sơ đồ khối đánh giá rủi ro thi 
công công trình 
IV Hệ thống suy luận mờ: 
Hình 7 Mô hình minh họa suy luận m 
V Viết thuật toán chƣơng trình : 
Bƣớc 1: X y d ng hàm ch ơng trình con 
cho các hàm liên thuộc 
Bƣớc 2: M i ng i dùng cho đánh giá và 
nhập vào các giá trị m của các biến số đầu 
vào 
Bƣớc 3: Lập các mệnh đề logic m thể hiện 
mối t ơng tác giữa các biến số 
Bƣớc 4: Khử m ( ph ơng pháp trung bình 
trọng số) 
Bƣớc 5: In kết quả và đồ thị của biến đầu ra. 
Bảng 3 một số qui luật kết hợp của các biến số đầu vào 
1 IF CM VL AND PN VL AND UNG VL THEN RPVL 
2 IF CM L OR PN L OR UNG OR L THEN RP L 
3 IF CM M OR PN M OR UNG M THEN RP L 
4 IF CM M AND PN M AND UNG M OR CM H OR PN H OR UNG H THEN RP H 
5 IF CM H AND PN H AND UNG H OR CM VH OR PN VH OR UNG VH THEN RP VH 
 Bảng 4 ngƣời dùng nhập giá trị mờ các biến đầu vào 
STT TÊN BIẾN CÁC YẾU TỐ RỦI RO RP 
RI 
1 QW Chất l ợng Vật t , Nh n Công, Thiết bị 14 36 
2 UNG Không xử lý kịp s cố bất th ng của địa chất 55 72 
3 PN Kế ho ch phòng ngừa rủi ro kém 85 52 
4 CM Biện pháp thi công không phù hợp 27 34 
5 RJ Bất khả kháng 30 40 
THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 104 
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-1
0
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-1
0
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.2
0.4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
Giá trị xác suất xảy ra rủi ro là 
RP=51.698 % 
Hình 8 Đồ thị thể hiện kết quả chƣơng 
trình đánh giá xác suất xảy ra rủi ro 
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-1
0
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-1
0
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.5
1
Hình 9 Đồ thị thể hiện kết quả chƣơng 
trình đánh giá mức độ tác động 
 Giá trị mức độ tác động RI= 49.9168% 
Hình thể hiện kết quả ch ơng trình đánh giá 
rủi ro thi công công trình 
Gía trị rủi ro RA= 63.0274 % 
VI Kết luận 
 Ch ơng trình đánh giá rủi ro thi công 
công trình giúp cho ng i dùng một cách 
nhanh chóng đánh giá định l ợng rủi ro 
trong quá trình thi công, và giúp cho ban chỉ 
huy công tr ng có s chú trọng cần thiết 
vào các yếu tố rủi ro và có biện pháp phòng 
ngừa thích hợp để giảm thiểu hoặc tránh mọi 
rủi ro có thể xảy ra trong lúc thi công, nhằm 
đem l i chất l ợng cho cuộc sống. Tuy nhiên 
ch ơng trình cũng manh tính chất tham 
khảo, chứ không thể thay thế con ng i ra 
quyết định . 
 Lý thuyết m đã ra đ i l u và đ ợc 
ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh v c 
khoa học, kinh tế, điều khiển học, và cũng 
đơn giản. Do đó kiến nghị cần đ a lý thuyết 
này vào công tác giảng d y phổ biến rộng rãi 
hơn. Chúng tôi kêu gọi các cơ quan quản lý 
d án, các nhà đầu t , chú trọng hơn công 
tác quản lý rủi ro, cần đ a kế ho ch quản lý 
rủi ro vào hồ sơ m i thầu xem nh là một 
tiêu chí đánh giá năng l c của nhà thầu. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. George Bojadziev, Maria Bojadziev ,“Fuzzy Logic for Business,Finance, and 
Management” ,Edition 2th, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd Singapore,2007. 
[2]. Shih-Tong Lu, Cheng-Wei Lin, Hsin-Lung Liu, “ Key Risk Factors Assessment for Metro-
politan Underground Project”, proceedings of the 11th Joint Conference on Information 
Sciences,Published by Atlantis Press,2008. 
[3]. Nguyễn Nh Phong Sách “Lý thuyết m và ứng dụng”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 
năm 2007. 
[4]. Nguyễn Kim C ng, luận văn “ Ứng dụng lý thuyết m đánh giá rủi ro trong Công Trình 
Ngầm”.