Nghiên cứu ứng dụng một số giải thuật tối ưu để lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu container

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ──────── * ─────── NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ GIẢI THUẬT TỐI ƯU ĐỂ LẬP KẾ HOẠCH XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG CHO TÀU CONTAINER LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ: 8480205.01 HÀ NỘI 08– 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ──────── * ─────── NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ GIẢI THUẬT TỐI ƯU ĐỂ LẬP KẾ HOẠCH XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG CHO TÀU CONTAINER NGÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHUYÊN NGÀNH : QUẢN LÝ HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ : 8480205.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS NGUYỄN HÀ NAM HÀ NỘI 08– 2022 LỜI CAM ĐOAN Để nâng cao kiến thức chuyên môn, trình độ chun ngành nên tơi thực đề xuất làm cơng trình luận văn nghiên cứu nghiêm túc hoàn toàn trung thực Nội dung lý thuyết khóa luận văn trình bày tơi có sử dụng số tài liệu tham khảo, tổng hợp từ số nguồn tài liệu số tác giả có thích nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng, nêu phần tài liệu tham khảo cuối luận văn Tôi xin cam đoan chịu trách nhiệm nội dung trung thực luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Hà Nội, ngày tháng năm 2022 NGUYỄN TUẤN ANH LỜI CẢM ƠN Lời nói đầu tiên, tơi xin chân thành cảm ơn truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm vơ q báu q trình học tập nghiên cứu từ các thầy cô giáo trường Đại Học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt các thầy cô khoa Công Nghệ Thông Tin suốt thời gian qua Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Hà Nam - Viện nghiên cứu Cao cấp Tốn nhóm nghiên cứu thầy thầy Nguyễn Đức Nhân, thầy Trần Đức Quỳnh, anh Lê Trí Thành trực tiếp bảo, tận tình giúp đỡ hướng dẫn suốt trình nghiên cứu, thực nghiệm luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình động viên, bạn bè đồng nghiệp hỗ trợ, đóng góp ý kiến giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu, thực nghiệm hoàn thành luận văn Do thời gian tìm hiểu, nghiên cứu cịn ngắn, kiến thức kinh nghiệm tơi cịn hạn chế nên khóa luận khơng thể tránh khỏi có sai sót Tôi hy vọng nhận ý kiến nhận xét, góp ý thầy giáo bạn để luận văn hoàn thiện Luận văn hoàn thành dựa hỗ trợ dự án, nhóm nghiên cứu Đại học Quốc gia Hà Nội (ĐHQGHN) Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 NGUYỄN TUẤN ANH MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN .4 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ .8 DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 16 1.1 Giới thiệu 16 1.2 Khái niệm 17 1.3 Một số phương hướng tối ưu hoạt động cảng biển 21 1.4 Phương hướng đề xuất nghiên cứu luận văn .24 1.5 Kết luận 24 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25 2.1 Tổng quan lập kế hoạch xếp hàng cho tàu Container .25 2.1.1 Giới thiệu 25 2.1.2 Lập kế hoạch hoạch xếp hàng cho tàu Container 26 2.1.3 Tiêu chí đánh giá 32 2.2 Một số giải thuật tối ưu ứng dụng lập kế hoạch xếp hàng 33 2.2.1 Một số thuật toán tối ưu 33 2.2.2 Đánh giá 41 2.3 Kết chương 42 CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT TỐI ƯU LẬP KẾ HOẠCH XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG LÊN TÀU CONTAINER 44 3.1 Mơ hình tổng quan 44 3.1.1 Mơ hình Quy hoạch nguyên (Integer programming model) 50 3.1.2 Lập kế hoạch vị trí sử dụng giải thuật di truyền .57 3.2 Thực nghiệm phân tích kết 63 3.2.1 Dữ liệu 63 3.2.2 Cấu hình hệ thống 65 3.2.3 Kết thực nghiệm 65 3.3 Kết chương 80 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt MBPP MP MBPP Thuật ngữ đầy đủ Giải thích Vấn đề quy hoạch tổng thể khoang Master Bay Plan Problem Multi Port Master Bay Plan Vấn đề quy hoạch tổng thể Problem khoang nhiều cảng DWT Deadweight Tonnage Trọng tải toàn phần TEU Twenty-foot Equivalent Unit Đơn vị tương đương Container 20’ FEU Forty-foot Equivalent Unit Đơn vị tương đương Container 40’ Integer Programing Quy hoạch nguyên MIP Mixed Integer Programing Quy hoạch nguyên hỗn hợp CP Constraint Programing Quy hoạch ràng buộc GA Genetic Algorithm Giải thuật di truyền FILO First In Last Out Vào đầu cuối MIQP Mixed Integer Quadrati-cally Quy hoạch nguyên hỗn hợp Programs bậc hai MIQCP Mixed Integer Quadrati-cally Quy hoạch ràng buộc nguyên Constrained Programs hỗn hợp bậc hai IP DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thơng số kích thước Container 20’ .19 Hình 1.2 Thơng số kích thước Container 40’ .20 Hình 1.3 Cấu trúc Container lạnh .20 Hình 1.4 Quy trình tối ưu xếp hàng lên tàu [18] .22 Hình 2.1 Cấu trúc khoang tàu Container .26 Hình 2.2 Cấu trúc hàng tàu Container [11] 27 Hình 2.3 Cấu trúc lớp tàu Container [18] 28 Hình 2.4 Mơ tả số vị trí xếp Container tàu [10] 28 Hình 2.5 Mơ tả kế hoạch xếp hàng cho tàu Container [10] .30 Hình 2.6 Tóm tắt số phương pháp lập mơ hình, cách tiếp cận giải pháp diện hạn chế tính ổn định [8] 31 Hình 2.7 Sơ đồ trình giải thuật di truyền .39 Hình 3.1 Mơ hình MBPP offline cho cảng Việt Nam [10] .47 Hình 3.2 Mơ hình MBPP online cho cảng Việt Nam [10] .49 Hình 3.3 Hàm mục tiêu bất đẳng thức mơ hình IP [9] , [17] 51 Hình 3.4 Hàm mục tiêu sau tối ưu .57 Hình 3.5 Lưu đồ thuật tốn GA[11] .58 Hình 3.6 Diễn tả nhiễm sắc thể[10] .59 Hình 3.7 Diễn tả nhiễm sắc thể chi tiết[10] 60 Hình 3.8 Minh họa biểu diễn nhiễm sắc thể 61 Hình 3.9 Minh họa hoạt động lai chéo 62 Hình 3.10 Biểu đồ thể khác giá trị tối ưu hàm mục tiêu mơ hình IP mơ hình giải thuật để xuất 66 Hình 3.11 Biểu đồ thể khác biệt trọng lượng cân mạn tàu Container mơ hình IP mơ hình giải thuật để xuất 68 Hình 3.12 Biểu đồ thể khác biệt số lượng Container cân mạn tàu Container mơ hình IP mơ hình giải thuật để xuất .68 Hình 3.13 Biểu đồ thể khác biệt tối ưu không gian lưu trữ mô hình IP mơ hình giải thuật để xuất 69 Hình 3.14 Biểu đồ thể khác biệt chi phí xếp-dỡ (trong ngăn xếp có nhiều cảng dỡ) tàu Container mơ hình IP mơ hình giải thuật để xuất 69 Hình 3.15 Biểu đồ khác biệt trọng lượng kế hoạch cảng kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 73 Hình 3.16 Biểu đồ khác biệt số lượng Container kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 73 Hình 3.17 Biểu đồ khác biệt trọng lượng kế hoạch sử dụng mơ hình IP kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 74 Hình 3.18 Biểu đồ khác biệt số Container kế hoạch sử dụng mơ hình IP kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 74 Hình 3.19 Biểu đồ thể khác biệt tối ưu không gian lưu trữ kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất .78 Hình 3.20 Biểu đồ thể khác biệt tối ưu chi phí xếp - dỡ kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất .78 Hình 3.21 Kết mơ kế hoạch xếp Container lên tàu Container ứng dụng giải thuật tối ưu 79 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp khối lượng hàng hóa qua cảng biển (đơn vị: Tr.T) 18 Bảng 1.2 Thông số Container phổ biến .21 Bảng 3.1 Hằng số, tập hợp biến mơ hình IP [7] 52 Bảng 3.2 Dữ liệu mơ giải thuật mơ hình IP 63 Bảng 3.3 Dữ liệu thu thập chạy thực nghiệm xếp công vận chuyển cảng năm 2016 .65 Bảng 3.4 Tổng hợp kết giá trị tối ưu hàm mục tiêu đạt tập liệu 66 Bảng 3.5 Kết tổng hợp so sánh chạy thực nghiệm kế hoạch liệu mơ giải thuật mơ hình IP 67 Bảng 3.6 Kết tổng hợp so sánh chạy thực nghiệm kế hoạch liệu cảng năm 2016 theo tiêu chí An tồn .72 Bảng 3.7 Kết tổng hợp so sánh chạy thực nghiệm kế hoạch liệu cảng năm 2016 theo tiêu chí Khơng gian Chi phí xếp – dỡ 77 10 Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Số Container Kế hoạch mơ hình IP Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Trọng lượng (tấn) Trọng lượng (tấn) Số Container Số Container Trọng lượng (tấn) Số Container BAY AS RICCARDA V.003E DATE 9-3-2016.xls 130 31.19 3.02 1.82 BAY AS RICCARDA V.004 17-32016.xls 148 172 4 2.72 BAY AS RICCARDA V.005 DATE 23-3-2016.xls 198 12.9073 1.67 0.97 BAY AS RICCARDA V.006E DATE 30-3-2016.xls 150 27.93 11.11 5.26 BAY AS RICCARDA V.007E DATE 6-4-2016.xls 259 52.788 0.136 0.646 BAY AS RICCARDA V.009E DATE 20-04-2016.xls 350 50.6 1.22 0.822 BAY AS RICCARDA V.010E DATE 27-04-2016.xls 474 57.94445 1.18672 0.08672 BAY AS RICCARDA V.011E DATE 05.05.2016.xls 408 47.87 0.84 0.64 BAY AS RICCARDA V.013E DATE 18-5-2016.xls 577 29.8963 1.249 1.009 10 BAY AS RICCARDA V.014E DATE 26.05.2016.xls 586 34.63 1.96 2.06 11 BAY AS RICCARDA V.015E DATE 02.06.2016.xls 589 123.5439 1.32 0.75 12 BAY AS RICCARDA V.016E DATE 09.06.2016.xls 450 1.57 3.3 1.05 13 BAY AS RICCARDA V.017E DATE 16.06.2016.xls 344 105.73 1.76 1.04 14 BAY AS RICCARDA V.018E DATE 22.06.2016.xls 289 130.336 13 2.16 0.96 15 BAY AS RICCARDA V.019E DATE 29.06.2016.xls 329 44.97876 1.042 0.06524 16 BAY AS RICCARDA V.020E DATE 07.07.2016.xls 320 45.59 0.99 0.29 17 BAY AS RICCARDA V.021E DATE 14.07.2016.xls 243 229.11508 15 4.88178 2.83433 70 Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Số Container Kế hoạch mơ hình IP Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Trọng lượng (tấn) Số Container Trọng lượng (tấn) Số Container Trọng lượng (tấn) Số Container 18 BAY AS RICCARDA V.022E DATE 21.07.2016.xls 301 13.36647 2.74386 0.87323 19 BAY AS RICCARDA V.023E DATE 29.07.2016.xls 325 54.760467 11 0.68444 34322 20 BAY AS RICCARDA V.024E DATE 05.08.2016.xls 276 263.29 3.37472 1.47232 21 BAY AS RICCARDA V.025E DATE 11.08.2016.xls 357 19.156 2.8802 0.8232 22 BAY AS RICCARDA V.026E DATE 17.08.2016.xls 291 73.7621 1.7698 0.4698 23 BAY AS RICCARDA V.027E DATE 24.08.2016.xls 305 167.94 10.11 4.226 24 BAY AS RICCARDA V.028E DATE 31.08.2016.xls 199 50.788 4.136 1.066 25 BAY AS RICCARDA V.029E DATE 07.09.2016.xls 271 50.6 4.22 1.822 26 BAY AS RICCARDA V.030E DATE 14.09.2016.xls 228 52 45 12 3.18 0.68 27 BAY AS RICCARDA V.031E DATE 21.09.2016.xls 220 47.87 0.84 0.64 28 BAY AS RICCARDA V.032E DATE 28.09.2016.xls 587 129.8963 4.249 1.05 29 BAY AS RICCARDA V.033E DATE 05.10.2016 425 34.63 1.96 1.06 30 BAY AS RICCARDA V.034E DATE 12.10.2016.xls 384 61.57 3.3 1.05 31 BAY AS RICCARDA V.035E DATE 20.10.2016.xls 320 31.19 3.02 1.12 32 BAY AS RICCARDA V.036E DATE 26.10.2016.xls 486 172 4.45 2.02 33 BAY AS RICCARDA V.037E DATE 03.11.2016.xls 436 18.94 1.67 0.97 34 BAY AS RICCARDA V.038E DATE 09.11.2016.xls 658 123.54 5.32 0.63 71 Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Số Container Kế hoạch mơ hình IP Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Trọng lượng (tấn) Số Container Trọng lượng (tấn) Số Container Trọng lượng (tấn) Số Container 35 BAY AS RICCARDA V.039E DATE 17.11.2016.xls 320 105.73 1.76 1.04 36 BAY AS RICCARDA V.040E DATE 23.11.2016.xls 381 140.33 13 4.16 0.96 37 BAY AS RICCARDA V.019E DATE 29.06.2016.xls 494 89.97 3.042 0.06524 38 BAY AS RICCARDA V.041E DATE 01.12.2016.xls 665 35.59 2.99 0.29 39 BAY AS RICCARDA V.042E DATE 12.07.2016.xls 537 409.11 4.81 1.83 40 BAY AS RICCARDA V.043E DATE 15.12.2016.xls 350 13.36 2.74 0.67 Bảng 3.6 Kết tổng hợp so sánh chạy thực nghiệm kế hoạch liệu cảng năm 2016 theo tiêu chí An toàn Kết kết hợp các giải thuật tối ưu có ý nghĩa quan trọng với việc lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container Vì để đánh giá tính khả thi giải thuật vào các ràng buộc An tồn, Trọng lượng Dịch chuyển, từ giảm các chi phí liên quan Vì vậy, đánh giá dựa chênh lệch hai mạn tàu khác biệt trọng lượng số Container Sự khác biệt trọng lượng kế hoạch cảng kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Với kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất chênh lệch cải thiện nhiều, hiệu cải thiện giải thuật cân trọng lượng đạt 98.6% Chi tiết thể biểu đồ sau: 72 Hình 3.15 Biểu đồ khác biệt trọng lượng kế hoạch cảng kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Sự khác biệt Container kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Hiệu cải thiện giải thuật với kế hoạch cân số lượng contaier đạt 51.4% Chi tiết thể biểu đồ sau: Hình 3.16 Biểu đồ khác biệt số lượng Container kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 73 Sự khác biệt trọng lượng kế hoạch sử dụng mơ hình IP kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Hiệu cải thiện giải thuật với giải thuật sử dụng mơ hình IP cân trọng lượng đạt 60.1% Chi tiết thể biểu đồ sau: Hình 3.17 Biểu đồ khác biệt trọng lượng kế hoạch sử dụng mơ hình IP kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Hiệu cải thiện giải thuật với giải thuật sử dụng mơ hình IP cân số lượng contaier đạt 26.4% Chi tiết thể biểu đồ sau: Hình 3.18 Biểu đồ khác biệt số Container kế hoạch sử dụng mơ hình IP kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất 74 Đánh giá dựa tiêu chí Khơng gian Chi phí xếp dỡ qua so sánh số ngẳn xếp trống, số ngăn xếp có nhiều cảng xả, chi tiết thể bảng sau: Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Kế hoạch mơ hình IP Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Số Container Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả BAY AS RICCARDA V.003E DATE 9-3-2016.xls 130 12 90 96 BAY AS RICCARDA V.004 17-32016.xls 148 14 82 94 BAY AS RICCARDA V.005 DATE 23-3-2016.xls 198 14 76 76 BAY AS RICCARDA V.006E DATE 30-3-2016.xls 150 78 88 BAY AS RICCARDA V.007E DATE 6-4-2016.xls 259 11 65 77 BAY AS RICCARDA V.009E DATE 20-04-2016.xls 350 43 47 BAY AS RICCARDA V.010E DATE 27-04-2016.xls 474 23 36 45 BAY AS RICCARDA V.011E DATE 05.05.2016.xls 408 19 49 53 BAY AS RICCARDA V.013E DATE 18-5-2016.xls 577 26 32 43 10 BAY AS RICCARDA V.014E DATE 26.05.2016.xls 586 22 24 38 11 BAY AS RICCARDA V.015E DATE 02.06.2016.xls 589 25 15 25 12 BAY AS RICCARDA V.016E DATE 09.06.2016.xls 450 16 28 37 13 BAY AS RICCARDA V.017E DATE 16.06.2016.xls 344 11 32 42 14 BAY AS RICCARDA V.018E DATE 22.06.2016.xls 289 15 36 41 15 BAY AS RICCARDA V.019E DATE 29.06.2016.xls 329 14 23 29 16 BAY AS RICCARDA V.020E DATE 07.07.2016.xls 320 16 34 47 75 Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Kế hoạch mơ hình IP Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Số Container Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả 17 BAY AS RICCARDA V.021E DATE 14.07.2016.xls 243 39 45 18 BAY AS RICCARDA V.022E DATE 21.07.2016.xls 301 11 33 39 19 BAY AS RICCARDA V.023E DATE 29.07.2016.xls 325 17 31 39 20 BAY AS RICCARDA V.024E DATE 05.08.2016.xls 276 22 55 62 21 BAY AS RICCARDA V.025E DATE 11.08.2016.xls 357 19 25 32 22 BAY AS RICCARDA V.026E DATE 17.08.2016.xls 291 32 32 23 BAY AS RICCARDA V.027E DATE 24.08.2016.xls 305 26 36 39 24 BAY AS RICCARDA V.028E DATE 31.08.2016.xls 199 12 65 65 25 BAY AS RICCARDA V.029E DATE 07.09.2016.xls 271 16 47 55 26 BAY AS RICCARDA V.030E DATE 14.09.2016.xls 228 12 38 38 27 BAY AS RICCARDA V.031E DATE 21.09.2016.xls 220 33 47 28 BAY AS RICCARDA V.032E DATE 28.09.2016.xls 587 31 25 29 29 BAY AS RICCARDA V.033E DATE 05.10.2016 425 22 31 38 30 BAY AS RICCARDA V.034E DATE 12.10.2016.xls 384 24 26 48 31 BAY AS RICCARDA V.035E DATE 20.10.2016.xls 320 19 32 37 32 BAY AS RICCARDA V.036E DATE 26.10.2016.xls 486 23 24 32 33 BAY AS RICCARDA V.037E DATE 03.11.2016.xls 436 27 31 36 76 Kế hoạch cảng S T T Dữ liệu Ngăn xếp trống BAY AS RICCARDA V.038E DATE 09.11.2016.xls 658 35 BAY AS RICCARDA V.039E DATE 17.11.2016.xls 320 36 BAY AS RICCARDA V.040E DATE 23.11.2016.xls 381 37 BAY AS RICCARDA V.019E DATE 29.06.2016.xls 494 38 BAY AS RICCARDA V.041E DATE 01.12.2016.xls 665 39 BAY AS RICCARDA V.042E DATE 12.07.2016.xls 537 40 BAY AS RICCARDA V.043E DATE 15.12.2016.xls 350 Kế hoạch mơ hình Khác biệt kế hoạch hai mơ hình Số Container 34 Kế hoạch mơ hình IP Số ngăn xếp nhiều cảng xả Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống Số ngăn xếp nhiều cảng xả Ngăn xếp trống 33 12 27 2 12 27 33 13 13 26 3 19 21 28 13 12 22 22 11 25 12 13 23 Bảng 3.7 Kết tổng hợp so sánh chạy thực nghiệm kế hoạch liệu cảng năm 2016 theo tiêu chí Khơng gian Chi phí xếp – dỡ Với kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất chênh lệch cải thiện nhiều kế hoạch cảng, hiệu cải thiện giải thuật đối thay đổi tối ưu không gian đa dạng qua việc cấu trúc liệu tàu giảm chi phí xếp - dỡ đặt tới 86.5% Chi tiết thể biểu đồ sau: 77 Hình 3.19 Biểu đồ thể khác biệt tối ưu không gian lưu trữ kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Hình 3.20 Biểu đồ thể khác biệt tối ưu chi phí xếp - dỡ kế hoạch kế hoạch sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất Kết kế hoạch xếp công ứng dụng giải thuật tối ưu cho lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container 78 Hình 3.21 Kết mơ kế hoạch xếp Container lên tàu Container ứng dụng giải thuật tối ưu 79 3.3 Kết chương Trong Chương luận văn nghiên cứu đưa mô hình kết hợp hai giải thuật IP GA để thực tối ưu toán lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container Dựa liệu thực nghiệm cảng, kết kế hoạch sinh cho thấy khả cải thiện kế hoạch nhiều Khả ứng dụng vào cảng Việt Nam khả quan Tuy nhiên, mơ hình đề xuất đưa giải toán các ràng buộc với liệu chung, chưa giải các trường hợp đặc thù, chưa đánh giá hết việc tối ưu các sở hạ tầng, phương tiện hoạt động quá trình xếp – dỡ hàng lên tàu Container 80 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong các hoạt động quản lý logictis việc lập kế hoạch khâu quan trọng mang tính định đến lợi ích, phát triển các tổ chức, doanh nghiệp lĩnh vực vận tải lưu trữ cảng biển Quy hoạch xếp hàng cho tàu Container (MBPP - Master Bay Plan Problem) hoạt động cốt lõi các cảng biển Đây vấn đề việc tìm các phương án tối ưu để xếp các Container lên tàu Container, liên quan đến loạt các hạn chế cấu trúc hoạt động với chi phí tối thiểu tính toán tối ưu Kết đạt đề tài nghiên cứu số giải thuật tối ưu, ứng dụng kết hợp giải thuật để lập kế hoạch xếp hàng tàu Container cách tự động Xây dựng mô hình xếp hàng cho tàu Container cảng Việt Nam, qua kết đánh giá lựa chọn giải thuật đưa đề xuất sử dụng kết hợp giải thuật Quy hoạch nguyên (Integer Programing - IP) Giải thuật Di truyền (Genetic Algorithms - GA) để lập kế hoạch tối ưu Những kết luận văn: Đưa mơ hình Offline MBPP sử dụng giải thuật IP mơ hình Online MBPP sử dụng kết hợp giải thuật IP giải thuật GA Sử dụng mô hình Quy hoạch nguyên tiến hành tối ưu, lược bỏ các ràng bộc, tối ưu hàm mục tiêu, bất đẳng thức cho phù hợp với toán cảng Việt Nam hiên Kết đạt khá khả quan so với toán gốc, đồng thời hiệu toán tăng đáng kể Từ kết mơ hình IP sử dụng giải thuật GA để tìm kết tối ưu hơn, mơ tả cách thức xử lý toán điều kiện thời gian thực Đưa đánh giá khả ứng dụng cảng Việt Nam thông quan kết thực nghiệm tối ưu Với kế hoạch sinh sử dụng kết hợp giải thuật tối ưu đề xuất chênh lệch cải thiện nhiều, hiệu cải thiện giải thuật cân trọng lượng đạt 98.6% Hiệu cải thiện giải thuật với kế hoạch cân số lượng Contaier đạt 51.4%, không gian sử dụng gần thay đổi hoàn toàn với kế hoạch hiệu cải thiện chi phí xếp - dỡ đạt 86.5% 81 2) Hướng phát triển luận văn: Kết kết hợp giải thuật tối ưu có ý nghĩa quan trọng với việc lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container Vì để đánh giá tính khả thi giải thuật vào buộc An toàn, Trọng lượng Dịch chuyển, nhằm tối ưu hóa giảm chi phí liên quan Kết thực nghiệm liệu cầu cảng Việt Nam đạt tối ưu khá tốt so với phương pháp truyền thống, từ giảm thiểu chi phí, tiết kiệm nhiên liệu sử dụng, hạn chế khí thải, nước nhiễm xả trình vận hành, đồng thời kết hợp khai thác hiệu trang thiết bị có cảng Từ kết thực nghiệm cho thấy khả ứng dụng thực tế cho cảng Việt Nam cao Hướng nghiên cứu tương lại toán, tối ưu ràng buộc, đưa thêm các điều kiện kết hợp sử dụng khai thác hiệu sở vật chất, trang thiết bị cảng, ứng dụng chạy thực tế cảng khai thác Đồng thời, kết hợp mơ hình giải thuật khác để đạt kết tối ưu kết hợp với vấn đề quản lý hệ thống cảng khác lập kế hoạch xếp dỡ kho bãi lập kế hoạch vận tải hàng hóa 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tổng cục biển hải đảo Việt Nam (2018), Đẩy mạnh phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam giai đoạn nay,2018.Hà Nội tr.2-3 Tạp chí Giao thơng vận tải(2015-2016), Vai trị ngành Hàng hải chiến lược phát triển kinh tế biển,2016.Hà Nội Luật Hàng hải Việt Nam, 2005, Điều 73, 74, 75, 76, 77 Bộ luật Hàng hải Việt Nam, 2015.Hà Nội Thủ tướng Chính phủ (2021) Quyết định số 1579/QĐ-TTg Phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050,2021.Văn phịng Chính phủ, Hà Nội Daniela Ambrosino, Anna Sciomachen, Elena Tanfani (2003) Stowing a containership: the master bay plan problem,2015 Transportation Research Part A 38, 2004 tr.81–99 Trần Kim Hương (2015) Giải thuật di truyền (GAs) ứng dụng,2015 Hội nghị nghiên cứu khoa học khoa SP Toán –Tin, 05.2015 Đồng Tháp Alberto Delgado (2012) A Placement Heuristic for a Commercial Decision Support System for Container Vessel Stowage, 2012 IEEE Mevlut Savas Bilican (2020), A Mathematical Model and Two-Stage Heuristic for the Container Stowage Planning Problem With Stability Parameters, 2020 10.1109 / ACCESS.2020.3003557 IEEE tr.5 Alberto Delgado (2012) A Constraint Programming model for fast optimal stowage of container vessel bays, 2012 IEEE 10 Lê Trí Thành (2019) Automated Stowage Planning For Container Ships in Vietnam seaports, 2020 11 E Zhang (2018) Stowage Planning in Multiple Ports with Shifting Fee Minimization, 2018 Hindawi.tr.6 12 IBISWorld (2018) Transportation in the US,2018 IBISWorld, tr 1-3 83 13 D Ding and M C Chou (2014) Stowage Planning for Container Ships: A Heuristic Algorithm to Reduce the Number of Shifts, 2014 European Journal of Operational Research,2015 14 Alberto Delgado (2009) Generating Optimal Stowage Plans for Container Vessel Bays, 2009 IEEE 15 Ding Ding (2015) Stowage planning for container ships: A heuristic algorithm to reduce the number of shifts, 2015.ELSEVER 16 Opher Dubrovsky (2002) A Genetic Algorithm with a Compact Solution Encoding for the Container Ship Stowage Problem, 2002 Kluwer Academic Publishers Manufactured in The Netherlands, 2022 17 Francisco Parreño (2016).A GRASP algorithm for the container stowage slot planning problem, 2016 ELSEVER 18 Malcolm Yoke Hean Low (2009) An Automated Stowage Planning System for Large Containerships," 2009 Singapore Institute of Manufacturing Technolog,2009 19 Kevin Tierney, Dario Pacinoa,, Rune Møller Jensen (2014) On the complexity of container stowage planning problems,2014 ELSEVER 84 ... Nam, ứng dụng, tối ưu hoạt động lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container 43 CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT TỐI ƯU LẬP KẾ HOẠCH XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG LÊN TÀU CONTAINER 3.1 Mơ hình tổng quan Để lập kế hoạch. .. nghiên cứu đề tài nghiên cứu số giải thuật tối ưu, ứng dụng kết hợp giải thuật để lập kế hoạch xếp hàng tàu Container cách tự động Xây dựng mơ hình xếp hàng cho tàu Container cảng Việt Nam, sử dụng. .. hoạch xếp hàng cách tự động cho tàu Container Đó lý định chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng số giải thuật tối ưu để lập kế hoạch xếp hàng tự động cho tàu Container? ?? Mục tiêu luận văn Mục tiêu nghiên