Báo Cáo Vận Tải Hàng Hoá Mô Hình Tối Ưu Chi Phí Vận Chuyển Dầu.docx

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP  BÁO CÁO VẬN TẢI HÀNG HOÁ MÔ HÌNH TỐI ƯU CHI PHÍ VẬN CHUYỂN DẦU GVHD PGS TS[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP  BÁO CÁO VẬN TẢI HÀNG HỐ MƠ HÌNH TỚI ƯU CHI PHÍ VẬN CHỦN DẦU GVHD: Hiền PGS.TS Đỗ Ngọc SVTH: Nguyễn Thảo Trang 1915582 Lê Quế Dung Nguyễn Thị Thanh Trà Đoàn Trần Uyển Nhi Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 1912864 1915597 1914499 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP  BÁO CÁO VẬN TẢI HÀNG HỐ MƠ HÌNH TỚI ƯU CHI PHÍ VẬN CHUYỂN DẦU GVHD: Hiền PGS.TS Đỗ Ngọc SVTH: Nguyễn Thảo Trang 1915582 Lê Quế Dung Nguyễn Thị Thanh Trà Đồn Trần Uyển Nhi Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 1912864 1915597 1914499 TÓM TẮT BÁO CÁO Bài nghiên cứu phát triển mơ hình lập trình tốn học số nguyên để giải vấn đề tối thiểu chi phí khoảng cách vận chuyển Dữ liệu thu thập từ thực tiễn để phục vụ cho việc nghiên cứu Từ đó đưa kết luận Nội dung báo cáo gồm chương: · Chương 1: Giới thiệu · Chương 2: Cơ sở lý thuyết · Chương 3: Bài báo nghiên cứu · Chương 4: Kết luận Chương giới thiệu vấn đề Chương đề cập đến sở lý thuyết để giải vấn đề Chương nghiên cứu ví dụ báo mơ hình tối ưu chi phí vận chuyển Chương tóm tắt lại nội dung báo cáo đưa kết luận i MỤC LỤC TÓM TẮT BÁO CÁO i MỤC LỤC ii CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình tảng 2.2 Xây dựng mơ hình CHƯƠNG BÀI BÁO NGHIÊN CỨU 3.1 Thu thập liệu 3.2 Kết 10 3.3 Thảo luận 16 CHƯƠNG KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 ii CHƯƠNG GIỚI THIỆU Logistics phần chuỗi cung ứng bao gồm hoạt động liên quan đến dịng chảy ngun vật liệu thơ đến người dùng cuối dịng chảy thơng tin Trong đó chi phí vận chuyển chiếm tới 50% chi phí logistics Đối với công ty dầu mỏ, việc quản lý tốt chi phí vận chuyển giúp nâng cao khả cạnh tranh Ngành công nghiệp dầu mỏ bao gồm nhiều hoạt động từ việc khai thác, lọc dầu đến phân phối Hình Chuỗi cung ứng ngành công nghiệp dầu mỏ Các công ty dầu mỏ lớn thường đặt nhà máy lọc dầu gần kho, nơi trở thành trung tâm phân phối cho khách hàng Vị trí đặt kho thường phụ thuộc vào vị trí khách hàng Chiến lược để đặt vị trí sở vật chất dự báo phận sales marketing Công ty dựa vào khả khả có thể hồn thành u cầu khách hàng để lập kế hoạch chiến lược tổng thể Điều cần thiết việc vận chuyển số lượng lớn sản phẩm dầu mỏ phải tối ưu lực từ nhà máy lọc dầu đến kho Bài nghiên cứu phát triển mơ hình lập trình tốn học số ngun để giải vấn đề Để đạt tối ưu từ nhà máy lọc dầu đến kho, cần phải tối thiểu khoảng cách chi phí vận chuyển Dữ liệu thu thập từ thực tiễn để phục vụ cho việc nghiên cứu Do đó kết nghiên cứu có tính khả thi cao có thể áp dụng để đạt mục tiêu Từ góc nhìn tốn học, nghiên cứu trình bày loạt phương trình để mơ hình hóa số khía cạnh vận tải đời thực tối ưu hóa vận chuyển từ nhà máy lọc dầu đến kho chưa Mục tiêu giảm thiểu khoảng cách chi phí vận chuyển Các giả định bao gồm: · Tất sản phẩm nhà máy lọc dầu phải gửi đến điểm tương ứng · Số lượng xe từ nhà máy lọc dầu đến kho hàng ngược lại phải giống · Mỗi xe đến rời kho sớm có thể · Các phương tiện phải từ nhà máy lọc dầu, không giới hạn số lượng phải chở đầy tải CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình nền tảng A ma trận hệ số phương trình gồm m hàng n cột X ma trận cột (n x 1) gồm X1,…Xn biến định (ma trận ẩn) B ma trận vế phải (n x 1) C ma trận hệ số hàm mục tiêu (1 x n) Đáp án vecto đó X thỏa mãn tất ràng buộc cực tiểu hàm mục tiêu Z(X) Murthy (1983) chứng minh mơ hình quy hoạch tuyến tính (Linear Programming – LP) tối ưu X(y) ≥ với nghiệm y Bernard Kolman (1993) chứng minh với hệ có m phương trình với n ẩn có nghiệm không tầm thường m < n, nghĩa số ẩn vượt số phương trình 2.2 Xây dựng mơ hình Các mơ hình giao thông vận tải đề xuất tới dựa mơ hình Winston (2004) viết Có tập hợp m điểm cung mà từ đó hàng hóa vận chuyển có tập hợp n điểm cầu Mỗi đơn vị sản xuất điểm cung i vận chuyển đến điểm cầu j phải chịu chi phí biến đổi Cij Số lượng đơn vị vận chuyển từ điểm cung i đến điểm cầu j Xij Như vậy, mơ hình vận chuyển sau: Hàm mục tiêu: Ràng buộc: 𝑛 ∑𝑗=1 𝑋𝑖𝑗 ≤ 𝑆𝑖 (i=1,2, ,m) (Supply contraints) (4) 𝑚 ∑𝑖=1 𝑋𝑖𝑗 ≤ 𝐷𝑗 (j=1,2, ,n) (Demand constraints) Xij ≥ (i=1,2, ,m; j = 1,2, ,n) (5) (6) Hàm mục tiêu hướng tới cực tiểu chi phí vận chuyển tất cặp vận chuyển (i,j) Ràng buộc (4) yêu cầu tổng số lượng hàng hóa vận chuyển từ nhà cung cấp i phải nhỏ lực cung cấp nó Ràng buộc (5) yêu cầu tổng hàng hóa vận chuyển đến khách hàng j không vượt nhu cầu khách hàng j Ràng buộc (6) số lượt vận chuyển từ nhà cung cấp i đến khách hàng j số không âm Các số: i: Các điểm cung j: Các điểm cầu p: loại sản phẩm Biến định Xij: Số chuyến thực để vận chuyển sản phẩm từ i đến j Thông số đầu vào Cij: Khoảng cách từ nhà máy lọc dầu i đến điểm j Dpj: Năng lực xử lý sản phẩm p điểm đến j Spi: Tổng thể tích sản phẩm p có thể cung cấp nhà máy lọc dầu i Vp: Năng lực vận chuyển sản phẩm p phương tiện vận chuyển Trong toán vận chuyển thông thường, sản phẩm đồng phải vận chuyển từ nhiều nguồn đến nhiều điểm đến cho tổng chi phí vận chuyển tối thiểu Giả sử có m nút cung n nút cầu Nút cung cấp thứ i có thể cung cấp số lượng Si sản phẩm định nút cầu thứ j có nhu cầu sản phẩm với số lượng Dj (Figure 2) Hình 2: Mạng lưới giao thơng - đến, nút cung ứng Trong ngành công nghiệp dầu mỏ, có nhóm m nhà máy lọc dầu, nhà máy cung cấp SmM3 dầu ngày cho nhóm n kho khác, kho có công suất xử lý DnM3 Nói chung có tập hợp m nhà máy lọc dầu nhà máy cung cấp Smp M3 sản phẩm p gửi đến tám kho, kho có công suất xử lý DnpM3 sản phẩm p Việc vận chuyển sản phẩm từ nút cung thứ i đến nút cầu thứ j mang chi phí Cij đơn vị sản phẩm vận chuyển Vấn đề xác định cách khả thi để vận chuyển tất số lượng có mà không vi phạm nhu cầu hạn chế lực nút tiếp nhận để giảm thiểu tổng chi phí vận chuyển Mơ hình phân bổ số lượng xe tải phù hợp tuyến đường nhằm giảm thiểu chi phí vận chuyển đáp ứng yêu cầu khối lượng Xác định phương thức khả thi để vận chuyển sản phẩm có sẵn đến điểm đến tương ứng với tổng khoảng cách vận chuyển tối thiểu Mơ hình vận tải có thể đơn giản hóa dễ hiểu nhiều cách xem xét vấn đề vận chuyển sản phẩm trước tiên, cụ thể dầu Như mô tả trước đó, có nhà máy lọc dầu nguồn cung cấp kho chứa điểm đến mà dầu phân phối Các nhà máy lọc dầu có sản lượng dầu cụ thể hàng năm kho dự trữ có công suất dầu quy định Vấn đề làm để phân phối dầu từ tất nhà máy lọc dầu đến kho gần họ để giảm thiểu tổng vận chuyển Về chất, mơ hình tìm cách phân cơng nhà máy lọc dầu tốt để tổng chi phí giảm thiểu Gọi Xij số chuyến xe để vận chuyển sản phẩm dầu từ nhà máy lọc dầu i đến kho j khoảng cách Cij Do đó, mơ hình có thể viết sau: Hàm mục tiêu: 𝑛 𝑚 Minimize Z = ∑ 𝑖=1 ∑𝑗=1 𝐶𝑖𝑗 𝑋𝑖𝑗 (7) Ràng buộc; V x ∑𝑛𝑗=1 𝑋𝑖𝑗 = Si (i=1,2, ,m) (8) {Supply constraints) V x ∑𝑚𝑖=1 𝑋𝑖𝑗 ≤ 𝐷𝑗 (j=1,2, ,n) (9){Demand constraints} Xij ≥ (i=1,2, ,m; j = 1,2, ,n) Trong đó: Xij: Số chuyến vận chuyển từ i tới j Cij: Khoảng cách từ i tới j Dj: Năng lực xử lý kho j Si: Năng lực cung cấp nhà máy lọc dầu i V: Năng lực bồn chứa phương tiện vận chuyển Hàm mục tiêu giảm thiểu tổng khoảng cách vận chuyển việc vận chuyển dầu từ nhà máy lọc dầu đến kho chứa Các tổng kép (được biểu thị hai dấu, nối tiếp nhau) hai biến nhân lên trước tích chúng cộng lại Số chuyến vận chuyển dầu nhà máy lọc dầu i kho j nhân với khoảng cách chúng cho tổng quãng đường vận chuyển cho nhà máy i kho j Đối với nhà máy lọc dầu, số chuyến từ nhà máy lọc dầu đó đến kho nhân với quy mô tàu chở dầu phải tổng sản lượng dầu nhà máy lọc dầu đó Dấu cho ràng buộc tất dầu từ nhà máy lọc dầu phải gửi Mặt khác, ràng buộc nhu cầu lượng dầu mà kho nhận nhiều lực xử lý chúng Các ràng buộc cuối hạn chế không âm biến định số chuyến phải số nguyên CHƯƠNG BÀI BÁO NGHIÊN CỨU Bài báo nghiên cứu: “Transportation optimization model of oil products” tác giả Waleed Khalid Abduljabbar, Razman Mat Tahar Muhammad Ashlyzan thực năm 2011 Cụ thể cách mơ hình hoạt động thực tế trình bày 3.1 Thu thập liệu Tiến hành thu thấp liệu từ hai nhà máy sản xuất trung tâm Iraq sản lượng dầu phân phối cho kho năm 2006: - Nhà máy lọc dầu AL-Dura cung cấp dầu cho kho Resafa, Meshahda, Latefia Kut) Nhà máy lọc dầu Beji cung cấp sản lượng dầu cho kho Khanqeen, Ramadi Baquba) Vì cơng suất tổng hợp kho nhỏ tổng sản lượng dầu mà hai nhà máy lọc dầu AL-Dura Beji sản xuất nên kho chứa khác lựa chọn thêm vào đó kho Falahat AL-Anbaar Vì vậy, tổng cơng suất tám kho vượt sản lượng dầu mà hai nhà máy lọc dầu sản xuất Bảng 1: Sản lượng dầu mà hai nhà máy lọc dầu sản xuất theo năm theo tuần Bảng 2: Công suất kho Bảng 3: Khoảng cách kho nhà máy tính theo dặm 3.2 Kết quả Các kết cho thấy nhà máy lọc dầu gửi dầu đến kho với số lượng để tổng khoảng cách vận chuyển giảm thiểu 3.2.1 Thông số đầu vào Thông tin loại xe tải lớn nhỏ lực, tốc độ chi phí vận chuyển trình bày bảng Bảng 4: Thông tin loại xe tải Bảng cho biết giá trị thời gian bốc hàng lên xe loại xe tải Bảng 5: Thời gian bốc hàng Bảng cung cấp thời gian xuất phát sớm đến muộn cho kho Bảng 6: Thời gian xuất phát 10 Bảng cho biết sản lượng dầu mỏ chở trở lại từ nhà máy lọc dầu đến kho xe tải Bảng 7: Các lô hàng chuyển từ nhà máy lọc dầu kho 11 3.2.2 Nhật ký kết quả đầu Sau chạy chương trình nhận ba giải pháp với ba mục tiêu phần mềm ILog tự động đưa giải pháp tối ưu đó giải pháp thứ ba với giá trị hàm mục tiêu 388,080$ Bảng hiển thị giá trị tối ưu cho thời gian dỡ hàng sớm thời gian bốc hàng chậm (tính phút) cho tuyến đường Bảng 8: Thời gian dỡ hàng sớm thời gian xếp hàng muộn Bảng cho thấy số lượng xe có thể có tuyến đường số lượng xe tải cho tuyến đường loại xe tải 12 Bảng 9: Số lượng xe tải chạy tuyến xe tải tuyến đường 13 Từ việc chạy phần mềm I-Log, thu biểu đồ trang thống kê CPLEX với trục tung giá trị hàm mục tiêu trục hồnh thời gian tìm lời giải tối ưu tính giây Biểu đồ hiển thị biến đổi nút tốt giá trị số nguyên tốt đánh dấu giá trị số nguyên tìm thấy trình tìm kiếm: 14 (1) Đường màu xanh lục cho biết phát triển giá trị số nguyên tốt nhất, nghĩa giá trị tốt mục tiêu tìm thấy giá trị số nguyên (2) Đường màu đỏ cho biết diễn biến giá trị tốt nút mở cịn lại (khơng thiết số nguyên) di chuyển từ nút sang nút khác Điều đưa ràng buộc giải pháp cuối (3) Điểm màu vàng nút nơi giá trị số nguyên tìm thấy Các giá trị khung rời rạc động cập nhật giây, chúng thay đổi biết thuật toán tiến triển Các giá trị khung chung tĩnh, chúng đặc điểm mơ hình 3.2.3 Phân bổ nhà máy lọc dầu kho hàng: Đầu mơ hình hiển thị cột “No of trips Xij” Bảng 10 Đây thực giá trị biến định Xij, đại diện cho số chuyến mà xe tải thực để vận chuyển tất dầu có sẵn từ nhà máy lọc dầu làm điểm xuất phát đến kho điểm đến nó (một chiều) để tổng quãng đường vận chuyển tổng chi phí giảm thiểu Bảng 10: Số chuyến đi, khoảng cách số khối vận chuyển từ hai nhà máy lọc dầu đến kho Baghdad Beji 15 Tổng công suất 1,707,785 m3 Tổng cung 415,198 m3/tuần Tổng quãng đường di chuyển 669 dặm Tổng chi phí vận chuyển 388,080$ 3.3 Thảo luận Kết cho thấy để vận chuyển 415198 M3 dầu /tuần từ hai nhà máy đến tám kho chứa khoảng cách vận chuyển tối thiểu có thể 669 dặm Các chuyến xe tải tuần tối thiểu cần thiết để vận chuyển 314 Giá trị bao gồm 302, tổng số chuyến vận chuyển dầu cho nhà máy lọc dầu AL-Dura, với 12 chuyến vận chuyển dầu cho nhà máy lọc dầu Beji Tổng lượng dầu vận chuyển từ nhà máy lọc dầu AL-Dura 9731 M3 Nhà máy lọc dầu khác Beji giao hàng tổng cộng 386 M3 Tổng cộng 9731 M3 dầu gửi đến kho công suất kết hợp chúng 1707785 M3 Giải thích đơn giản nhà máy lọc dầu Beji gần kho Ramadi Falahat đến nhà máy lọc dầu AL-Dura, thay gửi dầu từ nhà máy lọc dầu AL-Dura để đáp ứng yêu cầu công suất, tốt gửi từ Beji mục tiêu giảm thiểu phí vận chuyển Xét tổng số chuyến đến kho Baghdad, có tổng cộng 302 chuyến đến sở Beji 12 chuyến Có 24 làm việc tuần, trung bình hàng ngày có xe tải xếp hàng kho hàng Al-Dura Đầu tiên kho Resafa cho thấy phải 37 chuyến vận chuyển 1206 triệu dầu khoảng thời gian tuần, xe tải dự kiến rời khỏi nhà máy tuần, tình bận rộn cho sở Resafa nhỏ Để so sánh, Latefia tổng kho với 48 xe tải chở dầu rời khỏi sở điểm đến nó tuần có thể coi bận rộn hàng ngày có xe tải Nhìn vào khoảng cách, để vận chuyển 9731 M3 dầu cho kho Baghdad ghi lại 514 dặm, 386 M3 dầu khoảng cách đến Beji 155 dặm Ở nhận 16