Khái niệm về định tuyến xe Định tuyến xe là một bài toán trong lĩnh vực logistics và vận tải, với mục tiêu tìm kiếm lộtrình tối ưu cho một đội xe nhằm thực hiện việc giao nhận hàng hóa
Khái niệm về định tuyến xe
Định tuyến xe là một bài toán trong lĩnh vực logistics và vận tải, với mục tiêu tìm kiếm lộ trình tối ưu cho một đội xe nhằm thực hiện việc giao nhận hàng hóa hoặc phục vụ khách hàng tại các địa điểm khác nhau Mục tiêu của bài toán định tuyến xe thường là tối ưu hóa một hoặc nhiều tiêu chí, chẳng hạn như tối thiểu hóa tổng quãng đường di chuyển, tối thiểu hóa chi phí vận hành, đảm bảo thời gian giao hàng đúng hẹn, và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên (xe, nhân công).
*Mục tiêu chính của định tuyến xe:
Tối thiểu hóa tổng chi phí: Tổng chi phí có thể bao gồm chi phí nhiên liệu, chi phí bảo dưỡng xe, chi phí nhân công, và chi phí liên quan đến các yếu tố môi trường.
Tối ưu hóa thời gian: Giảm thiểu thời gian di chuyển, thời gian giao hàng và đảm bảo đúng thời gian cam kết với khách hàng.
Tối ưu hóa nguồn lực: Sử dụng hiệu quả các phương tiện và tài xế có sẵn. Đảm bảo chất lượng dịch vụ: Đảm bảo hàng hóa hoặc dịch vụ được giao đúng địa điểm, đúng thời gian và theo yêu cầu của khách hàng.
*Cấu trúc cơ bản của bài toán định tuyến xe được xác định bởi các yếu tố:
Kho hàng (Depot): Đây là điểm xuất phát và kết thúc của các phương tiện vận chuyển Tất cả các xe thường xuất phát từ kho hàng và quay lại sau khi hoàn thành việc giao hàng. Đội xe (Fleet): Đội xe bao gồm số lượng xe nhất định, mỗi xe có thể có các thuộc tính khác nhau như dung tích, khả năng vận chuyển, loại nhiên liệu, hoặc tính năng đặc biệt (ví dụ như xe có khả năng giữ nhiệt để vận chuyển thực phẩm hoặc dược phẩm). Điểm giao hàng (Customers/Locations): Đây là tập hợp các địa điểm mà xe cần phải đến để giao hàng hoặc cung cấp dịch vụ Mỗi điểm giao hàng có thể có nhu cầu khác nhau (về khối lượng, trọng lượng hàng hóa, hoặc dịch vụ cần thiết).
Tuyến đường (Routes): Tuyến đường là hành trình mà một xe thực hiện để đi qua các điểm giao hàng và quay về kho Mục tiêu của bài toán là tối ưu hóa tuyến đường này nhằm giảm thiểu quãng đường, thời gian hoặc chi phí.
Ràng buộc (Constraints): Các ràng buộc bao gồm các giới hạn mà tuyến đường và xe phải tuân thủ, ví dụ:
Dung tích của xe: Mỗi xe chỉ có thể vận chuyển tối đa một lượng hàng hóa nhất định.
Thời gian giao hàng: Một số địa điểm có yêu cầu về thời gian cụ thể (cửa sổ thời gian), xe phải đến đúng trong khoảng thời gian quy định.
Giới hạn số lượng xe: Có thể có giới hạn về số lượng xe hoặc tài xế tham gia vận chuyển.
Tốc độ di chuyển hoặc các điều kiện đường xá: Điều kiện giao thông thực tế có thể ảnh hưởng đến tuyến đường.
* Bài toán định tuyến xe thường được mô hình hóa dưới dạng bài toán tối ưu tổ hợp Nó có thể được mô tả như sau:
Một hoặc nhiều kho hàng (Depot).
Một tập hợp các điểm giao hàng (Customers).
Một đội xe có dung tích giới hạn (Fleet of vehicles).
Mạng lưới giao thông, bao gồm các tuyến đường và khoảng cách (hoặc thời gian) giữa các điểm.
Nhu cầu của khách hàng, tức là lượng hàng hóa cần được giao hoặc dịch vụ cần cung cấp.
Tìm kiếm: Một tập hợp các tuyến đường sao cho mỗi xe xuất phát và kết thúc tại kho hàng, đồng thời phục vụ tất cả các điểm giao hàng mà tổng quãng đường hoặc tổng chi phí là tối thiểu, trong khi vẫn tuân thủ các ràng buộc về dung tích, thời gian, và yêu cầu của khách hàng.
* Các thuật toán giải quyết bài toán định tuyến xe (Bài toán định tuyến xe thuộc loại bài toán NP-hard, tức là rất khó để tìm lời giải tối ưu trong thời gian hợp lý khi kích thước của bài toán tăng) Do đó, nhiều thuật toán và phương pháp đã được phát triển để giải bài toán này, bao gồm:
Thuật toán chính xác (Exact Algorithms): Những thuật toán này đảm bảo tìm ra lời giải tối ưu cho bài toán nhưng thường chỉ có thể áp dụng cho các bài toán nhỏ do thời gian tính toán tăng rất nhanh khi số lượng điểm giao hàng tăng.
Ví dụ: Các phương pháp như Branch and Bound, Dynamic Programming
Thuật toán heuristic: Những thuật toán này tìm kiếm lời giải gần tối ưu trong thời gian ngắn hơn, nhưng không đảm bảo luôn tìm ra lời giải tối ưu. Chúng thường được áp dụng trong các bài toán có quy mô lớn.
Ví dụ: Nearest Neighbor, Clarke-Wright Savings Algorithm.
Thuật toán metaheuristic: Những thuật toán này kết hợp các kỹ thuật heuristic để tìm ra lời giải tốt hơn qua nhiều lần lặp Phương pháp này thường được áp dụng trong các bài toán có quy mô lớn và phức tạp.
Ví dụ: Genetic Algorithm (GA), Simulated Annealing (SA), Ant Colony Optimization (ACO).
** Một ví dụ về định tuyến xe trong thực tế: Một công ty giao hàng cần giao 100 đơn hàng trong một thành phố lớn Công ty có 10 xe tải, mỗi xe có thể chứa tối đa 50 đơn hàng Các đơn hàng cần phải được giao trong khoảng từ 8 giờ sáng đến 5 giờ chiều Công ty muốn giảm thiểu tổng quãng đường mà các xe phải đi.
- Sử dụng phần mềm định tuyến xe, công ty có thể xác định:
Mỗi xe nên phục vụ những điểm giao hàng nào để tối ưu hóa tổng quãng đường.
Xe nên đi theo thứ tự nào để giao hàng nhanh nhất.
Xác định xem liệu có cần phải bổ sung thêm xe hay không.
Sau khi áp dụng định tuyến tối ưu, tổng quãng đường mà các xe phải di chuyển giảm đi 20%,giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu và giảm thời gian giao hàng, nâng cao chất lượng dịch vụ. Ảnh 0.1 Ảnh 1: Minh họa vấn đề định tuyến xe
Tầm quan trọng của việc định tuyến xe trong vận tải
Sự ra đời của VRP
Bài toán định tuyến xe (Vehicle Routing Problem - VRP) ra đời lần đầu tiên vào năm 1959, được đề xuất bởi hai nhà toán học người Mỹ là George Dantzig và John Ramser Bài toán này xuất hiện trong bài viết "The Truck Dispatching Problem", với mục tiêu chính là tìm cách tối ưu hóa lộ trình cho một đội xe tải phục vụ nhiều địa điểm giao hàng, sao cho tổng quãng đường hoặc chi phí di chuyển là nhỏ nhất.
Bài toán VRP xuất phát từ nhu cầu thực tế của các doanh nghiệp vận tải trong việc tối ưu hóa chi phí và hiệu quả hoạt động Trong thời gian sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, ngành logistics và vận tải phát triển nhanh chóng, đòi hỏi các phương pháp khoa học hơn để quản lý và phân phối hàng hóa.
* Cụ thể, các công ty vận tải phải đối mặt với nhiều thách thức như:
Phân bổ xe tải sao cho số lượng xe được sử dụng là nhỏ nhất. Đảm bảo các điểm giao hàng được phục vụ đúng hạn và đúng yêu cầu.
Tối ưu hóa chi phí vận chuyển, bao gồm nhiên liệu, nhân công và chi phí bảo trì phương tiện.
Ban đầu, bài toán VRP được mô tả dưới dạng bài toán Truck Dispatching Problem (bài toán phân bổ xe tải), với mục tiêu là tìm ra lộ trình ngắn nhất cho một đội xe tải xuất phát từ kho hàng và giao hàng cho một số địa điểm nhất định.
Ví dụ cơ bản của bài toán là: Một đội xe cần giao hàng đến nhiều địa điểm khác nhau, mỗi xe có một dung tích tối đa và quãng đường mà xe phải đi được tối ưu hóa sao cho tổng chi phí vận chuyển là thấp nhất.
* Ý nghĩa của bài toán VRP:
Tối ưu hóa logistics: VRP giúp các doanh nghiệp vận tải và logistics tối ưu hóa lộ trình, giảm thiểu chi phí vận hành và sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả.
Nâng cao năng suất: Khi áp dụng VRP, doanh nghiệp có thể xử lý nhiều đơn hàng hơn với cùng số lượng xe và tài xế. Ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp: VRP được áp dụng trong các ngành từ giao nhận hàng hóa, giao thức ăn, phân phối sản phẩm, đến các dịch vụ taxi và giao hàng tận nơi.
Những biến thể và ràng buộc của bài toán định tuyến xe VRP
Bài toán định tuyến xe (Vehicle Routing Problem - VRP) có nhiều biến thể khác nhau để phản ánh sự phức tạp của các tình huống thực tế trong logistics và vận tải Mỗi biến thể đều có những đặc điểm và ràng buộc riêng, yêu cầu các thuật toán tối ưu hóa phù hợp để giải quyết
* Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP)
Đặc điểm: Đây là biến thể cơ bản và phổ biến nhất của VRP Trong CVRP, mỗi xe có dung tích giới hạn, và tổng khối lượng hàng hóa mà xe chở không được vượt quá dung tích này Mục tiêu là tối ưu hóa tuyến đường sao cho tổng chi phí (hoặc quãng đường) là nhỏ nhất.
Mỗi xe có dung tích cố định.
Mỗi điểm giao hàng có một yêu cầu cụ thể về lượng hàng hóa cần giao.
Tổng lượng hàng hóa mà xe chở phải nằm trong giới hạn dung tích của xe.
Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các hệ thống phân phối hàng hóa từ kho đến các cửa hàng, nơi mà dung tích xe tải đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tuyến đường.
* Vehicle Routing Problem with Time Windows (VRPTW)
Đặc điểm: Trong biến thể này, mỗi điểm giao hàng có một cửa sổ thời gian (time window), tức là khoảng thời gian cụ thể mà xe phải đến điểm giao hàng Xe không được phép đến trước hoặc sau cửa sổ thời gian này.
Mỗi điểm giao hàng có một thời gian cụ thể yêu cầu xe đến.
Nếu xe đến sớm hơn cửa sổ thời gian, phải chờ đến thời gian bắt đầu.
Nếu xe đến trễ, việc giao hàng sẽ không được chấp nhận.
Vẫn phải đảm bảo các ràng buộc về dung tích xe (như CVRP).
Ứng dụng: Được áp dụng rộng rãi trong các dịch vụ giao hàng có yêu cầu thời gian chính xác như giao hàng thực phẩm, dịch vụ bưu chính hoặc giao nhận nhanh (last-mile delivery).
* Multiple Depot Vehicle Routing Problem (MDVRP)
Đặc điểm: Biến thể này có nhiều kho hàng (depots) thay vì chỉ một Mỗi xe có thể xuất phát từ một trong nhiều kho hàng và quay lại kho sau khi hoàn thành nhiệm vụ.
Các điểm giao hàng phải được phục vụ từ một trong các kho hàng.
Mỗi xe xuất phát và quay về cùng một kho hàng.
Vẫn có thể có các ràng buộc về dung tích xe và cửa sổ thời gian.
Ứng dụng: MDVRP phù hợp với các hệ thống phân phối lớn với nhiều trung tâm kho hàng hoặc chi nhánh, chẳng hạn như các chuỗi siêu thị lớn hoặc hệ thống phân phối quốc tế.
* Pickup and Delivery Problem (PDP)
Đặc điểm: Trong biến thể này, xe phải thực hiện cả việc giao hàng (delivery) và thu hàng (pickup) tại các điểm khác nhau Mỗi điểm giao hàng và thu hàng được liên kết với nhau theo cặp (một xe giao hàng xong có thể phải thu hàng tại một điểm khác).
Xe phải đến điểm pickup trước khi đến điểm delivery tương ứng.
Dung tích xe phải được quản lý sao cho có đủ chỗ chứa hàng khi cần thực hiện pickup.
Có thể có thêm các ràng buộc về thời gian (time window).
Ứng dụng: Thường được áp dụng trong các hệ thống logistics phức tạp, nơi xe phải vừa giao hàng và thu nhận hàng từ khách hàng, như dịch vụ chuyển phát nhanh (thu nhận và giao hàng) hoặc dịch vụ vận tải hàng hóa.
* Stochastic Vehicle Routing Problem (SVRP)
Đặc điểm: Đây là biến thể trong đó một số yếu tố của bài toán, như nhu cầu của khách hàng, thời gian phục vụ, hoặc tình trạng giao thông, được xem xét là ngẫu nhiên và không chắc chắn Các yếu tố này chỉ được biết tại thời điểm diễn ra thực tế.
Nhu cầu của khách hàng hoặc thời gian phục vụ không cố định và chỉ được biết khi xe đến điểm giao hàng.
Phải có các phương pháp xử lý sự thay đổi, chẳng hạn như điều chỉnh tuyến đường theo thời gian thực.
Ứng dụng: Được sử dụng trong các hệ thống giao hàng không chắc chắn về nhu cầu, như dịch vụ giao hàng theo yêu cầu (on-demand) hoặc dịch vụ vận tải công cộng.
* Split Delivery Vehicle Routing Problem (SDVRP)
Đặc điểm: Trong biến thể này, một điểm giao hàng có thể được phục vụ bởi nhiều xe khác nhau nếu dung tích xe không đủ để chở toàn bộ hàng hóa trong một chuyến Điều này khác với VRP cổ điển, trong đó một xe phải hoàn thành toàn bộ giao hàng cho một điểm.
Một điểm giao hàng có thể được phục vụ bởi nhiều xe khác nhau.
Tổng khối lượng hàng hóa giao đến mỗi điểm phải bằng với nhu cầu của điểm đó.
Vẫn có các ràng buộc về dung tích xe và thời gian.
Ứng dụng: Áp dụng trong các hệ thống phân phối lớn với nhu cầu hàng hóa rất cao hoặc trong các trường hợp xe có kích thước nhỏ nhưng nhu cầu lớn.
* Periodic Vehicle Routing Problem (PVRP)
Đặc điểm: Trong biến thể này, các điểm giao hàng cần được phục vụ theo chu kỳ định trước (ví dụ,giao hàng mỗi ngày, mỗi tuần hoặc mỗi tháng) Bài toán yêu cầu lập kế hoạch cho nhiều chu kỳ khác nhau với các ràng buộc về thời gian và dung tích.
Mỗi điểm giao hàng có yêu cầu phục vụ theo chu kỳ nhất định.
Xe phải đảm bảo phục vụ đúng tần suất, không quá sớm hoặc quá muộn.
Vẫn có các ràng buộc về dung tích xe.
Ứng dụng: Thường được áp dụng trong các hệ thống phân phối định kỳ, như giao thực phẩm, giao hàng hóa cho các siêu thị hoặc hệ thống phân phối dược phẩm.
* VRP with Heterogeneous Fleet (HVRP)
ỨNG DỤNG BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN XE TRÊN PHẦN MỀM ODL
Nền tảng phần mềm ODL
Open Door Logistics là một phần mềm nguồn mở miễn phí được phát triển bởi Open Door Logistics Studio Phần mềm này được sử dụng trong lĩnh vực logistics để giải quyết các vấn đề liên quan đến tối ưu hóa định tuyến vận chuyển, phân bổ định tuyến và quản lý định tuyến
Khả năng của Open Door Logistics trong việc giải quyết các vấn đề về định tuyến phương tiện (VRP) là rất lớn, mang lại một số lợi ích cho người dùng Một số khả năng chính của Open Door Logistics bao gồm:
Tối ưu hiệu quả: Phần mềm jsprit do Open Door Logistics cung cấp được xây dựng với các thuật toán tối ưu tiên tiến và hiệu quả, giúp người dùng tìm ra giải pháp tối ưu về chi phí và thời gian cho việc phân phối và giao nhận xe
Mã nguồn mở: Phần mềm jsprit là mã nguồn mở, nghĩa là nó được sử dụng miễn phí và người dùng có quyền truy cập vào mã nguồn Điều này cho phép người dùng tùy chỉnh phần mềm để đáp ứng nhu cầu và yêu cầu cụ thể của họ và thậm chí đóng góp cho sự phát triển của phần mềm • Tính linh hoạt: Open Door Logistics cung cấp giải pháp linh hoạt cho VRP, cho phép người dùng xác định các hạn chế và giới hạn của riêng họ, chẳng hạn như sức chứa phương tiện, khung thời gian và nhiều kho hàng
Giao diện thân thiện với người dùng: Phần mềm được thiết kế với giao diện thân thiện với người dùng, giúp dễ dàng sử dụng ngay cả với những người có ít kinh nghiệm về kỹ thuật
Khả năng tích hợp: Open Door Logistics cung cấp khả năng tích hợp với các phần mềm và hệ thống khác, cho phép tích hợp liền mạch với các hệ thống và quy trình hiện có.
Ưu, nhược điểm của phần mềm ODL
Khả năng tối ưu hóa lộ trình, giao diện trực quan và dễ sử dụng, tính năng phân tích và đánh giá kết quả, cùng với tích hợp vào công cụ học trực tuyến, mang lại lợi ích và tiềm năng ứng dụng rất lớn trong việc giảng dạy bài toán VRP Open Door Logistics không chỉ giúp nâng cao hiểu biết và kỹ năng của sinh viên mà còn cung cấp một công cụ hữu ích cho giáo viên trong việc giảng dạy và tạo ra môi trường học tập hiệu quả.
Quản lý tuyến đường và điểm dừng Open Door Logistics Studio cho phép doanh nghiệp quản lý tuyến đường và điểm dừng của xe vận chuyển một cách hiệu quả Công cụ này cung cấp giao diện trực quan cho phép doanh nghiệp thêm, xóa, chỉnh sửa và quản lý thông tin về các điểm dừng, bao gồm vị trí, thời gian phục vụ và yêu cầu của khách hàng Qua đó, doanh nghiệp có thể kiểm soát và điều chỉnh lộ trình vận chuyển một cách linh hoạt và dễ dàng.
Điều chỉnh lộ trình thời gian thực Open Door Logistics Studio có khả năng 48 theo dõi và cập nhật lộ trình vận chuyển theo thời gian thực Doanh nghiệp có thể theo dõi vị trí và tiến trình của các phương tiện vận chuyển trong thời gian thực, từ đó đưa ra các điều chỉnh và ứng phó nhanh chóng với các sự cố hoặc thay đổi không mong muốn, như tắc đường, tai nạn giao thông hoặc thay đổi yêu cầu của khách hàng Điều này giúp tăng cường khả năng đáp ứng và cung cấp dịch vụ tốt nhất cho khách hàng.
Phân bổ tài nguyên và phương tiện Open Door Logistics Studio hỗ trợ doanh nghiệp phân bổ tài nguyên và phương tiện vận chuyển một cách hiệu quả Công cụ này giúp xác định số lượng xe cần thiết và phân chia công việc cho từng xe sao cho tối ưu, dựa trên yêu cầu giao nhận và hạn chế của doanh nghiệp Nó cũng hỗ trợ tối ưu hóa sử dụng tài nguyên, đồng thời đảm bảo rằng các ràng buộc như sức chứa và thời gian hoạt động được tuân thủ.
Phân tích và báo cáo Open Door Logistics Studio cung cấp khả năng phân tích và tạo báo cáo về quá trình vận chuyển Doanh nghiệp có thể theo dõi hiệu suất vận chuyển, đánh giá các chỉ số quan trọng như chi phí, thời gian và sự đáp ứng của lộ trình Các báo cáo này giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về hoạt động của mình,xác định điểm mạnh và yếu, và đưa ra các cải tiến trong quá trình vận chuyển.
Thiếu hỗ trợ thương mại: Mặc dù phần mềm nguồn mở thường miễn phí, nhưng nó có thể không đi kèm với hỗ trợ thương mại, đây có thể là vấn đề đối với các tổ chức và cá nhân cần trợ giúp về phần mềm
Kiểm soát chất lượng: Với nguồn mở, bất kỳ ai cũng có thể đóng góp vào mã, điều này có thể dẫn đến các vấn đề về kiểm soát chất lượng nếu mã không được xem xét đúng cách
Phân mảnh: Với nguồn mở, nhiều phiên bản của cùng một phần mềm có thể được tạo và duy trì, điều này có thể dẫn đến các vấn đề về phân mảnh và tương thích
Phụ thuộc vào các tình nguyện viên: Các dự án nguồn mở dựa vào các tình nguyện viên để phát triển và bảo trì, điều này có thể dẫn đến thiếu tiến độ hoặc hỗ trợ cho dự án nếu các tình nguyện viên mất hứng thú hoặc không sẵn sàng.
Dữ liệu đầu vào
Khách hàng ở thành phố Hà Nội và thành phố Hải Phòng dựa vào kinh độ và vĩ độ để có vị trí chính xác của khách hàng Ta nhập một file dữ liệu có định dạng xlsx từ bên ngoài vào phần mềm, với cách này người dùng có thể tùy chỉnh dữ liệu tùy vào nhu cầu
Số lượng xe là 2 xe, mỗi xe 3 tấn.
Vị trí kho ở An Dương (Hải Phòng) và kho ởCầu Giấy (Hà Nội)
Chạy dữ liệu bài toán
Sau khi hoàn tất nhập dữ liệu đầu vào trong bảng excel, ta ứng dụng phần mềm ODL Open Door Logistics vào bài toán VRP Các bước triển khai bài toán VRP trên phần mềm Open Door Logistics như sau:
Bước 1: Tạo dữ liệu đồ thị mạng lưới tuyến đường
Bước 2: Đưa dữ liệu đầu vào trong excel vào phần mềm.
Bước 3: Chạy bài toán tối ưu trên phần mềm.
4.1 Xây dựng đồ thị mạng lưới tuyến đường
Bước 1: Truy cập vào trang web đã tải phần mềm ODL để tải file dữ liệu mạng lưới tuyến đường cần khai thác, cụ thể trong bài toán này là bản đồ Việt Nam Tải file “vietnam- latest.osm.pbf”.
Bước 2: Vào thư mục cài đặt phần mềm Open Door Logistics và sau đó chạy tệp bat tương ứng để khởi động công cụ “Build graph for osm-pbf file less than 1 GB - needs 2 GB RAM free - 64 bit Windows.bat” Tại phần “Input osm.pbf file”, tìm và chọn file “vietnam- latest.osm.pbf” để khởi chạy Tại phần “Output directory”, chọn 1 file trống đã tạo từ trước để lưu dữ liệu Click “OK” và chờ vài phút Sau khi hoàn tất hệ thống sẽ hiện thông báo này Vậy là đã hoàn thành việc tạo đồ thị mạng lưới tuyến đường.
4.2 Đưa dữ liệu vào phần mềm
Bước 1: Click vào biểu tượng Add new script ở góc trái bên dưới.
Tại đây, hệ thống sẽ hiện bảng Setup component wizard Tại phần Select component, chọn
“Vehicle routing (JSPRIT)” Tại phần Select component configuration click chọn “Vehicle Routing with 1 quantity types(s)” rồi click “OK”
Bước 2: Sau đó hệ thống sẽ hiện thị phần Scritp editor:
Tại Scritp editor, ta sẽ thực hiện lần lượt các thao tác: Click vào Settings, trong Distances đổi thành Road_Network, mục Settings bên phải ta tải bản đồ Việt Nam vừa lưu về máy.
Bước 3: Click vào File, chọn Import, chọn Excel rồi chọn file dữ liệu có định dạng xlsx
4.3 Chạy bài toán tối ưu trên phần mềm:
Click vào “Optimise” chọn mũi tên xanh “Run sellected script” Tiến trình sẽ mất vài giây.
Phân tích kết quả
5.1 Kế hoạch định tuyến trên bản đồ:
Sau khi chạy các thuật toán, phần mềm sẽ cung cấp lộ trình tối ưu và hiển thị các tuyến đường trên bản đồ Mỗi xe sẽ được phân công các điểm ghé thăm theo lộ trình tối ưu nhất Về tổng quan của bài toán, ta sử dụng tính năng “Reports” của phần mềm để in ra bản báo cáo tổng quan dưới dạng pdf Để xem báo cáo tổng quan click “Reports” trong mục “View Solutions”:
Báo cáo tổng quan thực hiện các chức năng sau:
Cung cấp thông tin chi tiết về khách hàng: Báo cáo bao gồm tên khách hàng, địa chỉ khách hàng, giờ dự kiến ghé thăm
Lập kế hoạch cho tài xế: Báo cáo này sẽ được in ra cho tài xế để tài xế biết phải ghé thăm khách hàng nào, đến địa điểm nào đầu tiên, và giờ dự kiến là khi nào
Hỗ trợ quản lý kho: Báo cáo giao cho kho để biết khách hàng nào giao cuối cùng để xếp hàng lên xe sau cùng nhằm thuận tiện cho việc lấy hàng xuống
Theo dõi GPS: Báo cáo cũng có thể giao cho điều phối để nắm được quy trình và theo dõi GPS của xe trong quá trình xe vận chuyển.
5.1.1 Bản đồ tuyến đường đã được tối ưu Để xem bản đồ tuyến đường đã được tối ưu chọn “View routes in map” tại “View Solution”. 5.1.1.1 Bản đồ tuyến đường Hà Nội sau khi được tối ưu.
Có hai tuyến đường: xe 1 (Dep1-Veh-1) màu xanh lá và xe 2 (Dep1-Veh-2) màu xanh dương Tổng cộng có 30 điểm dừng: 14 cho xe 1 và 16 cho xe 2. Điểm xuất phát (depot) được đánh dấu bằng biểu tượng ngôi sao màu xanh dương ở khu vực trung tâm, phía đông của lộ trình.
Cụ thể dựa trên bản đồ tuyến đường Hà Nội đã được tối ưu, ta có thể xem rõ chi tiết lộ trình của từng xe:
Xe 1 di chuyển theo các điểm đánh số từ 1 đến 16
Tuyến đường tạo thành một vòng lớn bao quanh khu vực phía Đông Nam thành phố.
Xe đi theo hướng ngược chiều kim đồng hồ
Xe 2 di chuyển theo các điểm đánh số từ 1 đến 14.
Tuyến đường tạo thành một vòng lớn bao quanh khu vực phía Tây Bắc thành phố.
Xe đi theo chiều kim đồng hồ.
So sánh vị trí các điểm:
Xe 1 tạo thành một vòng tròn không đều, tập trung vào khu vực trung tâm và phía Nam, Đông Nam Hà Nội Xe 2 có xu hướng di chuyển theo hình vòng cung rộng, bao quanh phía Tây và Tây Bắc Hà Nội
Các điểm của xe 1 cách xa nhau hơn, trong khi các điểm của xe 2 tương đối gần nhau hơn
Phân bố địa lý: Tuyến đường bao phủ cả khu vực đô thị, ngoại ô, và vùng ven đô thị Hà Nội. Đặc điểm lộ trình:
Lộ trình của xe 1 dài hơn, có nhiều đoạn đường thẳng giữa các điểm
Lộ trình của xe 2 ngắn hơn nhưng có nhiều khúc cua và chuyển hướng hơn, phù hợp với cấu trúc đường phố đô thị
5.1.1.2 Bản đồ tuyến đường tại Hải Phòng sau khi đã được tối ưu.
Có hai tuyến đường: xe 3 (Dep2-Veh-1) màu vàng và xe 4 (Dep2-Veh-2) màu xanh lá
Tổng cộng có 30 điểm dừng phân bổ đều cho 2 xe. Điểm xuất phát (depot) được đánh dấu bằng biểu tượng ngôi sao màu xanh lá ở khu vực phíaBắc bản đồ.
Dựa trên bản đồ tuyến đường Hải Phòng được tối ưu, ta thấy được chi tiết lộ trình của từng xe: Tuyến đường xe 3:
Xe 3 di chuyển theo các điểm đánh số từ 1 đến 15.
Tuyến đường xe đi tạo thành một vòng bao quanh khu vực phía Đông Bắc thành phố.
Tuyến đường xe 3 có hình dạng khá phức tạp, với nhiều điểm quay đầu và thay đổi hướng.
Xe 4 di chuyển theo các điểm đánh số từ 1 đến
15, các điểm được đánh số cách khá xa nhau.
Tuyến đường tạo thành một vòng lớn bao quanh thành phố.
Xe đi theo chiều kim đồng hồ.
Nhận xét: Bản đồ cho thấy Hải Phòng có địa hình đa dạng với sông ngòi và vùng ven biển Lộ trình có vẻ đã tính đến đặc điểm địa lý này để tối ưu hóa việc di chuyển.
Kết luận đặc điểm chung của lộ trình Hà Nội và Hải Phòng:
Việc phân bố các điểm dừng giữa bốn xe giúp tối ưu thời gian, quãng đường di chuyển và nhiên liệu
Mỗi xe được giao phục vụ các khu vực địa lý khác nhau, Có những đoạn xe đi vào trung tâm thành phố và những đoạn đi ra vùng ngoại ô, điều này làm giảm thiểu sự chồng chéo.
Số lượng khách hàng được phân bổ tương đối đều giữa 4 xe (14,16,15,15), giúp cân bằng khối lượng công viêc.
Lộ trình tránh đi lại các khu vực đã đi qua, tạo thành vòng tròn hiệu quả. Điểm kết thúc:
Nhìn chung, các xe Hà Nội và Hải Phòng đều xuất phát từ kho của thành phố mình, đi hết 1 vòng rồi quay trở về điểm tổng kết (cũng chính là kho xuất phát) trong 1 ngày, thể hiện một giải pháp tối ưu cho việc giao hàng, cho phép xe phục vụ nhiều điểm trong một chuyến đi duy nhất và quay trở lại điểm xuất phát một cách hiệu quả.
5.1.2 Bảng chi tiết kết quả tối ưu
Chọn “View solution details” tại “View Solution” để xem kết quả tối ưu.
Tại bảng Solution Details, ta có thể thấy ngay phương án tối ưu của phần mềm chỉ dùng có 4 xe là có thể giao hàng trong thời gian ngắn nhất Lộ trình đã được tối ưu hóa khá tốt Tổng cộng có 60 điểm dừng được phân bổ vào 4 tuyến xe này và thực hiện giao đủ 60 khách hàng, không có vi phạm nghiêm trọng về thời gian hoặc khung giờ.
Quãng đường di chuyển 326.381 km với tổng thời gian mà các xe đã dành để di chuyển và thực hiện nhiệm vụ trong suốt hành trình là 11:45:18 (gần 12 tiếng), trong đó thời gian thực tế di chuyển 6:20:20 (hơn 6 tiếng) là hợp lý Chi phí vận hành là 6.673 đơn vị, phản ánh mức tiêu thụ nhiên liệu và các chi phí vận hành khác.
Có một khoảng thời gian chờ đợi 58.794 giây trong quá trình giao hàng, là thời gian chờ tại điểm dừng, tuy nhiên điều này không ảnh hưởng gì đến kết quả chung do thời gian đợi không đáng kể.
5.2 Cụ thể từng tuyến đường:
Chọn “View route details” tại “View Solution” để xem chi tiết các tuyến đường.
Dựa trên thông tin trong bảng View Routes Details, ta thấy có 4 xe với 2 xe ở Hà Nội ( Dep1- Veh-1, Dep2-Veh-2) và 2 xe ở Hải Phòng (Dep2-Veh-1, Dep2-Veh-2) với các thông tin chi tiết như sau:
Tổng số điểm dừng: 16 điểm.
Tải trọng xe: 3.000 đơn vị.
Số lượng đã giao: 2.912 đơn vị. Dep1-Veh-2:
Tổng số điểm dừng: 14 điểm.
Tải trọng xe: 3.000 đơn vị.
Số lượng đã giao: 2.590 đơn vị. Dep2-Veh-1:
Tổng số điểm dừng: 15 điểm.
Tải trọng xe: 3.000 đơn vị.
Số lượng đã giao: 2.729 đơn vị. Dep2-Veh-2:
Tổng số điểm dừng: 15 điểm.
Tải trọng xe: 3.000 đơn vị.
Số lượng đã giao: 2.934 đơn vị.Tổng quan phân tích:
Lộ trình từ hai kho Hà Nội và Hải Phòng đã được phân bổ đều và hợp lý, đều nằm trong khung thời gian của tài xế Các xe từ Hà Nội có thời gian kết thúc sớm hơn (xe đầu tiên kết thúc lúc 11:12, xe thứ hai lúc 10:58) Các xe từ Hải Phòng có thời gian hoàn thành giao hàng trễ hơn, với xe cuối cùng kết thúc vào 12:00, nhưng vẫn không có vi phạm về khối lượng hoặc thời gian.
Nhận xét
Ưu điểm của kết quả bài toán
Giảm chi phí trong vận hành
Tiết kiệm nhiên liệu: Bằng cách tối ưu hóa các tuyến đường, giảm thiểu quãng đường di chuyển không cần thiết, từ đó tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ Với tuyến đường tối ưu bài toán đưa ra sẽ không có tuyến được lặp lại gây nên chi phí gấp đôi
Giảm chi phí bảo trì: Phương tiện vận chuyển cũng có thời gian nghỉ ngơi, nó sẽ hoạt động tốt nếu thời gian chạy trên đường là tối ưu nhất nhưng không vượt quá giới hạn mà động cơ cho phép, Việc giảm quãng đường di chuyển cũng đồng nghĩa với việc giảm hao mòn của xe, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì.
Giảm thời gian làm việc của lái xe: Không tự nhiên mà quy định thời gian làm việc là 8 tiếng mỗi ngày, con người cần được ăn uống và nghỉ ngơi tái tạo năng lượng Lộ trình tối ưu giúp giảm thời gian làm việc của lái xe, tăng năng suất lao động và giảm chi phí nhân công Đồng thời giảm rủi ro tại nạn giao thông, bởi khi lái xe làm quá giờ gây mệt mỏi và buồn ngủ trong quá trình vận chuyển hàng hóa dẫn đến mất an toàn giao thông
Với lộ trình tối ưu phần mềm cũng đưa ra việc xấy dựng và sắp xếp các nhà kho một cách tối ưu, thuận tiện cho việc lấy hàng và tập kết đội xe
Tăng hiệu quả hoạt động:
Nâng cao khả năng phục vụ khách hàng: Việc lập kế hoạch định tuyến vận tải giúp tất cả các khách hàng được phục vụ trong khoảng thời gian cố định, tránh dẫn đến việc bỏ sót, bỏ lỡ khách hàng không được phục vụ trong chuyến hành trình mà phải quay lại hoặc giao hàng muộn Như vậy giao đúng hẹn, đúng thời điểm và địa điểm giúp tăng sự hài lòng của khách hàng và xây dựng lòng trung thành.
Cải thiện quy trình làm việc: Việc định tuyến vận tải cũng là một cách lên kế hoạch chi tiết giúp xây dựng quy trình làm việc rõ ràng, minh bạch, dễ dàng quản lý và theo dõi.
Giảm giá thành sản phẩm: Chi phí vận chuyển giảm giúp doanh nghiệp giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh trên thị trường.
Nâng cao chất lượng dịch vụ: Việc giao hàng nhanh chóng, chính xác giúp doanh nghiệp tạo ra lợi thế cạnh tranh so với đối thủ.
Hướng đến kinh doanh bên vững
Kinh tế: giảm chi phí vận hành của cả hệ thống từ kho, phương tiện vận chuyển đến công nhân trực tiếp tham gia vận chuyển hàng hóa tạo ra một quy trình khép kín và có hiệu quả cáo
Con người: Đảm bảo thời gian làm việc của lái xe và nhân công xếp dỡ hàng hóa
Môi trường: Giảm quãng đường vận chuyển dẫn đến giảm khí thải ra môi trường
Nhược điểm của kết quả bài toán
Còn thiếu sự linh hoạt và còn mang tính khuôn khổ: Yêu cầu của khách hàng là vô hạn và mọi vấn đề đều có thể xảy ra trong quá trình thực hiện định tuyến đó và đòi hỏi một sự linh hoặt để có thể thay đổi tuyến đường một cách hợp lý và hiệu quả nhất khi rủi ro xảy ra
Đề xuất giải pháp, kiến nghị
Tính toán đến các rủi ro có thể xảy ra và tính toán hiệu suất xảy ra của chúng từ đó đưa ra các phương án phòng ngừa rủi ro cũng như khắc phục khi rủi ro xảy ra để có thể chủ động hơn khi phát sinh các tình huống không trong kế hoạch vẫn đảm bảo giao hàng đến tay khách và với chi phí phát sinh thấp nhất.
