HAI MỨC VỚI KHUNG THỜI GIAN VÀ ĐỒNG BỘ
Mô hình vận tải được giới thiệu trong bài toán 2E-MTT-PDTWS là mô hình hậu cần đô thị hai mức do hai đội xe vận tải có trọng tải khác nhau thực hiện. Hàng hóa sẽ được vận tải như sau:
● Hàng hóa e2c được xe tải lớn vận tải từ trung tâm phân phối CDC đến điểm trung chuyển. Sau đó, xe tải nhỏ nhận hàng hóa e2c và giao tới các khách hàng;
● Hàng hóa c2e được xe tải nhỏ nhận từ các khách hàng và chuyển đến điểm trung chuyển. Sau đó, xe tải lớn nhận hàng hóa c2e và vận tải về trung tâm phân phối CDC;
● Hàng hóa c2c được xe tải nhỏ nhận từ khách hàng và giao đến khách hàng tương ứng. Tuân thủ mô hình hậu cần đô thị hai mức, mô hình bài toán 2E-MTT-PDTWS không xem xét việc giao và nhận hàng hóa trực tiếp giữa trung tâm phân phối CDC và khách hàng. Tất cả hàng hóa e2c hoặc hàng hóa c2e phải thực hiện đồng bộ tại các điểm trung chuyển giữa các xe tải lớn và các xe tải nhỏ. Mỗi điểm trung chuyển 𝑠 ∈ 𝑆 được quy định khung thời gian hoạt động [ 𝑡(𝑠) − 𝜂, 𝑡(𝑠)]. Khung thời gian này quy định thời điểm sớm nhất và trễ nhất cho phép xe vận tải đến điểm trung chuyển. Trong trường hợp xe tải đến trước thời điểm 𝑡(𝑠) − 𝜂, xe tải có thể đỗ tạm thời tại một trạm chờ trước khi di chuyển đến điểm trung chuyển s. Xe tải không được phép đến điểm trung chuyển s sau thời điểm 𝑡(𝑠). Xe vận tải khi đến điểm trung chuyển phải thực hiện bốc, dỡ hàng ngay và không được phép chờ tại điểm trung chuyển.
Một khách hàng có thể yêu cầu các dịch vụ vận tải hàng hóa khác nhau:
● Nhận hàng hóa e2c từ một trong các điểm trung chuyển đăng ký trước tại các khung thời gian khác nhau;
● Giao hàng hóa c2e đến một trong các điểm trung chuyển đăng ký trước tại các khung thời gian khác nhau;
● Nhận và giao hàng hóa c2c đến khách hàng khác.
Mỗi khách hàng được phép yêu cầu một hoặc hoặc nhiều dịch vụ vận tải hàng hóa nêu trên. Để đơn giản, mỗi yêu cầu dịch vụ vận tải hàng hóa cụ thể nêu trên được xem là một yêu cầu vận tải hàng hóa của bài toán.
Yêu cầu giao hàng hóa e2c được biểu diễn bởi tập hợp 𝐶𝐷. Trong đó, mỗi yêu cầu giao hàng hóa e2c, 𝑑 ∈ 𝐶𝐷, bao gồm các thông tin:
• Danh sách các điểm trung chuyển mà khách hàng muốn nhận hàng 𝑆𝑑 ∈ 𝑆. Cụ thể, mỗi yêu cầu giao hàng hóa e2c chỉ nhận hàng từ các điểm trung chuyển đã đăng ký trước.
65
Việc lựa chọn khách hàng nhận hàng hóa e2c từ điểm trung chuyển nào là một quyết định của bài toán;
• Khung thời gian giao hàng: thời điểm xe vận tải giao hàng phải thuộc khung thời gian giao hàng.
Tương tự, tập hợp 𝐶𝑃 là tập hợp yêu cầu nhận hàng hóa c2e từ khách hàng và chuyển đến một điểm trung chuyển đã đăng ký trước. Một yêu cầu nhận hàng 𝑝 ∈ 𝐶𝑃 cũng bao gồm các thông tin:
• Danh sách các điểm trung chuyển 𝑆𝑝 ∈ 𝑆 được phép chuyển hàng đến. Cụ thể, mỗi yêu cầu nhận hàng hóa c2e chỉ thực hiện đồng bộ tại các điểm trung chuyển đã đăng ký trước. Việc lựa chọn điểm trung chuyển cho hàng hóa c2e là một quyết định của bài toán;
• Khung thời gian nhận hàng: thời điểm xe vận tải nhận hàng phải thuộc khung thời gian nhận hàng.
Ngoài ra, tập hợp (𝑝̅, 𝑞̅) ∈ 𝑅 là tập hợp yêu cầu chuyển hàng hóa c2c với: yêu cầu nhận hàng 𝑝̅ ∈ 𝐶𝑐2𝑐𝑝 và yêu cầu giao hàng tương ứng 𝑞̅ ∈ 𝐶𝑐2𝑐𝑞 .
Tổng quát, mỗi yêu cầu vận tải 𝑖 ∈ {𝐶𝐷∪ 𝐶𝑃 ∪ 𝐶𝑐2𝑐𝑃 ∪ 𝐶𝑐2𝑐𝐷 } sẽ được đại diện bởi bộ thông tin (𝑖, 𝑞𝑖, 𝛿(𝑖), [𝑒𝑖, 𝑙𝑖]) với:
● 𝑞𝑖 > 0: số lượng hàng hóa yêu cầu giao hoặc yêu cầu nhận. Với yêu cầu c2c, (𝑝̅, 𝑞̅) ∈ 𝑅 thì 𝑞𝑝̅ = −𝑞𝑑̅;
● [𝑒𝑖, 𝑙𝑖]: khung thời gian cho phép nhận hoặc giao hàng hóa;
● 𝛿(𝑖): thời gian thực hiện nhận hoặc giao hàng hóa.
Từ đó, luồng vận tải hàng hóa trong mô hình bài toán 2E-MTT-PDTWS được miêu tả như sau:
● Đội xe tải lớn 𝐾1 (mỗi xe tải có trọng tải 𝑄1 và chi phí sử dụng 𝐹1) sẽ thực hiện vận tải ở mức 1 (giữa trung tâm phân phối CDC và các điểm trung chuyển). Mỗi xe tải lớn sẽ thực hiện một trong hai hoặc cả 2 lộ trình vận tải sau:
o Lộ trình giao hàng hóa mức 1: xe tải lớn rời trung tâm phân phối CDC và giao hàng hóa e2c đến các điểm trung chuyển;
o Lộ trình nhận hàng hóa mức 1: xe tải lớn nhận các hàng hóa c2e từ các điểm trung chuyển và chuyển về trung tâm phân phối CDC.
Do đó, một hành trình của một xe tải lớn sẽ xuất phát và kết thúc tại trung tâm phân phối CDC và bao gồm lộ trình giao hàng hóa mức 1 và/hoặc lộ trình nhận hàng hóa mức 1. Hình 3.3 minh họa các hành trình của xe tải lớn ở mức 1. Các đường nét đứt thể hiện
66
xe tải lớn không tải. Xe tải lớn trong hình 3.3a chỉ thực hiện một hành trình giao hàng hóa mức 1: xe tải lớn rời trung tâm phân phối CDC với các hàng hóa e2c, di chuyển và thực hiện đồng bộ hàng hóa e2c tại các điểm trung chuyển s1, s2, và s3. Sau đó, xe tải lớn không tải quay trở về trung tâm CDC. Ngược lại, hình 3.3c minh họa xe tải lớn chỉ thực hiện các lộ trình nhận hàng hóa mức 1. Đầu tiên, xe tải lớn không tải rời trung tâm phân phối CDC. Sau đó, xe tải lớn nhận hàng hóa c2e tại các điểm trung chuyển s4 và
s5 trước khi quay trở về trung tâm phân phối CDC. Hình 3.3b minh họa trường hợp cuối cùng, xe vận tải lớn thực hiện đồng thời 2 lộ trình: lộ trình giao hàng hóa mức 1 và lộ trình nhận hàng hóa mức 1. Cụ thể, xe tải lớn rời trung tâm phân phối CDC với các hàng hóa e2c và thực hiện lộ trình giao hàng hóa mức 1 tại các điểm trung chuyển s1, s2, và
s3. Sau đó, xe tải lớn di chuyển không tải đến điểm trung chuyển s4. Tại các điểm trung chuyển s4 và s5, xe tải lớn thực hiện nhận hàng hóa c2e và quay trở về trung tâm phân phối CDC.
21 Hình 3.3. Minh họa các lộ trình của một xe tải lớn
● Đội xe tải nhỏ 𝐾2 (mỗi xe tải có trọng tải 𝑄2 và chi phí sử dụng 𝐹2) sẽ thực hiện vận tải ở mức 2 (giữa các điểm trung chuyển và khách hàng). Mỗi xe tải nhỏ có thể thực hiện các lộ trình vận tải sau:
o Lộ trình giao hàng hóa mức 2: xe tải nhỏ nhận hàng hóa e2c từ các điểm trung chuyển và giao hàng hóa e2c này cho khách hàng;
67
o Lộ trình nhận hàng hóa mức 2: xe tải nhỏ nhận hàng hóa c2e từ các khách hàng và vận tải đến điểm trung chuyển;
o Lộ trình nhận và giao hàng hóa c2c mức 2: xe tải nhỏ nhận và giao hàng hóa c2c trong nội bộ thành phố. Mỗi lộ trình nhận và giao hàng hóa c2c mức 2 tuân thủ thứ tự LIFO. Cụ thể, hàng hóa c2c mà xe tải nhỏ nhận sau sẽ được giao trước để đảm bảo quá trình nhận hàng tại khách hàng không cần phải dỡ hàng khác xuống. Do đó, một hành trình vận tải của một xe tải nhỏ bao gồm: rời kho đỗ xe 𝑔2, thực hiện vận tải một hoặc nhiều lộ trình giao hàng hóa e2c mức 2 và/hoặc lộ trình nhận hàng hóa c2e mức 2 và/hoặc lộ trình nhận và giao hàng hóa c2c mức 2, và cuối cùng trở về kho đỗ xe 𝑔2.
Đội xe tải hoạt động tuân thủ chiến lược Pseudo Backhaul [79]. Cụ thể, mỗi xe vận tải phải hoàn thành lộ trình vận tải đang thực hiện trước khi bắt đầu thực hiện vận tải lộ trình tiếp theo. Như vậy, khi đến điểm trung chuyển, một xe vận tải sẽ thực hiện một trong ba hoạt động: “chỉ dỡ hàng”, “chỉ bốc hàng”, “dỡ hàng và bốc hàng”. Hình 3.4 và hình 3.5 minh họa các hoạt động tương ứng của xe tải lớn và xe tải nhỏ tại điểm trung chuyển. Các đường nét đứt thể hiện xe không tải. Hình 3.4a và hình 3.4b minh họa trường hợp xe tải lớn đến điểm trung chuyển s và chỉ thực hiện bốc hàng hóa c2e. Điểm khác biệt giữa 2 trường hợp này là trạng thái của xe tải lớn khi đến điểm trung chuyển. Xe tải lớn trong hình 3.4a là không tải khi đến điểm trung chuyển s. Ngược lại, trong hình 3.4b xe tải lớn đang vận tải hàng hóa c2e khi đến điểm trung chuyển s. Tương tự, hình 3.4c và hình 3.4d minh họa trường hợp xe vận tải lớn chỉ thực hiện
dỡ hàng tại điểm trung chuyển s. Trong đó, xe vận tải lớn dỡ hết hàng hóa e2c tại điểm trung chuyển s trước khi rời đi trong hình 3.4c. Trong hình 3.4d, xe tải lớn chỉ dỡ một số lượng hàng hó e2c tại điểm trung chuyển s và tiếp tục lộ trình giao hàng hóa e2c. Hình 3.4e minh họa trường hợp xe tải lớn thực hiện dỡ hàng hóa e2c và bốc hàng hóa c2e tại cùng điểm trung chuyển. Cụ thể, xe tải lớn đến điểm trung chuyển s và thực hiện dỡ hết hàng hóa e2c. Sau đó, thực hiện bốc hàng hóa c2e tại điểm trung chuyển s trước khi rời đi. Sau đó, xe tải lớn có thể quay trở về trung tâm phân phối CDC hoặc tiếp tục lộ trình bốc hàng hóa c2e trước khi quay trở về trung tâm phân phối CDC.
68
22Hình 3.4. Hoạt động của xe tải lớn tại điểm trung chuyển
Hình 3.5 minh họa các hoạt động của xe tải nhỏ ở mức 2. Hình 3.5a minh họa trường hợp xe tải nhỏ chỉ thực hiện dỡ hàng hóa c2e tại điểm trung chuyển s. Trước khi dỡ hàng tại điểm trung chuyển, xe tải nhỏ thực hiện nhận hàng hóa c2e tại các khách hàng. Sau khi hoàn thành dỡ hàng hóa c2e, xe tải nhỏ không tải rời điểm trung chuyển s. Ngược lại, hình 3.5b minh họa trường
hợp xe tải nhỏ chỉ thực hiện bốc hàng hóa e2c tại điểm trung chuyển s. Cụ thể, xe tải nhỏ di
chuyển không tải đến điểm trung chuyển và thực hiện bốc hàng hóa e2c tại điểm trung chuyển. Sau đó, rời điểm trung chuyển để bắt đầu lộ trình giao hàng hóa e2c đến khách hàng. Xe tải nhỏ trong hình 3.5c thực hiện cả dỡ hàng hóa c2e và bốc hàng hóa e2c tại cùng một điểm trung chuyển s. Xe tải nhỏ vận tải hàng hóa c2e đến điểm trung chuyển s. Sau khi hoàn thành dỡ hàng hóa c2e, xe tải nhỏ thực hiện bốc hàng hóa e2c. Sau đó, xe tải nhỏ rời điểm trung chuyển s và bắt đầu lộ trình giao hàng hóa e2c.
69
Để thuận tiện, quy ước thời gian dỡ hàng và bốc hàng của một xe tải lớn tại điểm trung chuyển là 𝑇𝑈, 𝑇𝐿. Tương tự, 𝑇𝑈′, 𝑇𝐿′ là thời gian dỡ hàng và bốc hàng tương ứng cho một xe tải nhỏ tại điểm trung chuyển. Để đơn giản hóa, tất cả thời gian bốc và dỡ hàng của một xe vận tải trong cùng một đội xe là giống nhau và không phục thuộc vào số lượng hàng hóa bốc hàng hoặc dỡ hàng.
3.3.1. Đồng bộ hàng hóa tại điểm trung chuyển
Tại điểm trung chuyển, hàng hóa e2c sẽ được đồng bộ từ xe tải lớn qua xe tải nhỏ và hàng hóa c2e sẽ được đồng bộ ngược lại từ xe tải nhỏ sang xe tải lớn. Trong trường hợp xe tải nhận hàng chưa đến điểm trung chuyển đúng thời điểm đồng bộ, thì hàng hóa dỡ xuống sẽ để tại kho trung gian.
Hình 3.6 minh họa sự cần thiết của kho trung gian tại các điểm trung chuyển trong quá trình đồng bộ hàng hóa giữa xe tải lớn và xe tải nhỏ. Các xe vận tải trong hình 3.6 bao gồm: hai xe tải lớn {1, 2} và hai xe tải nhỏ {1′, 2′} thực hiện dỡ hàng và bốc hàng tại cùng điểm trung chuyển. Ở mức 1, xe vận tải lớn 1 dỡ hàng hóa {𝑑1, 𝑑2} và sau đó bốc hàng hóa {𝑝3, 𝑝4} từ xe tải nhỏ 2′, trong khi đó xe vận tải lớn 2 dỡ hàng hóa {𝑑3, 𝑑4} và sau đó bốc hàng hóa {𝑝1, 𝑝2} từ xe tải nhỏ 1′. Ở mức 2, xe tải nhỏ 1′ dỡ hàng hóa {𝑝1, 𝑝2} và sau đó bốc hàng hóa {𝑑1, 𝑑2} từ xe tải lớn 1, trong khi đó xe vận nhỏ 2′ dỡ hàng hóa {𝑝3, 𝑝4} và sau đó bốc hàng hóa {𝑑3, 𝑑4} của xe tải lớn 2. Trong trường hợp này, nếu không sử dụng kho trung gian tại điểm trung chuyển thì các xe tải sẽ tạo ra vòng đợi vô hạn vì xe tải muốn bốc hàng thì trước hết phải dỡ hết hàng đang có. Cụ thể, xe tải lớn 1 đợi xe tải nhỏ 1′ hoàn thành dỡ hàng, xe tải nhỏ 1′ đợi xe tải lớn 2 hoàn thành dỡ hàng, xe tải lớn 2 đợi xe tải nhỏ 2′ hoàn thành dỡ hàng và xe tải nhỏ 2′ phải đợi xe tải nhỏ lớn 1 hoàn thành dỡ hàng. Do đó, việc sử dụng kho trung gian tại điểm trung chuyển sẽ tránh được trường hợp này.
70
24 Hình 3.6. Sự cần thiết của kho trung gian tại điểm trung chuyển
Kho trung gian tại điểm trung chuyển 𝑠 ∈ 𝑆 có khả năng chứa tối đa 𝐿𝑠. Thời gian bốc hàng hoặc dỡ hàng vào kho trung gian được giả định là 0. Hàng hóa đồng bộ tại điểm trung chuyển giữa các xe tải tuân thủ yêu cầu sau:
● Quá trình bốc hoặc dỡ hàng của một xe tải là liên tục, không bị ngắt quãng;
● Hàng hóa được phép lưu trữ tạm thời tại kho trung gian nếu xe tải nhận hàng chưa sẵn sàng;
● Xe tải phải thực hiện dỡ hàng ngay khi xe tải này đến điểm trung chuyển;
● Thời điểm đến của xe tải phải thuộc khung thời gian hoạt động của điểm trung chuyển;
● Quá trình bốc hàng của xe tải chỉ có thể bắt đầu sau khi xe tải này kết thúc quá trình dỡ hàng (nếu có) và tất cả hàng hóa cần bốc đã sẵn sàng. Nếu không, hàng hóa cần bốc đã đến và phải được lưu trữ tại kho trung gian;
Các trường hợp sau xem xét quá trình đồng bộ hàng hóa tại điểm trung chuyển từ xe tải lớn sang xe tải nhỏ. Trường hợp đồng bộ từ xe tải nhỏ sang xe tải lớn được xem xét tương tự. Quá trình đồng bộ hàng tại điểm trung chuyển s giữa xe tải lớn sang xe tải nhỏ cụ thể:
● Đồng bộ hàng giữa một xe tải lớn k sang một xe tải nhỏ 𝑘′: Giả sử xe tải lớn k đến điểm trung chuyển tại thời điểm t. Xe tải lớn k bắt đầu dỡ hàng tại thời điểm t và hoàn thành dỡ hàng tại thời điểm t + 𝑇𝑈. Nếu xe tải nhỏ 𝑘′ sẵn sàng để bốc hàng tại thời điểm t + 𝑇𝑈, thì hàng hóa sẽ được chuyển trực tiếp sang xe tải nhỏ 𝑘′. Trong trường hợp này, xe tải nhỏ 𝑘′ hoàn thành bốc hàng và rời điểm trung chuyển tại thời điểm t + 𝑇𝑈+ 𝑇𝐿′. Ngược lại, hàng hóa sẽ được để tại kho trung gian;
71
● Đồng bộ hàng giữa một xe tải lớn sang nhiều xe tải nhỏ: Giả định xe tải lớn k đồng bộ
hàng sang m xe tải nhỏ 𝑘1′, … , 𝑘𝑚′ . Xe tải lớn đến điểm trung chuyển tại thời điểm t. Sau đó, xe tải lớn bắt đầu dỡ hàng tại thời điểm t trong khoảng thời gian 𝑇𝑈. Quá trình đồng bộ hàng giữa các cặp xe tải (𝑘, 𝑘𝑖′), 𝑖 = 1. . 𝑚 được xem xét tương tự trường hợp đồng bộ hàng giữa một xe tải lớn sang một xe tải nhỏ;
● Đồng bộ hàng giữa nhiều xe tải lớn sang một xe tải nhỏ: Giả định n xe tải lớn 𝑘1, … , 𝑘𝑛 đồng bộ hàng sang một xe tải nhỏ 𝑘′. Thời điểm đến điểm trung chuyển của các xe tải lớn 𝑘1, … , 𝑘𝑛 tương ứng là 𝑡1, … , 𝑡𝑛. Ngay khi đến điểm trung chuyển, các xe tải lớn bắt đầu dỡ hàng trong khoảng thời gian 𝑇𝑈. Trường hợp tất cả xe tải lớn đều đồng thời đến