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 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 Đỗ Ngọc Hiền

SVTH: Nguyễn Thảo Trang

Lê Quế Dung Nguyễn Thị Thanh Trà Đoàn Trần Uyển Nhi

1915582 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 HOÁ

MÔ HÌNH TỐI ƯU CHI PHÍ VẬN CHUYỂN DẦU

GVHD: PGS.TS Đỗ Ngọc Hiền

SVTH: Nguyễn Thảo Trang

Lê Quế Dung Nguyễn Thị Thanh Trà Đoàn Trần Uyển Nhi

1915582 1912864 1915597 1914499

TÓM TẮT BÁO CÁO

Bài nghiên cứu này phát triển mô hình lập trình toán học số nguyên để giải quyết vấn

đề tối thiểu chi phí và khoảng cách vận chuyển Dữ liệu được thu thập từ thực tiễn để phục

vụ cho việc nghiên cứu Từ đó đưa ra được kết luận

Nội dung bài báo cáo gồm 4 chương:

· Chương 1: Giới thiệu

· Chương 2: Cơ sở lý thuyết

· Chương 3: Bài báo nghiên cứu

· Chương 4: Kết luận

Chương 1 sẽ giới thiệu về vấn đề Chương 2 sẽ đề cập đến cơ sở lý thuyết để giảiquyết vấn đề Chương 3 sẽ nghiên cứu về ví dụ trong bài báo và mô hình tối ưu chi phí vậnchuyển Chương 4 sẽ tóm tắt lại những nội dung trong bài báo cáo và đưa ra kết luận

MỤC LỤC

TÓM TẮT BÁO CÁO i

MỤC LỤC ii

CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Mô hình nền tảng 3

2.2 Xây dựng mô hình 3

CHƯƠNG 3 BÀI BÁO NGHIÊN CỨU 8

3.1 Thu thập dữ liệu 8

3.2 Kết quả 10

3.3 Thảo luận 16

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Logistics là một phần của chuỗi cung ứng bao gồm các hoạt động liên quan đến dòngchảy của nguyên vật liệu thô đến người dùng cuối cùng và dòng chảy của thông tin Trongđó chi phí vận chuyển chiếm tới 50% chi phí logistics Đối với các công ty dầu mỏ, việcquản lý tốt chi phí vận chuyển sẽ giúp nâng cao khả năng cạnh tranh Ngành công nghiệpdầu mỏ bao gồm rất nhiều hoạt động từ việc khai thác, lọc dầu đến phân phối

Hình 1 Chuỗi cung ứng trong ngành công nghiệp dầu mỏ

Các công ty dầu mỏ lớn thường đặt nhà máy lọc dầu gần kho, nơi trở thành trung tâmphân phối cho khách hàng Vị trí đặt kho thường phụ thuộc vào vị trí của khách hàng Chiếnlược để đặt vị trí cơ sở vật chất được dự báo bởi bộ phận sales và marketing Công ty dựavào khả năng của mình và khả năng có thể hoàn thành yêu cầu của khách hàng để lập kếhoạch chiến lược tổng thể

Điều cần thiết trong việc vận chuyển số lượng lớn các sản phẩm về dầu mỏ là phảitối ưu năng lực từ nhà máy lọc dầu đến các kho Bài nghiên cứu này phát triển mô hình

lọc dầu đến kho, cần phải tối thiểu khoảng cách và chi phí vận chuyển Dữ liệu được thuthập từ thực tiễn để phục vụ cho việc nghiên cứu Do đó kết quả nghiên cứu có tính khảthi cao và có thể áp dụng để đạt được mục tiêu trên Từ góc nhìn của toán học, bài nghiêncứu trình bày một loạt những phương trình để mô hình hóa một số khía cạnh của vận tảingoài đời thực và tối ưu hóa vận chuyển từ nhà máy lọc dầu đến kho chưa Mục tiêu làgiảm thiểu khoảng cách và chi phí vận chuyển.

Các giả định bao gồm:

· Tất cả sản phẩm tại nhà máy lọc dầu phải được gửi đến các điểm tương ứng

· Số lượng xe đi từ nhà máy lọc dầu đến kho hàng và ngược lại phải giống nhau

· Mỗi xe đến và rời kho sớm nhất có thể

· Các phương tiện phải đi từ nhà máy lọc dầu, không giới hạn số lượng và phải chở đầy tải

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mô hình nền tảng

A là ma trận hệ số của phương trình gồm m hàng và n cột X là ma trận cột (n x 1)gồm X1,…Xn biến quyết định (ma trận ẩn) B là ma trận vế phải (n x 1) C là ma trận hệ sốcủa hàm mục tiêu (1 x n)

Đáp án là một vecto trong đó X thỏa mãn tất cả các ràng buộc và cực tiểu hàm mụctiêu Z(X)

Murthy (1983) đã chứng minh rằng mô hình quy hoạch tuyến tính (LinearProgramming – LP) trên tối ưu khi và chỉ khi X(y) ≥ 0 với mọi nghiệm thuần nhất y BernardKolman (1993) đã chứng minh rằng với một hệ thuần nhất có m phương trình với n ẩn luôncó nghiệm không tầm thường nếu m < n, nghĩa là nếu số ẩn vượt quá số phương trình

2.2 Xây dựng mô hình

Các mô hình giao thông vận tải sẽ được đề xuất sắp tới sẽ dựa trên mô hình cơ bản do

Winston (2004) viết Có một tập hợp m điểm cung mà từ đó hàng hóa được vận chuyển và có tập hợp n điểm cầu Mỗi đơn vị được sản xuất tại điểm cung i và vận chuyển đến điểm

cầu j phải chịu chi phí biến đổi là Cij Số lượng đơn vị vận chuyển từ điểm cung i đến điểmcầu j bằng Xij Như vậy, mô hình vận chuyển sau:

Hàm mục tiêu:

từ nhà cung cấp i đến khách hàng j là một số không âm.

Xij: Số chuyến đi được thực hiện để vận chuyển một sản phẩm từ i đến j

Thông số đầu vào

Cij: Khoảng cách từ nhà máy lọc dầu i đến điểm j

Dp j: Năng lực xử lý của sản phẩm p tại điểm đến j

Sp i: Tổng thể tích sản phẩm p có thể được cung cấp tại nhà máy lọc dầu i

Vp: Năng lực vận chuyển sản phẩm p của phương tiện vận chuyển

Trong một bài toán vận chuyển thông thường, một sản phẩm đồng nhất phải đượcvận chuyển từ nhiều nguồn đến nhiều điểm đến sao cho tổng chi phí vận chuyển là tối thiểu.Giả sử có m nút cung và n nút cầu Nút cung cấp thứ i có thể cung cấp số lượng Si của mộtsản phẩm nhất định và nút cầu thứ j có nhu cầu về sản phẩm với số lượng Dj (Figure 2)

Hình 2: Mạng lưới giao thông đi - đến, các nút cung ứng

Trong ngành công nghiệp dầu mỏ, có một nhóm m nhà máy lọc dầu, mỗi nhà máy cung cấp SmM3 dầu mỗi ngày cho một nhóm n kho khác, mỗi kho có công suất xử lý

DnM3 Nói chung có một tập hợp m nhà máy lọc dầu mỗi nhà máy cung cấp Smp M3 của sản phẩm p và gửi đến tám kho, mỗi kho có công suất xử lý Dn M3 của sản phẩm p

Mô hình phân bổ số lượng xe tải phù hợp trên từng tuyến đường nhằm giảm thiểuchi phí vận chuyển và đáp ứng yêu cầu về khối lượng Xác định phương thức khả thi đểvận chuyển các sản phẩm có sẵn đến các điểm đến tương ứng với tổng khoảng cách vậnchuyển tối thiểu.

Mô hình vận tải có thể được đơn giản hóa và dễ hiểu hơn nhiều bằng cách xem xétvấn đề vận chuyển của một sản phẩm trước tiên, cụ thể là dầu Như đã mô tả trước đó, cócác nhà máy lọc dầu là nguồn cung cấp và các kho chứa là điểm đến mà dầu sẽ được phânphối Các nhà máy lọc dầu có sản lượng dầu cụ thể hàng năm và các kho dự trữ có côngsuất dầu quy định Vấn đề là làm thế nào để phân phối dầu từ tất cả các nhà máy lọc dầuđến các kho gần nhất của họ để giảm thiểu tổng vận chuyển Về bản chất, mô hình này làtìm ra cách phân công nhà máy lọc dầu tốt nhất để tổng chi phí được giảm thiểu Gọi Xij là

số chuyến xe để vận chuyển sản phẩm dầu từ nhà máy lọc dầu i đến kho j trong mộtkhoảng cách là Cij Do đó, mô hình có thể được viết như sau:

Hàm mục tiêu:

Minimize Z = ∑𝑖=1 ∑𝑗=1 𝐶𝑖𝑗 𝑋𝑖𝑗 (7)Ràng buộc;

V x ∑𝑗=1 𝑋𝑖𝑗 = Si (i=1,2, ,m) (8) {Supply constraints)

V x ∑𝑖=1 𝑋𝑖𝑗 ≤ 𝐷𝑗 (j=1,2, ,n) (9){Demand constraints}

Xij ≥ 0 (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 của kho j

Si: Năng lực cung cấp của nhà máy lọc dầu i

V: Năng lực bồn chứa phương tiện vận chuyển

Hàm mục tiêu là giảm thiểu tổng khoảng cách vận chuyển trong việc vận chuyển dầu

từ nhà máy lọc dầu đến kho chứa Các tổng kép (được biểu thị bằng hai dấu, nối tiếp nhau)chỉ ra rằng hai biến được nhân lên trước khi tích của chúng được cộng lại Số chuyến đi vậnchuyển dầu giữa nhà máy lọc dầu i và kho j được nhân với khoảng cách giữa chúng sẽ chotổng quãng đường vận chuyển cho nhà máy i và kho j Đối với mỗi nhà máy lọc dầu, sốchuyến đi từ nhà máy lọc dầu đó đến các kho nhân với quy mô của tàu chở dầu phải bằngtổng sản lượng dầu của nhà máy lọc dầu đó Dấu bằng cho những ràng buộc này cũng chỉ

ra rằng tất cả dầu từ các nhà máy lọc dầu phải được gửi ra ngoài Mặt khác, ràng buộc vềnhu cầu lượng dầu mà các kho nhận được không thể nhiều hơn năng lực xử lý của chúng.Các ràng buộc cuối cùng là hạn chế không âm đối với các biến quyết định và số chuyến điphải là số nguyên

CHƯƠNG 3 BÀI BÁO NGHIÊN CỨU

Bài báo nghiên cứu: “Transportation optimization model of oil products” của các

tác giả Waleed Khalid Abduljabbar, Razman Mat Tahar và Muhammad Ashlyzan thực hiệnnăm 2011 Cụ thể cách mô hình hoạt động trong thực tế sẽ được trình bày dưới đây

Bảng 1: Sản lượng dầu mà hai nhà máy lọc dầu sản xuất theo năm và theo tuần

Bảng 2: Công suất của các kho

Bảng 3: Khoảng cách giữa các kho và các nhà máy tính theo dặm

3.2 Kết quả

Các kết quả cho thấy nhà máy lọc dầu nào sẽ gửi dầu của mình đến kho nào và với sốlượng bao nhiêu để tổng khoảng cách vận chuyển được giảm thiểu

3.2.1 Thông số đầu vào

Thông tin các loại xe tải lớn và nhỏ về năng lực, tốc độ và chi phí vận chuyển được trìnhbày trong bảng 4

Bảng 4: Thông tin loại xe tải

Bảng 5 cho biết giá trị thời gian bốc hàng lên xe của từng loại xe tải

Bảng 5: Thời gian bốc hàng

Bảng 6 cung cấp thời gian xuất phát sớm nhất và đến muộn nhất cho mỗi kho

Bảng 6: Thời gian xuất phát

Bảng 7 cho biết sản lượng dầu mỏ sẽ được chở trở lại từ nhà máy lọc dầu đến khobằng xe tải.

Bảng 7: Các lô hàng sẽ được chuyển từ nhà máy lọc dầu về kho

3.2.2 Nhật ký kết quả đầu ra

Sau khi chạy chương trình sẽ nhận được ba giải pháp với ba mục tiêu và phần mềm Log tự động đưa ra giải pháp tối ưu và đó là giải pháp thứ ba với giá trị hàm mục tiêu là388,080$

I-Bảng 8 hiển thị các giá trị tối ưu cho thời gian dỡ hàng sớm nhất và thời gian bốc hàngchậm nhất (tính bằng phút) cho mỗi tuyến đường

Bảng 8: Thời gian dỡ hàng sớm nhất và thời gian xếp hàng muộn nhất

Bảng 9 cho thấy số lượng xe có thể có trên tuyến đường và số lượng xe tải cho từngtuyến đường đối với từng loại xe tải

Bảng 9: Số lượng xe tải có thể chạy trên tuyến và xe tải trên từng tuyến đường

Từ việc chạy phần mềm I-Log, thu được biểu đồ trên trang thống kê CPLEX với trụctung là giá trị của hàm mục tiêu và trục hoành là thời gian tìm được lời giải tối ưu tính bằnggiây.

Biểu đồ hiển thị sự biến đổi của nút tốt nhất và các giá trị số nguyên tốt nhất và đánhdấu các giá trị số nguyên được tìm thấy trong quá trình tìm kiếm:

(1) Đường màu xanh lục cho biết sự phát triển của giá trị số nguyên tốt nhất, nghĩa làgiá trị tốt nhất của mục tiêu được tìm thấy cũng là một giá trị số nguyên.

(2) Đường màu đỏ cho biết diễn biến của giá trị tốt nhất của các nút mở còn lại (khôngnhất thiết là số nguyên) khi di chuyển từ nút này sang nút khác Điều này đưa ra một ràngbuộc về giải pháp cuối cùng

(3) Điểm màu vàng chỉ ra một nút nơi một giá trị số nguyên đã được tìm thấy

Các giá trị trong khung rời rạc là động và được cập nhật mỗi giây, chúng thay đổi đểcho biết thuật toán đang tiến triển như thế nào Các giá trị trong khung chung là tĩnh, chúngchỉ ra các đặc điểm của mô hình

3.2.3 Phân bổ nhà máy lọc dầu và kho hàng:

Đầu ra của mô hình này được hiển thị ở cột “No of trips Xij” trong Bảng 10 Đây thực

sự là các giá trị của các biến quyết định Xij, đại diện cho số chuyến đi mà các xe tải thựchiện để vận chuyển tất cả dầu có sẵn từ mỗi nhà máy lọc dầu làm điểm xuất phát đến kho

là điểm đến của nó (một chiều) để tổng quãng đường vận chuyển và tổng chi phí được giảmthiểu

Bảng 10: Số chuyến đi, khoảng cách và số khối vận chuyển từ hai nhà máy lọc

dầu đến kho ở Baghdad và Beji

Tổng công suất 1,707,785 m3

Tổng cung 415,198 m3/tuần

Tổng quãng đường di chuyển là 669 dặm

Tổng chi phí vận chuyển 388,080$

3.3 Thảo luận

Kết quả trên cho thấy để vận chuyển 415198 M3 dầu /tuần từ hai nhà máy đến támkho chứa khoảng cách vận chuyển tối thiểu có thể là 669 dặm Các chuyến xe tải trongtuần tối thiểu cần thiết để vận chuyển là 314 Giá trị bao gồm 302, là tổng số chuyến vậnchuyển dầu cho nhà máy lọc dầu AL-Dura, với 12 chuyến vận chuyển dầu cho nhà máy lọcdầu Beji

Tổng lượng dầu vận chuyển từ nhà máy lọc dầu AL-Dura là 9731 M3 Nhà máy lọc dầu khác là Beji giao hàng tổng cộng 386 M3 Tổng cộng là 9731 M3 dầu được gửi đến 8 kho mặc dù công suất kết hợp của chúng là 1707785 M3 Giải thích đơn giản ở đây là nhà máy lọc dầu tại Beji gần các kho Ramadi và Falahat hơn là đến nhà máy lọc dầu AL-Dura,

vì vậy thay vì gửi dầu từ nhà máy lọc dầu AL-Dura chỉ để đáp ứng các yêu cầu về công suất, tốt hơn được gửi từ Beji vì mục tiêu là giảm thiểu phí vận chuyển Xét về tổng số chuyến đi đến các kho ở Baghdad, có tổng cộng là 302 chuyến và đến cơ sở Beji là 12 chuyến Có 24 giờ làm việc một tuần, trung bình hàng ngày có 8 xe tải sẽ xếp hàng tại mỗi kho hàng ở Al-Dura Đầu tiên kho Resafa cho thấy rằng phải mất 37 chuyến vận chuyển

1206 triệu dầu trong khoảng thời gian một tuần, 3 xe tải là dự kiến sẽ rời khỏi nhà máy mỗituần, không phải là một tình huống bận rộn cho cơ sở Resafa nhỏ này Để so sánh, Latefia tổng kho với 48 xe tải chở dầu rời khỏi cơ sở này đối với điểm đến của nó trong một tuần có thể được coi là bận rộn hơn vì hàng ngày có hơn 5 xe tải

Nhìn vào khoảng cách, để vận chuyển 9731 M3 dầu cho các kho ở Baghdad được ghi lại là

514 dặm, trong khi đối với 386 M3 dầu khoảng cách đến Beji chỉ là 155 dặm Ở đây nhận

thấy rằng mặc dù lượng dầu đối với AL-Dura là nhiều hơn gấp 25 lần so với Beji nhưng khoảng cách chỉ là 3,3 lần, lý do là cụm kho xung quanh Baghdad gần nhà máy lọc dầu dầu của AL-Dura hơn các kho xung quanh Beji Quan sát khoảng cách vận chuyển đến tổng kho

ở Baghdad, Khanqeen có mức cao nhất là 101 dặm

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN

Nghiên cứu này cho thấy mức tối thiểu phí vận chuyển Hai nhà máy lọc dầu tạo thànhmột cụm, từ trung tâm ở Baghdad, Iraq và Beji, Iraq gửi dầu đến kho Nhà máy lọc dầuAL-Dura với tổng sản lượng 415198 M3/tuần và tổng công suất cho công việc giaokho là 1707785 M3 Nhà máy lọc dầu khác ở Beji 138779 M3/tuần và tổng công suất giaohai kho là 167068 M3 Tổng khoảng cách là 669 dặm cho chuyến đi một chiều và tổng chiphí vận chuyển là 388080 $/tuần

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bauer R (2002) Co-branding: growing family or family feud? Franchising World May-June, 22-23

[2] Chang C, Ortolano L (2008) Analyzing Beijing‟s In-Use Vehicle Emissions Test Results Using Logistic Regression Environ Sci Technol., 42(19): 7309-7314

[3] Container Dimensions and Capacity Retrieved December 12 (2006) from http://www.exportall.com/

[4] Hanfield BH, Nichols EL (1999) Introduction to supply chain management Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall

[5] Hill AV (2003) The Encyclopedia of Operations Management Terms University

of Minnesota Minneapolis, MN 55455-0413 USA

[6] Keogh DU, Kelly J, Mengersen, K, Jayaratne R, Ferreira L, Morawska L (2009).Derivation of motor vehicle tailpipe particle emission factors suitable for modelling urbanfleet emissions and air quality assessments Environ Sci Pollut Res., 17: 724-739

[7] Kolman B (1993) Introductory Linear Algebra with Applications, Fifth Edition New York: Macmillan Publishing Company

[8] Murthy KG (1983) Linear Programming Canada: John Wiley & Sons

SmartWay Transport Partnership Retrieved January 14 (2009), from