Luận Án Tiến Sĩ: Phương Pháp Heuristics Giải Quyết Bài Toán Định Vị Và Hướng Lộ Trong Hậu Cần Đô Thị

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Quang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Phan Thuận
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Phương Pháp Heuristics Giải Bài Toán Định Vị Và Hướng Lộ Trong Hậu Cần Đô Thị
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN CỦA HẬU CẦN ĐÔ THỊ TRONG BÀI TOÁN CHIA SẺ PHƯƠNG TIỆN VÀ BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN
• 1.1. HẬU CẦN ĐÔ THỊ
• 1.2. VẤN ĐỀ QUY HOẠCH TRONG HẬU CẦN ĐÔ THỊ
• 1.3. CÁC MÔ HÌNH HẬU CẦN ĐÔ THỊ ĐIỂN HÌNH
• 1.3.1. Mô hình hậu cần đô thị một mức
• 1.3.2. Mô hình hậu cần đô thị hai mức
• 1.4. VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG HẬU CẦN ĐÔ THỊ
• 1.4.1. Định tuyến trong bài toán chia sẻ phương tiện
• 1.4.2. Định vị và định tuyến trong bài toán giao nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến
• 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• 2. CHƯƠNG 2: VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG BÀI TOÁN CHIA SẺ PHƯƠNG TIỆN
• 2.1. PHÁT BIỂU BÀI TOÁN
• 2.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC
• 2.2.1. Định nghĩa đầu vào
• 2.2.2. Định nghĩa các biến
• 2.2.3. Các hàm mục tiêu
• 2.3. THUẬT TOÁN GIẢI BÀI TOÁN CHIA SẺ PHƯƠNG TIỆN
• 2.3.1. Kỹ thuật định tuyến trên đồ thị động
• 2.3.2. Kỹ thuật phân cấp đỉnh giản lược CH
• 2.3.3. Thuật toán heuristic cho mô hình vận tải trực tiếp
• 2.3.4. Thuật toán cho mô hình chia sẻ phương tiện
• 2.3.4.1. Cấu trúc chung
• 2.3.4.2. Thuật toán tham lam
• 2.3.4.3. Thuật toán tìm kiếm địa phương
• 2.4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 2.4.1. Dữ liệu thực nghiệm
• 2.4.2. Xử lý mạng lưới đường giao thông của Tokyo
• 2.4.3. Chuyển đổi yêu cầu vận tải
• 2.4.4. Xử lý khung tốc độ
• 2.4.5. Định vị kho và bến đỗ của xe taxi
• 2.4.6. Bộ dữ liệu thực nghiệm và tham số thực nghiệm
• 2.4.7. Kết quả thực nghiệm
• 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• 3. CHƯƠNG 3: VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN
• 3.1. TỔNG QUAN BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN
• 3.2. BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN VỚI KHUNG THỜI GIAN VÀ ĐỒNG BỘ
• 3.2.1. Phát biểu bài toán
• 3.2.2. Mô hình bài toán
• 3.3. BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN Ở HAI MỨC VỚI KHUNG THỜI GIAN VÀ ĐỒNG BỘ
• 3.3.1. Đồng bộ hàng hóa tại điểm trung chuyển
• 3.3.2. Mô hình bài toán
• 3.4. THUẬT TOÁN GIẢI BÀI TOÁN MTT-PDTWS VÀ BÀI TOÁN 2E-MTT-PDTWS
• 3.4.1. Cấu trúc chung của thuật toán
• 3.4.2. Thuật toán ALNS giải bài toán MTT-PDTWS
• 3.4.3. Thuật toán ALNS giải bài toán 2E-MTT-PDTWS
• 3.4.4. Thuật toán heuristic lập lịch vận tải mức 1 cho bài toán 2E-MTT-PDTWS
• 3.4.5. Các cấu phần chính của thuật toán ALNS
• 3.4.5.1. Khởi tạo lời giải ban đầu
• 3.4.5.2. Khởi tạo lời giải ban đầu cho bài toán MTT-PDTWS
• 3.4.5.3. Khởi tạo lời giải ban đầu cho bài toán 2E-MTT-PDTWS
• 3.4.5.4. Thao tác chỉnh sửa
• 3.4.5.5. Điều chỉnh trọng số của các thao tác
• 3.4.5.6. Tiêu chí chập nhận lời giải mới và điều kiện dừng
• 3.5. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 3.5.1. Dữ liệu thực nghiệm
• 3.5.2. Dữ liệu thực nghiệm cho bài toán MTT-PDTWS
• 3.5.3. Dữ liệu thực nghiệm cho bài toán 2E-MTT-PDTWS
• 3.5.4. Thực nghiệm và đánh giá bài toán MTT-PDTWS
• 3.5.5. Hiệu chỉnh thông số và kết quả thực nghiệm
• 3.5.6. Đánh giá hiệu năng của thủ tục nâng cao chất lượng lời giải
• 3.5.7. Đánh giá kết quả của thuật toán ALNS và thuật toán tìm kiếm Tabu
• 3.5.8. Thực nghiệm và đánh giá bài toán 2E-MTT-PDTWS
• 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Phương pháp heuristics

Phương pháp heuristics là một kỹ thuật tối ưu hóa được sử dụng rộng rãi trong giải quyết các bài toán phức tạp, đặc biệt trong lĩnh vực hậu cần đô thị. Phương pháp này tập trung vào việc tìm kiếm các giải pháp gần tối ưu trong thời gian ngắn, thay vì đảm bảo tối ưu tuyệt đối. Trong bài toán định vị và hướng lộ, heuristics giúp giảm thiểu chi phí và thời gian vận chuyển bằng cách sử dụng các thuật toán như thuật toán tham lam và tìm kiếm địa phương. Các phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi xử lý các bài toán có quy mô lớn và nhiều ràng buộc.

1.1. Ứng dụng trong hậu cần đô thị

Trong hậu cần đô thị, phương pháp heuristics được áp dụng để giải quyết các bài toán như chia sẻ phương tiện và giao nhận đa loại hàng hóa. Các thuật toán như ALNS (Adaptive Large Neighborhood Search) và thuật toán tham lam được sử dụng để tối ưu hóa lộ trình và giảm thiểu chi phí vận chuyển. Các phương pháp này không chỉ cải thiện hiệu quả logistics mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường đô thị.

II. Giải bài toán định vị

Giải bài toán định vị là một trong những vấn đề trọng tâm trong hậu cần đô thị, đặc biệt khi xác định vị trí tối ưu cho các điểm trung chuyển và kho hàng. Bài toán này liên quan đến việc tối ưu hóa vị trí các cơ sở hạ tầng để đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối hàng hóa. Các phương pháp như mô hình hóa toán học và phân tích dữ liệu được sử dụng để xác định các vị trí tối ưu, giúp giảm chi phí vận chuyển và thời gian giao hàng.

2.1. Định vị trong mô hình hai mức

Trong mô hình hậu cần đô thị hai mức, bài toán định vị tập trung vào việc xác định vị trí các điểm trung chuyển giữa trung tâm phân phối và khách hàng. Các thuật toán như ALNS và heuristic được sử dụng để tối ưu hóa vị trí các điểm này, đảm bảo sự đồng bộ giữa các mức phân phối và giảm thiểu chi phí vận chuyển.

III. Hướng lộ trong hậu cần đô thị

Hướng lộ là một yếu tố quan trọng trong hậu cần đô thị, liên quan đến việc lập kế hoạch và tối ưu hóa lộ trình vận chuyển. Bài toán này đòi hỏi sự kết hợp giữa quy hoạch đô thị và tối ưu hóa logistics để đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối hàng hóa. Các phương pháp như mô hình hóa và mô phỏng được sử dụng để dự đoán và tối ưu hóa lộ trình, giúp giảm thiểu tắc nghẽn giao thông và chi phí vận chuyển.

3.1. Tối ưu hóa lộ trình

Tối ưu hóa lộ trình là một phần không thể thiếu trong hướng lộ, đặc biệt khi xử lý các bài toán phức tạp như giao nhận đa loại hàng hóa. Các thuật toán như thuật toán tham lam và tìm kiếm địa phương được sử dụng để tìm ra các lộ trình tối ưu, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí vận chuyển. Các phương pháp này cũng được áp dụng để giải quyết các bài toán chia sẻ phương tiện, đảm bảo hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên vận tải.

IV. Tối ưu hóa logistics

Tối ưu hóa logistics là mục tiêu chính trong hậu cần đô thị, liên quan đến việc giảm thiểu chi phí và thời gian vận chuyển hàng hóa. Các phương pháp như phân tích dữ liệu và mô hình hóa toán học được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình logistics, từ quản lý chuỗi cung ứng đến quản lý vận tải. Các giải pháp này không chỉ cải thiện hiệu quả kinh tế mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường đô thị.

4.1. Quản lý chuỗi cung ứng

Trong tối ưu hóa logistics, quản lý chuỗi cung ứng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả phân phối hàng hóa. Các phương pháp như phân tích dữ liệu và mô hình hóa được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình trong chuỗi cung ứng, giúp giảm thiểu chi phí và thời gian vận chuyển. Các giải pháp này cũng được áp dụng để giải quyết các bài toán giao nhận đa loại hàng hóa, đảm bảo sự đồng bộ giữa các mức phân phối.