Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu được thực hiện tại Công ty Cổ phần Thực phẩm Dinh dưỡng NutriNest (NutriNest Nutrition Food Joint Stock Company) – doanh nghiệp tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu và nuôi yến sào tại Việt Nam từ năm 2005. Doanh nghiệp hiện đã đầu tư và tư vấn phát triển hơn 500 nhà yến trong và ngoài nước, vận hành nhà máy sản xuất tự động hóa với 25 dòng sản phẩm bao gồm yến sào cao cấp, nước yến và các sản phẩm cháo ăn liền. Để đáp ứng nhu cầu gia tăng về thực phẩm chăm sóc sức khỏe và mở rộng mạng lưới phân phối tại khu vực phía Nam, NutriNest đặt mục tiêu phát triển thêm hệ thống cửa hàng bán lẻ.

Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, hệ thống phân phối của NutriNest bộc lộ bất cập lớn về mặt vị trí kho bãi:

  • Kho hàng hiện tại đặt tại Khu công nghiệp Bình Chiểu (thành phố Thủ Đức), nằm cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 60 phút di chuyển.
  • Vị trí cách xa trung tâm dẫn đến thời gian giao hàng kéo dài, đặc biệt trong các khung giờ cao điểm hoặc các đơn hàng khẩn cấp, làm gia tăng đáng kể chi phí vận tải và tạo nguy cơ trễ hạn giao hàng tới các chi nhánh bán lẻ.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Đánh giá quy mô vận hành, khối lượng hàng hóa và cấu trúc mạng lưới phân phối hiện hữu của NutriNest.
  2. Xây dựng mô hình toán học để đánh giá, xếp hạng các phương án địa điểm tiềm năng nhằm tái định vị kho hàng từ KCN Bình Chiểu về vị trí mới tối ưu hơn.
  3. Thiết lập mô hình tối ưu hóa tuyến đường phân phối từ kho hàng mới đến 5 điểm bán lẻ (showroom) nội thành nhằm giảm thiểu tổng quãng đường và chi phí vận tải.
  4. Phân tích độ nhạy (Sensitivity Analysis) của các mô hình khi có sự thay đổi về trọng số tiêu chí, tải trọng phương tiện và nhu cầu thị trường.
  5. Đánh giá toàn diện các tác động về môi trường, xã hội và kinh tế của giải pháp đề xuất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình logistics phân phối, hệ thống kho bãi và mạng lưới tuyến đường vận chuyển sản phẩm yến sào của NutriNest.
  • Phạm vi không gian: Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, tập trung vào kho hàng hiện hữu tại KCN Bình Chiểu, 5 địa điểm kho tiềm năng (Quận 12, Bình Thạnh, Bình Tân, Quận 7, Gò Vấp) và 5 cửa hàng bán lẻ hiện hữu gồm: Cửa hàng 1 & 2 (Phú Nhuận - Hoàng Văn Thụ và Phan Đình Phùng), Cửa hàng 3 (Quận 10), Cửa hàng 4 (Tân Bình), Cửa hàng 5 (Tân Phú).
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu và kế hoạch nghiên cứu được thực hiện vào tháng 11/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu kết hợp phương pháp ra quyết định đa tiêu chí và mô hình quy hoạch toán học tối ưu hóa vận tải:

  1. Quy trình phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP):

    • Được phát triển bởi Thomas L. Saaty vào những năm 1970, AHP tích hợp các nguyên lý toán học với nhận định tâm lý học để cấu trúc hóa các bài toán ra quyết định phức tạp.
    • Cấu trúc AHP gồm 3 phần: mục tiêu cốt lõi, danh sách các phương án lựa chọn và bộ tiêu chí đánh giá.
    • Thang đo so sánh cặp 9 mức độ (Saaty Scale) từ 1 (Quan trọng ngang nhau) đến 9 (Cực kỳ quan trọng) được sử dụng để xác định trọng số tiêu chí và xếp hạng phương án.
    • Chỉ số nhất quán ($CI$) và Tỷ số nhất quán ($CR = CI / RI$) được tính toán với ngưỡng chấp nhận $CR < 0.1$.
  2. Bài toán định tuyến phương tiện (Vehicle Routing Problem - VRP):

    • Mô hình tối ưu hóa tổ hợp và quy hoạch nguyên (Integer Programming), ban đầu được đề xuất bởi Dantzig và Ramser (1959).
    • Mục tiêu: Phục vụ tập hợp các điểm cầu từ một trạm trung tâm (kho) với đội xe có tải trọng giới hạn sao cho tổng quãng đường hoặc chi phí vận chuyển là nhỏ nhất.
    • Các ràng buộc toán học: Đảm bảo xe xuất phát và kết thúc tại kho, mỗi cửa hàng được phục vụ chính xác một lần bởi một xe, tổng nhu cầu trên mỗi tuyến không vượt quá tải trọng xe, bảo toàn dòng luồng ra-vào tại mỗi điểm giao.
  3. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu:

    • Định tính: Thiết lập bộ tiêu chí chọn địa điểm dựa trên khảo sát thực tế và phân tích đặc thù chuỗi cung ứng hàng yến sào.
    • Định lượng: Tiến hành khảo sát $n = 60$ sinh viên chuyên ngành Logistics và Quản lý Chuỗi cung ứng tại Trường Đại học Quốc tế (ĐHQG-HCM) để thu thập điểm số ưu tiên cho các ma trận so sánh cặp trong AHP. Dữ liệu khoảng cách thực tế giữa các nút mạng lưới được trích xuất từ Google Maps.
    • Công cụ tính toán và giải mô hình: Sử dụng Microsoft Excel để xử lý ma trận AHP và phần mềm tối ưu hóa chuyên dụng IBM ILOG CPLEX để giải mô hình quy hoạch tuyến tính nguyên VRP.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction

Chương này trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của NutriNest trong việc tái cấu trúc mạng lưới giao hàng từ KCN Bình Chiểu vào nội thành TP.HCM. Tác giả xác lập mục tiêu, phạm vi và nhận diện 6 nhóm ràng buộc chính:

  • Ràng buộc ngân sách đầu tư cho việc di dời và thuê kho mới.
  • Ràng buộc địa lý và quy hoạch đô thị đối với vị trí kho bãi.
  • Ràng buộc thời gian triển khai trong kỳ thực tập và làm đồ án tốt nghiệp.
  • Ràng buộc biến động thị trường và đối thủ cạnh tranh.
  • Ràng buộc về nguồn nhân lực có chuyên môn quản lý chuỗi cung ứng.
  • Quy chuẩn và quy định pháp lý về môi trường đô thị. Kế hoạch triển khai dự án được lập chi tiết qua biểu đồ tiến độ kéo dài từ Tuần 3 đến Tuần 18.

Chapter 2: Methodology

Chương 2 mô tả chi tiết hiện trạng chuỗi cung ứng của NutriNest với sự phối hợp của hai bộ phận:

  • Đội ngũ Quản lý Chuỗi cung ứng (Supply Chain Management team): Giám sát quy trình nhập hàng, theo dõi đơn hàng nhập và quản lý hàng tồn kho tại kho Bình Chiểu.
  • Đội ngũ Vận hành (Operations team): Phụ trách xử lý đơn hàng qua hệ thống Outlook, in phiếu bán hàng, kiểm tra chất lượng tồn kho, đóng gói dán nhãn "Hàng dễ vỡ" (Fragile), gom hàng và thực hiện giao hàng đến 5 showroom.

Tổng quan y văn phân tích các công trình nghiên cứu tiền đề:

  • Nghiên cứu của Batuhan (2011) về tích hợp AHP và TOPSIS trong việc liên kết mục tiêu chiến lược với vận hành.
  • Nghiên cứu của Zulal Gungor & Feyzan Arikan (2007) sử dụng lý thuyết tập mờ so sánh với AHP.
  • Nghiên cứu của Zhang (2020) và Fazayeli, Eydi, Kamalabadi (2017) ứng dụng mô hình Location-Routing Problem (LRP) và VRP kết hợp vận tải đa phương thức. Từ đó, tác giả lập bảng so sánh ưu – nhược điểm của phương pháp AHP và VRP để chứng minh tính phù hợp khi áp dụng vào bài toán của NutriNest.

Chapter 3: System Design

Nghiên cứu so sánh định tính và định lượng 4 cách tiếp cận: VRP, Mô hình vị trí nhà máy có giới hạn công suất (CPL), Quy hoạch dài hạn (LRP) và AHP. Hệ thống đề xuất được thiết kế thành cấu trúc 2 giai đoạn:

  • Giai đoạn 1 (Lựa chọn địa điểm kho): Sàng lọc 5 khu vực ứng viên (Quận 12, Bình Thạnh, Bình Tân, Quận 7, Gò Váp) thông qua mô hình AHP với 4 tiêu chí vận hành.
  • Giai đoạn 2 (Tối ưu hóa lộ trình phân phối): Ứng dụng mô hình VRP để lập lộ trình tối ưu cho đội xe giao hàng từ vị trí kho mới đến 5 cửa hàng nội thành, sử dụng phần mềm CPLEX để tìm nghiệm tối ưu toàn cục.

Chapter 4: Prototype Development and Implementation

Chương này trình bày toàn bộ quá trình mô hình hóa toán học, tính toán số liệu và kiểm định:

  1. Triển khai mô hình AHP:

    • Bộ 4 tiêu chí: Gần đường cao tốc/quốc lộ (Near the highway), An ninh trật tự (Public security), Mật độ giao thông (Traffic density), Bán kính giao hàng tối đa 210 km (Maximum delivery radius: 210 km).
    • Tính toán ma trận tiêu chí: $\lambda_{\max} = 4.064$, $CI = 0.021$, $CR = 0.024 < 0.1$ (đạt độ nhất quán).
    • Kết quả xếp hạng 5 địa điểm: Bình Thạnh đạt trọng số cao nhất, trở thành vị trí được chọn để đặt kho mới.
  2. Triển khai mô hình VRP:

    • Dữ liệu nhu cầu tháng: Phú Nhuận - HVT (510 đơn vị), Phú Nhuận - PDP (620 đơn vị), Quận 10 (350 đơn vị), Tân Bình (630 đơn vị), Tân Phú (1.200 đơn vị).
    • Phương tiện: 2 xe tải với tải trọng tối đa lần lượt là 1.500 kg và 2.000 kg.
    • Kết quả chạy CPLEX: Tổng quãng đường di chuyển tối thiểu đạt 55 km. Lộ trình phân bổ cho 2 xe:
      • Xe 1: Kho Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (HVT) $\rightarrow$ Quận 10 $\rightarrow$ Tân Bình $\rightarrow$ Kho Bình Thạnh.
      • Xe 2: Kho Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (PDP) $\rightarrow$ Tân Phú $\rightarrow$ Kho Bình Thạnh.
  3. Phân tích độ nhạy (Sensitivity Analysis):

    • Độ nhạy AHP: Tăng trọng số tiêu chí "An ninh trật tự" từ 3 lên 5; chỉ số $CR = 0.065 < 0.1$, kết quả xếp hạng không thay đổi, Bình Thạnh vẫn là phương án tối ưu nhất.
    • Độ nhạy VRP: Khi tăng tải trọng xe lên mức 2.500 - 3.000 kg, Xe 2 có thể đảm nhận hầu hết các điểm (Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận PDP $\rightarrow$ Tân Phú $\rightarrow$ Quận 10 $\rightarrow$ Tân Bình), cho thấy tiềm năng giảm số lượng xe vận hành nếu đầu tư phương tiện lớn hơn. Các kịch bản tăng nhu cầu tại Tân Bình và Tân Phú cũng được mô phỏng chi tiết để điều chỉnh phân bổ tuyến đường.
  4. Phân tích tác động:

    • Môi trường: Giảm quãng đường chạy xe giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng phát thải khí nhà kính và bụi mịn PM2.5 trong đô thị.
    • Xã hội: Tạo việc làm tại địa phương đặt kho mới, thúc đẩy các chương trình nâng cao kỹ năng cho công nhân kho bãi.
    • Kinh tế: Cắt giảm chi phí vận hành logistics, hạn chế rủi ro trễ đơn hàng, gia tăng năng lực cạnh tranh cho NutriNest.

Chapter 5: Conclusion

Tổng kết toàn bộ kết quả nghiên cứu, khẳng định việc di dời kho về Bình Thạnh kết hợp phân luồng 2 tuyến xe VRP giải quyết triệt để bài toán chậm trễ và chi phí logistics cao của NutriNest.


Kết quả và đóng góp

Hạng mục Hiện trạng (Kho cũ) Đề xuất tối ưu (Đồ án)
Vị trí kho bãi KCN Bình Chiểu (TP. Thủ Đức) Quận Bình Thạnh
Thời gian tiếp cận trung tâm $\approx 60$ phút (dễ tắc đường giờ cao điểm) Rút ngắn đáng kể, gần các trục kết nối nội đô
Tổng quãng đường phân phối Chưa tối ưu, quãng đường dài 55 km cho toàn bộ 5 showroom
Phân bổ đội xe (2 xe tải) Điều phối thủ công Tuyến 1: Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (HVT) $\rightarrow$ Quận 10 $\rightarrow$ Tân Bình
Tuyến 2: Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (PDP) $\rightarrow$ Tân Phú
Tính ổn định của phương án Kém linh hoạt khi nhu cầu tăng Đã kiểm định độ nhạy qua CPLEX và AHP ($CR < 0.1$)

Đóng góp của nghiên cứu:

  • Cung cấp khung phương pháp luận kết hợp giữa ra quyết định đa tiêu chí định tính/định lượng (AHP) và tối ưu hóa toán học chính xác (VRP qua CPLEX) áp dụng trực tiếp cho doanh nghiệp thực phẩm dinh dưỡng tại TP.HCM.
  • Xây dựng mô hình phân tích độ nhạy thực tế, cung cấp căn cứ định lượng để ban quản lý NutriNest đưa ra quyết định đầu tư phương tiện vận tải có tải trọng lớn hơn trong tương lai.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Quy mô khảo sát AHP giới hạn ở $n = 60$ sinh viên chuyên ngành Logistics tại Trường Đại học Quốc tế, chưa mở rộng lấy ý kiến trực tiếp từ các chuyên gia vận hành logistics kỳ cựu hoặc ban giám đốc NutriNest.
    • Dữ liệu khoảng cách và thời gian di chuyển giữa các điểm nút dựa trên dữ liệu tĩnh từ Google Maps, chưa tích hợp biến động vận tốc giao thông theo thời gian thực (Dynamic Routing) tại các khung giờ cao điểm đặc thù của TP.HCM.
    • Mô hình chỉ áp dụng cho mạng lưới 5 cửa hàng bán lẻ nội thành, chưa xét đến các kênh đại lý ngoài thành hoặc hệ thống phân phối liên tỉnh.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Tích hợp mô hình định vị kết hợp định tuyến (Location-Routing Problem - LRP) giải đồng thời cả vị trí và tuyến đường trong một mô hình toán hợp nhất.
    • Ứng dụng các thuật toán heuristic/metaheuristic để giải bài toán định tuyến động với khung thời gian giao hàng (VRPTW - Vehicle Routing Problem with Time Windows) khi quy mô mạng lưới mở rộng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp (Industrial & Systems Engineering), Logistics và Quản lý Chuỗi cung ứng: Cung cấp quy trình từng bước áp dụng AHP (tính toán trị riêng $\lambda_{\max}$, $CI$, $CR$) và mô hình hóa bài toán VRP với 9 ràng buộc toán học chuẩn tắc.
  • Kỹ sư vận hành và nhà phân tích chuỗi cung ứng: Tham khảo cấu trúc lập trình và thiết lập tham số đầu vào cho phần mềm IBM ILOG CPLEX trong việc giải các bài toán tối ưu hóa tuyến đường thực tế tại đô thị.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao kho hàng hiện tại của NutriNest tại KCN Bình Chiểu cần phải di dời?

Kho hàng tại KCN Bình Chiểu cách trung tâm TP.HCM khoảng 60 phút di chuyển. Khoảng cách địa lý xa này gây khó khăn lớn cho việc cung ứng sản phẩm kịp thời đến 5 showroom trong nội thành, đặc biệt vào các khung giờ cao điểm hoặc đơn hàng khẩn cấp, đồng thời làm đội chi phí vận chuyển lên cao.

2. Mô hình AHP đã sử dụng những tiêu chí và phương án địa điểm nào để đánh giá?

Mô hình AHP đánh giá 5 phương án địa điểm gồm: Quận 12, Bình Thạnh, Bình Tân, Quận 7, Gò Vấp dựa trên 4 tiêu chí vận hành: Gần đường cao tốc/quốc lộ, An ninh trật tự, Mật độ giao thông và Bán kính giao hàng tối đa 210 km. Kết quả tính toán chỉ ra Bình Thạnh là địa điểm có trọng số ưu tiên cao nhất.

3. Kết quả tối ưu hóa lộ trình VRP giải bằng phần mềm CPLEX phân bổ đội xe như thế nào?

Mô hình VRP xác định tổng quãng đường tối thiểu là 55 km, sử dụng 2 xe tải phân bổ như sau:

  • Xe 1 (phục vụ 3 điểm): Xuất phát từ kho Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (Hoàng Văn Thụ) $\rightarrow$ Quận 10 $\rightarrow$ Tân Bình $\rightarrow$ về kho Bình Thạnh.
  • Xe 2 (phục vụ 2 điểm): Xuất phát từ kho Bình Thạnh $\rightarrow$ Phú Nhuận (Phan Đình Phùng) $\rightarrow$ Tân Phú $\rightarrow$ về kho Bình Thạnh.

4. Kết quả phân tích độ nhạy của mô hình VRP khi tăng tải trọng xe mang lại hàm ý gì cho doanh nghiệp?

Khi tăng tải trọng xe từ mức 1.500–2.000 kg lên 2.500–3.000 kg, một xe duy nhất có thể đảm nhận giao hàng cho 4/5 cửa hàng trong một chu trình. Điều này cho thấy NutriNest có thể cân nhắc phương án đầu tư xe tải có tải trọng lớn hơn thay vì duy trì nhiều xe nhỏ nhằm giảm bớt số lượng phương tiện cần vận hành.

5. Độ tin cậy toán học của ma trận so sánh cặp AHP trong nghiên cứu được kiểm chứng như thế nào?

Ma trận so sánh cặp tiêu chí ban đầu đạt giá trị riêng cực đại $\lambda_{\max} = 4.064$, $CI = 0.021$ và tỷ số nhất quán $CR = 0.024$. Khi thực hiện phân tích độ nhạy bằng cách tăng trọng số tiêu chí An ninh trật tự, chỉ số $CR = 0.065$. Cả hai trường hợp đều thỏa mãn điều kiện $CR < 0.1$, chứng minh dữ liệu khảo sát hoàn toàn nhất quán và có độ tin cậy khoa học.


Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm sinh viên ngành Kỹ thuật & Quản lý Hệ thống Công nghiệp (Trường Đại học Quốc tế - ĐHQG-HCM) đã giải quyết trọn vẹn bài toán tái cấu trúc mạng lưới logistics phân phối cho Công ty Cổ phần Thực phẩm Dinh dưỡng NutriNest. Thông qua việc kết hợp phương pháp AHP và mô hình quy hoạch toán học VRP giải bằng CPLEX, nghiên cứu đã xác định vị trí kho tối ưu tại quận Bình Thạnh và thiết lập 2 tuyến giao hàng với tổng cự ly tối thiểu 55 km. Các kết quả phân tích độ nhạy và đánh giá tác động môi trường - kinh tế - xã hội mang lại cơ sở định lượng vững chắc giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng và năng lực cạnh tranh trên thị trường thực phẩm dinh dưỡng.