Đại Học Quốc Gia Tp. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------------

NGUYỄN QUANG TUẤN

THIẾT KẾ TỐI ƢU CHUỖI CUNG ỨNG
SỬ DỤNG KỸ THUẬT MƠ PHỎNG
VÀ KỸ THUẬT TỐI ƢU HĨA
ÁP DỤNG CHO CHUỖI CUNG ỨNG NÔNG SẢN
CÁC TỈNH NAM BỘ VIỆT NAM.
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hệ Thống Công Nghiệp

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: ....................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1:............................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2:............................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày . . . . . . tháng . . . . . . năm . . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. ...............................................................................
2. ...............................................................................
3. ...............................................................................
4. ...............................................................................
5. ...............................................................................
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có)
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


ĐẠI HỌC QC GIA TP.HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:

NGUYỄN QUANG TUẤN

Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 20/02/1985


Nơi sinh : Quảng Ngãi

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Hệ Thống Công Nghiệp

MSHV: 02708273

1. Đầu đề luận án
Thiết kế tối ƣu chuỗi cung ứng. Sử dụng kỹ thuật mơ phỏng và kỹ thuật tối ƣu hóa. Áp
dụng cho chuỗi cung ứng nông sản các tỉnh Nam bộ Việt Nam
2. Nhiệm vụ:
 Phân tích và đánh giá tình hình hiện tại của Nơng sản xuất khẩu Việt Nam
 Tìm hiểu về lý thuyết thiết kế chuỗi cung ứng SCM, tối ƣu hóa tích hợp mơ phỏng cho
bài toán đa mục tiêu
 Thiết kế SCM tối ƣu đa mục tiêu với phƣơng pháp Quy hoạch tuyến tính (MIP-Mixed
integer programming)


Thiết kế phần mềm hỗ trợ việc tìm lời giải tối ƣu và kết hợp mô phỏng kiểm chứng lời
giải

 Thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu cho nông sản xuất khẩu các tỉnh Nam bộ
 Kết luận và kiến nghị
3. Ngày giao nhiệm vụ luận án

: 23/01/2010

4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ

: 02/07/2010


5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn

: PGS.Ts Hồ Thanh Phong

Nội dung và đề cƣơng Luận văn thạc sĩ đã đƣợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS. HỒ THANH PHONG

GVC.ThS. NGUYỄN NHƢ PHONG


2

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn PGS.Ts Hồ Thanh Phong, ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng
dẫn và giúp đỡ cho em trong quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn Thầy vì những
kiến thức và kinh nghiệm q giá mà em đã tiếp thu trong thời gian học tại trƣờng
Đại học Bách Khoa
Em xin cảm ơn các thầy cơ bộ mơn Kỹ thuật hệ thống cơng nghiệp vì q trình
giảng dạy khơng mệt mỏi và cung cấp cho em những kiến thức q báu để hồn
thành luận văn này
Con xin gởi lời cảm ơn đến Ba, mẹ và các em, gia đình chính là động lực giúp con
có đƣợc sự tập trung và sức khỏe trong quá trình thực hiện luận văn này
Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến công ty ICS, đã tạo điều kiện hết sức thuận

lợi về thời gian cho em thực hiện luận văn này

Học viên thực hiện
Nguyễn Quang Tuấn


3

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của máy tính , mơ phỏng trở thành một công
cụ hỗ trợ rất mạnh trong việc giải quyết các bài tốn, đặc biệt là các bài tốn tối ƣu
hóa đa mục tiêu. Luận văn này nghiên cứu về mô hình bài tốn đa mục tiêu tối ƣu
hóa tích hợp mô phỏng
Thiết kế chuỗi cung ứng với 1 hệ thống tích hợp nhiều nhà cung cấp, nhà máy,
phân phối … bao gồm cả việc xác định về vị trí đặt nhà máy, nhà kho, chính sách
sản xuất, năng lực sản xuất và các kênh phân phối liên quan. Với 3 mục tiêu : cực
đại lợi nhuận, cực đại độ hữu dụng và cực đại mức phục vụ khách hàng, vấn đề
thiết kế một chuỗi cung ứng là một bài toán phức tạp, đặc biệt trong điều kiện biến
đổi ngẫu nhiên của các dữ liệu đầu vào
Để giải quyết bài toán thiết kế này, luận văn thực hiện việc nghiên cứu và xây dựng
mơ hình chuỗi cung ứng tối ƣu dựa trên lý thuyết quy hoạch tuyến tính hỗn hợp và
mơ phỏng kiểm chứng mơ hình
Mơ hình quy hoạch tuyến tính đƣợc thiết kế dựa trên ngôn ngữ Visual Basic và
phần mềm Lindo, mơ hình mơ phỏng đƣợc lập trình ứng dụng trên nền phần mềm
mô phỏng mạnh nhất hiện nay-Arena. Áp dụng mơ hình cho chuỗi cung ứng hàng
nơng sản tại Nam bộ nói chung và café xuất khẩu nói riêng nhằm thiết lập mơ hình
chuỗi cung ứng với mục tiêu cực đại lợi nhuận, cực đại mức phục vụ khách hàng
(customer service level) và cực đại độ hữu dụng của các nhà máy, kho chứa, trung
tâm phân phối.
Key word

 Thiết kế chuỗi cung ứng (Supply chain Configuration Design)
 Mô phỏng tối ƣu (Simulation optimization)
 Quy hoạch tuyến tính hỗn hợp (Mixed integer programming)
 Bài toán tối ƣu đa mục tiêu (Multiobjective optimization problem)


4

DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt
GA
SCM
MIP

Giải thích
Genetic algorthm – Giải thuật di truyền
Supply chain management – Quản lý chuỗi cung ứng
Mixed integer programming- Quy hoạch tuyến tính hỗn
hợp

CSL

Customer service level- Mức phục vụ khách hàng

DC

Distribution center- Trung tâm phân phối

EOQ
JIT


Economic order quantity – Lƣợng đặt hàng kinh tế
Just in time- Sản xuất đúng lúc

QHTT

Quy hoạch tuyến tính

QHMT

Quy hoạch mục tiêu


5

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU ...................................................................................9
1.1 Đặt vấn đề ......................................................................................................9
1.2 Mục tiêu .......................................................................................................10
1.3 Nội dung ......................................................................................................10
1.4 Giới hạn đề tài .............................................................................................11
1.5 Bố cục của luận văn .....................................................................................11
1.6 Lịch trình thực hiện .....................................................................................12
CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN
QUAN…………………. ........................................................................................ 13
2.1 Lý thuyết về thiết kế chuỗi cung ứng ..........................................................13
2.1.1 Định nghĩa về chuỗi cung ứng: .............................................................13
2.1.2 Những nghiên cứu về chuỗi cung ứng ..................................................14

2.1.3 Tổng quan về bài tốn thiết kế chuỗi cung ứng ....................................20
2.2 Lý thuyết mơ phỏng .....................................................................................23
2.3 Các nghiên cứu liên quan ............................................................................25
2.3.1 Developing industrial strength simulation models using visual basic for
applications (vba)- marvin s. seppanen .............................................................25
CHƢƠNG 3
PHƢƠNG PHÁP LUẬN ..............................................................27
3.1 Hệ thống tích hợp tối ƣu hóa và mơ phỏng .................................................27
3.2 Bài tốn tối ƣu đa mục tiêu (Multiobjective optimization problem) ...........27
3.2.1 Khái quát về bài toán đa mục tiêu ........................................................27
3.2.2 Các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu ...............................28
3.3 Lý thuyết về tối ƣu hóa trong mơ phỏng (simulation optimization) ...........29
CHƢƠNG 4
TÍCH HỢP TỐI ƢU VÀ MƠ PHỎNG CHO BÀI TOÁN THIẾT
KẾ CHUỖI CUNG ỨNG VỚI GIẢI THUẬT QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH .......35
4.1 Thiết lập mơ hình .........................................................................................35
4.1.1 Biến quyết định .....................................................................................35
4.1.2 Ràng buộc .............................................................................................36
4.1.3 Hàm mục tiêu của bài tốn ...................................................................38
4.2 Mơ hình tổng qt........................................................................................38
4.2.1 Quy hoạch thỏa hiệp (Compromise Programming) ..............................40
4.3 Tích hợp tối ƣu hóa và mơ phỏng ................................................................42
4.3.1 Mô phỏng : ............................................................................................42
4.3.2 Cấu trúc phần mềm hỗ trợ ....................................................................44
CHƢƠNG 5
THIẾT KẾ CHUỖI CUNG ỨNG NÔNG SẢN CÁC TỈNH NAM
BỘ……………………… .........................................................................................48
5.1 Giới thiệu về ngành xuất khẩu nông sản Việt Nam trong những năm gần
đây …………………………………………………………………………….48
5.1.1 Tổng quan .............................................................................................48

5.1.2 Một số nông sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam ...............................49


6

5.2 Thu thập số liệu ...........................................................................................51
5.2.1 Các lựa chọn và đánh giá nhà cung cấp, nhà kho, nhà máy .................51
5.2.2 Chọn sản phẩm chính ............................................................................51
5.2.3 Sơ đồ hoạt động của chuỗi cung ứng Café hiện tại ..............................53
5.3 Tiêu chí chọn nhà cung cấp sản phẩm nơng sản .........................................53
5.3.1 Tiêu chí 1: Điều kiện tự nhiên phù hợp đối với cây cơng nghiệp Café 53
5.3.2 Tiêu chí 2: căn cứ vào số liệu sản lƣợng trồng trọt hiện có tại mỗi địa
phƣơng………………………………………………………………………..54
5.3.3 Tiêu chí 3 : diện tích trồng trọt nơng sản tại mỗi địa phƣơng ..............54
5.3.4 Tổng hợp ...............................................................................................55
5.4 Tiêu chí chọn khu vực khả thi đặt nhà kho..................................................55
5.4.1 Tiêu chí 1 : giao thơng thuận lợi ...........................................................55
5.4.2 Tiêu chí 2 : điều kiện khí hậu phù hợp cho việc bảo quản nơng sản ....55
5.4.3 Tiêu chí 3 : giá đất tại mỗi địa phƣơng .................................................56
5.4.4 Tổng kết ................................................................................................56
5.5 Xác định vị trí đặt nhà máy chế biến nơng sản............................................57
5.5.1 Tiêu chí 1: .............................................................................................57
5.5.2 Tiêu chí 2: .............................................................................................57
5.5.3 Danh sách các vị trí nhà máy tiềm năng ...............................................58
5.6 Xác định khách hàng chính .........................................................................59
5.7 Các dữ liệu cần thu thập cho bài toán ..........................................................60
5.7.1 Dự báo nhu cầu sản phẩm .....................................................................60
5.7.2 Các loại chi phí cố định ........................................................................62
5.7.3 Chi phí hoạt động của chuỗi cung ứng .................................................63
5.8 Lời giải bài tốn QHTT hỗn hợp .................................................................66

5.9 Mơ phỏng .....................................................................................................68
5.9.1 Ƣớc lƣợng các thơng số đầu vào ..........................................................68
5.9.2 Tính lƣợng tồn kho an tồn (Safety stock) ...........................................69
5.9.3 Thực hiện mơ phỏng .............................................................................71
5.9.4 Kết quả mô phỏng .................................................................................73
CHƢƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................75
6.1 Kết luận........................................................................................................75
6.2 Kiến nghị .....................................................................................................75
CHƢƠNG 7
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................77


7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Danh mục các công việc thực hiện trong luận văn ..................................12
Bảng 2-1 Tổng hợp nghiên cứu về chuỗi cung ứng ..................................................19
Bảng 3-1: Bảng tổng hợp các phƣơng pháp tối ƣu hóa hiện nay ..............................34
Bảng 5-1: Số liệu về giá trị xuất khẩu các sản phẩm nông sản năm 2009 và 2010 ..51
Bảng 5-2: Sản lƣợng Café tại các địa phƣơng ..........................................................54
Bảng 5-3: Diện tích trồng Café tại địa phƣơng ........................................................54
Bảng 5-4: Danh sách các nhà cung cấp nông sản Café tiềm năng ............................55
Bảng 5-5 : Danh sách các nhà kho tiềm năng ...........................................................56
Bảng 5-6: Danh sách vị trí nhà máy tiềm năng .........................................................58
Bảng 5-7: Danh sách khách hàng ..............................................................................59
Bảng 5-8 : Bảng Dự báo nhu cầu Café đến năm 2020 ..............................................61
Bảng 5-9 : Ma trận khoảng cách giữa các địa phƣơng..............................................63
Bảng 5-10:Bảng thành phần của chi phí tồn trữ .......................................................64

Bảng 5- 11: Một số nghiên cứu về hệ số tồn trữ .......................................................65
Bảng 5-12 : Kết quả của mơ hình QHTT hỗn hợp ....................................................66
Bảng 5-10 : Nhu cầu xuất khẩu nông sản thống kê theo tháng................................68
Bảng 5-11: Thống kê nhu cầu café từ năm 1995 đến 2020 ......................................70
Bảng 5-12 : Bảng kết quả mô phỏng........................................................................73


8

DANH MỤC HÌNH
Hình 2-1: Quy trình hoạt động chuỗi cung ứng ........................................................14
Hình 2-2 : Mơ hình 1 chuỗi cung ứng tiêu biểu ........................................................22
Hình 2-3: Các bƣớc để thực hiện một bài tốn mơ phỏng ........................................24
Hình 2-4: Mối tƣơng tác giữa mơ phỏng và các phần mềm khác .............................25
Hình 3-1: Phƣơng pháp luận .....................................................................................27
Hình 3-2: Mơ tả sự kết hợp giữa tối ƣu hóa và mơ phỏng ........................................30
Hình 3-3 : Phƣơng pháp tối ƣu hóa mơ phỏng ..........................................................34
Hình 4-1 : Mơ hình chuỗi cung ứng ..........................................................................35
Hình 4-2: Mơ hình logic mơ phỏng ..........................................................................42
Hình 4-3: Mơ hình cấu trúc phần mềm .....................................................................44
Hình 4-4 : Giao diện phần mềm tích hợp tối ƣu hóa và mơ phỏng...........................45
Hình 5- 1: Các bƣớc thực hiện việc chọn lựa danh sách nhà cung cấp, nhà kho, nhà
máy tiềm năng…………………………………………………………………..51
Hình 5- 2: Biểu đồ Pareto giá trị xuất khẩu của các nông sản xuất khẩu trong năm
2009, 2010……………………………………………………………………….52
Hình 5-3: Quy trình hoạt động của chuỗi cung ứng nơng sản Cafe..........................53
Hình 5-4 : Atlat địa hình miền Đơng Nam Bộ ..........................................................56
Hình 5-5: Atlat giao thơng Việt Nam........................................................................57
Hình 5-6: Chuỗi cung ứng nơng sản café..................................................................59
Hình 5-7 : Biểu đồ sản lƣợng café từ năm 1994 đến 2010 .......................................60

Hình 5-8 : Mơ hình nhà máy chế biến café ...............................................................62
Hình 5-10: Biểu đồ nhu cầu café trong mỗi tháng năm 2009, 2010 .........................68
Hình 5-11 : Biểu đồ mơ tả tồn kho an toàn ...............................................................69


9

CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Với xu hƣớng toàn cầu hóa nhƣ hiện nay, chuỗi cung ứng (SCM – Supply chain
management) trở thành là 1 công cụ mạnh mẽ và không thể thiếu đối với mọi
ngành sản xuất. Một chuỗi cung ứng tốt sẽ có khả năng đáp ứng nhu cầu khách hàng
cao nhất với chi phí vận hành thấp nhất và sẽ tạo lợi thế cạnh tranh rất lớn cho
những doanh nghiệp tham gia trong chuỗi cung ứng. Tuy nhiên việc thiết kế chuỗi
cung ứng là 1 công việc cực kỳ khó khăn và phức tạp
Với vị thế là một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về xuất khẩu nông sản,
tuy nhiên hiện tại Việt Nam đang gặp phải nhiều khó khăn khi tham gia vào thị
trƣờng nơng sản thế giới mà ngun nhân chính là chƣa có một chuỗi cung ứng
đƣợc thiết kế và quản lý hiệu quản đối với sản phẩm nông sản. Một số khó khăn:
 Việc thiếu hoạch định trong sản xuất tập trung theo vùng đối với mỗi loại nông
sản, dẫn đến tình trạng sản xuất nhỏ lẻ, manh mún và không đảm bảo về chất
lƣợng đồng nhất. Điều này làm tăng chi phí quản lý cũng nhƣ chi phí vận
chuyển hàng nông sản, dẫn đến việc làm tăng giá thành nơng sản và giảm tính
cạnh tranh trên thị trƣờng quốc tế
 Các doanh nghiệp luôn bị động trƣớc sự thay đổi liên tục và đột ngột của nhu
cầu và giá thành nông sản trên thế giới dẫn đến việc liên tục bị thua lỗ trong kinh
doanh, và ảnh hƣởng đến cả nơng dân trồng trọt nơng sản
 Tình trạng bất hợp tác và cạnh tranh không lành mạnh giữa các doanh nghiệp
trong nƣớc khiến cho nông sản Việt Nam mất đi tính ƣu điểm cạnh tranh vốn có
trên thị trƣờng thế giới

Chính vì những lý do và u cầu bức thiết trên, tôi chọn đề tài “ Thiết kế tối ƣu
chuỗi cung ứng sử dụng kỹ thuật mô phỏng và kỹ thuật tối ƣu hóa. Áp dụng cho
chuỗi cung ứng nông sản các tỉnh Nam bộ Việt Nam” nhằm trả lời một số câu hỏi
nghiên cứu sau :


10

 Có thể áp dụng quy hoạch tuyến tính trong việc tìm kiếm lời giải tối ƣu cho bài
tốn đa mục tiêu
 Có thể sử dụng giải thuật quy hoạch tuyến cho bài tốn đa mục tiêu và kết hợp
mơ phỏng để tìm kiếm lời giải tối nhất cho bài tốn thiết kế chuỗi cung ứng
khơng?
 Có thể thiết kế và xây dựng một chuỗi cung ứng tối ƣu cho ngành xuất khẩu
nông sản tại Nam bộ Việt Nam? Với sự thay đổi liên tục của nhu cầu và giá
thành nơng sản, liệu lời giải trên có cịn chính xác?
1.2 Mục tiêu
Thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu đa mục tiêu đạt:
 Cực đại lợi nhuận (Profit)
 Cực đại mức độ thỏa mãn của khách hàng (Customer service level)
 Cực đại độ hữu dụng của các nhà máy, kho (Utilization)
Xây dựng phần mềm kết hợp giữa việc xác định quản lý chuỗi cung ứng tối ƣu bằng
giải thuật quy hoạch tuyến tính và mơ phỏng mơ hình quản lý chuỗi cung ứng tƣơng
ứng
Áp dụng và xây dựng mơ hình chuỗi cung ứng tối ƣu cho nông sản xuất khẩu các
tỉnh Nam bộ
1.3 Nội dung
Phân tích và đánh giá tình hình hiện tại của nông sản xuất khẩu Việt Nam nhằm xác
định các vấn đề cịn tồn tại
Tìm hiểu về lý thuyết thiết kế chuỗi cung ứng, giải thuật tìm kiếm lân cận (Local

search), quy hoạch tuyến tính và mơ phỏng kết hợp tối ƣu hóa (Simulation
Optimization) nhằm xác định cơng cụ giải bài toán thiết kế chuỗi cung ứng
Thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu với phƣơng pháp Quy hoạch tuyến tính hỗn hợp
(MIP-Mixed integer programming) với các mục tiêu: cực đại lợi nhuận, cực đại
mức phục vụ khách hàng và cực đại độ hữu dụng
Thiết kế phần mềm hỗ trợ việc tìm lời giải tối ƣu và kết hợp mô phỏng kiểm chứng
lời giải


11

Thu thập số liệu về chuỗi cung ứng nông sản các tính Nam bộ và chạy phần mềm
hỗ trợ, tìm lời giải tối ƣu
 Lập tiêu chí chọn lựa nhà cung cấp (Supplier), nhà kho lƣu trữ (Storage
facilities), nhà máy sản xuất (Production site) dựa vào điều kiện tự nhiên tại các
tỉnh Nam bộ
 Phân tích nhu cầu và giá thành sản phẩm nông sản tại thị trƣờng thế giới
 Dự báo nhu cầu về nông sản đến năm 2020 và thiết kế chuỗi cung ứng dựa trên
kết quả dự báo
 Chạy phần mềm và phân tích lời giải
Kết luận và kiến nghị
1.4 Giới hạn đề tài
Chỉ thực hiện cho sản phẩm nơng sản café
Chỉ xây dựng mơ hình quy hoạch tuyến tính hỗn hợp (MIP-Mixed integer
programming) cho bài tốn chuỗi cung ứng, không áp dụng lý thuyết di truyền (GAGenetic algorithm) để tìm lời giải tối ƣu
Số liệu thu thập : số liệu sản lƣợng nông sản xuất khẩu của vùng Nam bộ và Tây
Nguyên
Thời gian thu thập số liệu: năm 2009, 2010
Công cụ và phần mềm sử dụng trong luận văn : Visual basic, Arena và Lindo
Sử dụng lý thuyết : kỹ thuật dự báo, thiết kế chuỗi cung ứng, hoạch định tuyến tính

hỗn hợp và kỹ thuật mô phỏng, kỹ thuật hệ thống thông tin, kỹ thuật tồn kho
1.5 Bố cục của luận văn
Chƣơng 2 sẽ trình bày những cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan đối với đề tài
luận văn: thiết kế một chuỗi cung ứng, lý thuyết mô phỏng và các nghiên cứu liên
quan
Phƣơng pháp luận của luận văn sẽ đƣợc trình bày trong chƣơng 3 , nói rõ các bƣớc
thực hiện trong luận văn đƣợc chia làm 2 chủ đề chính : bài tốn tối ƣu đa mục tiêu
và tích hợp tối ƣu hóa với mơ phỏng để giải bài tốn tối ƣu đa mục tiêu


12

Chƣơng 4 sẽ giới thiệu về bài toán thiết kế 1 chuỗi cung ứng đa mục tiêu với các
mục tiêu nhƣ cực đại lợi nhuận, cực đại độ hữu dụng và cực đại mức phục vụ khách
hàng. Việc tích hợp bài tốn tối ƣu hóa đa mục tiêu và mơ phỏng kiểm chứng sẽ
đƣợc nói rõ trong chƣơng này và phần mềm hỗ trợ đƣợc xây dựng trên ngôn ngữ lập
trình Visual Basic sẽ đƣợc mơ tả chi tiết
Chƣơng 6 sẽ trình bày về việc áp dụng mơ hình bài toán tối ƣu đa mục tiêu vào
trƣờng hợp xây dựng chuỗi cung ứng hàng nông sản các tỉnh Nam bộ. Phần đầu sẽ
trình bày về việc thu thập số liệu và cách chọn lựa các đối tƣợng tiềm năng của
chuỗi cung ứng nơng sản. Phần 2 sẽ trình bày cách thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu và
mơ hình mơ phỏng đánh giá tính hiệu quả của chuỗi cung ứng
Chƣơng 7 sẽ là phần kết luận và kiến nghị, đề xuất những định hƣớng nghiên cứu
trong tƣơng lai
1.6 Lịch trình thực hiện
Bảng 1-1: Danh mục các công việc thực hiện trong luận văn

STT
1
2

3
4
5
6
7.1
7.2
8
9

Cơng việc thực hiện
Tìm hiểu hiện trạng vấn
đề
Tìm hiểu các nguyên
cứu liên quan
Chọn công cụ giải thuật
tối ƣu và tìm hiểu giải
thuật
Thu thập số liệu
Thiết kế mơ hình Chuỗi
cung ứng
Giải mơ hình bài tốn
chuỗi cung ứng
Mơ phỏng mơ hình
Xây dựng phần mềm hỗ
trợ
Phân tích và đánh giá hệ
thống
Kết luận và kiến nghị

Thời gian

thực hiện
1 tuần
1 tuần

Các thông tin dữ liệu cần thiết
Các dữ liệu về chuỗi cung ứng sản
phẩm nông sản của Miền Nam VN
Các bài báo và nghiên cứu liên quan
về chuỗi cung ứng

1 tuần

Các bài báo liên quan đến mô phỏng
tối ƣu

1 tuần

Dữ liệu về sản phẩm, vị trí của trung
tâm phân phối, loại phƣơng tiện vận
tải

1 tuần

Xây dựng chuỗi cung ứng

1 tuần
5 tuần
1 tuần
1 tuần


Áp dụng giải thuật tối ƣu nhằm tìm
đƣợc mơ hình chuỗi cung ứng tối ƣu
Phần mềm Arena
Xây dựng phần mềm tối ƣu kết hợp
với mô phỏng
Sử dụng kỹ thuật ra quyết định chọn
phƣơng án tốt nhất


13

CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN
QUAN
2.1 Lý thuyết về thiết kế chuỗi cung ứng
2.1.1 Định nghĩa về chuỗi cung ứng:
Quản lý chuỗi cung ứng (SCM-Supply chain Management) là 1 chủ đề thu hút
nhiều sự chú ý của lĩnh vực quản lý trong những năm gần đây
Chuỗi cung ứng là sự tích hợp các quy trình sản xuất của nhiều loại đối tƣợng (nhà
cung cấp, nhà kho, nhà máy và trung tâm phân phối) từ lúc thu mua nguyên liệu,
sản xuất sản phẩm và chuyển sản phẩm đến tay khách hàng cuối cùng, với mục đích
là cao nhất là đáp ứng yêu cầu khách hàng (Gong et al. 2008).
Quản lý chuỗi cung ứng thật sự là cơng việc khó khăn và phức tạp với sự gia tăng
nhanh chóng về số lƣợng của nhà cung cấp, nhà máy, trung tâm phân phối và số sản
phẩm đƣợc cung cấp qua hoạt động của chuỗi cung ứng, đây chính là thách thức đối
với bài toán thiết kế chuỗi cung ứng (Narasimhan and Mahapatra, 2004).
Một chuỗi cung ứng thƣờng bao gồm 2 phần :
 Lập kế hoạch sản xuất và theo dõi tồn kho (Production Planning and Inventory
Control) :
 Production planning : liên quan đến việc thiết kế và quản lý tồn bộ các
quy trình sản xuất (tìm và theo dõi kế hoạch mua nguyên liệu, lập kế

hoạch và theo dõi quá trình sản xuất, việc vận chuyển nguyên vật liệu).
 Inventory control : bao gồm việc thiết kế chính sách tồn kho cho nguyên
liệu, bán thành phẩm và sản phẩm
 Hậu cần và phân phối (Distribution and Logistics) : bao gồm quản lý việc vận
chuyển từ nhà kho đến tay khách hàng


14

Nhà cung cấp
Supplier

Nhà máy sản xuất
Manufacturing
facility

Trung tâm phân phối
Distribution center

Nhà kho lưu sản
phẩm
Storage facility

Xe vận chuyển sản
phẩm
Transport vehicle

Production planning and
Inventory control


Nhà bán lẻ
Retailer

Distribution and logistics

Hình 2-1: Quy trình hoạt động chuỗi cung ứng

(Nguồn : Benita M. Beamon, 1998)
2.1.2 Những nghiên cứu về chuỗi cung ứng
a. Tổng quát
Bài toán thiết kế chuỗi cung ứng đƣợc nghiên cứu đầu tiên bởi Geoffrion và Graves
(1974) với mơ hình Thiết kế tối ƣu mạng lƣới phân phối cho sản phẩm từ nhà máy
đến trung tâm phân phối và đến khách hàng, mơ hình đƣợc mơ tả dƣới dạng bài
tốn Quy hoạch tuyến tính hỗn hợp (MIP- Mixed integer programming) để xác định
vị trí và của các trung tâm phân phối
Cohen và Lee (1988, 1989) xem xét mạng lƣới sản xuất và phân phối toàn cầu và
mơ tả bằng bài tốn Quy hoạch tuyến tính hỗn hợp (MIP- Mixed integer
programming)
Lee and Billington (1995) xem xét tính hiệu quả của các mơ hình trên bằng cách áp
dụng vào việc phân tích chiến lƣợc sản xuất tồn cầu của Hewlett-Packard
Bagchi et al. (1998) giới thiệu công cụ mô phỏng chuỗi cung ứng đƣợc thiết kế cho
công ty IBM và đạt nhiều thành công khi áp dụng vào các chuyền sản xuất của công
ty
Chung-Piaw và Jia (2001) đƣa ra một cơng thức tốn học cho mạng lƣới phân phối
kết hợp với việc xem xét sự vận chuyển và chi phí tồn kho ở nhiều vị trí trong chuỗi
cung ứng


15


Jack et al.(2000) đƣa ra mơ hình và mơ phỏng cho chuỗi cung ứng thực phẩm với
nhiều cấp và ông sử dụng mơ hình này để đánh giá mức độ hiệu quả của chuỗi cung
ứng hàng thực phẩm đông lạnh
Lee và Kim (2000, 2002) phát triển mơ hình chuỗi cung ứng tích hợp nhiều sản
phẩm, nhiều thời đoạn sản xuất và phân phối
Farhad Azadivar và Tu Hoang Truong (2003) đề xuất một mơ hình tích hợp giữa
việc thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu và mô phỏng kiểm chứng mô hình thiết kế
Quản lý chuỗi cung ứng là cơng việc phức tạp vì 2 lý do chính sau [2]
 Các thành phần cấu thành Chuỗi cung ứng rất khác nhau và có những
mục tiêu mâu thuẫn nhau
 Chuỗi cung ứng là 1 hệ thống động, tiến triển trong toàn bộ thời gian hoạt
động của chuỗi, không chỉ nhu cầu khách hàng và năng suất sản xuất luôn
thay đổi mà các mối quan hệ giữa các thành phần trong chuỗi cũng liên
tục thay đổi
 Thiết kế và tối ƣu hóa chuỗi cung ứng là 1 công việc mang tầm chiến lƣợc,bao
gồm tất cả từ việc xác định vị trí nhà máy, nhà kho, chính sách sản xuất (make
to stock hay make to order), năng lực sản xuất (sản lƣợng và tính sẵn sàng đáp
ứng), năng lực phân phối và loại vận chuyển
 Do đó mục đích của việc thiết kế chuỗi cung ứng tối ƣu hóa là tìm lời giải tối ƣu
hoặc gần tối ƣu nhất để chuỗi cung ứng đạt đƣợc hiệu quả cao nhất khi vận
hành. Có 2 loại quyết định cần xem xét trong việc thiết kế chuỗi cung ứng
 Quyết định về cấu trúc tổ chức: vị trí, năng suất, kênh phân phối
 Cân đối trong hoạt động: chọn nhà cung cấp, lƣợng tồn kho, dự báo nhu
cầu, kế hoạch sản xuất


16

 Với xu hƣớng tồn cầu hóa hiện nay, ngƣời ra quyết định phải đứng trƣớc việc
xác định một phƣơng pháp nhằm thỏa mãn nhiều mục tiêu (cực tiểu di

chuyển/sản xuất, tồn kho, chi phí mua hàng, cực đại mức phục vụ khách hàng và
doanh thu,…). Do đó bài tốn thiết kế chuỗi cung ứng trở thành bài toán tối ƣu
hóa đa mục tiêu
b. Phân loại chuỗi cung ứng
Chuỗi cung ứng đƣợc phân loại thành 4 nhóm chính dựa vào các loại dữ liệu đầu
vào và hàm mục tiêu
 Mô hình tất định (Deterministic analytical models)
 William (1981) giới thiệu 7 giải thuật để điều độ sản xuất và thực hiện
phân phối trong 1 chuỗi cung ứng lắp ráp với hàm mục tiêu là xác định
cực tiểu chi phí sản xuất và phân phối sản phẩm sao cho thỏa mãn đƣợc
nhu cầu của khách hàng. Tổng chi phí bao gồm chi phí cố định và chi phí
tồn kho trung bình.
 William (1983) phát triển lý thuyết quy hoạch động (Dynamic
programming) để xác định đồng thời lô sản xuất và phân phối tại mỗi
node của chuỗi cung ứng. với hàm mục tiêu vẫn là cực tiểu chi phí
 Cohen và Lee (1989) giới thiệu mơ hình giải thuật quy hoạch tuyến tính
tất định dựa trên kỹ thuật lƣợng đặt hàng kinh tế (EOQ- Economic Order
Quantity) với mục tiêu là cực đại lợi nhuận của nhà máy sản xuất và
trung tâm phân phối
 Cohen, Moon (1990) tiếp tục mở rộng đề tài của Cohen-Lee (1989) với
việc phát triển mơ hình tối ƣu hóa có ràng buộc, gọi là PILOT với mục
tiêu là cực tiểu tổng chi phí chuỗi cung ứng bao gồm chi phí cố định và
chi phí vận hành


17

 Newhart (1993) đƣa ra mơ hình tối ƣu chuỗi cung ứng với phƣơng pháp
Two-phase. Đầu tiên sẽ xác định mơ hình tốn học với mục tiêu là cực
tiểu số chủng loại sản phẩm tồn tại trong kho và thứ 2 là xác định lƣợng

tồn kho an toàn (safety stock) dựa trên nhu cầu và thời gian leadtime
 Arntzen (1995) giới thiệu mơ hình quy hoạch ngun với tên gọi Global
Supply Chain Model hoạch định cho nhiều sản phẩm, nhiều thời đoạn,
nhiều nhà máy và nhiều loại vận chuyển. Mục tiêu đƣợc đƣa ra là cực tiểu
tổng chi phí và số ngày hoạt động [1]
 Mơ hình ngẫu nhiên (Stochatic analytical models)
 Cohen và Lee (1988) phát triển mơ hình để thực hiện quản lý nguyên liệu
cho toàn bộ chuỗi cung ứng với Hàm mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí
gồm 4 loại chi phí : chi phí về nguyên liệu, chi phí sản xuất, chi phí tồn
kho thành phẩm và chi phí phân phối
 Svoronos và Zipkin (1991) xem xét về hệ thống chuỗi cung ứng với
nhiều cấp và nhiều kênh phân phối khác nhau. Tác giả xây dựng mơ hình
với hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí tồn kho
 Lee et al.(1997) phát triển mơ hình về Bullwhip effect, mô tả sự khuyến
đại về nhu cầu khách hàng khi đi qua mỗi cấp của chuỗi cung ứng và làm
cho lƣợng tồn kho tăng lên rất cao
 Mơ hình kinh tế (Economic models)
 Christy và Grout (1994) đề xuất mơ hình nghiên cứu về mối quan hệ giữa
nhà cung cấp và ngƣời mua, sự chia sẽ rủi ro giữa 2 đối tƣợng này trong
chuỗi cung ứng, nếu sản xuất thấp thì ngƣời mua sẽ nhận nhiều rủi ro, tuy
nhiên nếu sản xuất cao thì nhà cung cấp sẽ nhận nhiều rủi ro hơn.


18

 Mơ hình mơ phỏng (Simulation models)
 Towill (1991) và Towill, et.al. (1992) sử dụng kỹ thuật mô phỏng để
đánh giá độ hiệu quả của các chiến lƣợc của chuỗi cung ứng đối với việc
khuyến đại nhu cầu, ông chứng mình đƣợc rằng mơ hình Just in time
(JIT) là tốt nhất đối với sự thay đổi nhu cầu

 Wikner, et.al (1991) xem xét 5 chiến lƣợc cải tiến chuỗi cung ứng
Benita M.Beamon đã tổng hợp và thống kê lại những nghiên cứu liên quan về thiết
kế chuỗi cung ứng [1] :
 Các thông số đo lƣờng mức độ hiệu quả của chuỗi cung ứng
 Định tính :
 Sự thỏa mãn của khách hàng
 Độ linh hoạt
 Kết hợp sự di chuyển của vật liệu và dịng thơng tin
 Quản lý độ rủi ro
 Hiệu suất của nhà cung cấp
 Định lƣợng
 Cực tiểu chi phí : là mục tiêu đƣợc sử dụng rộng rãi nhất
 Cực đại doanh thu
 Cực đại lợi nhuận
 Cực tiểu tồn kho
 Biến quyết định của mơ hình chuỗi cung ứng








Lịch sản xuất/phân phối
Mức độ tồn kho
Số trạng thái (state) trong chuỗi cung ứng
Trung tâm phân phối (DC)
Nhà máy sản xuất
Khách hàng (Buyer)

Số chủng loại sản phẩm lƣu kho


19

Bảng 2-1 Tổng hợp nghiên cứu về chuỗi cung ứng

(Nguồn : Benita M.Beamon, 1998)

Altiok and Ranjan
et.al

(1995)
Camm,

et.

Al(1997)

Lee

and

Lee

(1989)
Cohen and Moon
(1990)
Ishii, et. Al.(1988)


X
X
X

X

X

X
X

X

X

X

X

X

X

X

X

Lee and Feitzinger

X

X

X

X

X

Lee, et.al (1997)

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Pyke and Cohen
(1994)

Newhart,

et.al.

(1993)
Svoronos

and

X
X

X
X

X

X

X

X

X

X

X

X


held in Inventory

Step Specification
Number of product Types

Relationships
Differentiation
Product

Buyer-Supplier

Plant-Product Assignment

Assignment/Location

DC-Customer

X

Lee, et.al (1993)

(1993)

Number of Stages

X

X


Pyke and Cohen

(batch) Size

X

X

(1995)

X

X
X

X

X

X

X

(1993)

X

X

X


X

Lee and Billington

scheduling
Inventory Levels/Ordering

Production/Distribution

Biến quyết định

Flexibility

Activity time

Responsiveness/Backorder

Customer

Cost

Simulation

X

(1988)
Cohen

Economic


X

(1994)
and

X

X

Christy and Grout
Cohen

đơn vị đo hiệu quả

X

(1995)
Arntzen,

Stochatic Analytical

Loại mơ hình

Deterministic Analytical

Tác giả


20


X

X

X

X

X

Zipkin (1991)

Towill

and

Del

Vecchio (1994)
Tzafestas

and

Kapsiotis (1994)

X
X

X


X

Voudouris (1996)

X

William (1981)

X

X

X

William (1983)

X

X

X

Wikner,

et.al.

(1991)

X


X

X

X

X

X

X

X

2.1.3 Tổng quan về bài toán thiết kế chuỗi cung ứng
a. Giới thiệu chung
Chuỗi cung ứng là 1 hệ thống bao gồm nhiều quá trình hoạt động từ lúc mua
nguyên liệu, sản xuất và vận chuyển đến tay khách hàng (Theo Bhaskaran và
Leung.năm 1997)
Một chuỗi cung ứng cơ bản bao gồm các thành phần : Nhà cung cấp (supplier),nhà
máy sản xuất (Production site), nhà kho lƣu trữ (Storage facilities) và khách hàng
(Customer). Đƣợc chia làm 2 cấp hoạt động chủ yếu sau
 Lập kế hoạch sản xuất và tồn kho
 Vận chuyển và phân phối sản phẩm
Nhà cung cấp là sự bắt đầu của một chuỗi cung ứng, cung cấp nguyên liệu đến nhà
máy, mỗi nhà máy sẽ có nhiều hơn 1 nhà cung cấp
Nhà máy là nơi sản xuất từ nguyên liệu thành sản phẩm. Năng lực của nhà máy
đƣợc xác định trong giai đoạn thiết kế chuỗi cung ứng


held in Inventory

X

Step Specification
Number of product Types

X

Relationships
Differentiation
Product

Towill, et.al (1992)

Buyer-Supplier

X

Plant-Product Assignment

X

Assignment/Location

X

Flexibility

X


Customer

X

Economic

Towill (1991)

DC-Customer

Number of Stages

(batch) Size

scheduling
Inventory Levels/Ordering

Production/Distribution

Activity time

Biến quyết định

Cost

Responsiveness/Backorder

đơn vị đo hiệu quả


Simulation

Stochatic Analytical

Loại mô hình

Deterministic Analytical

Tác giả


21

Sản phẩm trƣớc khi đến tay khách hàng sẽ đƣợc vận chuyển và lƣu giữ tại kho chứa
và trung tâm phân phối, mỗi trung tâm phân phối có thể có nhiều hơn 1 kho cung
cấp sản phẩm
Bài toán thiết kế chuỗi cung ứng đƣợc chia làm 2 giai đoạn : chiến lƣợc (Strategic)
và vận hành (Operational)
 Strategic: xác định số lƣợng, vị trí, năng lực của nhà cung cấp, nhà máy, nhà kho
và trung tâm phân phối
 Operational : xác định lƣợng nguyên liệu vận chuyển từ nhà cung cấp, lƣợng sản
xuất tại mỗi nhà máy và loại phƣơng tiện di chuyển sản phẩm đến tay khách
hàng
Mục tiêu bài toán thiết kế chuỗi cung ứng
 Cực tiểu chi phí đầu tƣ và chi phí vận hành chuỗi cung ứng
 Cực đại lợi nhuận, mức phục vụ khách hàng
b. Bài toán chuỗi cung ứng và nhận diện ràng buộc của bài toán
Với tầm quan trọng và ảnh hƣởng của quản lý chuỗi cung ứng đối với nền kinh tế
hiện nay, ta khơng ngạc nhiên khi có nhiều nghiên cứu và phƣơng pháp học thuật
đƣợc đƣa ra trong nhều năm qua đối với đề tài quản lý chuỗi cung ứng này

Với việc nghiên cứu , ta mong muốn sẽ tạo đƣợc một phƣơng pháp hỗ trợ một cách
định lƣợng cho ngƣời ra quyết định khi thiết kế và quản lý một chuỗi cung ứng


22

Hình 2-2 : Mơ hình 1 chuỗi cung ứng tiêu biểu

(Nguồn : Turan Paksoy [18])
 Biến
 Biến nhị phân : biến quyết định cho việc chọn vị trí, cung đƣờng vận
chuyển,..
 Biến liên tục: biến về sản lƣợng vận chuyển, sản lƣợng sản xuất, sản
lƣợng tồn kho,….
 Ràng buộc
 Ràng buộc về cấu trúc mạng
 Ràng buộc về dòng vận chuyển
 Ràng buộc về cân bằng vật liệu
 Ràng buộc về tài nguyên, năng lực sản xuất
 Ràng buộc về năng lực tồn kho của nhà kho và trung tâm phân phối
 Ràng buộc biến không âm


23

 Hàm mục tiêu
 Doanh thu
 Chi phí cơ sở hạ tầng cố định : gồm chi phí xây dựng nhà kho và nhà
máy, mạng lƣới phân phối
 Chi phí sản xuất: chi phí sản xuất sản phẩm tại mỗi nhà máy

 Chi phí tồn kho : nguyên liệu, sản phẩm tại kho, nhà máy và trung tâm
phân phối
 Chi phí vận chuyển : vận chuyển từ kho đến nhà máy, từ nhà máy đến
trung tâm phân phối, từ trung tâm phân phối đến khách hàng
2.2 Lý thuyết mô phỏng
Kỹ thuật mơ phỏng là kỹ thuật sử dụng máy tính để bắt chƣớc hoặc mơ phỏng lại
q trình của thiết bị hoặc hệ thống hệ thống thực. Mô phỏng là phƣơng pháp thể
hiện một hệ thống thực thông qua chƣơng trình máy tính và những đặc tính của hệ
thống này đƣợc trình bày thống qua một nhóm các biến đổi theo thời gian để mơ
hình hố bản chất động của hệ thống. Mô phỏng nhằm trả lời câu hỏi “what if”
Mơ phỏng là một q trình xây dựng một mơ hình tốn học hay lơgic về hệ thống
hay bài tốn quyết định và tiến hành thử nghiệm trên mơ hình đó nhằm hiểu rõ các
trạng thái hoạt động của hệ thống hoặc giúp tìm ra lời giải cho các bài tốn quyết
định. Hai yếu tố quan trọng trong mơ phỏng là mơ hình và thử nghiệm.
Ƣu điểm cơ bản của mơ phỏng là có khả năng mơ hình hố bất kì giả thuyết thích
hợp nào về một bài tốn hay một hệ thống, chính ƣu điểm này làm cho nó trở thành
một công cụ khoa học linh hoạt nhất hiện nay. Dĩ nhiên để xây dựng một mơ hình
địi hỏi tốn rất nhiều cơng sức. Một mơ hình chỉ có giá trị khi nó giúp cho ngƣời sử
dụng nắm bắt đƣợc vấn đề một cách rõ ràng. Do đó, điểm quan trọng chủ yếu của
mô phỏng là thử nghiệm trên mơ hình và phân tích kết quả. Điều này địi hỏi ngƣời
sử dụng phải có một số kiến thức cơ bản về thống kê. Mô phỏng đặc biệt phát huy
tác dụng trong các bài tốn có tính định lƣợng cao, mà thơng thƣờng khó giải quyết
bằng phƣơng pháp giải tích.