1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  ĐỖ MINH NAM CHUỖI CUNG ỨNG TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: Đảm bảo toán học cho máy tính và hệ thống tính toán Mã số: 60.46.35 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Lê Trọng Vĩnh Hà nội, năm 2011 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU 1 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 Chương 1: CHUỖI CUNG ỨNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG 4 1.1. Chuỗi cung ứng và quản trị chuỗi cung ứng 4 1.1.1. Chuỗi cung ứng 4 1.1.2. Quản trị chuỗi cung ứng 7 1.2. Thiết kế mạng chuỗi cung ứng 10 1.3. Mô hình toán học của chuỗi cung ứng 13 1.3.1. Ký hiệu trên mô hình 13 1.3.2. Mục tiêu cần tối ưu của chuỗi cung ứng 15 1.4. Kết chương 18 Chương 2: MẠNG NƠRON MỜ VÀ TỐI ƯU HÓA THEO BÀY ĐÀN 19 2.1. Mạng nơron 19 2.1.1. Mạng nơron sinh học 19 2.1.2. Mạng nơron nhân tạo 21 2.1.3. Mạng lan truyền ngược 26 2.1.4. Ưu nhược điểm của mạng nơron 30 2.2. Mạng nơron mờ 31 2.2.1. Mạng nơron mờ 31 2.2.2. Đánh giá mạng nơron mờ 35 2.3. Tối ưu hóa theo bày đàn 36 2.4. Kết hợp ba kỹ thuật giải bài toán tối ưu đa mục tiêu 39 2.4.1. Cấu trúc thuật giải tối ưu hóa theo bày đàn dựa vào mạng nơron mờ 41 2.4.2. Các thuật giải tối ưu hóa theo bày đàn cho việc học tối ưu đạt được của mạng noron mờ 43 2.5. Kết chương 47 Chương 3: THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG ĐA MỤC TIÊU DÙNG MẠNG NƠRON MỜ VÀ THUẬT GIẢI TỐI ƯU THEO BÀY ĐÀN 49 3.1. Đặt vấn đề 49 3.2. Giải bài toán đa mục tiêu dùng thuật giải tối ưu theo bày đàn tối để ưu hóa mạng nơron mờ 51 3.2.1. Mạng nơron mờ đề xuất được tối ưu bởi tối ưu hóa theo bày đàn 51 3.2.2. Dùng tối ưu theo bày đàn để tối ưu mạng nơron mờ 53 3.3. Minh họa qua ví dụ 55 3.4. Kết chương 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 1 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Chuỗi cung ứng điển hình 6 Hình 1.2. Chuỗi cung ứng chi tiết của nhà máy và các bên tham gia 8 Hình 1.3. Mô hình mạng chuỗi cung ứng 3 quá trình 13 Hình 2.1. Mô hình mạng nơron sinh học 19 Hình 2.2. Mô hình một nơron nhân tạo 22 Hình 2.3. Hàm đồng nhất 24 Hình 2.4. Hàm bước nhị phân 24 Hình 2.5. Cấu trúc của một mạng nơron thường gặp 26 Hình 2.6. Nút nơron bình thường 28 Hình 2.7. Hệ thống máy Photo copy Matsushita 35 Hình 2.8. Hệ thống máy giặt Toshiba 36 Hình 2.9. Quy luật chuyển động của bày đàn 37 Hình 2.10. Quy luật tìm tổ của bày đàn 37 Hình 2.11. Cấu trúc của mạng học nơron mờ được tối ưu dựa vào thuật giải PSO 42 Hình 2.12. Thủ tục cho thuật giải PSO 44 Hình 3.1. Cấu trúc của mạng nơron mờ 52 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. So sánh giữa thần kính sinh học và thần kinh nhân tạo 25 Bảng 2.2. Các loại nút nơron mờ 33 Bảng 3.1. Ràng buộc khả năng, thiết lập chi phí, nhu cầu ngẫu nhiên của khách hàng 55 Bảng 3.2. Chi phí đơn vị nguyên vật liệu được mua từ các nhà cung cấp tới nhà máy 56 Bảng 3.3. Chi phí vận chuyển đơn vị sản phẩm từ nhà máy tới trung tâm phân phối 56 Bảng 3.4: Chi phí phân phối một đơn vị sản phẩm từ nhà phân phối tới khách hàng 56 2 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT FNN : Mạng nơron mờ (fuzzy neural network) PSO : Tối ưu theo bày đàn (particle swarm optimization) PSOA – FNN : Tối ưu hóa mạng nơron mờ dùng thuật giải tối ưu hóa theo bày đàn BPNN : Mạng nơron lan truyền ngược (Backprogation neural network) DC : Trung tâm phân phối (Distribution center) GA : Thuật giải di truyền 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại nền kinh tế toàn cầu, việc cạnh tranh khốc liệt khiến các công ty cần phải tìm ra giải pháp tối ưu hóa hoạt động của mình. Chuỗi cung ứng là một trong những mô hình quản lý mới, hiện đại được đưa ra, và được áp dụng bắt đầu từ những năm 1990, khi Internet bùng nổ. Nhưng những bài toán trong chuỗi cung ứng đặt ra thách thức cho những nhà làm toán và làm tin học cần phải giải quyết, từ bài toán chọn mặt hàng sản xuất, chọn nhà cung cấp nguyên vật liệu, chọn các trung tâm phân phối cần phải mở, chọn nơi đặt nhà máy, đến những bài toán phức tạp như lập lịch hoạt động cho toàn chuỗi cung ứng, chi phí tối thiểu toàn chuỗi cung ứng, lợi nhuận tối đa, khả năng đáp ứng khách hàng là nhanh nhất, khả năng sử dụng vốn là tối đa,…, trong số đó có rất nhiều bài toán thuộc dạng bài toán tối ưu đa mục tiêu. Trong luận văn chọn bài toán tối ưu chi phí cho chuỗi cung ứng là tối thiểu, nhưng đáp ứng được tối đa nhu cầu của khách hàng, từ đó xác định nơi đặt nhà máy sản xuất và số trung tâm phân phối cần phải mở. Việc thiết lập bài toán tối ưu đa mục tiêu của chuỗi cung ứng được nêu ở trên là bài toán với chi phí của môi trường không chắc chắn, và các chi phí đó là số mờ, đồng thời nhu cầu của các khách hàng là ngẫu nhiên, do vậy bài toán trên thuộc dạng bài toán quy hoạch ngẫu nhiên, và có thể đưa về bài toán quy hoạch mờ, do vậy trong luận văn dùng cách giải bài toán tối ưu theo một phương pháp khác là dùng mạng nơron mờ và tối ưu theo bày đàn. Cấu trúc của luận văn trình bày gồm 3 chương: Chương 1: CHUỖI CUNG ỨNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG Chương 2: MẠNG NƠRON MỜ VÀ TỐI ƯU HÓA THEO BÀY ĐÀN Chương 3: THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG ĐA MỤC TIÊU DÙNG MẠNG NƠRON MỜ VÀ THUẬT GIẢI TỐI ƯU THEO BÀY ĐÀN Em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn tin học đã tận tình chỉ bảo và động viên em trong quá trình học tập và làm luận văn, đặc biệt em cảm ơn TS. Lê Trọng Vĩnh đã nhiệt tình hướng dẫn em để em hoàn thành được luận văn. 4 Chương 1: CHUỖI CUNG ỨNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG 1.1. Chuỗi cung ứng và quản trị chuỗi cung ứng 1.1.1. Chuỗi cung ứng Cạnh tranh một cách thành công trong bất kỳ môi trường nào hiện nay đòi hỏi các doanh nghiệp phải tham gia vào công việc kinh doanh của nhà cung cấp cũng như của chính công ty xây dựng chuỗi cung ứng. Điều này yêu cầu các doanh nghiệp khi đáp ứng sản phẩm hoặc dịch vụ mà khách hàng cần phải quan tâm sâu sắc đến dòng dịch chuyển nguyên vật liệu, cách thức thiết kế và đóng gói sản phẩm và dịch vụ của nhà cung cấp, cách thức vận chuyển và bảo quản sản phẩm hoàn thành và những điều mà người tiêu dùng hoặc khách hàng cuối cùng thực sự yêu cầu. Hơn nữa, trong bối cảnh cạnh tranh khốc liệt ở thị trường toàn cầu hiện nay, việc giới thiệu sản phẩm mới với chu kỳ sống của sản phẩm ngày càng ngắn hơn, cùng với mức độ kỳ vọng ngày càng cao của khách hàng đã thúc đẩy các doanh nghiệp phải đầu tư, và tập trung nhiều hơn vào chuỗi cung ứng của nó. Điều này, cùng với những tiến bộ liên tục trong công nghệ truyền thông và vận tải, đã thúc đẩy liên tục việc phát triển chuỗi cung ứng và những kỹ thuật quản lý chuỗi cung ứng. Có rất nhiều định nghĩa chuỗi cung ứng, nhưng chúng ta cần phải hiểu chuỗi cung ứng là gì? Khái niệm “chuỗi cung ứng” bắt đầu xuất hiện vào đầu những năm 1980 và trở nên phổ biến trong những năm 1990. Có rất nhiều khái niệm về chuỗi cung ứng: “Chuỗi cung ứng là sự liên kết các tổ chức nhằm đưa sản phẩm hay dịch vụ vào thị trường. ( “Fundaments of logistics management” – Lambert, Stock and Ellram – 1998)” “Quản trị chuỗi cung ứng là quá trình hoạch định, thực hiện và kiểm soát một cách hiệu lực, hiệu quả hoạt động vận chuyển, lưu trữ hàng hoá, dịch vụ và những thông tin có liên quan từ điểm đầu đến điểm tiêu thụ cuối cùng với mục đích thoả 5 mãn nhu cầu của khách hàng” (Douglas M Lambert, LOGISTICS & SCM Fundamental of Logistics, p.3, Mc Graw-Hill, 1998). Chuỗi cung ứng bao gồm tất cả các thành viên tham gia, một cách trực tiếp hay gián tiếp, trong việc đáp ứng nhu cầu khách hàng. ( “Supply chain management: strategy, planning and operation” - Chopra Sunil and Pter Meindl – 2001). Như vậy chuỗi cung ứng không chỉ bao gồm nhà sản xuất, nhà phân phối, mà còn bao gồm các công ty cung ứng vật tư, công ty vận tải, nhà kho, nhà bán hàng lẻ và khách hàng cuối cùng. Còn bên trong một tổ chức, giả sử là nhà sản xuất, thì chuỗi cung ứng bao gồm tất cả các chức năng liên quan đến việc nhận và đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Những chức năng này bao gồm, nhưng không bị hạn chế, phát triển sản phẩm mới, thu mua nguyên vật liệu để sản xuất, sản xuất, marketing, phân phối, tài chính, và dịch vụ khách hàng. Chúng ta xem xét một mô hình chuỗi cung ứng điển hình trong hình 1.1, ta thấy các doanh nghiệp nằm ở khu vực giữa được xem như doanh nghiệp trung tâm. Còn các nhà cung cấp có thể như là doanh nghiệp lắp ráp sản phẩm cuối cùng, nó có thể là bất cứ doanh nghiệp nào tham gia trong chuỗi cung ứng, tùy thuộc vào phạm vi tham chiếu của nhà quản trị khi xem xét mô hình. Tất cả các sản phẩm đến tay người tiêu dùng thông qua một vài hình thức của chuỗi cung ứng, có một số thì lớn hơn và một số thì phức tạp hơn rất nhiều. Với ý tưởng chuỗi cung ứng này, chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng chỉ có một nguồn tạo ra lợi nhuận duy nhất cho toàn chuỗi đó là khách hàng cuối cùng. Khi các doanh nghiệp riêng lẻ trong chuỗi cung ứng ra các quyết định kinh doanh mà không quan tâm đến các thành viên khác trong chuỗi, điều này rốt cuộc dẫn đến giá bán cho khách hàng cuối cùng là rất cao, mức phục vụ chuỗi cung ứng thấp và điều này làm cho nhu cầu khách hàng tiêu dùng cuối cùng trở nên thấp. Có rất nhiều doanh nghiệp khác liên quan một cách gián tiếp đến hầu hết các chuỗi cung ứng, và họ đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối sản phẩm cuối 6 cùng cho khách hàng. Họ chính là các nhà cung cấp dịch vụ, chẳng hạn như các công ty vận tải đường không và đường bộ, các nhà cung cấp hệ thống thông tin, các công ty kinh doanh kho bãi, các hãng môi giới vận tải, các đại lý và các nhà tư vấn. Các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ này đặc biệt hữu ích đối với các doanh nghiệp trong đa số chuỗi cung ứng, vì họ có thể mua sản phẩm ở nơi họ cần, cho phép người mua và người bán giao tiếp một cách hiệu quả, cho phép doanh nghiệp phục vụ các thị trường xa xôi, giúp các doanh nghiệp tiết kiệm tiền trong vận tải nội địa và quốc tế, và nói chung cho phép doanh nghiệp phục vụ tốt khách hàng với chi phí thấp nhất có thể. Hình 1.1. Chuỗi cung ứng điển hình Mục đích then chốt cho sự hiện hữu của bất kỳ chuỗi cung ứng nào là để thỏa mãn nhu cầu khách hàng, trong tiến trình tạo ra lợi nhuận cho chính nó. Các hoạt động chuỗi cung ứng bắt đầu với đơn đặt hàng của khách hàng và kết thúc khi khách hàng thanh toán đơn đặt hàng của họ. Thuật ngữ chuỗi cung ứng gợi hình ảnh sản phẩm hoặc cung cấp dịch vụ chuyển từ nhà cung cấp qua nhà sản xuất đến nhà phân phối rồi đến nhà bán lẻ và cuối cùng là khách hàng dọc theo chuỗi cung ứng. Điều quan trọng là phải mường tượng dòng thông tin, sản phẩm và tài chính dọc cả hai hướng của chuỗi này. Trong thực tế, nhà sản xuất có thể nhận nguyên liệu từ vài nhà cung cấp, sau đó cung ứng đến nhà phân phối. Vì vậy, đa số các chuỗi cung ứng thực sự là các mạng lưới. 7 1.1.2. Quản trị chuỗi cung ứng Chúng ta có rất nhiều định nghĩa về quản trị chuỗi cung ứng như sau: Theo Viện quản trị cung ứng mô tả quản trị chuỗi cung ứng là việc thiết kế và quản lý các tiến trình xuyên suốt, tạo giá trị cho các tổ chức để đáp ứng nhu cầu thực sự của khách hàng cuối cùng. Sự phát triển và tích hợp nguồn lực con người và công nghệ là then chốt cho việc tích hợp chuỗi cung ứng thành công. 1 Theo Hội đồng chuỗi cung ứng thì quản trị chuỗi cung ứng là “việc quản lý cung và cầu, xác định nguồn nguyên vật liệu và chi tiết, sản xuất và lắp ráp, kiểm tra kho hàng và tồn kho, tiếp nhận đơn hàng và quản lý đơn hàng, phân phối qua các kênh và phân phối đến khách hàng cuối cùng”. 2 Theo hội đồng quản trị hậu cần, một tổ chức phi lợi nhuận thì quản trị chuỗi cung ứng là “…sự phối hợp chiến lược và hệ thống các chức năng kinh doanh truyền thống và các sách lược xuyên suốt các chức năng này trong một công ty cụ thể và giữa các doanh nghiệp trong chuỗi cung ứng với mục đích cải thiện thành tích dài hạn của các công ty đơn lẻ và của cả chuỗi cung ứng”. 3 Theo TS. Hau Lee và đồng tác giả Corey Billington trong bài báo nghiên cứu thì “quản trị chuỗi cung ứng như là việc tích hợp các hoạt động xảy ra ở các cơ sở của mạng lưới nhằm tạo ra nguyên vật liệu, dịch chuyển chúng vào sản phẩm trung gian và sau đó đến sản phẩm hoàn thành cuối cùng, và phân phối sản phẩm đến khách hàng thông qua hệ thống phân phối”. 4 Trong luận văn này, giới thiệu và giải thích tại sao các khái niệm, các công cụ và hệ thống hỗ trợ ra quyết định lại quan trọng cho việc quản trị hiệu quả chuỗi cung ứng. Nhưng quản trị chuỗi cung ứng thực chất là gì? Ta định nghĩa nó như sau: “Quản trị chuỗi cung ứng là tập hợp những phương thức sử dụng một cách tích hợp và hiệu quả nhà cung cấp, người sản xuất, hệ thống kho bãi và các cửa hàng 1 The Institute for supply management, “Glossary of key purchasing and supply terms”, 2000 2 Courtesy of Supply chain Council, Inc. 3 Courtesy of the Council of Logistics Management. 4 3 H.L. Lee and C.Billington, “The evolution of supply chain management models and practice at Hewlett-packard”, Interfaces 25, No. 5(1995); 41-63. [...]... khách hàng Vấn đề là một sản phẩm đơn, vấn đề thiết kế mạng chuỗi cung ứng nhiều giai đoạn Khi xem xét các đối tượng của người quản lý trong chuỗi cung ứng, chúng tôi xây dựng vấn đề thiết kế mạng chuỗi cung ứng như một mô hình tối ưu phi tuyến số nguyên hỗn hợp đa mục tiêu Các mục tiêu là tối thiểu hóa của tổng chi phí của chuỗi cung ứng, tối đa hóa các dịch vụ khách hàng mà có thể đáp ứng các khách... cung ứng chỉ đối với khách hàng và nhà cung cấp bên trong của doanh nghiệp mà thôi”6 Tuy nhiên, theo thời gian và những kết quả thành công bước đầu, nhiều doanh nghiệp đang mở rộng ranh giới chuỗi cung ứng của nó 1.2 Thiết kế mạng chuỗi cung ứng Thiết kế mạng chuỗi cung ứng là để cung cấp nền tảng tối ưu cho việc quản lý chuỗi cung ứng xác thực và hiệu quả Nó là vấn đề quản lý hoạt động ở mức chiến lược,... pháp của họ để giải quyết vấn đề 12 1.3 Mô hình toán học của chuỗi cung ứng Phần này sẽ trình bày mô hình mạng chuỗi cung ứng (gọi tắt là chuỗi cung ứng) đặc trưng gồm: Các khách hàng; các trung tâm phân phối; các nhà máy mà chuyển nguyên vật liệu thô thành sản phẩm hoàn thiện đưa tới khách hàng sử dụng theo một tỉ lệ nhất định giữa các nguyên vật liệu; và các nhà cung cấp mà cung cấp nguyên vật liệu cho... gì với anh hay không”5 Cách tiếp cận quản trị chuỗi cung ứng kiểu này sẽ không bao giờ thực hiện được 5 A Zieger, “Don’t Choose the Wrong Supply Chain Partner,” Frontline Solutions 4, no 6 (2003): 10–14 9 Ranh giới của các chuỗi cung ứng tích hợp cũng rất linh động Mọi người thường nói rằng ranh giới chuỗi cung ứng kéo dài từ “nhà cung cấp cho nhà cung cấp của doanh nghiệp đến khách hàng của khách hàng... cấp nguyên vật liệu cho các nhà máy Trong chuỗi cung ứng có rất nhiều nhà máy và các trung tâm phân phối, mà chi phí khởi tạo, chi phí sản xuất và chi phí phân phối của chúng là khác nhau… mà mối quan hệ giữa chúng có thể mô tả như hình vẽ 1.3 Hình 1.3 Mô hình mạng chuỗi cung ứng 3 quá trình Thiết kế mạng chuỗi cung ứng là việc cấu hình mạng chuỗi cung ứng (lựa chọn các nhà máy, các trung tâm phân phối…)... chức của tất cả thành viên tham gia trong chuỗi cung ứng làm cho họ có lợi hơn và quản lý hiệu quả quản trị chuỗi cung ứng Với các công ty có văn hóa tổ chức theo kiểu truyền thống, quan tâm đến lợi ích ngắn hạn, vì thế hành động định hướng thành tích theo nhiều cách có thể tạo ra xung đột với mục tiêu của việc quản trị chuỗi cung ứng Quản trị chuỗi cung ứng nhấn mạnh đến việc định vị các tổ chức theo... Mục tiêu mà dựa trên một vài biện pháp đáp ứng khách hàng như tối đa hóa tỉ lệ hài lòng, tối thiểu thời gian đáng ứng khách hàng, tối thiểu thời gian hướng dẫn khách hàng, … Trong quản lý chuỗi cung ứng truyền thống, việc tập trung tích hợp của mạng chuỗi cung ứng thường là mục tiêu duy nhất như tối thiểu hóa chi phí hoặc tối đa hóa lợi nhuận, được đưa ra dẫn chứng trong Jayaraman and Pirkul (2001), Jayaraman... tổng chi phí của chuỗi cung ứng như một hàm mục tiêu trong các nghiên cứu của họ Dù sao chăng nữa, không có các công việc thiết kế toàn bộ mạng lưới chuỗi cung ứng mà là các vấn đề thiết kế một mục tiêu Các dự án thiết kế/đặt kế hoạch/lập lịch thường liên quan đến thương mại giữa các mục tiêu không tương thích khác nhau Gần đây, việc tối ưu đa mục tiêu của các mạng chuỗi cung ứng đã được xem xét bởi... hai pha đã được đề xuất để giải quyết vấn đề Erol và Ferrel đã đề xuất một mô hình mà gán cho các nhà cung cấp tới các kho hàng và từ các kho hàng tới các khách hàng Chúng được dùng một khung mô hình tối ưu hóa đa mục tiêu cho tối thiểu hóa chi phí và tối đa hóa sự thỏa mãn của khách hàng Guillen, Mele, Bagajewicz, Espuna, và Puigjaner (2005) đã xây dựng vấn đề thiết kế mạng chuỗi cung ứng như một mô... người mua tiềm năng khác và sau đó chấm dứt với người mua ban đầu Thông qua ví dụ này, chúng ta có thể nhận thấy rằng chuỗi cung ứng là động, linh hoạt Do vậy quản trị chuỗi cung ứng nảy sinh nhiều vấn đề trong việc quản lý chúng một cách hiệu quả Trong khi quản trị chuỗi cung ứng có thể cho phép các tổ chức nhận thức rõ thuận lợi của việc tích hợp dọc trên cơ sở những điều kiện chính yếu cho việc quản . 1: CHUỖI CUNG ỨNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG 4 1.1. Chuỗi cung ứng và quản trị chuỗi cung ứng 4 1.1.1. Chuỗi cung ứng 4 1.1.2. Quản trị chuỗi cung ứng 7 1.2. Thiết kế mạng chuỗi cung ứng. hoàn thành được luận văn. 4 Chương 1: CHUỖI CUNG ỨNG VÀ THIẾT KẾ MẠNG CHUỖI CUNG ỨNG 1.1. Chuỗi cung ứng và quản trị chuỗi cung ứng 1.1.1. Chuỗi cung ứng Cạnh tranh một cách thành công trong. đang mở rộng ranh giới chuỗi cung ứng của nó. 1.2. Thiết kế mạng chuỗi cung ứng Thiết kế mạng chuỗi cung ứng là để cung cấp nền tảng tối ưu cho việc quản lý chuỗi cung ứng xác thực và hiệu