vehicle routing problem (vrp) เพื่อปรับปรุง การขนส่ง

แนวทางการจดเสนทางเดนรถกรณศกษาการประยกตใชตวแบบ Vehicle Routing Problem (VRP) เพอปรบปรง การขนสงชนสวน

รถยนต บรษทผผลตชนสวนรถยนตแหงหนง

นายลกษณพเชษฐ คชวตร

5710427016

LM7

ความส าคญของงานวจย

ประมาณการความตองการ

เตรยมวตถดบ รบค าสงซอ ผลตสนคา สงมอบสนคา

ขอจ ำกด

ระยะทำง

เสนทำง

เวลำ

วธกำรจดกำร

ผชอ

ผขาย

JIT

จดประสงคของการศกษา

• ศกษาระบบการสงซอ ความเหมาะสมของวธการขนสงในปจจบน เสนทางการเดนรถปจจบน และต าแหนงทตงโรงงานของซพพลายเออร

• พฒนาตวแบบการเดนรถดวย VRP Model ทมความเหมาะสมและ น ามาประยกตใชกบกรณศกษาน

• ท าการค านวณคาใชจาย ระยะทางเพอ หาจดเสนทางเดนรถขนสงสนคาเพอใหไดคาใชจายทเหมาะสมในการขนสงสนคาและหาจ านวนรถทตองใช เพอจดเตรยมวาจางในแตละวน และเวลารบสงทเหมาะสม

• น าผลการศกษามาใชกบขอมลกรณศกษาในปจจบน เพอเปรยบเทยบตนทนการขนสงและเปนทางเลอกใหกบบรษท

ขอบเขตการศกษา

วตถดบ Suppliers บรษท

ผประกอบรถบรรทกขนาดใหญ

ผประกอบรถยนต

ผประกอบรถจกรยานยนต

ผประกอบรถเพอการเกษตร

ระบบขนสงชนสวน

ประเภทและความจของรถ

อตราคาบรการขนสง

ต าแหนงทตง

ระยะทางระหวางจด ปรมาณงานสนคา

คาใชจายในการขนสง

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

• ทราบถงรปการจดเสนทางทเหมาะสมในการแกปญหาในอนาคต

• น าเสนอแนวทางทเหมาะสมในการจดเสนทางขนสงเพอรบสนคาของบรษททซพพลายเออร

• วธการประยกตใชทฤษฎทางการจดการเสนทางกบกรณศกษา

• การแกปญหาหรอคนหาแนวทางใหมนอกเหนอจากทฤษฎ

• ผประกอบการและผสนใจ สามารถใชผลงานวจยเปนแนวทางในการวางแผนและปรบกลยทธ พฒนาตวแบบและวธใหสอดคลองกบการด าเนนกจการของตวเอง

• เปนขอมลเบองตนในการตดสนใจดานนโยบายการขนสงในอนาคต

แนวคด ทฤษฎ และงานวจยทเกยวของ

ล ำดบ กลม รปแบบปญหำ งำนวจยตวอยำง

1 การจดเสนทาง ( VRP) Sweep Algorithm Yoshiaki SHIMIZU, Tatsuhiko SAKAGUCHI and Jae-Kyu YOO (2016)

Saving Algorithm พอเจตน จตพพฒนพงษ และชมพล มณฑาทพยกล (2552)

Vinicius W.C. Morais , Geraldo R. Mateus, and Thiago F. Noronha (2014)

2 การบรรทกสนคาและการจดการขนสงสนคา การค านวณจ านวนโหลด ปรชาและมาโนช (2551)

วธการศกษาและขนตอนการวจย

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

สรปขอมล วเคราะหปญหาจากขอมล

เกบขอมลเพมเตม ปรบปรงขอมล

ตงสมมตฐานและขอก าหนด

จดรบสนคา จ านวนสถานทรบ

สนคา เสนทาง อตราคาขนสง อนๆ

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา การปรบปรง VRP

สรปผล เปรยบเทยบ วเคราะหผล

ปรมาณความตองการ • ปรมาณค าสงซอหนวยเปนชนตอวน ระยะเวลา 1 ป ระหวาง เดอนมกราคม ถง ธนวาคม 2558 จาก ขอมลการ

สงซอจากโปรแกรมส าเรจรปของบรษท (ERP) และเชคความถกตองกบระบบ Receiving (Kanban – JIT) , 1 Kanban = 1 Package

จ านวนสนคา มากกวา 358 รายการ

ปรมาณสนคาทสงซอทงสน 36 ลานชน

ขอมลดำนปรมำณควำมตองกำรทไดมหนวยเปนชน สนคาตองท าการบรรจลงภาชนะไมสามารถน าขอมลมาใชในการค านวณปรมาณความตองการหรอLoad บรรทกไดทนท

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ระยะทาง • วดระยะทางและจดท าเสนทางดวยโปรแกรมแผนททางภมศาสตร Google Map

– ใชการค านวณหาเสนทางดวยทางเลอกการเดนทางแบบรถยนต

– จดท าตารางระยะทาง

Km. j O__ B__ BA_ C__ J__ K__ L__ S__ T__ TT_

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

O__ 0 - 28.2 26.1 77.1 58.0 32.8 10.4 35.8 76.3 71.9

B__ 1 - 48.4 79.5 68.4 4.7 31.3 16.3 83.1 65.2

BA_ 2 - 89.5 46.3 51.0 23.9 41.0 82.7 80.8

C__ 3 - 128.0 81.1 60.6 69.8 138.0 9.8

J__ 4 - 76.5 68.0 79.3 26.5 119.0

K__ 5 - 34.5 15.7 86.9 68.5

L__ 6 - 26.3 81.7 55.5

S__ 7 - 87.7 52.6

T__ 8 - 132.0

TT_ 9 -

32.8 กม.

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ขอจ ากด เกบขอมลจำกกำรสอบถำมและรวบรวมขอมลจำกหนวยงำนภำยใน

• สนคาตองระมดระวงเรองคณภาพและอาจเกดความเสยหายจากการขนสง

• สนคาตองบรรจภาชนะเชนกลองหรอพาเลท เพอปองกนความเสยหาย

• การโหลดสนคาใชรถ Forklift เทานน

• การรบสงสนคาควรก าหนดใหมความสม าเสมอหรอรบ-สงเวลาเดยวกนทกวน

• ปรมาตรและความสามารถในการบรรทก

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ขอจ ากดปรมาตรและน าหนกการบรรทก • ขนาดรถบรรทก มขนาดเทากบ

• รถบรรทกต 10 ลอ ขนาด กวาง 2.35 X ยาว 7.10 x สง 2.40 เมตร บรรจสนคา น าหนกบรรทก 11.5 ตน

• ทมา: P & S TRANS SERVICE Co.,Ltd.

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ปญหาทพบ ขอมลดำนควำมสำมำรถในกำรบรรทก โดยควำมสำมำรถของรถบรรทกจะลดลง เนองจากไมสามารถท าการบรรทกลกษณะเตมอตราการบรรทกได

• เพอปองกนความเสยหายจากการลมของภาชนะ

• สะดวกในการเคลอนยายขน-ลง หรอการ Load/Unload ปจจบนการยกภาชนะนนท าไดโดยใชรถ Fork-lift ทจ ากดเรองความสง

ภาพภาชนะลมเกดจากการทมซอนวางทสงเกน รถ Fork Lift ขณะยกสนคา

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ปญหาทพบ (ตอ) • ตองปรบปรงปรมาณความสามารถในการบรรทกของรถบรรทก

• ลกษณะการชอนภาชนะเปนดงน

• ภาชนะพลาสตกความสงตามรวมกนประมาณ 1.50 เมตร

• ภาชนะโลหะใหสงไดไมเกน 2 - 3 ชน ประมาณ1.50 เมตร

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

อตราคาบรการ การสงสนคา • ปจจบนรบผดชอบโดยผขายหรอซพพลายเออร คาใชจายในการขนสงสนคาถกบวกรวมกบ

ราคาสนคาเรยบรอยรอยแลว (ราคาตอหนวยสนคา)

• คาใชจายกรณจางรถบรรทก ทางผใหบรการมการคดราคาแบบมาตรฐาน

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

ตำมระยะทำง ตำมเทยว

4.5 กโลเมตรตอน ามน 1 ลตร 454.00 บาทตอเทยว

= (1/(4.5)) x 29.99 = 454.00 x เทยว

สมมตฐานและขอก าหนด • สถานทรบสนคาทซพพลายเออรมแหงเดยว

• เปนซพพลายเออรปจจบน

• รบสนคาทบรรจในภาชนะพาเลทเหลกและกลองพลาสตก

• เสนทางการเดนรถตามถนนทไดมาตรฐาน ผใหบรการจะไดรบแจงเสนทางลวงหนาอยางนอย 1.5 วนท าการและใชเสนทางทสนทสด

• อตราคาบรการรถบรรทกปกต

• ปรมาณความตองการในแตละ Node ไมสามารถแบงหรอแยกการบรรทกได ยกเวน Direct Shipment

เกบขอมลทวไปและขอมลทเกยวของ

กจการ ลกษณะสนคา และภาชนะบรรจ

ปรมาณความตองการ

ระยะทางและเสนทาง

ขอจ ากด คาใชจายในการ

ขนสง

การปรบปรงขอมล

• ปรบปรง 1 หนวยบรรจใหเปนอตราสวนน าหนก เพอทราบคา Demand node ทมหนวยเปนน าหนกเปนกโลกรม

ก าหนดให C คอความสามารถในการบรรทกของรถบรรทก

W คอน าหนกตอหนวยของสนคา

T คอปรมาณน าหนกบรรทกเตมรถของสนคา

Weight Ratio = Max [(C x W)/T,W)]

ทมา: งานวจย ระบบการวางแผนการกระจายสนคาส าหรบธรกจขนสงรายยอย, ปรชา สพรรณวบล (2551)

ปรมาณบรรจ

น าหนกรวม

ขนาดภาชนะ

การซอนของภาชนะ

จ านวนการจดวางในรถ

สรปขอมล วเคราะหปญหาจากขอมล

เกบขอมลเพมเตม ปรบปรงขอมล

ตวอยางการปรบปรงความสามารถรถบรรทก

• สนคา A บรรจในภาชนะพลาสตกไดจ านวน 30 ชน มน ำหนกสนคำ ชนละ 0.3 กโลกรม และกลองพลาสตกมขนาด ความสง 13 เซนตเมตร ความยาว 37.6 เซนตเมตร ความกวาง 29.0 เซนตเมตร มน าหนก 1.13 กโลกรม ดงนนกลองพลาสตกมปรมาตรเทากบ 14,275.20 (13.0 x 37.6 x 29.0) ลกบาศกเซนตเมตรตอ 1 กลอง และมน าหนกสทธ 10.13 กโลกรมตอ 1 กลอง

• รถบรรทกมขนาด ความกวาง 235 เซนตเมตร ความยาว 710 เซนตเมตร ความสง 240 เซนตเมตร แตเนองจากการวางซอนกลองพลาสตกของสนคา A จะตองอยในระดบ 150 เซนตเมตรตามขอก าหนด ดงนนความสามารถของรถบรรทกในบรรจสนคา A มปรมาตรเทากบ 25,027,500 ลกบาศกเมตร ตอ 1 คน (235 x 710 x 150 ) ดงนนรถบรรทก 1 จะสามารถบรรทกสนคา A ได 1,765 กลอง (23,859,550 หารดวย14,275.20)

ตวอยางการปรบปรงอตราสวนน าหนก

• ความสามารถบรรทกเทากบ 11.5 ตน ขนสนคาได 1,765 กลอง น าหนกสทธเทากบ 10.13 กโลกรม ตอ 1 กลอง ในการหาอตราสวนกรณน Weight Ratio = Max [(C x W)/T,W)]

C = 11,500 กโลกรม

W = 10.13 กโลกรม

และ T = 10.13 x 1,765 = 17,879.45 กโลกรม

แทนคาในสมการ จะไดวา Weight Ratio = Max

11,500 x 10.13

17,879.45, 10.13

Weight Ratio = Max 6.25,10.13

ดงนนอตราสวนน าหนกของสนคา A ตอ 1 กลอง จงเทากบ 10.13 กโลกรม

การปรบปรงขอมล (ตอ)

วธการด าเนนการศกษา • การสมตวอยาง

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

การใช Saving Algorithm Input

ปรมาณความตองการ

ระยะทาง กโลเมตร

Location

Constraints

ความสามารถในการบรรทกของรถ

Application

Microsoft Excel

Saving Algorithm

อตราสวนน าหนก (กโลกรม)

Result

ทศทางการเดนรถ

จ านวนรถบรรทก

ระยะทางรวม

น าหนกบรรทก

Cost

ตนทนตามระยะทาง

ตนทนตามจดแวะ

ตนทนรวม

อรรถประโยชน

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

• Saving = 𝐶𝑖0 + 𝐶0𝑗 − 𝐶𝑖𝑗

• 𝑆𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔12 = 𝐶10 + 𝐶02 − 𝐶12

• 5.9 = 28.2 + 26.1 − 48.4

ผลการจดเสนทางการเดนรถดวย Saving Truck No. 25-Dec-15

1 0-1-5-9-6-2-0

2 0-4-0

3 0-4-0

4 0-4-0

5 0-4-0

6 0-7-0

7 0-7-0

8 0-8-0

10 0-8-0

Saving Route

Direct Route

Direction

1

5

9

6

2 0

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

การใช Sweep Algorithm Input

ปรมาณความตองการ

ระยะทาง กโลเมตร

Location

Constraints

ความสามารถในการบรรทกของรถ

Application

Microsoft Excel

Sweep Approach

อตราสวนน าหนก (กโลกรม)

North-West Corner Technique

Route

ทศทางการเดนรถ

จ านวนรถบรรทก

ระยะทางรวม

น าหนกบรรทก

Cost

ตนทนตามระยะทาง

ตนทนตามจดแวะ

ตนทนรวม

อรรถประโยชน

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

ล ำดบท 1 2 3 4 5 6 7 8 9 คอลมน1 คอลมน2

Clockwise node 6* 9 3 7 5 1 2 8 4 Supply Capacity

Truck no.1 2,314.28 5,381.74 7,696 11,500

Truck no.2 11,500.00 11,500 11,500

Truck no.3 1,338.10 1,338 11,500

Truck no.4 1,525.26 493.88 792.04 2,811 11,500

Truck no….. … …

Truck no.10 278.56 279 11,500

Demand Load(kg.) (25-ธนวำคม) 2,314.28 5,381.74 - 12,838.10 1,525.26 493.88 792.04 12,957.05 34,778.56

การใชตวแบบ Sweep และเทคนค North-West Corner Rules

ล ำดบท 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Clockwise node 6* 9 3 7 5 1 2 8 4

Counterclockwise node 2* 4 8 1 5 7 6 3 9

*intermediate nodes

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

Truck No. 25-Dec-15

1 0-6-9-0

Truck No. 25-Dec-15

4 0-5-1-2-0

เสนทางการเดนรถดวย Sweep (Clockwise) Truck No. 25-Dec-15

1 0-6-9-0

2 0-7-0

3 0-7-0

4 0-5-1-2-0

5 0-8-0

6 0-8-0

7 0-4-0

8 0-4-0

10 0-4-0

11 0-4-0

Sweep Route

Direct Route

Clockwise Direction

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

9

6

0

5

1

2

7

8 4

เสนทางการเดนรถดวย Sweep (Counterclockwise) Truck No. 25-Dec-15

1 0-2-0

2 0-4-0

3 0-4-0

4 0-4-0

5 0-4-0

6 0-8-0

7 0-8-0

8 0-1-5-0

10 0-7-0

11 0-7-0

12 0-6-9-0

Saving Route

Direct Route

Direction

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

9

6

0

5

1

2

7

8 4

ขอดของการใชตวแบบ Saving

Utilization Distance Cost

173,425.26

180,495.00

168,000.00

170,000.00

172,000.00

174,000.00

176,000.00

178,000.00

180,000.00

182,000.00

แบบใช Saving Algorithm (บาท) แบบใช VRP-Sweep (บาท)

บำท

10,831.10

11,551.30

10,400.00

10,600.00

10,800.00

11,000.00

11,200.00

11,400.00

11,600.00

11,800.00

Saving Algorithm VRP-Sweep

กม.

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

ขอดของการใชตวแบบ Sweep

Truck No. 25-Dec-15

4 0-5-1-2-0

Truck No. 25-Dec-15

1 0-6-9-0

Truck No. 22-Dec-15

1 0-1-7-0

Truck No. 22-Dec-15

2 0-6-9-0

Truck No. 22-Dec-15

3 0-2-8-0

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

IMPROVE VRP โดยใชวธ Sweep-Skipping • เพอเพมระดบอรรถประโยชนของรถบรรทกและลดตนทนการขนสงดาน

Sweep ลง • ใชวธ Skipping Node หมายความวารถบรรทกจะไมกลบมาท Depot ถาพบวารถยงไมเตมอตราการบรรทกและยงสามารถไปรบท node อนๆไดอก

• ทมำ: Idea from linear sweep algorithm by V. V. Senthil Kumar and R Jayachitra (2016)

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

ล ำดบท 1 2 3 4 5 6 7 8 9 คอลมน1 คอลมน2

Clockwise node 6* 9 3 7 5 1 2 8 4 Supply Capacity

Truck no.1 2,314.28 5,381.74 1,525.26 493.88 792.04 10,507 11,500

Truck no.2 - 11,500

Truck no.3 - 11,500

Truck no.4 - 11,500

Truck no…..

Truck no.9 - 11,500

Demand Load(kg.) (25-ธนวำคม) 2,314.28 5,381.74 - 12,838.10 1,525.26 493.88 792.04 12,957.05 34,778.56

ประยกตใชตวแบบ Sweep - Skipping และเทคนค North-West Corner Rules

ล ำดบท 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Clockwise node 6* 9 3 7 5 1 2 8 4

Counterclockwise node 2* 4 8 1 5 7 6 3 9

*intermediate nodes

Truck No. 25-Dec-15

1 0-6-9-5-1-2-0

2 0-7-0

3 0-7-0

4 0-8-0

5 0-8-0

6 0-4-0

7 0-4-0

8 0-4-0

9 0-4-0

10 -

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

VRP Sweep Vs. Sweep-Skipping Sweep Sweep-Skipping

Truck No. 25-Dec-15 Truck No.2 25-Dec-153

1 0-6-9-0 1 0-6-9-5-1-2-0

2 0-7-0 2 0-7-0

3 0-7-0 3 0-7-0

4 0-5-1-2-0 4 0-8-0

5 0-8-0 5 0-8-0

6 0-8-0 6 0-4-0

7 0-4-0 7 0-4-0

8 0-4-0 8 0-4-0

9 0-4-0 9 0-4-0

10 0-4-0 10 -

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

• Giant Tour > Long Distance > RISK (Accident/Quality/Time)

ปญหาของ Sweep - Skipping

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

IMPROVE VRP โดยใชวธ Hybrid • ใชวธการ Saving เพอลดตนทนและ เทคนค Sweep

Sweep Model เสนทาง 0 6 9 3 7 5 1 2 8 4 0

Saving

Algorithm 0-1-5-9-6-2-0 0 6 9 5 1 2 0

เรยงแบบ

Hybrid 0-6-9-5-1-2-0

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

เสนทางการเดนรถดวย Hybrid

ด าเนนการวจย การสมตวอยาง การใช VRP พนฐาน

วเคราะหปญหา

การปรบปรง VRP

SAVING

SWEEP

ผลการศกษาดานการจดการ

Distance Time

สรปผล เปรยบเทยบ วเคราะหผล

ผลการศกษาดานคาขนสงรวม สรปผล เปรยบเทยบ วเคราะหผล

วเคราะหและสรปผลการวจย

Practical

Cost

Low

High

Difficult Easy

Saving

Sweep

Sweep - Skipping

Hybrid

Direct Shipment

Current

• รปการจดเสนทางทเหมาะสมส าหรบกรณศกษา

• ไดท าการเสนอแนวทางทเหมาะสมในการจดเสนทางขนสงเพอรบสนคาของบรษททซพพลายเออร

• เทคนคประยกตใชทฤษฎทางการจดการเสนทางกบกรณศกษา

• แนวทางใหมนอกเหนอจากทฤษฎ

• ผประกอบการและผสนใจ สามารถใชผลงานวจยเปนแนวทางในการวางแผนและปรบกลยทธ พฒนาตวแบบและวธใหสอดคลองกบการด าเนนกจการของตวเอง

• ไดรบขอมลเบองตนในการตดสนใจดานนโยบายการขนสงในอนาคต

ประโยชนทไดรบจากการศกษา

Q & A