Luận án Tiến sĩ Khoa học máy tính: Các phương pháp heuristics giải bài toán định vị và hướng lộ trong hậu cần đô thị

Chia sẻ: Dopamine Grabbi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:118

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm tìm hiểu bài toán định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị; nghiên cứu bài toán chia sẻ phương tiện SARP; nghiên cứu bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ MTT-PDTWS; xây dựng bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học máy tính: Các phương pháp heuristics giải bài toán định vị và hướng lộ trong hậu cần đô thị

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH PGS.TS Đỗ Phan Thuận Nguyễn Ngọc Quang i
LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đức Nghĩa đã tin tưởng, tâm huyết và tận tình dạy, định hướng, hướng dẫn tôi trong học tập và quá trình thực hiện nghiên cứu sinh. Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Đỗ Phan Thuận đã nhiệt tình hướng dẫn tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Khánh Phương đã nhiệt tình tạo điều kiện và hỗ trợ hướng dẫn tôi trong công tác nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo và các chuyên viên Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, phòng Đào tạo - trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã quan tâm, hỗ trợ tôi trong quá trình tôi làm nghiên cứu sinh tại Trường. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô ở Bộ môn Khoa học máy tính Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong 7 năm làm nghiên cứu sinh tại Bộ môn. Các thầy cô đã nhiệt tình hướng dẫn tôi thực hiện các học phần tiến sĩ, các chuyên đề tiến sĩ, tiểu luận tổng quan và có những góp ý quý báu để tôi hoàn thiện luận án này. Trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo công ty Cổ phần giải pháp ETC và gia đình đã tạo điều kiện trong thời gian tôi làm nghiên cứu sinh. Hà Nội, ngày 11 tháng 10 năm 2021 Tác giả luận án Nguyễn Ngọc Quang ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT................................................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................................viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 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 .............................................................................................. 6 1.1. HẬU CẦN ĐÔ THỊ .......................................................................................... 6 1.2. VẤN ĐỀ QUY HOẠCH TRONG HẬU CẦN ĐÔ THỊ .................................. 9 1.3. CÁC MÔ HÌNH HẬU CẦN ĐÔ THỊ ĐIỂN HÌNH ....................................... 10 1.3.1. Mô hình hậu cần đô thị một mức ..................................................................... 11 1.3.2. Mô hình hậu cầu đô thị hai mức ....................................................................... 13 1.4. VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG HẬU CẦN ĐÔ THỊ......... 14 1.4.1. Định tuyến trong bài toán chia sẻ phương tiện................................................. 15 1.4.2. Định vị và định tuyến trong bài toán giao nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến .... 17 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG .................................................................................. 23 CHƯƠNG 2. VẤN ĐỀ ĐỊNH TUYẾN TRONG BÀI TOÁN CHIA SẺ PHƯƠNG TIỆN .... 24 2.1. PHÁT BIỂU BÀI TOÁN ........................................................................................... 24 2.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC ............................................................................................. 27 2.2.1. Định nghĩa đầu vào........................................................................................... 27 2.2.2. Định nghĩa các biến .......................................................................................... 28 2.2.3. Các hàm mục tiêu ............................................................................................. 29 2.2.4. Các ràng buộc ................................................................................................... 30 2.3. THUẬT TOÁN GIẢI BÀI TOÁN CHIA SẺ PHƯƠNG TIỆN................................. 31 2.3.1. Kỹ thuật định tuyến trên đồ thị động ................................................................ 31 2.3.1.1. Kỹ thuật phân cấp đỉnh giản lược CH ...................................................... 32 2.3.1.2. Độ phức tạp .............................................................................................. 32 2.3.2. Thuật toán heuristic cho mô hình vận tải trực tiếp ........................................... 33 iii
2.3.3. Thuật toán cho mô hình chia sẻ phương tiện ................................................... 35 2.3.3.1. Cấu trúc chung .......................................................................................... 35 2.3.3.2. Thuật toán tham lam ......................................................................................... 35 2.3.3.3. Thuật toán tìm kiếm địa phương .............................................................. 37 2.4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ............................................................................. 38 2.4.1. Dữ liệu thực nghiệm ......................................................................................... 39 2.4.1.1. Xử lý mạng lưới đường giao thông của Tokyo ........................................ 39 2.4.1.2. Chuyển đổi yêu cầu vận tải ...................................................................... 40 2.4.1.3. Xử lý khung tốc độ ................................................................................... 40 2.4.1.4. Định vị kho và bến đỗ của xe taxi ............................................................ 42 2.4.1.5. Bộ dữ liệu thực nghiệm và tham số thực nghiệm ..................................... 42 2.4.2 Kết quả thực nghiệm ......................................................................................... 43 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG .............................................................................................. 55 CHƯƠNG 3. VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ VÀ ĐỊNH TUYẾN TRONG BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN ..................................................................................... 56 3.1. TỔNG QUAN BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN ……………………………………………………………………………….56 3.2. BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN VỚI KHUNG THỜI GIAN VÀ ĐỒNG BỘ............................................................................................. 57 3.2.1. Phát biểu bài toán ............................................................................................. 57 3.2.2. Mô hình bài toán............................................................................................... 61 3.3. BÀI TOÁN GIAO VÀ NHẬN ĐA LOẠI HÀNG HÓA, ĐA TUYẾN Ở HAI MỨC VỚI KHUNG THỜI GIAN VÀ ĐỒNG BỘ ..................................................................... 63 3.3.1. Đồng bộ hàng hóa tại điểm trung chuyển......................................................... 68 3.3.2. Mô hình bài toán............................................................................................... 75 3.4. THUẬT TOÁN GIẢI BÀI TOÁN MTT-PDTWS VÀ BÀI TOÁN 2E-MTT-PDTWS ……………………………………………………………………………….79 3.4.1. Cấu trúc chung của thuật toán .......................................................................... 79 3.4.1.1 Thuật toán ALNS giải bài toán MTT-PDTWS ......................................... 80 3.4.1.2 Thuật toán ALNS giải bài toán 2E-MTT-PDTWS ................................... 81 3.4.1.3 Thuật toán heuristic lập lịch vận tải mức 1 cho bài toán 2E-MTT-PDTWS .................................................................................................................................... 83 3.4.2. Các cấu phần chính của thuật toán ALNS ........................................................ 84 iv
3.4.2.1. Khởi tạo lời giải ban đầu .......................................................................... 84 3.4.2.1.1. Khởi tạo lời giải ban đầu cho bài toán MTT-PDTWS ..................... 84 3.4.2.1.2. Khởi tạo lời giải ban đầu cho bài toán 2E-MTT-PDTWS ............... 84 3.4.2.2. Thao tác hủy ............................................................................................. 85 3.4.2.3. Thao tác chỉnh sửa .................................................................................... 87 3.4.2.4. Điều chỉnh trọng số của các thao tác ........................................................ 88 3.4.2.5. Tiêu chí chập nhận lời giải mới và điều kiện dừng .................................. 89 3.5. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ............................................................................. 90 3.5.1. Dữ liệu thực nghiệm ......................................................................................... 90 3.5.1.1. Dữ liệu thực nghiệm cho bài toán MTT-PDTWS .................................... 90 3.5.1.2. Dữ liệu thực nghiệm cho bài toán 2E-MTT-PDTWS .............................. 92 3.5.2. Thực nghiệm và đánh giá bài toán MTT-PDTWS ........................................... 92 3.5.2.1. Hiệu chỉnh thông số và kết quả thực nghiệm ........................................... 92 3.5.2.2. Đánh giá hiệu năng của thủ tục nâng cao chất lượng lời giải .................. 94 3.5.2.3. Đánh giá kết quả của thuật toán ALNS và thuật toán tìm kiếm Tabu ...... 95 3.5.3. Thực nghiệm và đánh giá bài toán 2E-MTT-PDTWS ..................................... 96 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG .............................................................................................. 97 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................................................ 99 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 99 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................................. 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 104 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .................................. 110 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CDC Central Distribution Center Trung tâm phân phối hàng hóa SARP Share-A-Ride Problem Bài toán chia sẻ phương tiện c2e Customer-to-external Hàng hóa nhận từ khách hàng và chuyển ra ngoại thành e2c External-to-customer Hàng hóa nhận từ ngoại thành và chuyển đến khách hàng trong nội thành c2c Customer-to-customer Hàng hóa nhận từ khách hàng và chuyển đến khách hàng trong nội thành MTT- Multi-trip Multi-traffic Pickup Bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, PDTWS and Delivery with Time đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ Windows and Synchronization 2E-MTT- The two-echelon Multi-trip Bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, PDTWS Multi-traffic Pickup and Delivery đa tuyến ở hai mức với khung thời gian with Time Windows and và đồng bộ Synchronization ALNS Adaptive Large Neighborhood Thuật toán tìm kiếm lân cận lớn thích Search nghi vi
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Bảng thống kê tốc độ trung bình của taxi Tokyo-Musen theo giờ ........................... 41 Bảng 2.2. Các mức tắc nghẽn giao thông và khung giờ theo Tokyo-Musen Taxi ................... 41 Bảng 2.3. Các khung tốc độ theo từng vùng và mức tắc nghẽn giao thông theo Tokyo-Musen Taxi ........................................................................................................................................... 42 Bảng 2.4. Thông tin các bộ dữ liệu thực nghiệm ..................................................................... 42 Bảng 2.5. Cước phí vận tải hành khách của taxi ở Nhật Bản 2009 (nguồn [74])..................... 43 Bảng 2.6. Cước phí vận tải hàng hóa của taxi ở Nhật Bản 2009 (nguồn [75]) ........................ 43 Bảng 2.7. Thông số thực nghiệm .............................................................................................. 43 Bảng 2.8. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 1 ............................................................................ 44 Bảng 2.9. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 2 ............................................................................ 45 Bảng 2.10. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 3 .......................................................................... 45 Bảng 2.11. Kết quả thực nghiệm bộ dữ liệu 4 .......................................................................... 46 Bảng 3.1. Thời điểm rời điểm trung chuyển và tình trạng kho trung gian ............................... 71 Bảng 3.2. Thời điểm rời điểm trung chuyển và trạng thái kho trung gian ............................... 73 Bảng 3.1. Thông số các bộ dữ liệu ........................................................................................... 92 Bảng 3.2. Tỷ lệ % các thao tác hủy được sử dụng trong thuật toán ......................................... 93 Bảng 3.3. Tác động của số lượng hàng hóa loại bỏ .................................................................. 94 Bảng 3.4. Hiệu năng của thủ tục nâng cao chất lượng lời giải ................................................. 95 Bảng 3.5. So sánh kết quả bài toán sử dụng thuật toán ALNS và thuật toán tìm kiếm Tabu .. 96 Bảng 3.6. Kết quả thực nghiệm ................................................................................................ 96 Bảng 3.7. Tỷ lệ xe tải lớn và xe tải nhỏ chuyển hàng trực tiếp ................................................ 97 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Mạng lưới các quốc gia hợp tác nghiên cứu hậu cần đô thị [9].................................. 7 Hình 1.2. Minh họa phân phối hàng hóa trong mô hình hậu cần đô thị một mức .................... 11 Hình 1.3. Minh họa phân phối hàng hóa trong mô hình hậu cần đô thị hai mức ..................... 13 Hình 2.1. Minh họa hành trình của các xe taxi ......................................................................... 26 Hình 2.2. Minh họa đồ thị thành phần 3-core........................................................................... 33 Hình 2.3. Số lượng taxi bổ sung theo khung thời gian để thực hiện vận tải ............................ 48 Hình 2.4. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1 .. 49 Hình 2.5. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 2 .. 49 Hình 2.6. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3 .. 50 Hình 2.7. Biểu đồ thời gian vận tải tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 4 .. 50 Hình 2.8. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1............. 51 Hình 2.9. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 2............. 51 Hình 2.10. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3........... 52 Hình 2.11. Biểu đồ lợi nhuận tích lũy theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 4........... 52 Hình 2.12. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 1 ........................ 53 Hình 2.13. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 2 ........................ 53 Hình 2.14. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 3........................ 54 Hình 2.15. Biểu đồ lợi nhuận theo từng khoảng thời gian 2h của bộ dữ liệu 4........................ 54 Hình 3.1. Minh họa các hoạt động của xe tải nhỏ tại điểm trung chuyển ................................ 59 Hình 3.2. Minh họa một hành trình của xe tải nhỏ ................................................................... 60 Hình 3.3. Minh họa các lộ trình của một xe tải lớn .................................................................. 65 Hình 3.4. Hoạt động của xe tải lớn tại điểm trung chuyển ....................................................... 67 Hình.3.5. Hoạt động của xe tải nhỏ tại điểm trung chuyển ...................................................... 67 Hình 3.6. Sự cần thiết của kho trung gian tại điểm trung chuyển ............................................ 69 Hình 3.7. Minh họa trường hợp đồng bộ tại điểm trung chuyển s ........................................... 71 Hình 3.8. Minh họa đồng bộ hàng đồng thời hai chiều ............................................................ 73 Hình 3.9. Minh họa lời giải của bài toán 2E-MTT-PDTWS .................................................... 75 viii
MỞ ĐẦU Vận tải hàng hóa là một trong những hoạt động chính của nền kinh tế. Hệ thống vận tải hàng hóa tạo mối liên kết cấp thiết giữa nhà cung cấp, nhà phân phối và khách hàng. Theo báo cáo của Ủy ban châu Âu [1], vận tải hàng hóa thu hút 5% tổng số lao động và đóng góp 5% tổng GDP của liên minh châu Âu. Tuy ảnh hưởng bởi đại dịch Covid-19 nhưng vận tải hàng hóa nói chung và vận tải hàng hóa đường bộ nói riêng vẫn có xu hướng tăng trưởng trong các năm gần đây. Theo thống kê trong năm 2019 của Diễn đàn Giao thông Vận tải quốc tế (ITF), vận tải hàng hóa đường bộ tại các nước thuộc liên minh châu Âu tiếp tục tăng 3,3% và mức tăng trưởng ở Nga là 2,3% so với cùng kỳ. Ủy ban châu Âu dự đoán đến năm 2050 mức tăng trưởng của vận tải hàng khách đạt 42% và của vận tải hàng hóa đạt 60% [1]. Đối với Việt Nam, theo “Báo cáo Logistics Việt Nam 2020” của Bộ Công Thương, tốc độ tăng trưởng của vận tải hàng hóa đạt trung bình 14-16%/năm. Trong đó, vận tải hàng hóa đường bộ vẫn chiếm tỷ lệ cao nhất trong các loại hình vận tải với 76,8%. Chiến lược phát triển dịch vụ vận tải định hướng đến năm 2030 được thể hiện tại Quyết định số 318/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ. Trong giai đoạn 2021-2030, tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về vận tải hàng hóa dự định là 6,7% (tương đương 4,3 tỷ tấn hàng hoá) và vận tải hành khách là 8,2% (tương đương 14 tỷ lượt khách). Để nâng cao hiệu quả của hệ thống vận tải, cộng đồng khoa học thực hiện nhiều khảo sát và đề xuất các mô hình vận tải khác nhau. Hầu hết các nghiên cứu về vận tải đều được thực hiện trong mô hình hậu cần đô thị (City Logistics). Mô hình hậu cần đô thị bao gồm hai chiến lược phân phối hàng hóa chính: phân phối trực tiếp và phân phối thông qua hệ thống đa mức [2]. Trong chiến lược phân phối trực tiếp, phương tiện vận tải sẽ vận tải hàng hóa trực tiếp từ kho hàng đến khách hàng. Thông thường, mô hình hậu cần đô thị một mức được đề cập khi chiến lược phân phối hàng hóa là trực tiếp. Đối với chiến lược phân phối thông qua hệ thống đa mức, hàng hóa sẽ được vận tải từ trung tâm phân phối CDC (Central Distribution Center) đến khách hàng thông qua các điểm trung chuyển thuộc các mức trung gian khác nhau [3]. Với tính đặc thù của luồng vận tải hàng hóa, tình trạng giao thông và quy mô của đô thị, chiến lược phân phối qua hệ thống đa mức nói chung và phân phối qua hệ thống hai mức nói riêng được cộng đồng khoa 1
học tập trung nghiên cứu chuyên sâu hơn so với chiến lược phân phối trực tiếp [4]. Chiến lược phân phối thông qua hệ thống hai mức được nghiên cứu trong mô hình hậu cần đô thị hai mức. Trong mô hình hậu cần đô thị hai mức, hàng hóa sẽ được phân phối giữa trung tâm phân phối CDC và khách hàng thông qua các điểm trung chuyển. Quá trình phân phối hàng hóa giữa trung tâm phân phối CDC và các điểm trung chuyển được gọi là quá trình phân phối hàng hóa mức 1. Quá trình phân phối hàng hóa giữa các điểm trung chuyển và khách hàng được gọi là quá trình phân phối hàng hóa mức 2. Chính vì vậy, các vấn đề nghiên cứu chính của mô hình hậu cần đô thị gồm: định vị các điểm trung chuyển, định tuyến phương tiện vận tải trong từng mức phục vụ các yêu cầu vận tải và cơ chế đồng bộ hàng hóa giữa các mức nhằm tối ưu hóa một số mục tiêu về chi phí, thời gian, giảm thiểu khí thải [3] [5]. Vấn đề định vị và định tuyến trên chính là các quyết định của bài toán định vị và định tuyến trong mô hình hậu cần đô thị hai mức [6]. Ngoài ra, khi nghiên cứu mô hình hậu cần đô thị, cộng đồng khoa học còn quan tâm các yếu tố chính tác động đến tính thực tiễn của mô hình bao gồm: loại hàng hóa vận tải, luồng vận tải của hàng hóa. Mô hình hậu cần đô thị một mức thông thường chỉ xem xét một loại hàng hóa đại diện. Đối với mô hình hậu cần đô thị hai mức, hầu hết các mô hình đề xuất chỉ nghiên cứu hai loại hàng hóa đặc trưng: hàng hóa chuyển vào thành phố (viết tắt: hàng hóa e2c (external to customer)), hàng hóa chuyển ra ngoài thành phố (viết tắt: hàng hóa c2e (customer to external)). Tuy nhiên, nhu cầu vận tải hàng hóa trong nội bộ thành phố (viết tắt: hàng hóa c2c (customer to customer)) như: vận tải hành khách, hàng hóa nhỏ… cũng chiếm tỷ trọng lớn. Do đó, các kết quả nghiên cứu đồng thời ba loại hàng hóa trong mô hình hậu cần đô thị hai mức sẽ góp phần tổng quát hóa và nâng cao tính ứng dụng của mô hình khi áp dụng vào thực tế. Tác động của mô hình hậu cần đô thị đối với kinh tế thành phố, môi trường và xã hội được khảo sát tại nghiên cứu [7] [8]. Do đó, việc nghiên cứu và giải quyết các vấn đề định vị và định tuyến của mô hình hậu cần đô thị thông qua bài toán định vị và định tuyến sẽ giúp tiết kiệm thời gian vận tải, tối ưu chi phí vận tải, giảm ùn tắc giao thông, tối ưu việc sử dụng cơ sở vận tải, tác động tích cực đến kinh tế…. Luận án thực hiện nghiên cứu giải quyết bài toán định vị và định tuyến trong mô hình hậu cần đô thị. Phương pháp nghiên cứu ● Thu thập các tài liệu, các công trình công bố của các tác giả trong và ngoài nước có liên quan đến hướng nghiên cứu của luận án; 2
● Nghiên cứu theo mức của mô hình hậu cần đô thị: Đầu tiên, luận án nghiên cứu vấn đề định tuyến trong hậu cần đô thị một mức (vận tải hàng hóa trong thành phố) thông qua bài toán chia sẻ phương tiện SARP (viết tắt là: bài toán SARP, trình bày chi tiết tại Chương 2). Sau đó, mở rộng nghiên cứu đồng thời vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến (trình bày chi tiết tại Chương 3). Cụ thể, nghiên cứu vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị một mức thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ MTT-PDTWS. Vấn đề định vị và định tuyến của mô hình đô thị hai mức được nghiên cứu thông qua xây dựng bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS (viết tắt là: bài toán 2E- MTT-PDTWS); ● Nghiên cứu theo loại hàng hóa: Đầu tiên, luận án nghiên cứu loại hàng hóa c2c vận tải trong nội bộ thành phố (vận tải hành khách và hàng hóa nhỏ) thông qua bài toán chia sẻ phương tiện SARP. Sau đó, mở rộng bài toán nghiên cứu đồng thời ba loại hàng hóa: hàng hóa c2c (hàng hóa vận tải trong thành phố), hàng hóa c2e (hàng hóa vận tải từ trong thành phố ra ngoài thành phố) và hàng hóa e2c (hàng hóa vận tải từ ngoài thành phố vào trong thành phố) thông qua bài toán MTT-PDTWS và bài toán 2E-MTT- PDTWS; ● Nghiên cứu từ mô hình thực tế: Đầu tiên, luận án nghiên cứu mô hình vận tải chia sẻ phương tiện trong thành phố. Sau đó luận án mô hình hóa và nghiên cứu thông qua bài toán chia sẻ phương tiện SARP. Từ đó, luận án xây dựng mô hình bài toán định vị và định tuyến trong mô hình hậu cần đô thị hai mức. Phạm vi nghiên cứu ● Tìm hiểu bài toán định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị; ● Nghiên cứu bài toán chia sẻ phương tiện SARP; ● Nghiên cứu bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ MTT-PDTWS; ● Xây dựng bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS. Các đóng góp của luận án ● Đối với bài toán chia sẻ phương tiện SARP, các đóng góp chính: 3
o Mô hình phụ thuộc hoàn toàn thời gian với khung tốc độ. Bổ sung các yếu tố, ràng buộc thực tế để cải tiến mô hình như: chi phí vận tải, chi phí nhân công cho lái xe taxi, chi phí sử dụng xe và chi phí vận tải vận tải hành khách vượt qua thời gian vận tải cho phép; o Mô hình toán học biểu diễn bài toán; o Thuật toán tham lam và thuật toán tìm kiếm địa phương để giải quyết bài toán; o Phương pháp xây dựng bộ dữ liệu thực nghiệm trên dữ liệu thực tế của công ty taxi Tokyo-Musen và tiến hành thực nghiệm. ● Đối với bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ MTT-PDTWS, các đóng góp chính: o Thuật toán tìm kiếm lân cận lớn thích nghi ALNS để giải quyết bài toán; o Tiến hành thực nghiệm và so sánh với kết quả bài toán khi giải bằng thuật toán tìm kiếm Tabu. ● Đối với bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS, các đóng góp chính: o Xây dựng bài toán “Bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ 2E-MTT-PDTWS”; o Thuật toán tìm kiếm lân cận lớn thích nghi ALNS và thuật toán heuristic để giải quyết bài toán; o Phương pháp xây dựng bộ dữ liệu thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm. Các kết quả nghiên cứu của luận án đã được công bố ở 2 bài báo tạp chí và 3 bài báo hội nghị quốc tế. Trong đó có 01 tạp chí ISI Q2 và 01 bài báo đạt giải Best Paper Award của hội nghị quốc tế KSE 2016. Cấu trúc của luận án • Chương 1: trình bày tổng quan về hậu cần đô thị. Khảo sát các mô hình hậu cần đô thị điển hình: mô hình hậu cần đô thị một mức và mô hình hậu cần đô thị hai mức. Phần cuối cùng của chương trình bày vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị thông qua bài toán chia sẻ phương tiện và bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến; • Chương 2: nghiên cứu vấn đề định tuyến của mô hình hậu cần đô thị một mức thông qua giới thiệu và giải quyết bài toán chia sẻ phương tiện SARP. Luận án xây dựng mô hình toán học biểu diễn bài toán. Luận án xây dựng thuật toán tham lam, thuật toán tìm 4
kiếm địa phương để giải quyết bài toán và tiến hành thực nghiệm từ dữ liệu thực tế của công ty taxi Tokyo-Musen; • Chương 3: nghiên cứu vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến. Vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị một mức được nghiên cứu thông qua bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến với khung thời gian và đồng bộ (gọi tắt là bài toán MTT-PDTWS). Mở rộng bài toán MTT-PDTWS, vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị hai mức được nghiên cứu thông quan bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến ở hai mức với khung thời gian và đồng bộ (gọi tắt là bài toán 2E-MTT-PDTWS). Tiếp theo, thuật toán tìm kiếm lân cận lớn thích nghi ALNS được xây dựng để giải quyết bài toán MTT- PDTWS. Kết hợp thuật toán ALNS với thuật toán heuristic, luận án xây dựng thuật toán để giải quyết bài toán 2E-MTT-PDTWS. Xây dựng dữ liệu thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm, phân tích, đánh giá hiệu quả của thuật toán. 5
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 Chương này trình bày tổng quan về hậu cần đô thị. Khảo sát các mô hình hậu cần đô thị điển hình: mô hình hậu cần đô thị một mức và mô hình hậu cần đô thị hai mức. Phần cuối cùng của chương giới thiệu vấn đề định vị và định tuyến trong hậu cần đô thị thông qua bài toán chia sẻ phương tiện và bài toán giao và nhận đa loại hàng hóa, đa tuyến. 1.1. HẬU CẦN ĐÔ THỊ Hậu cần đô thị bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1970. Trong giai đoạn này, nghiên cứu chính của hậu cần đô thị là hạn chế các phương tiện vận tải có kích thước lớn và giảm tác động của vận tải đối với môi trường đô thị. Trong khoảng thời gian từ 1975-1980, hậu cần đô thị không thu hút nhiều sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu. Sau năm 1980, với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống giao thông, vấn đề vận tải trong hậu cần đô thị thu hút nhiều công trình nghiên cứu hơn với các kết quả đạt được như: các khảo sát về giao thông, các dự án nghiên cứu và các kết quả thực nghiệm của mô hình nghiên cứu. Các nghiên cứu trong giai đoạn này diễn ra chủ yếu tại liên minh Châu Âu và Nhật. Năm 2019, tác giả Hu và cộng sự tổng hợp và phân tích 513 công trình nghiên cứu về hậu cần đô thị từ năm 1993 đến năm 2018 [9]. Theo thống kê, từ năm 2010 số lượng nghiên cứu về hậu cần đô thị tăng đáng kể qua từng năm (chiếm 90% tổng số lượng nghiên cứu được khảo sát). Các nghiên cứu về hậu cần đô thị được quan tâm nghiên cứu tại hơn 25 nước. Các nước có nhiều nghiên cứu đóng góp: Mỹ, Ý, Pháp, Đức, Anh, Tây Ban Nha và Canada. 6
1 Hình 1.1. Mạng lưới các quốc gia hợp tác nghiên cứu hậu cần đô thị [9] Thông qua thống kê và phân tích dữ liệu thực tế, các khảo sát đầu tiên về hậu cần đô thị chỉ ra các vấn đề chính của vận tải trong hậu cần đô thị là số lượng xe vận tải di chuyển không tải lớn và mức tải trọng trung bình của các xe vận tải không cao [10] [11]. Điều này dẫn đến sự lãng phí, tình trạng tắc nghẽn giao thông, ảnh hưởng đến môi trường và xã hội. Ngoài ra, các khảo sát này cũng chỉ ra việc cố gắng áp dụng các quy định, chính sách về giao thông và đỗ xe không giải quyết được vấn đề. Một số phương pháp mới được đề xuất như xây dựng hệ thống tàu điện ngầm riêng để vận tải hàng hóa nhằm giảm số lượng phương tiện tham gia vận tải trong đô thị [12] [13] nhưng không đem lại hiệu quả trong thực tế vì chi phí triển khai quá lớn. Do đó, đa số mô hình hậu cần đô thị trong giai đoạn này đề xuất đều xem xét phương án sử dụng hợp lý các phương tiện vận tải trên hạ tầng hiện có để giảm số lượng phương tiện vận tải lưu thông, tăng khả năng phân phối hàng hóa hiệu quả. Ngoài ra, trong khảo sát gần đây [9], tác giả Hu và cộng sự chỉ ra các lĩnh vực nghiên cứu chính của hậu cần đô thị: chính sách vận tải (Transopration Policy), hậu cần và đánh giá vận tải (Logistics and Transportation Review), chính sách và thực hành (Policy and Practice). Và các phương pháp nghiên cứu chính gồm: phương pháp mô hình hóa (modelling), phương pháp mô phỏng, phân tích định lượng và nghiên cứu mô hình. Tác giả Hu và cộng sự cũng chỉ ra một trong những xu hướng chính khi nghiên cứu hậu cần đô thị trong những năm gần đây là nghiên cứu ảnh hưởng của hậu cần đô thị đối với sự phát triển bền vững thông qua: tác động đến tài 7
nguyên của đô thị và tác động đến môi trường. Các tiêu chí, phân tích tác động đến môi trường, kinh tế đô thị được đề xuất và phân tích chuyên sâu trong các nghiên cứu [7] [8] [14]. Xuyên suốt lịch sử phát triển, một số định nghĩa về hậu cần đã được đề xuất. Định nghĩa thông dụng về hậu cần do Hội đồng quản lý hậu cần CLM đưa ra [15]: “Hậu cần là một phần của chuỗi cung ứng, bao gồm: lập kế hoạch, thực hiện và kiểm soát hiệu quả các vấn đề lưu trữ, dịch vụ và thông tin liên quan từ kho đến điểm tiêu thụ nhằm đáp ứng yêu cầu của khách hàng”. Tuy nhiên, xem xét trong bối cảnh đô thị với những đặc điểm riêng, một số nhà nghiên cứu đề xuất định nghĩa riêng cho hậu cận đô thị. Tác giả Taniguchi và đồng sự [16] đưa ra định nghĩa: “Hậu cần đô thị là quá trình tối ưu hóa các hoạt động hậu cần và các hoạt động vận tải trong khu vực đô thị trên cơ sở xem xét các vấn đề liên quan đến môi trường giao thông, tắc nghẽn giao thông và năng lượng tiêu thụ”. Thông qua các khảo sát và định nghĩa, có thể nhận xét vận tải hàng hóa là cốt lõi của hậu cần đô thị. Các phương tiện được sử dụng để phục vụ vận tải khách hàng trong thành phố thường là xe tải có kích thước nhỏ (từ nay gọi tắt là xe tải nhỏ) phù hợp với môi trường đô thị. Các phương tiện vận tải thực hiện vận tải ở ngoài thành phố thường có kích thước lớn (từ nay gọi tắt là xe tải lớn) để vận tải được nhiều hàng hóa do ít bị hạn chế về khung thời gian hoạt động. Trong mô hình hậu cần đô thị, khái niệm nhà ga đô thị được xem xét như: điểm trung chuyển, trung tâm phân phối CDC, điểm kết nối với các chuỗi cung ứng tương ứng khác. Trong đó, trung tâm phân phối CDC là địa điểm đồng bộ hàng hóa giữa các phương tiện, cũng như là nơi lưu trữ, sắp xếp, bốc hàng, dỡ hàng và phân chia hàng hóa. Cụ thể, hàng hóa sẽ được tập trung trước khi vận tải vào thành phố hoặc sau khi ra ngoài thành phố tại các trung tâm phân phối CDC trong mô hình hậu cần đô thị. Khái niệm trung tâm phân phối CDC cũng được sử dụng tương tự trong mô hình hậu cần liên hợp và mô hình làng vận tải. Trong khi mô hình hậu cần liên hợp là dịch vụ vận tải bằng nhiều hình thức vận tải xuất phát từ một điểm qua nhiều điểm trung gian đến địa điểm cho người nhận, thì làng vận tải chính là toàn bộ khu vực vận tải bao gồm cơ sở hạ tầng, hoạt động vận tải, phương tiện vận tải. Trung tâm phân phối CDC thường được đặt gần cửa vào thành phố, đường cao tốc, hoặc là một phần hạ tầng của hệ thống đường sắt, đường hàng không và đường thủy. Việc sử dụng trung tâm phân phối CDC là đóng góp quan trọng đối với vận tải hàng hóa trong đa số các đề xuất và dự án liên quan đến mô hình hậu cần đô thị [17]. 8
1.2. VẤN ĐỀ QUY HOẠCH TRONG HẬU CẦN ĐÔ THỊ Tương tự các hệ thống giao thông vận tải phức tạp khác, hậu cần đô thị sẽ được quy hoạch theo các phương thức, các mức khác nhau [18] [19]. Các mức quy hoạch của hậu cần đô thị bao gồm: mức chiến lược, mức chiến thuật và mức vận hành [5]. • Ở mức chiến lược, mô hình hậu cần đô thị sẽ được xem xét đánh giá trong cả trường hợp là hệ thống độc lập cũng như là một hệ thống nhỏ trong hệ thống giao thông vận tải tổng thể với mối liên hệ giữa các hệ thống. Việc lựa chọn mô hình hậu cần đô thị một mức hay hai mức theo tiêu chí chi phí/lợi ích (cost-benefit) là một phần yêu cầu quy hoạch thuộc mức chiến lược. Việc định vị các cơ sở vận tải thuộc mức quy hoạch chiến lược. • Quy hoạch ở mức chiến thuật là việc lập kế hoạch vận tải đảm bảo hoạt động hiệu quả và tối ưu hóa các tài nguyên trong khi đáp ứng các yêu cầu vận tải với các tiêu chí cụ thể như thời gian giao hàng, khung thời gian hoạt động… [20] [21]. Như vậy, quy hoạch ở mức chiến thuật sẽ tập trung xử lý các vấn đề liên quan đến định tuyến các phương tiện vận tải như: thời gian khởi hành, lộ trình và tải của phương tiện vận tải, …. • Từ mức quy hoạch chiến thuật, lịch làm việc của tài xế vận tải, nhân viên tại điểm trung chuyển cũng như điều chỉnh các hoạt động của phương tiện vận tải và kho trung gian sẽ được thực hiện ở mức vận hành. Các nghiên cứu tiêu biểu về hoạt động của một đội xe vận tải thuộc mức vận hành được tác giả Taniguchi, tác giả Thompson và cộng sự nghiên cứu tại công trình [22] [23]. Bên cạnh các mức quy hoạch, tác giả Barcelo và cộng sự bổ sung tính chất quản lý theo thời gian thực đối với: quá trình vận tải, thông tin trong khi vận tải (vị trí của phương tiện, tình trạng giao thông), điều hành phương tiện vận tải tại bất kỳ thời điểm nào [24]. Theo thống kê tại các nghiên cứu [9] [16] [25] [26], có rất ít mô hình chính thức được đề xuất cho hậu cần đô thị. Các vấn đề quy hoạch đặt ra thường chỉ xem xét hậu cần đô thị là một phần của hệ thống giao thông vận tải tổng thể như: hệ thống vận tải hành khách trong khu vực đô thị, quy hoạch vận tải hành khách và hàng hóa trong khu vực nói chung hoặc quốc gia nói riêng. Xuyên suốt, phương pháp quy hoạch trong các nghiên cứu thường bao gồm các phần chính: ● Mô hình hóa cung ứng: miêu tả các phương thức vận tải, cơ sở hạ tầng, đơn vị vận tải, dịch vụ và tuyến đường vận tải; phương tiện và các đoàn xe tải; kho trung gian... 9
● Mô hình hóa nhu cầu: đưa ra định nghĩa sản phẩm, xác định được nhà sản xuất, chủ hàng, người trung gian, mức tiêu thụ, khối lượng phân phối cũng như lựa chọn phương thức vận tải; ● Phân bổ luồng đa hàng hóa: từ mô hình nhu cầu và mô hình cung ứng, thực hiện phân bổ luồng đa hàng hóa. Để đánh giá nhu cầu vận tải hàng hóa trong khu vực đô thị, một vài mô hình đã được đề xuất trong nghiên cứu [27]. Hầu hết các mô hình này được xây dựng dựa trên các khảo sát chi tiết ở các thành phố lớn với các nguyên tắc kinh tế [11] [28] [29]. Trong nghiên cứu [27], tác giả Gentile và cộng sự đề xuất phương pháp dựa trên việc thực hiện đánh giá đồng thời các yếu tố đặc trưng (gravity-based method) của hậu cận đô thị như: cơ sở hạ tầng của thành phố, quy định giao thông, một số đại diện của chuỗi hậu cần và phương tiện vận tải (sử dụng các phương tiện phục vụ tham quan). Đa số các các phương pháp này tập trung chủ yếu vào mô hình hóa nhu cầu. Mô hình hóa cung ứng và phân bổ luồng đa hàng hóa ít được quan tâm nghiên cứu hơn. Mô hình hóa cung ứng cho phép đưa ra các quyết định về số lượng, địa điểm, tính chất của các trung tâm phân phối CDC, tính chất của mạng lưới vận tải như số lượng chủng loại phương tiện vận tải, tải trọng của phương tiện vận tải... Nghiên cứu của các tác giả Taniguchi [30], Crainic [31] và cộng sự là những nghiên cứu đóng góp chính cho mô hình hóa cung ứng của mô hình hậu cần đô thị hai mức. Phân bổ luồng đa hàng hóa thực hiện xây dựng mô hình giả lập hậu cần đô thị để mô phỏng hoạt động của hệ thống theo các kịch bản khác nhau với các yếu tố liên quan đến quy định về môi trường, xã hội, kinh tế. Mô hình giả lập đầy đủ các thành phố nhỏ của Châu Âu được giới thiệu bởi tác giả Barcelo và cộng sự trong nghiên cứu [32]. Tuy nhiên, mô hình của tác giả Barcelo được đánh giá khó mở rộng cho các đô thị lớn hơn. Mô hình đô thị lớn hơn được giải quyết trong mô hình giả lập Mezo do tác giả Mahut và cộng sự đề xuất trong nghiên cứu [33]. 1.3. CÁC MÔ HÌNH HẬU CẦN ĐÔ THỊ ĐIỂN HÌNH Hầu hết các nghiên cứu về hậu cần đô thị đều tập trung nghiên cứu mô hình hậu cần đô thị một mức vì phù hợp với quy mô của đa số đô thị hiện nay. Chỉ có rất ít nghiên cứu mô hình hậu cần đô thị đa mức [3] [34]. 10
1.3.1. Mô hình hậu cần đô thị một mức Mô hình hậu cần đô thị một mức thường nghiên cứu các hoạt động: 1) nhận hàng hóa tại khách hàng, vận chuyển và tổng hợp hàng hóa tại trung tâm phân phối CDC; 2) Phân chia hàng hóa tại trung tâm phân phối CDC, vận chuyển và giao hàng hóa đến khách hàng. Trong mô hình hậu cần đô thị một mức, hàng hóa sẽ được phân phối trực tiếp giữa trung tâm phân phối CDC và khách hàng. 2 Hình 1.2. Minh họa phân phối hàng hóa trong mô hình hậu cần đô thị một mức Hình minh họa các luồng phân phối hàng hóa trong mô hình hậu cần đô thị một mức. Trong đó, phương tiện vận tải xuất phát từ trung tâm phân phối CDC1 và trung tâm phân phối CDC2 để phân phối trực tiếp các hàng {𝑑1 , 𝑑2 , 𝑑3 , 𝑑4} đến khách hàng. Ngoài ra, các hàng {𝑝1 , 𝑝2 , 𝑝3 , 𝑝4 } sẽ được phương tiện vận tải nhận và chuyển về trung tâm phân phối CDC1 và CDC3 tương ứng. Các dự án đầu tiên nghiên cứu về mô hình hậu cần đô thị được thực hiện ở Châu Âu và Nhật Bản. Các mô hình này sử dụng một trung tâm phân phối CDC và số lượng đơn vị vận tải được giới hạn. Một số mô hình và chiến lược kinh doanh cũng được đề xuất, thử nghiệm trong các nghiên cứu [25] [35] [36] [37]. Mô hình hậu cần đô thị trên một mức đầu tiên được ghi nhận là mô hình “City Logistik”. Mô hình này được phát triển ở Đức và đồng thời triển khai ở một số thành phố của Thụy Sỹ. Tuy nhiên, mô hình này không nhận được sự quan tâm nhiều từ chính phủ và doanh nghiệp do các doanh nghiệp có rất ít quyền lợi khi tham gia. Ngược lại, mô hình tương tự được triển khai tại Hà Lan và nhận được sử ủng hộ mạnh mẽ của chính phủ. Do đó, các chính sách của mô hình như hạn chế tải trọng xe, kiểm soát số lượng xe vào ra theo ngày và cho phép mở rộng thời gian phân phối hàng được áp dụng. Một hướng tiếp cận khác để xây dựng mô hình được nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm tại Monaco. Ở Monaco, việc giao hàng trong đô thị được xem là một dịch vụ công cộng. Do đó, các xe tải lớn bị cấm hoạt động trong thành phố nên phải thực hiện 11
trung chuyển hàng hóa tại một trung tâm phân phối CDC. Việc phân phối hàng hóa từ trung tâm phân phối CDC vào đô thị sẽ do một hãng vận tải duy nhất với đội xe vận tải chuyên biệt thực hiện. Thực tế các dự án “City Logistik” do quỹ đầu tư của Liên minh Châu Âu không tiếp tục khi chương trình đầu tư kết thúc (chỉ có 15 trong số 200 dự án được lên kế hoạch hoặc thực hiện tính đến cuối năm 2002). Lý do chính là việc sử dụng trung tâm phân phối CDC sẽ phát sinh các chi phí, thời gian vận tải, yêu cầu xây dựng chính sách hỗ trợ nhưng mô hình mới chỉ mang lợi ích ngắn hạn cho chính phủ tham gia dự án. Tuy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu này đang tiếp tục phát triển với các dự án mới được thực hiện trên nhiều quốc gia như: Úc, Châu Á, Đông Âu và Bắc Mỹ. Mô hình sử dụng trung tâm phân phối CDC vẫn tiếp tục đóng vai trò cốt lõi của các nghiên cứu mặc dù phạm vi và bài toán chi tiết để xây dựng mô hình là khác nhau. Cùng với đó là sự tham gia của các chính phủ, cơ quan chức năng và sự đóng góp sáng kiến của tư nhân cho mô hình hậu cần đô thị ngày càng tăng. Theo thống kê, tỷ lệ áp dụng thành công mô hình hậu cần đô thị một mức cho các thành phố quy mô nhỏ và vừa cao hơn đối với áp dụng cho các thành phố quy mô lớn [38]. Mô hình áp dụng cho các thành phố nhỏ và vừa được phát triển dựa trên mô hình đã sử dụng tại Monaco với một trung tâm phân phối CDC đặt ở ngoại ô thành phố. Việc áp dụng mô hình hậu cần đô thị một mức không thành công đối với các thành phố lớn có thể được lý giải: • Trung tâm của các thành phố lớn thường có diện tích lớn, xa các trung tâm phân phối CDC và thường không được thiết kế cho hậu cần đô thị một mức; • Trung tâm của các thành phố lớn thường có mật độ dân cư cao, các tòa nhà cao tầng cho các hoạt động thương mại, hành chính, văn hóa với tình trạng giao thông thường tắc nghẽn. Trung tâm thành phố thường có yêu cầu chặt chẽ về giới hạn kích thước phương tiện vận tải do đó việc sử dụng xe tải lớn để vận tải hàng hóa trực tiếp từ trung tâm phân phối CDC đến khách hàng là không hiệu quả và không phù hợp. Trong trường hợp sử dụng các xe vận tải nhỏ phù hợp với quy định của thành phố, thì yêu cầu số lượng xe vận tải lớn, các chi phí đầu tư, chi phí vận hành, chi phí thuê tài xế cao. Mặt khác, số lượng xe vận tải nhỏ lớn sẽ tác động không nhỏ vào tình trạng tắc nghẽn giao thông, môi trường đô thị. Ngoài ra, đa số nghiên cứu mô hình hậu cần đô thị một mức chỉ thực hiện nghiên cứu vận tải một loại hàng hóa đặc trưng và sử dụng một đội xe vận tải. Tác giả Crainic và cộng sự là người 12