Xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu cho việc hoạch định sản xuất tại công ty texenco

Ðại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------

NGUYÊN VĂN PHONG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH
ĐA MỤC TIÊU CHO VIỆC HOẠCH ĐỊNH SẢN XUẤT
TẠI CƠNG TY TEXENCO
Chun ngành: Kỹ thuật hệ thống cơng nghiệp
Mã số ngành: 60.55.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2007


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GVC ThS Nguyễn Như Phong

..

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Tuấn Anh ………………………….

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: GVC ThS Nguyễn Văn Chung
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày

tháng

năm 2008


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 21 tháng 05 năm 2007
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Văn Phong
Ngày, tháng, năm sinh: 15-05-1975

Phái : Nam
Nơi sinh : Thanh Hoá

Kỹ thuật hệ thống công nghiệp
MSHV : 02705604
I- TÊN ĐỀ TÀI: Xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định đa mục tiêu cho việc hoạch
định sản xuất tại công ty Texenco .................................................................
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tìm hiểu hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty Texenco ..................................................
- Tìm hiểu các mơ hình hoạch định sản xuất và các lý thuyết liên quan
- Thiết kế mơ hình hoạch định sản xuất cho công ty......................................................................
- Thu thập số liệu ............................................................................................................................
- Xây dựng công cụ hỗ trợ ra quyết định .......................................................................................
- Phân tích kết quả, kết luận và kiến nghị ......................................................................................
- Viết báo cáo thuyết minh .............................................................................................................
21-5-2007 ...........................................................................
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05-11-2007...........................................................
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GVC ThS Nguyễn Như Phong ..................................................

Chuyên ngành:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thơng qua.
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

Ngày
tháng
năm
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn tất cả những người đã góp phần cùng tơi làm nên luận văn này.

Trước tiên là thầy GVC ThS Nguyễn Như Phong, người đã tận tâm hướng dẫn em từng bước nắm bắt được
vấn đề và thực hiện luận văn này.

Xin chân thành cám ơn các thầy PGS TS. Hồ Thanh Phong và GVC ThS. Nguyễn Văn Chung đã nhận xét,
phản biện nghiêm túc và giúp em hoàn chỉnh luận văn này.
Xin chân thành cám ơn thầy TS. Nguyễn Văn Hợp, TS Nguyễn Tuấn Anh và các thầy cô trong bộ môn Kỹ
thuật hệ thống công nghiệp, trong những năm qua, đã hết lịng truyền đạt cho tơi những kiến thức chun
ngành thật q báu.
Cơng trình này đã hồn thành trong sự chờ đón, động viên và chia sẻ của ba mẹ tơi, chị em tôi, những người
đồng môn và những người bạn. Cám ơn mọi người đã luôn bên tôi trong những lúc này.
Cuối cùng, xin cảm ơn ban Giám đốc công ty TEXENCO, kế tốn trưởng, phịng kế hoạch và quản đốc các
xưởng đã ủng hộ những ý tưởng của tôi, thảo luận và giúp tơi có được những số liệu thực tế.
TP HCM, tháng 10/2007
Nguyễn Văn Phong


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Mục tiêu
1.3 Nội dung nghiên cứu
1.4 Phạm vi nghiên cứu
1.5 Một số nghiên cứu liên quan
1.5.1 Mơ hình hoạch định sản xuất đa mục tiêu của Tabucanon

Trang
1
2
2
2
2
3

1.6 Cấu trúc luận văn

3
3
4
4

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Phân loại các kỹ thuật ra quyết định
2.2 Quy hoạch muc tiêu
2.2.1 Các biến thể của quy hoạch mục tiêu
2.2.2 Những điểm mạnh yếu của quy hoạch mục tiêu
2.3 Hoạch định sản xuất
2.3.1 Hệ thống sản xuất nhiều giai đoạn

2.3.2 Bài toán hoạch định sản xuất đa mục tiêu

6
6
9
11
12
13
13
15

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN
3.1 Cách tiếp cận
3.2 Chọn quy hoạch mục tiêu để hoạch định sản xuất
3.3 Giải bài toán quy hoạch mục tiêu bằng phương pháp tối ưu tuần tự

18
18
20
20

1.5.2 Mơ hình hoạch định sản xuất của Boppana & Jannes
1.5.3 Các nghiên cứu liên quan khác

CHƯƠNG 4 : KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG SẢN XUẤT HIỆN TẠI
4.1 Mô tả hệ thống sản xuất hiện tại
22
4.2 Hiện trạng hoạch định sản xuất tại nhà máy
22
4.2.1 Xác định nhu cầu

23
4.2.2 Xác định các ràng buộc về nguồn lực
23
4.2.3 Chuẩn bị một kế hoạch tương lai theo thời gian
25
4.3 Xác định các yêu cầu cho hệ thống hoạch định sản xuất
26
CHƯƠNG 5 : XÂY DỰNG MƠ HÌNH HOẠCH ĐỊNG SẢN XUẤT
ÁP DỤNG CHO CƠNG TY TEXENCO
5.1 Xây dựng mơ hình hoạch định sản xuất
5.1.1 Giới thiệu
5.1.2 Giả định
5.1.3 Các quy trình của mơ hình hoạch định sản xuất
5.1.4 Các tham số ban đầu
5.1.5 Các biến quyết định của bài toán

27
27
27
28
28
29
29


5.1.6 Mơ hình hoạch định sản xuất đa mục tiêu
5.1.6.1 Các ràng buộc mục tiêu.
5.1.6.2 Các ràng buộc của bài tốn
5.1.7 Các phương án của mơ hình hoạch định sản xuất
5.2 So sánh với mơ hình của Tabucanon và của Boppana & Jannes

5.3 Công cụ hổ trợ họach định sản xuất đa mục tiêu
5.4 Cách thức xác định các tham số của mơ hình hoạch định
5.5 Phân tích đánh giá kết quả
5.6 So sánh kết quả với thực tế sản xuất tháng 7 & 8

30
30
32
33
35
38
42
43
48

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN
6.1 Những đóng góp của luận văn
6.2 Những hạn chế
6.3 Hướng phát triển đề tài
Tài liệu tham khảo
Phụ lục A : Các số liệu thu thập
Phụ lục B : Giới thiệu phần mềm Lingo
Phụ lục C : Mơ hình bài tốn trong Lingo
Phụ lục D : Mã nguồn Visual Basic

49
49
49
50
51

54
60
64
67


MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1- Sơ đồ phân loại các bài tốn ra quyết định đa tiêu chuẩn
Hình 2.2- Cực tiểu các độ lệch khơng mong muốn
Hình 2.3- Một giai đoạn sản xuất cơ bản
Hình 2.4- Hệ thống sản xuất nhiều giai đọan
Hình 3.1- Quy trình thực hiện nghiên cứu
Hình 3.2- Thủ tục tối ưu tuần tự trong quy hoạch mục tiêu
Hình 4.1- Sơ đồ họach định sản xuất của cơng ty
Hình 4.3-Sơ đồ quy trình sản xuất Puly
Hình 4.3-Sơ đồ quy trình tạo phơi
Hình 4.4-Sơ đồ quy trình KCS và đóng gói
Hình 5.1-Mơ hình 5 quy trình sản xuất
Hình 5.2-Sơ đồ khối chức năng của cơng cụ hoạch định sản xuất

Trang
9
10
14
15
18
21
22
23
24

25
28
38


MỤC LỤC CÁC BẢNG VẼ
Trang
Bảng 2.1 Phân loại các lý thuết ra quyết định đa tiêu chuẩn
Bảng 2.2 Thành lập các ràng buộc mục tiêu
Bảng 2.3 Các mục tiêu điển hình trong hoạch định sản xuất
Bảng 5.1 Các phương án của mơ hình họach định sản xuất
Bảng 5.2 So sánh mơ hình được thiết kế với mơ hình của tabucanon và của
Boppana & Jannes
Bảng 5.3 Kết quả phương án 1
Bảng 5.4 Kết quả phương án 2
Bảng 5.5 Kết quả phương án 3
Bảng 5.6 Kết quả tổng hợp của các phương án
Bảng 5.7 So sánh kết quả họach định với thực tế sản xuất tháng 7 & 8

6
11
16
34
35
44
45
46
47
48

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Các tổ chức , công ty thường quan tâm đồng thời đến nhiều mục tiêu hơn là một
mục tiêu. Các mục tiêu đó thường mâu thuẩn với nhau và nếu thoả mãn được mục tiêu
này thì phải hy sinh một phần hoặc tồn bộ những mục tiêu khác. Một hệ thống sản
xuất ln có những mục tiêu mâu thuẩn nhau, điển hình như: cực đại lợi nhuận, cực
tiểu chi phí sản xuất, cực đại năng lực sản xuất, cực tiểu lượng tồn kho, đáp ứng tối đa
nhu cầu khách hàng hoặc là cực tiểu thay đổi nhân cơng, … Khi chưa có một cơng cụ
hỗ trợ thì việc ra quyết định chủ yếu là dựa vào kinh nghiệm của người ra quyết định,
và đôi khi kết quả của quyết định đó sẽ khơng thoả mãn được mong muốn của người ra
quyết định.
Trong

bài

báo

“Production

planning

programming”[18] Tác giả Achille Messac

optimization

with

physical

viết “Production plainning is often

formulated in terms of different priority levels at which the Decision Maker ( DM )
treats the design metrics (objectives ) in distinct fashions. Production plainning may
involve deciding which meterials should best be used, and which methors are more
conducive to generating maximum profit or minimumcost. These observations explain
how the associated decision – making process involves multiple / conflicting goals.
Different methors can be used to address this decision – making process . A multi –
criteria decision – making approach is needed. One such approach is Goal
programming, which is a multi – objective method that seeks to resolve mutiple goals.”
Liên hệ với vấn đề tại công ty TEXENCO là việc hoạch định hiện tại theo kinh
nghiệm , mang nặng cảm tính, việc hoạch định chưa cân đối được cung và cầu , hoạch
định sai năng lực nên thường sảy ra tình trạng trể đơn hàng, cơng ty thường có tình
trạng đang làm sản phẩm này chưa hồn thành thì chuyển qua làm sản phẩm khác .
Cơng ty mong muốn giảm thời gian làm ngồi giờ . Vì vậy công ty đang quan tâm đến
vấn đề hoạch định sản xuất sao cho thoả mản được các mục tiêu mà ban quản trị đề ra

-1-


Xuất phát từ những vấn đề trên. Đề tài luận văn tốt nghiệp “ Xây dựng hệ thống hổ trợ
ra quyết định đa mục tiêu cho việc hoạch định sản xuất tại cơng ty Texenco “ được
hình thành.
1.2 Mục tiêu
Tác giả xây dựng hệ thống hổ trợ ra quyết định đa mục tiêu cho việc hoạch định sản
xuất nhằm đạt một số mục tiêu mà ban quản trị công ty đề ra là :
• Cực đại lợi nhuận
• Cực tiểu chi phí hợp đồng phụ
• Đáp ứng đủ các đơn hàng
1.3 Nội dung nghiên cứu

Luận văn được thực hiện dựa theo các nội dung sau :
• Tìm hiểu tình hình hoạt động sản xuất và hoạch định sản xuất tại cơng ty
Texenco
• Tìm hiểu lý thuyết hoạch định sản xuất
• Tìm hiểu lý thuyết ra quyết định đa mục tiêu
• Thu thập số liệu
• Xây dựng mơ hình hoạch định sản xuất áp dụng cho cơng ty Texenco
• Tìm hiểu phần mềm Lingo để giải bài tốn tối ưu.
• Phân tích đánh giá kết quả
• Kết luận và kiến nghị
1.4 Phạm vi nghiên cứu
™ Mơ hình hoạch định và điều độ sản xuất được ứng dụng cho trường hợp của công
ty TEXENCO
™ Nghiên cứu dừng ở việc chứng minh mô hình và cơng cụ hỗ trợ được xây dựng là
phù hợp với hệ thống thực tế, không bao gồm việc triển khai ứng dụng cũng như
đánh giá kết quả sau khi ứng dụng.

-2-


1.5 Một số nghiên cứu liên quan
1.5.1 Mơ hình hoạch định sản xuất đa mục tiêu của Tabucanon
Mario T. Tabucanon, năm 1988, đã xây dựng mơ hình hoạch định sản xuất nhiều giai
đoạn cho hệ thống sản xuất có i sản phẩm, qua j công đoạn, trong t thời đoạn. Mơ
hình được thiết lập với 4 mục tiêu như sau:
- Cực tiểu lượng đơn đặt hàng tồn đọng.
- Cực đại lợi nhuận.
- Cực tiểu chi tiêu cho hợp đồng gia cơng ngồi.
- Cực tiểu chi phí tồn kho.
hàm mục tiêu là cực tiểu tất cả các độ lệch của các mục tiêu với trọng số hay thứ tự ưu

tiên biết trước. Min. Z = [P1h1(d-,d+), P2h2(d-,d+), …, P4h4(d-,d+)]
Bên cạnh những ràng buộc cho các mục tiêu trên, Tabucanon đã đưa ra những ràng
buộc về nhân công, khả năng sản xuất của nhà máy và các ràng buộc tồn kho thể hiện
đầy đủ các đặc điểm thực tế phức tạp của hệ thống sản xuất.
1.5.2 Mơ hình hoạch định sản xuất của Boppana & Jannes
Boppana V. Chowdary và Jannes Slomp, năm 2002, đã trình bày ứng dụng của Goal
Programming trong hoạch định sản xuất đa mục tiêu. Mơ hình hình bao gồm các mục
tiêu như sau:
- Cực tiểu tổng chi phí chất lượng
- Sản lượng mỗi loại sản phẩm phải đáp ứng đủ các đơn đặt hàng
- Lợi nhuận bán hàng phải đạt được mục tiêu đã đề ra
- Cực tiểu chi phí sản xuất
- Cực đại cơng suất máy bottle neck
- Cực tiểu tồn kho bán thành phẩm trong quá trình WIP

-3-


Hàm mục tiêu của mơ hình này tương tự như của Tabucanon là cực tiểu các độ lệch
của các mục tiêu đã nêu, trên cơ sở các ràng buộc mục tiêu và các ràng buộc cứng về
năng lực sản xuất của nhà máy.
1.5.3. Các nghiên cứu có liên quan khác
• Bên cạnh việc giải bài toán hoạch định sản xuất bằng quy hoạch mục tiêu theo
các thứ tự ưu tiên định sẳn, đôi khi và trong một số trường hợp, các nhà quản lý
dùng chính sách thỏa hiệp giữa các mục tiêu đặt ra. Khi đó cần đến quy hoạch
mục tiêu (compromise programming). Phương pháp này được đề ra bởi Milan
Zeleny (1773, 1974, 1982) với ý tưởng là cực tiểu tổng khoảng cách có trọng số
giữa điểm “hiệu quả” đến các điểm “lý tưởng” - điểm tối ưu riêng lẻ của từng
mục tiêu.
• Ngồi ra, một vấn đề đáng được quan tâm trong việc hoạch định sản xuất nữa là

“thay vì cố gắng tối ưu hóa hệ thống sẳn có, ta hãy thiết kế một hệ thống tối ưu
trên hệ thống sẳn có này”. Đó chính là ý tưởng của phương pháp quy hoạch De
NOVO cũng do Zyleny phát triển (1982, 1986). Ở đây, theo tơi, ta hồn tồn có
thể làm theo cách: tối ưu hố hệ thống sẳn có, và đến một mức nào đó sẽ thiết kế
lại hệ thống bằng việc xem xét lại các ràng buộc về nguồn lực, chẳng hạn mua
thêm máy cho công đoạn bottle neck, thay đổi các chính sách mục tiêu hoạch
định, v.v.
1.6 Cấu trúc của luận văn
Luận văn này được trình bày thành sáu chương:
Chương 1 : Giới thiệu lý do hình thành đề tài, mục tiêu nghiên cứu, các nội dung chính,
phạm vi nghiên cứu, các nghiên cứu liên quan , cấu trúc của luận văn.

-4-


Chương 2 : Cơ sở lý thuyết
Chương 3 : Bàn luận các phương pháp và cách tiếp cận của nghiên cứu.
Chương 4 : Giới thiệu về hệ thống sản xuất được ứng dụng cho nghiên cứu này, cũng
như những khảo sát & đánh giá hệ thống thực làm cơ sở cho định nghĩa bài tốn và xây
dựng mơ hình.
Chương 5 : Trình bày mơ hình được xây dựng cho hệ thống thực. Tiếp đó là phần giới
thiệu cơng cụ được xây dựng để hỗ trợ cho việc hoạch định sản xuất đa mục tiêu. Và
sau cùng là phần kiểm tra chương trình để đảm bảo nó hoạt động đúng với yêu cầu và
phù hợp với hệ thống thực tế.
Chương 6 : Kết luận những đóng góp cũng như hạn chế của luận văn và hướng phát
triển mở rộng của đề tài.

-5-

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Phân loại các kỹ thuật ra quyết định.
Trong lĩnh vực nghiên cứu các kỹ thuật ra quyết định, ta có thể phân chia các bài toán
ra quyết định thành 2 loại: Ra quyết định đơn tiêu chuẩn (single criterion decision
making hay mono-criterion decision making) và ra quyết định đa tiêu chuẩn (MultiCriteria Decision Aid, được viết tắt là MCDA). Lớp các bài toán đơn tiêu chuẩn có thể
được mơ tả sơ lược và phân loại như trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 - Phân loại các lý thuyết ra quyết định đơn tiêu chuẩn
Loại quyết định

Điều kiện

Các kỹ thuật & Tiêu chuẩn chọn lựa

Ra quyết định

Biết chắc kết

- Chọn phương án làm cực đại lợi nhuận

trong điều kiện

quả của mỗi

chắc chắn

phương án

Ra quyết định

Không biết

trong điều kiện

trước được xác

xác định từ các phương pháp: Maximax,

không

suất xảy ra mỗi

Maximin, minimax (thiệt hại cơ hội),

chắc chắn

trạng thái.

equally likely/laplace (cực đại giá trị trung

hoặc cực tiểu thiệt hại
- Chọn phương án dựa trên giá trị kỳ vọng

bình các lợi nhuận)
Ra quyết định

Biết xác suất xảy - Chọn phương án cực đại giá trị kỳ vọng

trong điều kiện

ra mỗi trạng thái

rủi ro

tính bằng tiền (Expected moneytary value)
- Cực tiểu thiệt hại cơ hội kỳ vọng (Min
expected opportunity loss)
- Cây quyết định
- Lý thuyết độ hữu ích (Utility Theory)

-6-


Trong thực tế cuộc sống, rất nhiều (nếu khơng nói là hầu hết) các bài toán ra quyết định
thuộc lớp các bài tốn đa tiêu chuẩn . MCDM có thể được hiểu như là một phần trong
một lĩnh vực rộng hơn của ra quyết định, đó là hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chuẩn
(Multi-Criteria Decision Aid, được viết tắt là MCDA). MCDA xây dựng các công cụ
để hỗ trợ người ra quyết định trong việc giải một bài toán ra quyết định với nhiều quan
điểm hay mục tiêu. Đây khơng phải là cơng việc dễ dàng vì thơng thường những quan
điểm hay mục tiêu này trái ngược nhau, cho nên khơng phải lúc nào cũng tìm được
một lời giải thống nhất, thỏa mãn tốt nhất cho tất các các phương án.
MCDA và MCDM có khác nhau? Xu hướng của MCDA là tạo nên một công cụ cho
phép người ra quyết định nhận dạng, phân tích và hiểu những quan điểm này để có thể
tiến hành q trình ra quyết định. Nó được gọi là cách tiếp cận từ gốc rễ (constructivist
approach).
MCDM có một cách tiếp cận rõ ràng hơn. Trong MCDM người ta giả sử rằng tồn tại
một “cái gì đó” mà nó cho phép người ra quyết định xác định phương án nào là tốt
nhất. Chúng ta sử dụng hàm độ hữu ích nếu nó có thể được thành lập và mơ tả bằng các
thuật ngữ tốn học, hoặc sử dụng các kỹ thuật so sánh giữa các phương án. Vì thế mục
tiêu chính là quan sát các hành vi và quan điểm của người ra quyết định và cố gắng
giúp họ hiểu bản chất các cơ chế trong quá trình ra quyết định, cũng như là phân tích

cho họ hiểu tất cả các yếu tố mà nó ảnh hưởng đến kết quả.
MCDM phát triển mạnh ở Mỹ (American School), trong khi MCDA được sử dụng bởi
hầu hết các nhà nghiên cứu châu Âu (French School) [Roy & Vanderpoonten, 1996]
Trong lĩnh vực nghiên cứu về MCDM, chúng ta có thể phân ra thành hai loại: ra quyết
định đa thuộc tính (multi- attribute decision making, viết tắt MADM) và ra quyết định

-7-


đa mục tiêu (multi-objective decision making, viết tắt MODM ). Loại thứ nhất nhằm
vào các bài tốn với khơng gian ra quyết định rời rạc, các phương án được xác định
trước. Do đó loại này thường được sử dụng trong việc chọn lựa các phương án ra quyết
định.
Loại thứ hai thích ứng với loại bài tốn có khơng gian quyết định liên tục. MODM
được nghiên cứu rộng rãi với các phương pháp quy hoạch tốn học, do đó nó được
thành lập dễ dàng trên các cơ sở lý thuyết và vì vậy bài tốn tối ưu này có thể xem xét
nhiều giả thuyết của các biến và hàm được định nghĩa từ các mơ hình và ràng buộc.
Loại bài tốn MODM liên tục này được sử dụng để thiết kế hay tạo ra các phương án
ra quyết định. Sơ đồ phân loại các bài tốn ra quyết định được trình bày trên hình 2.1.

-8-


Ra quyết định đa tiêu chuẩn
Multi-Criteria decision making
Các bài toán MCDM rời rạc chủ yếu sử
dụng cho việc chọn lựa các phương án

Các bài toán MCDM liên tục chủ yếu sử
dụng cho việc thiết kế các phương án

Ra quyết định đa mục tiêu

Ra quyết định đa thuộc tính

Multi-Objective decision making

Multi-Attribute decision making

Tối ưu hóa
đa mục tiêu

Quy hoạch
mục tiêu

Ra quyết định
đa nhân tố

Ra quyết định
đa thuộc tính

Multi-Objective
Optimization

Goal programming

Multi-Factor
decision making

Multi-attribute

decision making

-Tiếp cận 1 mục tiêu

-Giải bằng đồ thị

Single Objective Approach

Graphical Solution

-Mục tiêu toàn cục

-Tối ưu tuần tự

Global criterion methods

Sequential optimization

-Quy hoạch thỏa hiệp

-Đơn hình cải biên

Compromise programming

Modified simplex method

-Quy hoạch De Novo

-Quá trình đánh -Lý thuyết độ hữu ích
giá đa nhân tố Multi-attribute utility theory

Multi-Factor
evaluation process

-Phương pháp xếp hạng
Outranking relation
approach

-Quá trình phân tích
thứ bậc
Analytic hierarchy process

De Novo programming

Hình 2.1 - Sơ đồ phân loại các loại bài toán ra quyết định đa tiêu chuẩn
2.2 Quy hoạch mục tiêu
Quy hoạch mục tiêu (Goal Programming, viết tắt là GP) là một nhánh của ra quyết định
đa mục tiêu và thuộc lớp các bài toán ra quyết định đa tiêu chuẩn liên tục dùng cho
việc quy hoạch các phương án ra quyết định. Khái niệm GP lần đầu tiên được sử dụng
bởi Charnes, Cooper và Ferguson vào năm 1955 và nó chính thức xuất hiện trong sách

-9-


của Charnes và Cooper vào năm 1961. Tiếp theo sau là các nghiên cứu của Lee ,
Ignizio và Cavalier và Romero. Scniederjans đã tóm lược lịch sử phát triển của các
bài báo trước năm 1995 có liên quan đến quy hoạch mục tiêu. Jones và Tamiz cũng đã
trình bày chi tiết sự phát triển của quy hoạch mục tiêu trong giai đoạn 1995 -2000.
Ứng dụng đầu tiên của Goal Programming vào kỹ thuật được thực hiện bởi James P.
Ignizio, trong việc thiết kế và thay thế các Ăngten được sử dụng trong chặn II của tàu
vũ trụ Apollo thế hệ Saturn V. Ứng dụng này được sử dụng để đưa tàu Apollo mang

người đầu tiên lên mặt trăng.
Ý tưởng của GP ban đầu là cực tiểu tổng các độ lệch khơng mong muốn (hình 2.2, nét
đậm) của các mục tiêu, theo thứ tự đối với mục tiêu có độ ưu tiên cao hơn trước sau đó
đến các mục tiêu có độ ưu tiên thấp hơn, trên cơ sở bảo toàn độ thoả mãn của các mục
tiêu cao hơn. Loại này được gọi là Pre-emptive goal programming hay Lexicographic.
Ignizio đã đưa ra giải thuật tối ưu tuần tự (Sequential optimazation) trình bày cách giải
bài toán này bằng một chuổi các bài tốn quy hoạch tuyến tính. Bài tốn Pre-emptive
goal programming được sử dụng khi thứ tự ưu tiên của các mục tiêu được xác định rõ
ràng và điều quan trọng là độ ưu tiên Pn được xem là vô cùng lớn so với độ ưu tiên
Pn+1.
X2

P2
d-

d+

d+

P3
d-

P1
d+

Solution

dX1
Hình 2.2 - Cực tiểu tổng các độ lệch không mong muốn

- 10 -


Các thuật ngữ trong bài toán quy hoạch mục tiêu:
-

Mục tiêu (Goals): là đích mà tổ chức hay cơng ty muốn nhắm đến.

-

Độ ưu tiên (Priority): là mức độ quan trọng của các mục tiêu.

-

Độ lệch (Deviation): là sự chênh lệch giữa giá trị đạt được của mục tiêu và điểm
mục tiêu lý tưởng mà tổ chức hay công ty nhắm đến.

-

Hàm mục tiêu: chỉ có một hàm mục tiêu duy nhất trong bài toán QHMT là cực tiểu
hoá các độ lệch.

-

Trọng số (Weight): mức độ quan trọng của các mục tiêu trong cùng một độ ưu tiên.

Để thành lập ràng buộc cho các mục tiêu , các ràng buộc cứng được biến đổi thành các
ràng buộc mục tiêu bằng cách dùng thêm hai biến lệch d- và d+ như trong bảng 2.2.
Trong đó d- và d+ là lượng nhỏ hơn và lượng lớn hơn giá trị mục tiêu mong muốn.
Bảng 2.2 - Thành lập các ràng buộc mục tiêu

Loại
Dạng ràng buộc
Biến lệch
mục tiêu
mục tiêu
được cực tiểu hóa

Khi các đích
đã đạt được

f i ( x) ≤ Ti

f i ( x) + d i− − d i+ = Ti

d i+

d i+ = 0; d i− ≥ 0

f i ( x) ≥ Ti

f i ( x) + d i− − d i+ = Ti

d i−

d i− ≥ 0; d i+ = 0

f i ( x) = Ti

f i ( x) + d i− − d i+ = Ti

d i− + d i+

d i− = 0; d i+ = 0

2.2.1 Các biến thể của quy hoạch mục tiêu.
Nếu người ra quyết định quan tâm nhiều đến việc so sánh trực tiếp các mục tiêu thì nên
sử dụng phương pháp quy hoạch mục tiêu có trọng số (Weighted or Nonpre-emptive
goal programming). Trong trường hợp này, tất cả các độ lệch được nhân với các trọng
số thể hiện mức độ quang trọng của nó, sau đó cộng lại thành giá trị tổng của hàm mục
tiêu. Thơng thường ta thấy rằng các độ lệch có đơn vị khác nhau do đó ta khơng thể
cộng trực tiếp lại với nhau. Để cải thiện điều này người ta thường nhân các độ lệch với
một hằng số chuẩn hóa. Các hằng số chuẩn hố thơng thường được sử dụng là giá trị

- 11 -


mục tiêu của các mục tiêu tương ứng (để chuyển các độ lệch về giá trị phần trăm), hoặc
khoảng mục tiêu tương ứng giữa giá trị tốt nhất và xấu nhất (để chuyển các độ lệch về
giá trị 0-1).
Đối với những người ra quyết định quan tâm đến việc đạt được sự cân bằng giữa các
mục tiêu mâu thuẩn nhau thì nên sử dụng loại quy hoạch mục tiêu Chebyshev. Được
giới thiệu bởi Flavell vào năm 1976 , loại biến thể này cục tiểu hóa các độ lệch khơng
mong muốn cực đại hơn là cực tiểu tổng các độ lệch. Phương pháp này sử dụng thang
đo khoảng cách Chebyshev, nó nhấn mạnh vào sự cân bằng giữa các phương án hơn là
tối ưu một cách “tàn nhẫn”.
2.2.2 Những điểm mạnh & yếu của quy hoạch mục tiêu.
Điểm mạnh chính của GP là tính đơn giản và dễ sử dụng của nó. Phương pháp quy
hoạch mục tiêu có trọng số và Chebyshev có thể được giải bằng các phần mềm máy
tính quy hoạch tuyến tính sẳn có. Quy hoạch mục tiêu Lexicographic có thể được giải
bằng một chuổi các mơ hình quy hoạch tuyến tính như được mơ tả bởi Ignizio và

Cavalier . Quy hoạch mục tiêu có thể giải được một số lượng biến, ràng buộc và mục
tiêu tương đối lớn.
Điểm yếu đang được tranh luận là khả năng quy hoạch mục tiêu sinh ra các lời giải mà
nó khơng phải là lời giải hiệu quả Pareto. Điều này đã vi phạm khái niệm cơ bản của lý
thuyết ra quyết định, đó là, khơng có người ra quyết định hợp lý nào cố ý chọn những
lời giải mà nó khơng phải là lời giải hiệu quả Pareto. Tuy nhiên cũng đã có những kỹ
thuật để phát hiện ra khi nào thì trường hợp này sẽ xảy ra và xử lý để đưa lời giải này
vào vùng lời giải hiệu quả Pareto một cách thích hợp. Một vấn đề khác cũng gây nhiều
tranh luận là việc xác lập các trọng số thích hợp trong mơ hình quy hoạch mục tiêu.

- 12 -


Một vài tác giả đề nghị sử dụng AHP hoặc các phương pháp phân tích độ nhạy để xác
định các trọng số này.
2.3 Hoạch định sản xuất.
Hoạch định và điều độ được ứng dụng rất nhiều trong thực tế với những tên gọi khác
nhau như lên kế hoạch, dự trù công việc, sắp xếp, phân công công việc v.v… Tuy
nhiên, với tên nào thì hoạch định và điều độ cũng cho thấy được những ảnh hưởng
quan trọng của nó lên công việc liên quan. . Hoạch định và điều độ tốt sẽ giúp cho công
việc được thực hiện một cách dễ dàng hơn, chi phí hiệu quả hơn.
Một kế hoạch sản xuất truyền thống, trong bất kỳ một tổ chức sản xuất nào, được xây
dựng qua thứ tự các bước: Hoạch định sản xuất tổng hợp (Aggregate Production Plan),
điều độ sản xuất chính (Master Production Schedule) và điều độ sản xuất ngắn hạn
(short-term Production schedule). APP đóng một vai trị hết sức quan trọng trong việc
chuyển các chiến lược từ kế hoạch kinh doanh của tổ chức vào kế hoạch sản xuất. Ở
đây thông tin đi theo 2 chiều, từ trên xuống và từ dưới lên. Kế hoạch tổng hợp được
thiết lập trên cơ sở chiến lược kinh doanh, do đó nếu khơng thỏa mãn mục tiêu của kế
hoạch kinh doanh thì kế hoạch kinh doanh phải bị điều chỉnh. Tương tự, nếu không xây
dựng được bản MPS hoặc bản điều độ nhân lực khả thi thì kế hoạch tổng hợp sẽ có thể

bị điều chỉnh. Vì vậy q trình hoạch định là động và được điều chỉnh theo dòng thông
tin hai chiều.
2.3.1 Hệ thống sản xuất nhiều giai đoạn
Một giai đoạn sản xuất cơ bản (hình 2.3), theo định nghĩa của Tabucanon (1988), bao
gồm một dây chuyền sản xuất hoặc thiết bị sản xuất và một kho chứa cho một sản
phẩm. Giai đoạn sản xuất cơ bản này nhận những đầu vào là các vật liệu thô hay sản

- 13 -


phẩm từ một hay nhiều giai đoạn khác, để gia cơng làm tăng giá trị sản phẩm và sau đó
là đưa đến một giai đoạn khác hoặc đưa ra thị trường.

Nguyên liệu thô
Sản xuất

Tồn kho

Đưa ra thị trường
Đến những
giai đoạn sau

Sản phẩm từ những
giai đoạn trước
Hình 2.3 - Một giai đoạn sản xuất cơ bản

Những giai đoạn sản xuất cơ bản nối kết với nhau tạo nên một hệ thống sản xuất nhiều
giai đoạn (hình 2.4). Đầu ra của mỗi giai đoạn sẽ được đưa vào kho chứa, từ đó có thể
là nguyên liệu đầu vào cho các giai đoạn sản xuất sau hoặc có thể cung cấp cho thị
trường như là một sản phẩm. Sản phẩm ở mỗi giai đoạn có thể khác nhau và mỗi giai

đoạn có thể có nhiều sản phẩm. Với cách xem xét này thì một hệ thống sản xuất nhiều
giai đoạn có thể chỉ là một nhóm các cơng đoạn sản xuất đơn giản, hoặc lớn hơn là
nhiều phân xưởng sản xuất trong một công ty cho đến sự liên kết của nhiều nhà sản
xuất, nhiều ngành nghề và thậm chí là nhiều đất nước.

- 14 -


Giai đoạn

Vào giai đoạn n

Đến giai đoạn khác

Vào giai đoạn 2

Vào giai đoạn 1

Đến giai đoạn khác

Nguyên liệu
đầu vào

Giai đoạn

Giai đoạn

Đưa ra
thị trường

Đưa ra
thị trường

Đưa ra
thị trường

Hình 2.4 - Hệ thống sản xuất nhiều giai đoạn .
2.3.2 Bài toán hoạch định sản xuất đa mục tiêu
Hệ thống sản xuất ở một nhà máy tương tự như mơ tả trên hình 2.4, với J cơng đoạn (giai
đoạn) trong quy trình sản xuất i loại sản phẩm. Bài toán hoạch định sản xuất đa mục tiêu
cho nhà máy trong t thời đoạn được xác lập trên cơ sở dữ liệu đầu vào như sau:
-

Quy trình sản xuất các loại sản phẩm.

-

Cấu trúc sản phẩm và thành phần nguyên liệu (BOM)

-

Thời gian gia công từng công đoạn của mỗi loại sản phẩm.

-

Các loại chi phí cấu thành nên giá thành sản phẩm

-

Năng lực lao động sẳn sàng.

-

Năng lực máy móc sẳn sàng (số lượng máy, khuôn mẫu, thời gian vận hành, …)

-

Nhu cầu sản xuất, được xác định trên cơ sở dự báo thị trường hoặc từ các đơn
đặt hàng của khách hàng.

- 15 -


Bảng 2.3 -Các mục tiêu điển hình trong hoạch định sản xuất
Mục tiêu
Cực đại lợi nhuận

Mô tả
Mục tiêu cuối cùng của một tổ chức vì lợi nhuận chính là lợi
nhuận.

Cực tiểu chi phí

Cực tiểu chi phí thường đồng nghĩa với tăng lợi nhuận.
Nhiều cơng ty dịch vụ khơng có lãi thường tìm kiếm cách
giảm chi phí. Cực tiểu chi phí cũng chính là cực tiểu lượng
vốn đầu tư cho chi phí sản xuất.

Tối đa dịch vụ khách

Thời gian giao hàng và giao hàng đúng hạn là hai thước đo

hàng

về thời gian mang tính cạnh tranh tiên quyết. Cải thiện hai
chỉ số này đòi hỏi thêm lực lượng lao động, tăng cơng suất
thiết bị và lượng tồn kho.

Cực tiểu lượng tồn

Tích lũy tồn kho lớn rất tốn kém bởi vì tiền không thể sử

kho

dụng để đầu tư thêm vào sản xuất.

Cực tiểu những thay

Những thay đổi thường xuyên về sản lượng có thể gây ra

đổi về sản lượng

những khó khăn trong việc phối hợp cung ứng vật tư và đòi
hỏi cân đối lại dây chuyền sản xuất.

Cực tiểu những thay

Nhân lực dao động có thể gây ra giảm năng suất do những

đổi về nhân lực

nhân viên mới cần có thêm thời gian để quen việc.

Cực đại công suất nhà Những công ty có chiến lược tập trung vào sản phẩm đều
xưởng và máy móc

phải tận dụng hết cơng suất nhà xưởng và thiết bị.

Việc giải bài toán là đi tối ưu các mục tiêu hay chính sách theo thứ tự ưu tiên định sẳn
được đề ra bởi các nhà quản lý, trên cơ sở các ràng buộc về nguồn lực được xác định

- 16 -


trong dữ liệu đầu vào. Các mục tiêu tiêu biểu trong việc hoạch định sản xuất ở nhà máy
được trình bày trong bảng 2.3
Đầu ra của bài toán là các biến quyết định số lượng sản phẩm i được sản xuất ở công
đoạn j vào thời đoạn t. Kết quả này sẽ là cơ sở đề lập lịch trình sản xuất (điều độ),
chuẩn bị các nguồn lực cần thiết: nguyên liệu, nhân cơng, máy móc, tài chính,…
Trên đây là dạng chung tiêu biểu của bài toán hoạch định sản xuất đa mục tiêu, tùy
theo đặc điểm cụ thể của từng nhà máy mà ta xây dựng nên mơ hình phù hợp riêng.
Ứng với từng mơ hình cụ thể ta mới xác định các bộ dữ liệu đầu vào khác nhau. Trong
phần các nghiên cứu liên quan ở cuối chương này sẽ trình bày tóm tắt một số mơ hình
hoạch định sản xuất đa mục tiêu.

- 17 -