Pandangan Logistik “Kecepatan Aliran” dan “Kepadatan” Adalah Kunci Mengatasi Kemacetan—Mengurai Masalah Logistik melalui Jamologi

  • Pengetahuan

Kemacetan dapat terjadi di mana saja, di jalan menuju resor wisata, di rute komuter pada jam sibuk, atau di dekat konstruksi. Profesor Katsuhiro Nishinari dari Universitas Tokyo menyebut studi tentang fenomena ini sebagai "jamologi", dan menelitinya dari perspektif ilmiah. Mendefinisikan kemacetan dan menanganinya secara ilmiah dapat memberikan petunjuk dalam memecahkan masalah tidak hanya terkait dengan lalu lintas tetapi juga di bidang seperti logistik dan produksi. Kami bertanya kepada profesor tentang kemacetan dan mekanisme untuk meredakannya.

Wawancara
Profesor di Pusat Penelitian Sains dan Teknologi Lanjutan, Universitas Tokyo
Katsuhiro Nishinari

Mengapa Anda menjadi tertarik pada "jamming"?

Orang-orang secara rutin mengatakan hal-hal seperti "Saya terjebak dalam kemacetan hari ini," tetapi apa dasar dari situasi apa yang disebut kemacetan? Apakah kita semua hanya menggunakan kata “jam” secara naluriah tanpa kriteria atau batasan apa pun?

Ketika saya masih mahasiswa, saya mempelajari dinamika fluida dan menemukan sebuah esai yang mengatakan, "aliran kendaraan mirip dengan aliran air", dan itu benar-benar membuka mata saya. Saya menyadari bahwa lalu lintas dapat dianggap mengalir dalam masyarakat seperti halnya air dan udara dianggap mengalir dalam dinamika fluida, dan jika dapat ditangani secara ilmiah, kemacetan dapat diatasi. Ini adalah titik awal penelitian saya 30 tahun yang lalu.

Lihat gambar diperbesar.

Gambar 1 Definisi jamming

Hal-hal apa yang diperlukan untuk mendefinisikan jamming?

Dua konsep "laju aliran" dan "kepadatan" itu penting. Dalam kasus lalu lintas, laju arus adalah berapa banyak kendaraan yang melewati suatu lokasi tertentu. Di sisi lain, kepadatan adalah berapa banyak kendaraan dalam satu satuan interval. Apakah kendaraan bergerak tidak relevan. Untuk menjelaskan hubungan antara dua konsep yang berbeda ini, grafik dapat diplot dengan laju aliran (laju lalu lintas) pada sumbu vertikal dan kerapatan pada sumbu horizontal (Gbr. 1). Pada awalnya, grafik naik ke kanan karena laju aliran meningkat seiring dengan peningkatan densitas. Namun, laju aliran mencapai puncaknya pada titik tertentu, dan sejak saat itu, grafiknya turun ke kanan. Puncak ini adalah awal kemacetan. Kami memahami bahwa sebelum puncak adalah keadaan tanpa kemacetan dan setelah puncak adalah keadaan dengan kemacetan.

Hingga beberapa tahun terakhir, kemacetan tidak dapat diekspresikan dalam bentuk numerik dan dianggap secara naluriah oleh banyak orang, tetapi sekarang dapat diekspresikan sebagai data. Dalam hal kendaraan, kepadatannya adalah 25 kendaraan per kilometer. Yaitu sekitar 70 km per jam jika dikonversi ke kecepatan, dan sekitar 40 m jika dikonversi ke jarak antar kendaraan. Jika menjaga jarak 40 m antar kendaraan menjadi sulit saat bepergian di jalan tol, maka Anda berada dalam kemacetan lalu lintas.

Definisi kemacetan, yaitu hubungan antara laju aliran dan kepadatan, dapat diterapkan tidak hanya pada lalu lintas tetapi pada semua jenis aliran. Karena laju aliran selalu naik dan kemudian turun, langkah-langkah logis dapat diambil jika keadaan saat ini dibandingkan dengan grafik keadaan.

Dalam kasus orang, misalnya, kepadatan penduduk 1,8 orang per 1 m 2 adalah nilai numerik untuk titik batas kemacetan. Karena kemacetan akan terjadi setelah 1,8 orang terlampaui, Anda dapat mencoba meningkatkan tingkat kepuasan layanan atau tempat jika Anda merancang langkah-langkah untuk mencegah terlampauinya jumlah tersebut.

Aturannya adalah "terburu-buru membuat pemborosan"

Anda melakukan eksperimen terkait kemacetan lalu lintas. Hal-hal apa yang telah Anda pelajari dari mereka?

Saya menyinggung hal ini dalam penjelasan yang saya berikan tentang definisi tersebut, tetapi percobaan telah menunjukkan bahwa alih-alih bepergian secara berdekatan di jalan bebas hambatan, orang dapat melakukan perjalanan dengan kecepatan yang lebih cepat secara keseluruhan jika mereka menjaga jarak yang sesuai antara kendaraan mereka (40 m). Ketika jarak antar kendaraan berkurang, kepadatan meningkat, dan ini akan menyebabkan hilangnya keseimbangan dengan laju aliran. Dari situ akan berkembang menjadi selai.

Selain itu, dalam percobaan di mana mengemudi di jalur lambat yang paling dekat ke bahu selama kemacetan dibandingkan dengan secara aktif mencoba mengemudi lebih cepat di jalur yang lewat, kami mengetahui bahwa kendaraan yang terus melaju di jalur lambat dapat mencapai tujuannya lebih cepat. Karena banyak pertigaan masuk dan keluar, orang membayangkan akan memakan waktu lama, tetapi begitu seluruh jalan tol menjadi padat, jumlah kendaraan yang beralih ke jalur yang lewat untuk melaju lebih cepat meningkat. Konsekuensinya, kepadatan kendaraan di jalur yang melintas semakin meningkat, membuat kemacetan semakin sering terjadi, sementara lalu lintas di jalur lambat tiba-tiba berjalan lancar.

Hal serupa terjadi di gerbang tol di jalan tol. Untuk tol dua lajur atau tiga lajur, banyak disediakan gerbang tol (Gbr. 2). Namun, banyak kendaraan yang menuju ke tengah karena jarak ke gerbang yang lebih pendek sehingga menyebabkan antrean di sana. Ketika itu terjadi, gerbang di sisi yang jauh dari pusat relatif tidak padat.

Lihat gambar diperbesar.

Gambar 2 “Terburu-buru membuat sampah” di gerbang tol

Jadi meskipun kita memilih opsi yang biasanya paling cepat, itu mungkin pilihan yang salah.

Aturan yang harus diikuti adalah "terburu-buru membuat pemborosan", tetapi orang jarang membuat pilihan berdasarkan itu. Sekalipun diumumkan untuk naik kereta berikutnya ketika kereta terlambat karena jam sibuk komuter atau kecelakaan, masih banyak orang yang mencoba naik kereta di depan mereka. Jika Anda memikirkan hal ini sebagai individu, Anda akan berusaha memaksakan diri naik kereta karena itu akan memungkinkan Anda tiba di tempat tujuan lebih cepat. Namun, karena tindakan naik kereta akan menyebabkan kereta menjadi semakin tertunda dan memperburuk keadaan kemacetan secara keseluruhan, lebih baik menunggu kereta berikutnya. Pada tingkat individu, kereta berikutnya seringkali kurang ramai sehingga Anda dapat melakukan perjalanan dengan lebih nyaman. Saya berharap orang-orang cukup santai untuk memiliki kelonggaran untuk tidak naik kereta yang penuh sesak tepat di depan mereka.

Apakah ada penelitian tentang berbagai jenis selai lainnya?

Hasil penelitian tentang selai semut telah menarik perhatian. Semut bergerak dalam barisan, tetapi ditemukan bahwa kemacetan tidak terjadi. Seekor semut mengeluarkan feromon dan menyimpannya di sana-sini di tanah saat ia berjalan, lalu semut berikutnya mengikutinya dengan mengandalkan feromon tersebut. Konsentrasi feromon tetap sementara kecepatannya tetap, jika semut berkerumun lebih dekat, jumlah feromon yang disimpan meningkat sehingga menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi dari biasanya. Diyakini bahwa semut yang mendeteksi ini menyesuaikan kecepatannya sehingga jarak yang sesuai dapat dipertahankan di antara mereka. Saya pikir ini adalah kemampuan untuk menghindari kemacetan yang diperoleh semut melalui proses evolusi.

Itu menakjubkan. Kita manusia tetap tersiksa oleh kemacetan seperti biasanya.

Selain kerugian waktu, kerugian kemacetan juga termasuk meningkatnya risiko kecelakaan. Insiden tabrakan yang terjadi di jembatan layang pejalan kaki pada acara kembang api di Kota Akashi pada tahun 2001 disebabkan oleh peningkatan kepadatan pejalan kaki yang tidak normal. Juga, banyak orang meninggal dalam insiden yang terjadi dalam ziarah ke Mekkah di mana puluhan ribu orang berkumpul. Di Itaewon di Korea Selatan juga, himpitan massa mengakibatkan kematian 158 orang pada tahun 2022. Hal itu disebabkan oleh arus orang yang mengalir ke dua arah melebihi kapasitas gang. Insiden ini mungkin dapat dicegah jika aliran telah dikontrol dengan tepat.

Kemacetan sepertinya menjadi masalah, tetapi apakah ada bidang yang menguntungkan?

Ada beberapa bidang. Misalnya, karena ekonomi dapat didefinisikan sebagai aliran uang, Anda dapat mengatakan bahwa aliran uang tidak macet bagi orang miskin. Saya memulai jamologi karena saya benci kemacetan, tetapi saya menerima kemacetan sehubungan dengan uang (tertawa).

Bertujuan untuk pengoptimalan secara keseluruhan dengan membagikan informasi yang sesuai

Kemacetan juga terjadi di bidang-bidang seperti logistik dan produksi.

Berbagai pekerjaan dilakukan di pangkalan logistik, termasuk kedatangan, pembongkaran, pengorganisasian, penyimpanan, pengambilan, pemrosesan, inspeksi, pengepakan, dan pengiriman barang. Ada akumulasi pengetahuan dan kebijaksanaan dalam setiap proses, dan kami selalu berusaha membuatnya lebih efisien. Namun, ada batasan untuk upaya setiap proses, karena meskipun salah satu proses meningkatkan kecepatan kerjanya, itu tidak selalu mengarah pada efisiensi yang lebih tinggi. Jika proses selanjutnya masih dilakukan dengan kecepatan yang sama, kemacetan akan terjadi pada batas antara proses sebelumnya dan proses selanjutnya, dan buffer harus diterapkan.

Untuk mengurangi kemacetan, penting untuk melihat ini dari perspektif bukan pengoptimalan sebagian tetapi pengoptimalan secara keseluruhan. Metode seperti itu pertama-tama mengukur setiap waktu kerja secara individual. Ini akan memungkinkan Anda menemukan area yang melakukan pekerjaan dengan sangat cepat, lalu mengurangi kecepatan pemrosesan agar sesuai dengan operasi yang lebih lambat sehingga kecepatan keseluruhan cocok. Sangat penting untuk melakukan upaya untuk meningkatkan kecepatan kerja, tetapi jika pekerjaan yang dilakukan setelahnya lambat, jumlah akhir pengiriman tidak akan meningkat, dan efisiensi operasi secara keseluruhan tidak akan meningkat. Jika proses yang melakukan pekerjaan dengan cepat mengurangi kecepatannya, persediaan perantara akan berkurang. Yang penting bukanlah meningkatkan kecepatan tetapi mengoptimalkan keseluruhan operasi.

Bisakah Anda memberi tahu kami tentang kasus lain di mana masalah telah diselesaikan dengan berfokus pada laju aliran dan kepadatan?

Salah satu contohnya adalah bandara. Ketika penerbangan internasional tiba di bandara, jumlah orang di bandara tiba-tiba meningkat dan kemacetan akan terjadi jika kapasitas pemrosesan gerbang imigrasi terlampaui. Namun, maskapai sudah memiliki data yang relevan termasuk jumlah penumpang, jumlah WNA, dan jumlah bagasi. Jika bandara dapat menerima informasi tersebut sebelumnya, maka dapat menyesuaikan sistemnya untuk menerima penumpang yang sesuai. Hingga saat ini, maskapai penerbangan mengelola data tersebut secara individual, tetapi sebuah langkah dibuat untuk berbagi informasi dengan Bandara Narita, dan pergantian staf yang terlibat dalam pemeriksaan imigrasi mulai diatur berdasarkan data tersebut. Kemacetan di gerbang dapat dikurangi dengan menambah jumlah staf pada hari-hari ketika banyak orang akan memasuki negara tersebut. Dalam istilah jamologi, meningkatkan laju aliran (yaitu, jumlah orang yang melewati gerbang) dengan menambah jumlah staf dapat memungkinkan orang untuk melewati gerbang tanpa terjadi kemacetan bahkan jika kepadatan (yaitu, keadaan padat) adalah sama. Sebaliknya, jumlah staf dapat dikurangi pada hari-hari ketika lebih sedikit orang yang masuk ke negara tersebut, yang mengarah pada reformasi jam kerja karyawan.

Manajemen yang komprehensif dari informasi tersebut memungkinkan pengurangan lebih lanjut dari berbagai kemacetan. Kita semua merasa bekerja keras saat berada di tengah ketidakpastian, namun beban tersebut dapat dikurangi dengan meramalkan masa depan. Hal yang sama berlaku tidak hanya untuk bandara tetapi juga industri lainnya.

Diterapkan pada logistik, dapatkah Anda memberi tahu kami jenis informasi apa yang dapat dibagikan untuk membantu mengurangi kemacetan?

Dalam bidang logistik juga, berbagi informasi tentang rantai pasokan sangat efektif. Dalam logistik untuk toko ritel, saya mendengar bahwa distribusi barang murah yang diiklankan di selebaran itu menantang. Tawar-menawar adalah strategi penting bagi pengecer, dan informasi tentang kapan dan apa yang akan dijual dengan harga murah adalah rahasia bisnis. Namun, untuk industri logistik yang menghadapi masalah serius dengan kekurangan tenaga kerja, perusahaan ingin mendapatkan informasi yang sedikit dengan cepat sehingga mereka dapat melakukan persiapan seperti mengamankan pengemudi. Misalnya, jika sebuah perusahaan logistik dapat menandatangani perjanjian kerahasiaan dengan pengecer dan menerima informasi tentang penawaran 6 bulan sebelumnya, perusahaan tersebut dapat melakukan persiapan yang diperlukan.

Apakah Anda berpikir bahwa kemajuan akan dibuat dengan berbagi informasi di masa depan?

Dahulu stok tidak perlu dikhawatirkan karena apapun yang diproduksi pasti laku, tapi sekarang kita berada di zaman high-mix low-volume production. Kami sekarang harus memikirkan tentang perampingan dan pengoptimalan keseluruhan yang melampaui kerangka kerja satu perusahaan.

Ada istilah "bullwhip effect." Saat Anda mengayunkan cambuk, meskipun gerakan gelombangnya kecil di dekat tangan Anda, gerakannya meningkat saat mendekati ujung cambuk. Dengan cara yang sama, jika pengecer mencoba menyimpan sedikit lebih banyak persediaan, lebih banyak persediaan perlu disimpan di titik distribusi perantara, dan produsen juga harus meningkatkan produksi dan persediaan. Berbagi informasi dari pengecer dengan produsen dapat mengurangi jumlah persediaan yang tidak perlu.

Terakhir, tolong beri tahu kami tentang beberapa trik yang dapat digunakan untuk menghindari kemacetan.

Kami tahu bahwa kemacetan mungkin terjadi di perbatasan. Jika kita melihat contoh sebuah pabrik, lift yang membawa barang dari lantai dua ke lantai tiga adalah sebuah pembatas, sehingga jika keseimbangan laju aliran hilang di sana, kemacetan akan segera terjadi. Saat berpikir tentang logistik di dalam pabrik, kita harus menyadari titik-titik di mana kemacetan mungkin terjadi untuk menyediakan ruang di perbatasan. Saya percaya akan ada saatnya Anda harus memutuskan bahwa, misalnya, sesuatu tidak boleh dibawa ke lantai tiga sekarang, tetapi ruang yang disediakan akan berfungsi sebagai penyangga. Memikirkan masalah dari perspektif pengoptimalan secara keseluruhan dengan cara ini adalah trik untuk menghindari kemacetan. Karena definisi kemacetan, yaitu hubungan antara laju aliran dan kerapatan, dapat diterapkan pada semua jenis aliran, maka dimungkinkan untuk mencapai keseimbangan antara laju aliran dan kerapatan di mana kemacetan tidak akan terjadi.

Katsuhiro Nishinari

Lahir tahun 1967. Meraih gelar Ph.D. gelar (teknik) setelah menyelesaikan kursus doktor di School of Engineering, The University of Tokyo. Menjadi Profesor di Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo. Spesialisasi adalah fisika matematika. Menerima Penghargaan Publikasi Ilmiah Kodansha dan Penghargaan Buku Nikkei BP BizTech untuk “Jamology” (Shincho Sensho) pada tahun 2007. Dipilih untuk “Kontribusi Signifikan terhadap Sains dan Teknologi 2013” oleh Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi pada tahun 2013. Memenangkan Hadiah Nobel Ig untuk penelitian tentang kemacetan akibat melihat smartphone sambil berjalan pada tahun 2021.

  • * Artikel ini didasarkan pada konten “Tampilan Logistik: “Kecepatan Aliran” dan “Kepadatan” Adalah Kunci Mengatasi Kemacetan—Mengurai Masalah Logistik melalui Jamologi” yang ditampilkan dalam DAIFUKU NEWS No. 226 (terbit Januari 2020).

Melihat

Informasi yang akan Anda akses bukan untuk dirilis, dipublikasikan, atau didistribusikan di Amerika Serikat. Dengan melanjutkan mengakses informasi, Anda menyetujui dan mengonfirmasi bahwa Anda tidak berada di Amerika Serikat.