Logistics Xem “Tốc độ dòng chảy” và “Mật độ” là chìa khóa để giải quyết ùn tắc—Làm sáng tỏ các vấn đề hậu cần thông qua Jamology

  • Hiểu biết

Ùn tắc có thể xảy ra ở bất cứ đâu, trên đường đến các khu du lịch, trên các tuyến đường đi lại vào giờ cao điểm hoặc gần các công trình xây dựng. Giáo sư Katsuhiro Nishinari của Đại học Tokyo gọi việc nghiên cứu hiện tượng này là “sự tắc nghẽn” và nghiên cứu nó từ góc độ khoa học. Việc xác định ùn tắc và xử lý chúng một cách khoa học có thể đưa ra những gợi ý trong việc giải quyết các vấn đề không chỉ liên quan đến giao thông mà còn trong các lĩnh vực như hậu cần và sản xuất. Chúng tôi đã hỏi giáo sư về ùn tắc và các cơ chế để giảm bớt chúng.

Phỏng vấn
Giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Tiên tiến, Đại học Tokyo
Katsuhiro Nishinari

Tại sao bạn lại quan tâm đến việc “gây nhiễu”?

Mọi người thường nói những câu như “Hôm nay tôi bị kẹt xe,” nhưng cơ sở của những tình huống được gọi là tắc đường là gì? Có phải tất cả chúng ta chỉ sử dụng từ “kẹt” theo bản năng mà không có bất kỳ tiêu chí hay ranh giới nào không?

Khi còn là sinh viên, tôi đã nghiên cứu về động lực học chất lỏng và tình cờ đọc được một bài luận nói rằng, “dòng chảy của các phương tiện giống như dòng chảy của nước,” và điều đó đã thực sự mở rộng tầm mắt của tôi. Tôi nhận ra rằng giao thông có thể được coi là dòng chảy trong xã hội giống như nước và không khí được coi là dòng chảy trong động lực học chất lỏng, và nếu nó có thể được xử lý một cách khoa học, thì có thể giải quyết được tình trạng kẹt xe. Đây là điểm khởi đầu cho nghiên cứu của tôi cách đây 30 năm.

Xem hình phóng to.

Hình 1 Định nghĩa gây nhiễu

Những loại điều cần thiết để xác định gây nhiễu?

Hai khái niệm “tốc độ dòng chảy” và “mật độ” rất quan trọng. Trong trường hợp giao thông, tốc độ dòng chảy là số lượng phương tiện đi qua một địa điểm nhất định. Mặt khác, mật độ là có bao nhiêu phương tiện trong một khoảng thời gian đơn vị. Cho dù các phương tiện đang di chuyển là không liên quan. Để làm sáng tỏ mối quan hệ giữa hai khái niệm khác nhau này, một biểu đồ có thể được vẽ với tốc độ dòng chảy (tốc độ lưu lượng) trên trục tung và mật độ trên trục hoành (Hình 1). Lúc đầu, đồ thị tăng về bên phải vì tốc độ dòng chảy tăng khi mật độ tăng. Tuy nhiên, tốc độ dòng chảy đạt cực đại tại một điểm nhất định và từ đó trở đi, đồ thị sẽ nghiêng về bên phải. Cao điểm này là điểm bắt đầu kẹt xe. Chúng tôi hiểu rằng trước đỉnh là trạng thái không kẹt và sau đỉnh là trạng thái kẹt.

Cho đến những năm gần đây, ùn tắc không thể được biểu thị dưới dạng số và được nhiều người cảm nhận theo bản năng, nhưng giờ đây chúng có thể được biểu thị dưới dạng dữ liệu. Đối với phương tiện giao thông, mật độ là 25 phương tiện/km. Đó là khoảng 70 km một giờ nếu được chuyển đổi thành tốc độ và khoảng 40 m nếu được chuyển đổi thành khoảng cách giữa các phương tiện. Nếu việc duy trì khoảng cách 40 m giữa các phương tiện trở nên khó khăn khi di chuyển trên đường cao tốc, thì bạn đang bị tắc đường.

Định nghĩa về kẹt xe, đó là mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy và mật độ, có thể được áp dụng cho không chỉ giao thông mà bất kỳ loại dòng chảy nào. Do tốc độ dòng chảy luôn tăng và sau đó giảm, nên có thể thực hiện các phép đo hợp lý nếu trạng thái hiện tại được kiểm tra dựa trên biểu đồ trạng thái.

Ví dụ, trong trường hợp người dân, mật độ dân số 1,8 người trên 1 m 2 là giá trị số cho điểm ranh giới của kẹt xe. Vì sẽ xảy ra ùn tắc khi vượt quá 1,8 người, bạn có thể cố gắng cải thiện mức độ hài lòng về dịch vụ hoặc địa điểm nếu bạn nghĩ ra các biện pháp để ngăn chặn vượt quá con số đó.

Nguyên tắc là “vội vàng gây lãng phí”

Bạn thực hiện các thí nghiệm liên quan đến tắc đường. Những loại điều bạn đã học được từ họ?

Tôi đã đề cập đến điều này trong phần giải thích mà tôi đã đưa ra về định nghĩa, nhưng các thí nghiệm đã chỉ ra rằng thay vì di chuyển gần nhau trên đường cao tốc, mọi người có thể di chuyển với tốc độ tổng thể nhanh hơn nếu họ duy trì khoảng cách thích hợp giữa các phương tiện của mình (40 m). Khi khoảng cách giữa các phương tiện giảm xuống, mật độ sẽ tăng lên và điều này sẽ gây ra sự mất cân bằng với tốc độ dòng chảy. Từ đó sẽ phát triển thành mứt.

Ngoài ra, trong một thử nghiệm so sánh việc lái xe trên làn đường chậm gần lề đường nhất với việc chủ động lái xe nhanh hơn trên làn đường đang vượt, chúng tôi đã học được rằng những phương tiện tiếp tục di chuyển trong làn đường chậm có thể đạt được mục tiêu sớm hơn. Do có nhiều nút giao thông ra vào nên người dân tưởng sẽ mất nhiều thời gian, nhưng khi toàn tuyến cao tốc ùn tắc, lượng phương tiện chuyển sang làn vượt để đi nhanh hơn sẽ tăng lên. Do đó, mật độ phương tiện ở làn đi qua tăng lên, dễ xảy ra ùn tắc hơn, trong khi dòng xe ở làn đi chậm lưu thông thông suốt một cách bất ngờ.

Điều tương tự cũng xảy ra tại các trạm thu phí trên đường cao tốc. Đối với đường cao tốc hai làn hoặc ba làn, có rất nhiều cổng thu phí (Hình 2). Tuy nhiên, nhiều phương tiện đổ về trung tâm do quãng đường đến cổng ngắn hơn nên phải xếp hàng dài chờ đợi. Khi điều đó xảy ra, các cổng ở phía xa trung tâm tương đối không bị tắc nghẽn.

Xem hình phóng to.

Hình 2 “Vội vàng gây lãng phí” tại các cổng thu phí

Vì vậy, ngay cả khi chúng tôi chọn tùy chọn thường là nhanh nhất, đó có thể là lựa chọn sai.

Quy tắc phải tuân theo là “vội vàng gây lãng phí”, nhưng mọi người hiếm khi đưa ra lựa chọn dựa trên nó. Dù được thông báo đi tàu sau khi tàu chạy muộn do vào giờ cao điểm đi lại hoặc gặp sự cố, nhiều người vẫn cố lên tàu trước. Nếu bạn nghĩ về điều này với tư cách cá nhân, bạn sẽ cố ép mình lên tàu vì điều đó sẽ cho phép bạn đến đích sớm hơn. Tuy nhiên, vì hành động lên tàu sẽ khiến chuyến tàu bị chậm trễ hơn nữa và làm cho tình trạng tắc nghẽn tổng thể trở nên tồi tệ hơn, tốt hơn là bạn nên đợi chuyến tàu tiếp theo. Ở cấp độ cá nhân, chuyến tàu tiếp theo thường sẽ ít đông đúc hơn nên bạn có thể đi lại thoải mái hơn. Tôi ước mọi người đủ thoải mái để có đủ thời gian để không lên chuyến tàu chật cứng ngay trước mặt họ.

Có nghiên cứu về các loại mứt khác không?

Kết quả nghiên cứu về kẹt kiến đã thu hút sự chú ý. Những con kiến di chuyển theo một hàng, nhưng người ta phát hiện ra rằng không xảy ra ùn tắc. Một con kiến tiết ra pheromone và lắng đọng chúng ở đây đó trên mặt đất khi nó đi, và sau đó con kiến tiếp theo đi theo nó bằng cách dựa vào những pheromone đó. Nồng độ pheromone cố định trong khi tốc độ cố định, nếu đàn kiến tụ lại gần nhau hơn, lượng pheromone lắng đọng tăng lên dẫn đến nồng độ cao hơn bình thường. Người ta tin rằng những con kiến đã phát hiện ra điều này sẽ điều chỉnh tốc độ của chúng để duy trì một khoảng cách thích hợp giữa chúng. Tôi nghĩ đây là khả năng tránh tắc nghẽn mà loài kiến có được trong quá trình tiến hóa.

Thật là tuyệt vời. Con người chúng ta vẫn bị dày vò bởi ùn tắc hơn bao giờ hết.

Ngoài việc mất thời gian, những bất lợi của ùn tắc còn bao gồm tăng nguy cơ tai nạn. Sự cố va chạm xảy ra trên cầu vượt dành cho người đi bộ tại sự kiện bắn pháo hoa ở thành phố Akashi năm 2001 là do mật độ người đi bộ tăng bất thường. Ngoài ra, nhiều người đã chết trong các sự cố xảy ra trong các cuộc hành hương đến Mecca, nơi hàng chục nghìn người tụ tập. Ở Itaewon của Hàn Quốc cũng vậy, một vụ chen lấn đám đông đã dẫn đến cái chết của 158 người vào năm 2022. Nguyên nhân là do dòng người đổ về cả hai hướng vượt quá sức chứa của con hẻm. Sự cố này có thể đã được ngăn chặn nếu dòng chảy đã được kiểm soát thích hợp.

Ùn tắc dường như chỉ là một vấn đề, nhưng có những lĩnh vực nào mà chúng là một lợi thế không?

Có một số lĩnh vực. Ví dụ, vì nền kinh tế có thể được định nghĩa là dòng tiền, bạn có thể nói rằng dòng tiền không gây tắc nghẽn cho người nghèo. Tôi bắt đầu kẹt xe vì tôi ghét kẹt xe, nhưng tôi lại hoan nghênh kẹt xe vì tiền (cười).

Nhằm mục đích tối ưu hóa tổng thể bằng cách chia sẻ thông tin phù hợp

Ùn tắc cũng xảy ra trong các lĩnh vực như hậu cần và sản xuất.

Nhiều công việc khác nhau được thực hiện tại các cơ sở hậu cần, bao gồm việc đến, giải nén, sắp xếp, lưu trữ, lấy hàng, xử lý, kiểm tra, đóng gói và vận chuyển hàng hóa. Bí quyết và sự khôn ngoan được tích lũy trong mỗi quy trình và chúng tôi luôn cố gắng làm cho nó hiệu quả hơn. Tuy nhiên, nỗ lực của mỗi quy trình đều có giới hạn, vì ngay cả khi một trong các quy trình cải thiện tốc độ làm việc của nó, thì không phải lúc nào nó cũng mang lại hiệu quả cao hơn. Nếu quy trình tiếp theo vẫn được thực hiện ở cùng tốc độ, kẹt giấy sẽ xảy ra ở ranh giới giữa quy trình trước và quy trình tiếp theo và bộ đệm sẽ phải được thực hiện.

Để giảm bớt tắc nghẽn, điều quan trọng là phải xem xét điều này từ góc độ không phải là tối ưu hóa một phần mà là tối ưu hóa tổng thể. Một phương pháp như vậy trước tiên là đo từng thời gian làm việc riêng lẻ. Điều này sẽ cho phép bạn tìm các khu vực thực hiện công việc đặc biệt nhanh, sau đó giảm tốc độ xử lý để phù hợp với các hoạt động chậm hơn sao cho tốc độ tổng thể phù hợp. Chắc chắn điều quan trọng là phải nỗ lực cải thiện tốc độ công việc, nhưng nếu công việc được thực hiện sau đó chậm, số lượng lô hàng cuối cùng sẽ không tăng và hiệu quả của toàn bộ hoạt động sẽ không được cải thiện. Nếu các quy trình thực hiện công việc nhanh chóng giảm tốc độ, hàng tồn kho trung gian sẽ giảm. Điều quan trọng không phải là tăng tốc độ mà là tối ưu hóa hoạt động tổng thể.

Bạn có thể cho chúng tôi biết về các trường hợp khác mà các vấn đề đã được giải quyết bằng cách tập trung vào tốc độ và mật độ dòng chảy không?

Một trường hợp như vậy là các sân bay. Khi các chuyến bay quốc tế đến sân bay, lượng người trong sân bay tăng đột biến và sẽ xảy ra ùn tắc nếu vượt quá khả năng xử lý của các cửa nhập cảnh. Tuy nhiên, các hãng hàng không đã có dữ liệu liên quan bao gồm số lượng hành khách, số lượng người nước ngoài và số lượng hành lý. Nếu sân bay có thể nhận được thông tin đó trước, sân bay có thể điều chỉnh hệ thống của mình để đón hành khách cho phù hợp. Các hãng hàng không quản lý dữ liệu đó một cách riêng lẻ cho đến gần đây, nhưng một động thái đã được thực hiện để chia sẻ thông tin với Sân bay Narita và các ca làm việc của nhân viên tham gia kiểm tra nhập cư bắt đầu được tổ chức dựa trên dữ liệu đó. Tình trạng tắc nghẽn tại các cổng có thể được giảm bớt bằng cách tăng số lượng nhân viên vào những ngày có nhiều người nhập cảnh. Về mặt ùn tắc, việc tăng tốc độ dòng chảy (tức là số lượng người đi qua cổng) bằng cách tăng số lượng nhân viên có thể cho phép mọi người đi qua cổng mà không xảy ra kẹt xe ngay cả khi mật độ (tức là tình trạng tắc nghẽn) là giống nhau. Ngược lại, số lượng nhân viên có thể giảm vào những ngày có ít người nhập cảnh hơn, dẫn đến cải cách về giờ làm việc của nhân viên.

Việc quản lý toàn diện các thông tin như vậy cho phép giảm bớt nhiều loại ùn tắc khác nhau. Tất cả chúng ta đều cảm thấy khó khăn khi làm việc trong bối cảnh không chắc chắn, nhưng gánh nặng có thể giảm bớt bằng cách dự đoán tương lai. Điều tương tự không chỉ áp dụng cho các sân bay mà cả các ngành công nghiệp khác.

Áp dụng cho lĩnh vực hậu cần, ông có thể cho biết những loại thông tin nào có thể chia sẻ để giúp giải tỏa ùn tắc?

Trong logistics cũng vậy, việc chia sẻ thông tin về chuỗi cung ứng là vô cùng hiệu quả. Trong lĩnh vực hậu cần cho các cửa hàng bán lẻ, tôi nghe nói rằng việc phân phối hàng giá rẻ được quảng cáo trên tờ rơi là một thách thức. Mặc cả là một chiến lược quan trọng đối với các nhà bán lẻ và thông tin về thời điểm và những gì sẽ được bán với giá hời là một bí mật kinh doanh. Tuy nhiên, đối với ngành logistics đang phải đối mặt với vấn đề thiếu hụt lao động nghiêm trọng, các công ty mong muốn có được một lượng thông tin nhanh chóng để có thể chuẩn bị như đảm bảo tài xế. Ví dụ: nếu một công ty hậu cần có thể ký thỏa thuận không tiết lộ thông tin với các nhà bán lẻ và nhận được thông tin về các món hời trước 6 tháng, thì công ty đó có thể thực hiện các bước chuẩn bị cần thiết.

Bạn có nghĩ rằng tiến bộ sẽ được thực hiện với việc chia sẻ thông tin trong tương lai?

Trước đây, không cần phải lo lắng về hàng tồn kho vì bất cứ thứ gì được sản xuất ra đều được bán, nhưng hiện nay chúng ta đang ở trong thời đại sản xuất số lượng thấp hỗn hợp cao. Bây giờ chúng ta phải nghĩ về việc hợp lý hóa và tối ưu hóa tổng thể vượt ra ngoài khuôn khổ của một công ty.

Có tồn tại thuật ngữ “hiệu ứng bullwhip.” Khi bạn vung roi, mặc dù chuyển động sóng nhỏ ở gần bàn tay của bạn, nhưng nó sẽ tăng lên khi ở gần đầu roi. Theo cách tương tự, nếu các nhà bán lẻ cố gắng giữ thêm một ít hàng tồn kho, thì sẽ cần phải giữ nhiều hàng tồn kho hơn tại các điểm phân phối trung gian và các nhà sản xuất cũng sẽ phải tăng sản lượng và hàng tồn kho. Chia sẻ thông tin từ các nhà bán lẻ với các nhà sản xuất có thể giảm lượng hàng tồn kho không cần thiết.

Cuối cùng, vui lòng cho chúng tôi biết về một số thủ thuật có thể được sử dụng để tránh kẹt giấy.

Chúng tôi biết rằng có thể xảy ra ùn tắc tại các ranh giới. Nếu chúng ta xem xét ví dụ về một nhà máy, một thang máy chở đồ từ tầng hai lên tầng ba là một ranh giới, và do đó nếu mất cân bằng tốc độ dòng chảy ở đó, sẽ xảy ra kẹt ngay lập tức. Khi nghĩ về hậu cần trong một nhà máy, chúng ta nên biết những điểm có thể xảy ra ùn tắc để cung cấp một số không gian tại các ranh giới. Tôi tin rằng sẽ có lúc bạn nên quyết định rằng, chẳng hạn như bây giờ không nên mang một thứ gì đó lên tầng ba, nhưng không gian được cung cấp sẽ hoạt động như một vùng đệm. Suy nghĩ về vấn đề từ góc độ tối ưu hóa tổng thể theo cách này là mẹo để tránh ùn tắc. Do định nghĩa về kẹt, đó là mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy và mật độ, có thể được áp dụng cho bất kỳ loại dòng chảy nào, nên có thể nhắm đến sự cân bằng giữa tốc độ dòng chảy và mật độ mà tại đó kẹt sẽ không xảy ra.

Katsuhiro Nishinari

Sinh năm 1967. Đạt học vị Tiến sĩ. bằng cấp (kỹ thuật) sau khi kết thúc khóa học tiến sĩ tại Trường Kỹ thuật, Đại học Tokyo. Trở thành Giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Tiên tiến, Đại học Tokyo. Chuyên ngành là vật lý toán học. Nhận Giải thưởng Xuất bản Khoa học Kodansha và Giải thưởng Sách Nikkei BP BizTech cho cuốn sách “Jamology” (Shincho Sensho) năm 2007. Được Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ bình chọn là “Đóng góp đáng kể cho Khoa học và Công nghệ 2013” năm 2013. Giành giải Ig Nobel cho nghiên cứu về tình trạng tắc nghẽn do vừa xem điện thoại thông minh vừa đi bộ vào năm 2021.

  • * Bài viết này dựa trên nội dung của “Chế độ xem hậu cần: “Tốc độ dòng chảy” và “Mật độ” là chìa khóa để giải quyết ùn tắc—Làm sáng tỏ các vấn đề hậu cần thông qua tắc nghẽn” đăng trên TIN TỨC DAIFUKU số 226 (xuất bản tháng 1 năm 2020).

Để ý

Thông tin bạn sắp truy cập không phải để phát hành, xuất bản hoặc phân phối tại Hoa Kỳ. Bằng cách tiếp tục truy cập thông tin, bạn đồng ý và xác nhận rằng bạn không ở Hoa Kỳ.