Masalah Optimasi Graf KAJIAN TEORI

12 2 Graf Lengkap adalah graf sederhana yang setiap pasang titiknya saling berikatan. Notasi graf lengkap n titik adalah . Berikut adalah graf dengan 4 titik dan 6 rusuk. V 1 e 1 V 4 e 2 e 3 e 4 e 5 V 2 e 6 V 3 Gambar 2.2 Graf dengan 4 titik dan 6 rusuk b Graf Ganda multigraph Graf ganda adalah graf yang mengandung gelang loop . Gelang Loop merupakan rusuk yang menghubungkan titik tertentu dengan dirinya sendiri. Berikut adalah graf ganda dengan loop pada e 2 dan e 3. V 1 e 1 V 3 e 2 e 3 V 2 Gambar 2.3 Graf ganda yang ditunjukan dengan loop pada e 2 dan e 3 c Graf Berarah Graf berarah adalah graf yang setiap rusuknya diberikan orientasi arah. Pada graf berarah, berlaku u,v ≠ v,u dimana u,v dan v,u menyatakan dua buah rusuk yang berbeda. Untuk rusuk u,v, titik u dinamakan titik asal dan titik v dinamakan titik terminal. Berikut adalah graf yang berarah dari V 1 menuju ke V 2. V 1 V 2 Gambar 2.4 Graf yang berarah dari V 1 menuju ke V 2 13 d Graf Berbobot Graf berbobot adalah graf yang setiap rusuknya diberi sebuah harga bobot yang berbeda-beda tiap rusuk. Bobot bergantung pada masalah yang dimodelkan, misalnya dapat menyatakan jarak antara dua buah kota, biaya perjalanan dua buah kota, waktu tempuh perjalanan, ongkos produksi, dan sebagainya. Berikut adalah contoh dari graf yang memiliki bobot. V 1 3 3 V 2 2 V 3 Gambar 2.5 Graf yang memiliki bobot 3. Keterhubungan Menurut Tenia Elisa 2016: 117, keterhubungan dibagi menjadi 4 bagian, yaitu: a Perjalanan Walks Perjalanan dalam sebuah graf �=�,� adalah barisan terhingga dengan bentuk W = { 1 , 1 , 2 , 2 , 3 , 3 , …, −1 , } dimana rusuk menghubungkan titik dengan titik +1 . Berikut adalah contoh sebuah graf. e 1 e 3 e 9 e 2 e 8 e 7 e 5 e 4 e 6 Gambar 2.6 Graf G A B C E D 14 Contoh suatu perjalanan pada Graf � adalah A, 1 , B, 2 , C, 4 , D, 6 , E, 8 , A. b Lintasan Trails Lintasan adalah perjalanan dengan semua rusuk dalam barisan berbeda. Contoh suatu lintasan pada graf � adalah B, 2 , C, 3 , C, 4 , D, 6 , E, 8 , A. c Jalur Path Jalur adalah perjalanan dengan semua titik dalam barisan berbeda. Contoh suatu jalur pada graf � adalah A, 9 , B, 7 , E, 6 , D, 4 , C. d Sirkuit Circuit Sirkuit adalah lintasan yang berawal dan berakhir pada titik yang sama. Contoh suatu sirkuit pada graf � adalah A, 9 , B, 7 , E, 8 , A. C. Vehicle Routing Problem VRP Vehicle Routing Problem VRP pertama kali diperkenalkan oleh Dantzig dan Ramser 1959 dalam penelitiannya “the Truck Dispatching Problem”. Semenjak itu penelitian VRP terus berkembang. Perkembangan tersebut meliputi pendekatan pemecahan masalah dan munculnya kendala-kendala baru. Vehicle Routing Problem VRP adalah permasalahan optimasi mengenai adanya sejumlah pelanggan di titik lokasi tertentu yang memerlukan sejumlah barang dan harus dilayani oleh suatu depot pusat distribusi dengan menggunakan sejumlah kendaraan dengan kapasitas muat terbatas. VRP adalah istilah umum yang diberikan untuk permasalahan yang melibatkan rute kendaraan dengan berbasis depot yang melayani pelanggan yang tersebar dengan permintaan tertentu. Menurut Toth dan Vigo 2002, VRP adalah masalah penentuan rute 15 kendaraan dalam mendistribusikan barang dari tempat produksi yang dinamakan depot ke pelanggan dengan tujuan meminimumkan total jarak tempuh kendaraan. Fungsi secara umum dari VRP adalah meminimumkan jumlah kendaraan yang digunakan dan meminimumkan total jarak tempuh kendaraan. Tujuan umum VRP menurut Toth dan Vigo 2002 adalah : 1. Meminimalkan jarak dan biaya tetap yang berhubungan dengan penggunaan kendaraan. 2. Meminimalkan banyaknya kendaraan yang dibutuhkan untuk melayani permintaan seluruh pelanggan. 3. Menyeimbangkan rute-rute dalam hal waktu perjalanan dan muatan kendaraan. 4. Meminimalkan pinalti sebagai akibat dari pelayanan yang kurang memuaskan terhadap pelanggan, seperti keterlambatan pengiriman dan lain sebagainya. Menurut Toth dan Vigo 2002, komponen-komponen yang berkaitan dalam VRP yaitu pelanggan, depot, kapasitas kendaraan, dan rute kendaraan. Ditemukan juga variasi permasalahan utama atau batasan dari VRP, yaitu: 1. Capacitated VRP CVRP, yaitu setiap kendaraan mempunyai kapasitas angkut yang terbatas. 2. CVRP with time windows CVRPTW, yaitu setiap pelanggan harus dilayani dalam jangka waktu tertentu. 3. Multiple Depot VRP MDVRP, yaitu distributor memiliki banyak depot untuk melayani pelanggan. 16 4. VRP with pick-up and delivering VRPPD, yaitu pelanggan dapat mengembalikan baranag pada depot asal. 5. Split Delivery VRP SDVRP, yaitu pelanggan dilayani dengan kendaraan berbeda. 6. Stochastic VRP SVRP, yaitu munculnya beberapa besaran seperti jumlah pelanggan, jumlah permintaan, waktu pelayanan atau waktu perjalanan. 7. Periodic VRP PVRP, yaitu pengiriman hanya dilakukan diwaktu tertentu.

D. Capacitated Vehicle Routing Problem With Time Windows CVRPTW

Capacitated Vehicle Routing Problem with Time Windows CVRPTW adalah gabungan dari permasalahan capacitated vehicle routing problem CVRP dengan vehicle routing problem with time windows VRPTW. Tujuan dari CVRPTW adalah membentuk rute optimal untuk memenuhi permintaan pelanggan dengan kendala kapasitas dan waktu pelayanan agar diperoleh waktu dan jarak yang minimum. Permasalahan dalam CVRPTW adalah sebanyak � pelanggan akan dilayani dari sebuah depot, dengan sejumlah kendaraan yang memiliki kapasitas yang sama �. Untuk setiap pelanggan , =1, 2, …, � terdapat permintaan sebanyak , waktu pelayanan , dan pelayanan time window � = [ h , ] dengan h adalah waktu paling awal untuk melakukan pelayanan lower bound dan adalah waktu paling akhir untuk melakukan pelayanan upper bound. Dalam batas time windows � , permintaan dari pelanggan harus dipenuhi dengan sekali pelayanan saja. 17 Masalah CVRPTW dibentuk sebagai suatu graf berarah � = �,� dengan �= { , 1 , 2 , …, } adalah himpunan titik, adalah depot sebagai tempat kendaraan memulai dan mengakhiri rute perjalanan. �= { , | , ∈ �, ≠ } adalah himpunan rusuk atau garis berarah yang menghubungkan dua titik yaitu ruas jalan penghubung antar pelanggan atau antar depot dengan pelanggan. Setiap titik ∈ �, ≠ 0 memiliki permintaan sebesar . Himpunan = { 1 , 2 , …, } merupakan kumpulan kendaraan yang homogen dengan kapasitas maksimal sama yaitu �, sehingga panjang setiap rute dibatasi oleh kapasitas kendaraan. Setiap vertex , memiliki waktu tempuh yaitu waktu tempuh dari titik ke titik . Dari permasalahan CVRPTW tersebut, dapat dibentuk formulasi dalam bentuk model matematika dengan tujuan meminimumkan total jarak dan waktu pendistribusian dalam melayani semua pelanggan, dengan menggunakan variabel keputusan sebagai berikut : 1. Variabel � , ∀ , ∈�, ∀ ∈ , ≠ . Variabel � mempresentasikan ada atau tidaknya perjalanan dari pelanggan ke- ke pelanggan ke- oleh kendaraan ke- . x k { 2. Variabel , , dan , ∀ ∈�,∀ ∈ . Variabel menyatakan waktu dimulainya pelayanan pada pelanggan ke- oleh kendaraan ke- , menyatakan waktu saat kendaraan ke- meninggalkan depot dan menyatakan lamanya pelayanan di pelanggan ke- oleh kendaraan ke- . 18 3. Variabel � dan , ∀ , ∈�,∀ ∈ . Variabel � menyatakan kapasitas total kendaraan ke- setelah melayani pelanggan ke- , sedangkan menyatakan banyaknya permintaan pelanggan ke- . Oleh karena itu, fungsi tujuan untuk masalah CVRPTW adalah: Min � = ∑ ∑ ij ∑ � 2.1 dengan z merupakan fungsi tujuan dan merupakan waktu tempuh titik distribusi ke titik distribusi . Kendala dari permasalahan CVRPTW adalah sebagai berikut : 1. Setiap pelanggan hanya dikunjungi tepat satu kali oleh kendaraan yang sama. Pelanggan dengan titik tujuan yang sama hanya dikunjungi tepat satu kali oleh kendaraan yang sama. ∑ ∑ � =1 2.2 ∑ ∑ � =1. Pelanggan dengan titik asal yang sama hanya dikunjungi tepat satu kali oleh kendaraan yang sama. ∑ ∑ � =1 2.3 ∑ ∑ � =1. 2. Total jumlah permintaan pelanggan dalam satu rute tidak melebihi kapasitas kendaraan yang melayani rute tersebut. Misalkan terdapat rute dari ke dengan kendaraan , maka