Kasus Transportasi (Transportation Problem)
OPERATIONAL RESEARCH 1
(IE G2M3) Program Studi Teknik Industri Fakultas Rekayasa Industri Telkom UniversityAmelia Kurniawati Murni Dwi Astuti Aji Pamoso Puti Renosori Rio Aurachman
KASUS TRANSPORTASI
(TRANSPORTATION PROBLEM)
TUJUAN PEMBELAJARAN
- Memahami konsep metode transportasi dan penerapannya
• Memahami konsep solusi optimal permasalahan transportasi
• Memahami metode pencarian solusi layak dan solusi optimal
4 OUTLINE
Pendahuluan
Pemecahan Masalah Transportasi
Solusi basis layak awal
- Northwest corner method
- Least cost method
- Vogel’s Approximation Method (VAM)
- Perbaikan solusi basis layak awal
- Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution Method)
- Metode stepping stone
- Contoh Implementasi
Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan Pendahuluan
6
7
KASUS TRANSPORTASI
- Masalah transportasi umumnya berkaitan dengan masalah pendistribusian suatu produk dari beberapa sumber ke sejumlah tujuan dengan biaya yang minimum.
8
KASUS TRANSPORTASI
Pabrik Pusat Distribusi/Depot
5
1 100
1
25
4
3
70
30
2
7
2
4
5
3 100
6
7 Berapa yang harus dikirim dari
15
4 gudang 1 dan 2 ke masing-masing
RUMUSAN PEMROGRAMAN LINIER
- Terdapat m sumber (misal: gudang) dimana produk disimpan.
- Terdapat n tujuan (misal: pasar) dimana produk dibutuhkan.
- Ketersediaan pasokan dari sumber : a
i (i
= 1, 2, …, m)
- Permintaan dari tujuan : b
j (j = 1, 2, …, n) 9
10
RUMUSAN PEMROGRAMAN LINIER
- Biaya pengiriman dari sumber i ke tujuan j :
c (i = 1, 2, …, m; j = 1, 2, …, n). Jika suatu ij
sumber i tidak dapat memasok suatu tujuan
j, maka c = M (M bilangan positif yang ij sangat besar).•Permasalahannya adalah menentukan jumlah
produk yang dikirim dari sumber i ke tujuan j
(dinyatakan dengan x ) yang meminimumkan
ij biaya transportasi (pengiriman) total.
11
RUMUSAN PEMROGRAMAN LINIER
m n Z c x
ij ij
Minimize i 1 j
1 dengan pembatas-pembatas: n a x ij i
i = 1, 2, …, m j
1 m b x ij j j = 1, 2, …, n
i 1
x i, j
ij
MASALAH TRANSPORTASI DALAM BENTUK JARINGAN
1
2 m
1
2 n ... ...
Sumber Tujuan c ij a
1 a
2 a i a m b
1 b
2 b j b n 12 MASALAH TRANSPORTASI STANDAR/SEIMBANG (STANDARD/BALANCED TRANSPORTATION PROBLEM) Minimize dengan pembatas-pembatas: j = 1, 2, …, n i = 1, 2, …, m 13
m i n j
ij ij
Z x c
1
1 i n j ij a x
1 j m i ij b x
1
ij x
n i j m j i b a
1
1 j i,
MASALAH TRANSPORTASI TAK SEIMBANG Minimize dengan pembatas-pembatas: j = 1, 2, …, n, n+1 i = 1, 2, …, m j = n+1 adalah tujuan fiktif dengan permintaan dan 14
m i n j ij ij
1
,..., 2 , 1 ,
m i c n i
1 j i,
1
1
n i j m j i n b a b
1
n i j m j i b a
Z x c
1 ij x
1 j m i ij b x
1
1 i n j ij a x
1
1
1 ,
MASALAH TRANSPORTASI TAK SEIMBANG Minimize dengan pembatas-pembatas: j = 1, 2, …, n i = 1, 2, …, m+1 j = n+1 adalah sumber fiktif dengan pasokan dan 15
1
,
,..., 2 , 1 ,
n j c j m
1 j i,
1
1
m j i n i j n a b a
1
n i j m j i b a
1 ij x
1
1 j m i ij b x
Z x c i n j ij a x
1 m i n j ij ij
1
1
1
TABEL TRANSPORTASI
Tujuan Pasokan
D 1 D 2 D n
Sumbe r
S 1 c 11 c 12 c 1n a 1 x 11 x 12 x 1n S 2 c 22 c 22 c 2n a 2 x 12 x 22 x 2n S m c m1 c m2 c mn a n x m1 x m2 x mn
Permintaan
b 1 b 2 b m 16
17
CONTOH KASUS
To Albuquerque Boston Cleveland
From Des Moines $5 $4 $3 Evansville $8 $4 $3 Fort Lauderdale $9 $7 $5
Fort Lauderdale (300 units Albuquerque (300 units required) Des Moines
(100 units capacity) Evansville (300 units capacity) Cleveland
(200 units required) Boston (200 units required)
To Albuquerque Boston Cleveland
From Des Moines $5 $4 $3 Evansville $8 $4 $3 Fort Lauderdale $9 $7 $5 18
19
TRANSPORTATION MATRIX
Des Moines To Factory capacity
Albuquerque Boston Cleveland From capacity constraint
$5 $4 $3 Des Moines
100 Cell representing
$8 $4 $3 a possible Evansville
300 source-to- destination
$9 $7 $5 Fort Lauderdale
300 shipping assignment
Warehouse (Evansville
300 200 200 700 requirement to Cleveland)
Cost of shipping 1 unit from Fort Cleveland Total demand Lauderdale factory to Boston warehouse warehouse demand and total supply
Contoh Kasus II 20 Shipping costs, Supply, and Demand for Powerco Example
From To City 1 City 2 City 3 City 4 Supply (Million kwh) Plant 1 $8 $6 $10 $9
35 Plant 2 $9 $12 $13 $7
50 Plant 3 $14 $9 $16 $5
40 Demand
45
20
30
30 (Million kwh)
- 6X
- 10X
- 9X
- 9X
- 12X
- 13X
- 7X
- 14X
- 9X
- 16X
- 5X
33
LP Formulation of Powerco’s Problem Min Z = 8X
11
12
13
14
21
22
23
24
31
32
34 S.T. :
X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
- X
21
34 >= 30 21
24
14
X
33 >= 30
23
13
X
32 >= 20
22
12
X
31 >= 45 (Demand Constraints)
11
11
X
34 <= 40
33
32
31
X
24 <= 50
22
21
X
14 <= 35 (Supply Constraints)
13
12
23
Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
24 Algoritma Pemecahan
- Perumusan masalah dalam masalah transportasi
Langkah 0:
- – standar
- Penentuan solusi basis layak awal
Langkah 1:
- – Langkah 2:
- Pemeriksaan optimalitas. Jika solusi optimal maka
- –
METODE PENENTUAN SOLUSI BASIS LAYAK AWAL
- Northwest corner method
- Least cost method
- Vogel’s approximation method (VAM) 25
Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
NORTHWEST CORNER RULE (0)
Merupakan pemecahan awal yang layak, namun belum optimal sehingga harus dilanjutkan ke tahap selanjutnya dengan mempergunakan metode lanjut.
Prosedur: (1) Pengisian sel/kotak dimulai dari ujung kiri atas. (2) Alokasi jumlah maksimum (terbesar) sesuai syarat sehingga layak untuk memenuhi permintaan. (3) Bergerak ke kotak sebelah kanan bila masih terdapat suplai yang cukup. Kalau tidak, bergerak ke kotak di bawahnya sesuai demand. Bergerak terus hingga suplai habis dan demand terpenuhi. 27
NORTHWEST CORNER RULE (1)
6
Pabrik Ketersediaan Produk 28
4 Konsumen
4
3
4
5
8
6
2
2
7
4
5
8
10
3
1
2
7
2
7
1
3
10
8
5
4
7
2
6
6
8
5
1
3
4
2
2
2
7
2
1
3
10
8
5
4
7
4 NORTHWEST CORNER RULE (2) 29
6
6
8
5
1
3
4
4
2
1
4
3
5
8
6
6
7
6
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE (3) 30
2
1
4
5
8
6
6
7
3
3
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE (4) 31
2
3
1
5
8
6
6
7
3
1
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE (5) 32
2
3
1
4
8
6
6
7
3
1
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE (6) 33
2
3
1
8
6
6
7
3
1
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE (7) 34
2
3
1
8
6
6
7
3
1
2
4
5
8
10
3
1
2
4 NORTHWEST CORNER RULE SOLUSI BASIS LAYAK 35 Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
LEAST COST RULE (1)
6
4 37
4
3
4
5
8
6
2
2
7
4
5
8
10
3
1
2
7
LEAST COST RULE (2)
6
1 38
4
3
4
5
8
6
2
2
7
4
5
8
10
3
1
2
7
LEAST COST RULE (3)
7
4 39
3
4
5
8
6
6
2
2
6
4
5
8
10
3
1
2
1
LEAST COST RULE (4)
1
3 40
4
5
8
6
6
7
2
2
2
4
5
8
10
3
1
2
4
LEAST COST RULE (5)
1
4 41
3
2
8
6
6
7
2
2
2
4
5
8
10
3
1
2
4
LEAST COST RULE (6)
1
2 42
3
2
8
6
6
7
2
2
2
4
5
8
10
3
1
2
4
LEAST COST RULE SOLUSI BASIS LAYAK AWAL
2
2
8
6
6
7
1
4
4
2
5
8
10
3
1
2
2
3 43 Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM) (0) 45 Prosedur Pemecahan: (1) Hitung perbedaan antara dua biaya terkecil dari setiap baris dan
kolom. Nilai perbedaan/selisih ditulis di baris/kolom baru di samping
baris/kolom yang ada (disebut baris/kolom penalti).(2) Pilih baris atau kolom dengan nilai penalti terbesar, lalu beri tanda kurung. Jika nilai pada baris atau kolom adalah sama, pilih yang dapat memindahkan barang paling banyak. (3) Dari baris/kolom yang dipilih pada (2), tentukan jumlah barang yang bisa terangkut dengan memperhatikan pembatasan yang berlaku bagi baris atau kolomnya serta sel dengan biaya terkecil. (4) Hapus baris atau kolom yang sudah memenuhi syarat sebelumnya (artinya suplai atau demand telah dapat terpenuhi).
(5) Ulangi langkah (1) sampai (4) hingga semua alokasi terpenuhi.
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM) (1)
7
3
4
5
4 Penalti
4
3
4
5
8
6
6
1
46 Pena
7
4
5
8
10
1
3
1
2
2
2
lti
3
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM) (2) 47 Pena
6
1
2
3
4 Penalti
4
3
1
5
8
6
7
lti
1
7
4
5
8
10
3
1
2
2
2
4
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM) (3) 48 Pena
4
2
3
4 Penalti
3
1
5
8
6
6
7
3
lti
3
4
5
8
10
3
1
2
2
2
1
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM) (4) 49 Pena
3
3
1
5
8
6
6
7
4
4
lti
5
8
10
3
1
2
2
2
1 Penalti
VOGEL’S APPROXIMATION METHOD (VAM)
SOLUSI BASIS LAYAK AWAL
2
6
4 Biaya transportasi total Z = 68
4
3
4
1 Permintaan
3
1
5
8
6
7
2
50 Pasokan
3
7
4
5
8
10
3
3
1
2
4 Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
52 PERBAIKAN SOLUSI BASIS LAYAK AWAL
- Pemeriksaan optimalitas
Perbaikan solusi basis layak awal
- – Penentuan solusi basis layak yang baru
- – Metode:
- Metode u-v atau MODI (Modifed
- –
Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
54
METODE U-V (1)
Untuk sebarang solusi basis layak, tentukan nilai
u (untuk semua i) dan v (untuk semua j) sedemikian
i j hingga u v c i j ij untuk setiap variabel basis x ij (Nilai u dan v bisa positif, negatif atau nol). i j
Untuk variabel non basis: c c u v
ij ij i j
METODE U-V (2)
Untuk variabel non basis: c c u v
ij ij i j
Kondisi optimalitas (masalah minimize) terjadi apabila untuk semua variabel non basis c c u v
ij ij i j
Jika kondisi belum optimal, variabel yang masuk basis adalah yang mempunyai paling negatif (masalah c ij minimize) MISAL DIBERIKAN SOLUSI BASIS LAYAK AWAL DENGAN LEAST COST METHOD 56
2
4
2
8
6
6
7
1
2
2
4
5
8
10
3
1
2
3
PENERAPAN METODE U-V
Enam persamaan dengan tujuh u
1 v variabel yang tak diketahui
1
4 terdapat tak hingga solusi yang u
10 v
2
1 mungkin u
5 v
2
3 u
4 v
2
4 Untuk mendapatkan solusi,
u
7 v
3
1 suatu nilai variabel tertentu dapat u
6 v
3
2 ditetapkan sebarang, dan nilai yang lain dapat dipecahkan.
Misalnya, u = 0
1
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
4
4
4
3
4
3
2
5
8
6
6
7
=
u 3
1
58 v 1
= v 2 = v 3 = v 4 =
3
u 1
= 0
2
2
2
1
3
7
u 2
=
10
8
5
4
2
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
4
7
6
6
8
5
2
3
3
u 3
4
4
1
3
7
2
6
=
59 v 1
= v 2 = v 3 = v 4 =
3
u 1
= 0
2
2
2
1
3
u 2
4
=
10
8
5
4
7
2
1
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
c c u v ij ij i j
v = 7 v = 6 v = 2 v = 1
1 2 3 4- -5
2
2
2
1
u = 0 1
3
3
10
8
5
4
u = 3 2
7
2
4
1
7
6
6
8
u = 0 3
5
2
3
4
3
4
4
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
c c u v ij ij i j
v = 7 v = 6 v = 2 v = 1
1 2 3 4- -5
2
2
2
1
- 4
u = 0 1
3
3 10 -1
8
5
4
u = 3 2
7
2
4
1
7
6
6
8
4
7 u = 0 3
5
2
3
4
3
4
4
x masuk basis
11
- +
8
1
u 3
= 0
7
6
6
5
2
2
3
4
3
4
4
= min(3, 2) = 2 x keluar basis
4
7
2
v 1
= 7 v 2 = 6 v 3 = 2 v 4 = 1
u 1
= 0
2
2
1
4
3
3
u 2
= 3
10
8
5
-
SOLUSI BARU
7
4 Biaya transportasi total Z = 69
4
3
4
3
2
5
8
6
6
2
2
4
7
4
5
8
10
1
2
3
1
2
3
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
7
= 2
= 1 = 1 = 3
= 0 = 2 = 5
4
4
3
4
3
2
5
8
6
6
v 1 v 2 v 3 v 4 u 1
2
3
4
7
4
5
8
10
u 2
1
2
3
1
2
2
u 3
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
3
= 5
7
6
6
8
5
2
4
3
3
4
4
1
5
4
2
u 3
4
v 1
3
= 2 v 2 = 1 v 3 = 2 v 4 = 1
u 1
= 0
2
2
2
1
2
7
1
u 2
= 3
10
8
5
4
- -1
- +
2
= 5
7
6
6
8
5
3
3
4
3
4
4
= min(1, 4, 2) = 1 x keluar basis
u 3
4
v 1
3
= 2 v 2 = 1 v 3 = 2 v 4 = 1
u 1
= 0
2
2
2
1
2
7
1
u 2
= 3
10
8
5
4
- +
- +
SOLUSI BARU
6
4 Biaya transportasi total Z = 68
4
3
4
1
3
1
5
8
6
2
2
4
3
7
4
5
8
10
3
3
1
2
7
PEMERIKSAAN OPTIMALITAS
4
4
4
3
4
1
3
1
5
8
6
6
7
= 5
u 3
v 1
= 2 v 2 = 1 v 3 = 1 v 4 = 0
3
u 1
= 0
2
2
2
1
3
7
u 2
= 4
10
8
5
4
3
SOLUSI v 1
3
3
4
u 3
= 5
7
6
6
8
4
5
1
3
1
4
3
4
7
5
= 2 v 2 = 1 v 3 = 1 v 4 = 0
1
u 1
= 0
2
1
2
1
2
1
8
3
3
u 2
= 4
4
10
3
4
SOLUSI OPTIMAL
6
4 Biaya transportasi total Z = 68
4
3
4
1
3
1
5
8
6
2
2
4
3
7
4
5
8
10
3
3
1
2
7
MASALAH MAXIMIZE
Kondisi optimal :
Koefisien fungsi tujuan relatif untuk variabel non basis
tak positif Penentuan variabel non basis yang masuk basis Pilih variabel non basis dengan koefisien fungsi tujuan relatif paling positif
j i ij ij v u c c
72
V1 V2
= U i
1. Tetapkan U 1 = 0
2. Hitung nilai U i dan V j dengan menggunakan persamaan C ij = U i + V j , untuk sel yang mendapatkan alokasi.
3. Hitung Reduced Cost (K ij )= C ij -U i -V j, untuk sel yang tidak mendapatkan
alokasi.V4 V3 U1 U2 U3
C ij
- V
j U
1 , U
2 , U
Sel yang tidak mendapatkan alokasi Sel yang mendapatkan alokasi
1 , V
2 , V
3 , V
4 , K
12, K
14, K
21 , K
23 , K
24 , K
33 ? 73
3
, V
CONTOH
74
75 OPTIMAL
76
MISAL DIBERIKAN SOLUSI BASIS LAYAK AWAL DENGAN LEAST COST METHOD 772
4
2
8
6
6
7
1
2
2
4
5
8
10
3
1
2
3 Model Transportasi Pendahuluan Pencarian Solusi Basis Northwest corner
Least cost Vogel Approximation Method Pencarian Solusi
Optimal Metode u-v atau MODI (Modifed Distribution
Method) Metode stepping stone Degenerasi
Penerapan
79 Stepping-Stone Method
Metode Stepping Stone : Menekan ke bawah biaya transportasi dengan memasukkan variabel non basis (yaitu alokasi barang ke kotak kosong) ke dalam solusi. Dengan menggunakan solusi awal yang diperoleh melalui Least Cost Method yang belum optimum, akan ditunjukkan evaluasi masing-masing non basis.
a. Memilih salah satu sel kosong (yang tidak mendapatkan alokasi)
b. Mulai dari sel ini, kita membuat jalur tertutup melalui sel-sel yang
mendapatkan alokasi menuju sel kosong terpilih kembali. Jalur tertutup ini
bergerak secara horisontal dan vertikal saja.c. Mulai dengan tanda (+) pada sel kosong terpilih, kita menempatkan tanda (-) dan (+) secara bergantian pada setiap sudut jalur tertutup.
d. Menghitung indeks perbaikan dengan cara menjumlahkan biaya transportasi pada sel bertanda (+) dan mengurangkan biaya transportasi pada sel bertanda
STEPPING STONE
80
1
11
11 , buat jalur tertutup melalui sel yang sudah memiliki alokasi sampai kembali lagi ke x
2
8
6
6
7
4
2
2
4
5
8
10
3
1
2
2
3 Mulai dari sel x
STEPPING STONE (2)
81
4
2
8
6
6
7
1
2
2
4
5
8
10
3
1
2
2
3 Beri tanda (+) pada sel kosong terpilih, lalu tanda (-) dan (+) secara
STEPPING STONE (3)
82
4
11 dari nilai biayanya Maka, C = 2 – 1 + 4 – 10 = - 5
2
8
6
6
7
1
2
2
4
5
8
10
3
1
2
2
3 Hitung nilai improvement index C
STEPPING STONE (4)
83
4
12
2
8
6
6
7
1
2
2
4
5
8
10
3
1
2
2
3 Sel x
STEPPING STONE (5)
2
8
6
6
7
1
4
84
5
4
8
10
3
1
2
2
2
2
3 Improvement index C
12 = 2 – 1 + 4 – 10 + 7 – 6 =
- -4
STEPPING STONE (6)
Nilai improvement index setiap sel kosong Sel C
11 = -5 Sel C
12 = -4 Sel C
13 = 0 Sel C
22 = -1 Sel C
33 = 4 Sel C
34 = 7
86
STEPPING STONE (7)
1. Jika perbaikan dapat dilakukan, pilih jalur dengan
nilai indeks perbaikan yang paling negatif.
2. Pada jalurnya, pilih nilai alokasi terkecil dari kotak
yang memiliki tanda (-).3. Tambahkan nilai alokasi tersebut ke setiap kotak yang bertanda (+) dan kurangkan ke setiap kotak yang bertanda (-)
4. Ulangi iterasi sampai tidak ada lagi nilai perbaikan indeks yang negatif.
STEPPING STONE (8)
Nilai improvement index setiap sel kosong Sel C 11 = -5
Sel C
12 = -4 Sel C
13 = 0 Sel C
22 = -1 Sel C
33 = 4 Sel C
34 = 7 Nilai minus terbesar, maka dilakukan alokasi ulang pada sel x
11
STEPPING STONE (9)
88
2
1
3
10
8
5
4
1
4
2
7
6
6
8
2
3
2
2
2
4
2
2
1
3
10
8
5
2
x 11 , lihat nilai alokasi pada kotak bertanda (-) dan pilih nilai
4
1
7
6
6
8
2
3 Dari jalur sel
STEPPING STONE (10)
89
2
2
2
1 0 + 2 3 - 2
10
8
5
4
- 2
2
4 1 + 2
7
6
6
8
2
2
8
8
2
2
2
1
3
10
5
6
4
2
4
1
7
6
3
3 Tambahkan nilai
2 ke setiap kotak yang bertanda (+) dan kurangkan ke setiap kotak yang bertanda (-)
STEPPING STONE (11)
90
4
69
2
8
6
6
7
3
4
2
5
8
10
1
2
1
2
2
3 Alokasi baru dengan nilai solusi =
STEPPING STONE (13)
Nilai improvement index setiap sel Sel C 12 = 1
Sel C