Ứng dụng quy hoạch toán học trong quy hoạch tối ưu đội tàu khai thác thủy sản Việt Nam

 tàu cá Ninh Thuận thay đổi theo
hướng tăng nhanh số lượng tàu công suất dưới 20 CV
và tàu công suất trên 90 CV, chứng tỏ hoạt động khai
thác của ngư dân Ninh Thuận chủ yếu vẫn diễn ra ở
các vùng biển ven bờ. Từ năm 2012 đến 2016, năng
lực đội tàu thay đổi theo hướng tích cực khi tăngmạnh
số tàu trên 400 CV, số lượng tàu cá dưới 20 CV hoạt
động ven bờ từ 1.396/2,580 tàu ở năm 2012 (chiếm
tỷ lệ 54,1%) giảm xuống 1.168/2.706 tàu ở năm 2016
(chiếm tỷ lệ 37,4%) tổng số tàu cá toàn tỉnh, chứng tỏ
hoạt động khai thác của ngư dân ở tỉnh Ninh Thuận
thời gian qua chuyển từ vùng ven bờ ra xa bờ. Nhìn
chung, đội tàu khai thác hải sản của tỉnh cũng phát
triển tự phát, công nghệ đánh bắt lạc hậu nên không
thể đánh xa bờ và với số lượng tàu cá có công suất dưới
20 CV chiếm 47,2% tổng số tàu cá toàn tỉnh nên nghề
cá Ninh Thuận được xem là chậm phát triển hơn so
với các tỉnh trong khu vực.
Xây dựng dữ liệu đầu vào
Các chỉ sốmô hình
Đội tàu (i)
Từ Bảng 1, chia đội tàu khai thác ở Ninh Thuận ra 6
đội: Đội 1: Lưới kéo; Đội 2: Lưới vây; Đội 3: Lưới rê
cước; Đội 4: Câu các loại; Đội 5: Pha xúc; Đội 6: Nghề
khác (lặn, lồng bẫy)
Phân nhóm công suất (j)
Theonhư quy định chung, phân đội tàu khai thác thủy
sản ở tỉnhNinhThuận thành 04 nhóm theo công suất,
216
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(4):213-221
Hình 1: Sơ đồ giải thuật giải bài toán quy hoạch đội tàu khai thác thủy sản để xác định số lượng và phân bố
tối ưu của đội tàu thác thủy sản.
gồm nhóm 1: < 20CV; nhóm 2: (20 – 49) CV, nhóm
3: (50 - 89)CV, nhóm 4: (90 - 249)CV, nhóm 5: (250 -
399)CV, nhóm 6: 400CV.
Loài mục tiêu (k) và loài khai thác (s)
Đội tàuNinhThuận đánh bắt chính ở biểnĐôngNam
Bộ, vùng biển chiếm 11% tổng sản lượng hải sản đánh
bắt cả nước Kết quả điều tra, khảo sát nhật ký khai
thác cho thấy đội tàu khai thác ở vùng biển Ninh
Thuận đánh bắt 14 loài chính gồm Tôm, Cá Phèn, Cá
Mối, Mực ống, Cá Mú, Cá Hồng, Cá Nục, Cá Ngừ,
Thu, Cá Cơm, Cá Trác, Mực khơi, Cá Đổng, Bạc Má.
Ngư trường đánh bắt (l) và mùa vụ khai thác (m)
Ngư trường đánh bắt của đội tàu khai thác Ninh
Thuận là ở biểnmiền Trung và ĐôngNamBộ và cũng
được phân thành 3 khu vực khai thác là vùng ven bờ,
vùng lộng, vùng khơi. Mùa vụ khai thác được chia
thành hai vụ chính:
- Vụ cá Bắc: bắt đầu từ tháng 10 năm trước đến tháng
3 năm sau, cùng với gió mùa Đông Bắc.
- Vụ cá Nam: bắt đầu từ tháng 4 cho đến tháng 9 hàng
năm, cùng với gió mùa Tây Nam.
Các thông số khai thác của đội tàu
Trong nghiên cứu này, xác định các thông số khai thác
của đội tàu theo ý nghĩa như sau:
- Cường lực khai thác E tính bằng số lượng tàu (số
chuyến biển) của đội tàu khai thác (i), nhóm công suất
(j), bắt loài mục tiêu (k), khu vực khai thác (l), trong
mùa vụ (m).
- Năng suất khai thác theo ngày CPUE được tính bằng
tổng sản lượng đánh bắt tất cả loài đối tượng khai thác
của 1 tàu tính trong 1 ngày đi biển, được khảo sát thực
tế.
Các thông số kinh tế của đội tàu khai thác
Kết quả điều tra, khảo sát nhận được số liệu thực tế về
các thông số kinh tế của đội tàu khai thác tỉnh Ninh
Thuận gồm chi phí, thời gian chuyến biển, thu nhập
chủ tàu và thủy thủ.
Các yếu tố của thị trường
Các yếu tố thị trường gồm giá mua bán cá và nguyên
vật liệu phục vụ chuyến biển được điều tra thực tế vào
3/2017.
Các số liệu điều tra, khảo sát thực tế như đã nêu
ở phần trên đối với nghề cá tỉnh Ninh Thuận được
nhóm thực hiện đề tài thực hiện trong thời gian từ
217
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(4):213-221
Bảng 1: Năng lực và cơ cấu đội tàu khai thác Ninh Thuận 3
TT Danh mục Đơn vị Số lượng tàu (chiếc)
2005 2012 2016
I. Cơ cấu nghề
1 Lưới kéo chiếc 148 135 132
2 Vây rút chì chiếc 262 181 217
3 Rê nylon chiếc 566 1.128 612
4 Câu các loại chiếc 153 268 694
5 Pha xúc chiếc 388 508 606
6 Nghề khác chiếc 281 368 445
7 Dịch vụ hậu
cần
chiếc 12 20 50
II. Tổng số tàu cá chiếc 1.810 2.608 2.706
8 Tổng công suất CV 83.500 198.349 312.272
9 Công suất bình
quân
CV/chiếc 46,1 76,8 115,4
III. Phân nhóm công suất
10 < 20 CV 818 1.396 1.168
11 (20 ¸ 49) CV 495 429 398
12 (50 ¸ 89) CV 218 225 173
13 (90 ¸ 249) CV 251 284 431
14 (250 ¸ 399) CV 24 199 368
15  400 CV 4 47 168
1/2017 đến 3/2017 và được cho dưới dạng các bảng
trong tài liệu 5.
Kết quả chạy chương trình quy hoạch tối ưu
Với số liệu đầu vào của nghề cá Ninh Thuận như đã
nêu, tiến hành chạy chương trình quy hoạch tối ưu
đội tàu khai thác theo 2 giai đoạn như sau:
- Giai đoạn 1: xác định cường lực khai thác, tức số
lượng tàu (hay số chuyến biển) và phân bố nó theo
khu vực và mùa vụ
- Giai đoạn 2: dựa vào dữ liệu để xác định sản lượng
đánh bắt và lợi nhuận của chủ tàu và thu nhập thực tế
của thủy thủ.
Kết quả xuất ra
Kết quả vận hành mô hình cho phép thu được các kết
quả cụ thể như sau.
Lợi nhuân và tổng số lượng tàu tối ưu
Kết quả tính lợi nhuận, số lượng tàu (số lượng chuyến
biển) tối ưu của đội tàu khai thác Ninh Thuận được
cho ở Bảng 2, với biểu đồ so sánh cơ cấu đội tàu khai
thác ở NinhThuân năm 2016 và sau khi chạy chương
trình quy hoạch (Hình 2)3
Điều chỉnh cơ cấu đội tàu khai thác Ninh
Thuận
Thực tế cho thấy, đội tàu đánh bắt ở hầu hết địa
phương nghề cá nước ta đều phát triển tự phát, thiếu
sự kiểm soát chặt nên làm gia tăng số lượng tàu công
suất nhỏ, đánh bắt ven bờ hoặc làm các nghề gây ảnh
hưởng nguồn lợi, dẫn đến số lượng tàu đánh bắt thủy
sản đều vượt so với quy hoạch về nguồn lợi. Do đó,
để nâng cao hiệu quả khai thác thủy sản, các cơ quan
quản lý nghề cá nước ta cần nghiên cứu điều chỉnh
quy hoạch đội tàu đánh bắt nói chung và quy hoạch
cơ cấu nghề khai thác nói riêng theo đúng tình hình
thực tế nghề cá ở các địa phương. Vì vậy, vấn đề điều
chỉnh hợp lý cơ cấu cho đội tàu khai thác có vai trò,
ý nghĩa quan trọng và mang tính cấp thiết đối với
sự phát triển ổn định và bền vững cho nghề cá các
địa phương. Hướng chủ đạo của việc điều chỉnh cơ
218
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(4):213-221
Bảng 2: Bảng tính tổng hợp các thông số chuyến biển của đội tàu khai thác thủy sản ở Ninh Thuận
Đội
tàu
Số
lượng
tàu
(chiếc)
Số
lượng
chuyến
biển
(chuyến)
Số lượng tàu
(chiếc)
Số lượng
chuyến biển
(chiếc)
Tổng
doanh
thu
(tr. đ)
Các chi phí của đội tàu
(tr.đồng)
Tổng lãi
ròng
(tr.đồng)
Vụ
Bắc
Vụ
Nam
Vụ
Bắc
Vụ
Nam
Biến
đổi
Cố
định
Tổng
Lưới
kéo
69 14.884 69 69 7.439 7.445 127.555 38.038 13.688 51.726 89.517
Lưới
vây
133 7.175 133 128 3.688 3.487 245.202 75.735 32.839 108.574 169.467
Lưới
rê
cước
782 83.561 701 782 39.771 43.790 1.432.876626.631 165.016 791.647 806.245
Câu
các
loại
811 128.189 811 808 81.832 46.357 1.081.218583.636 183.433 767.069 497.582
Pha
xúc
236 19.177 236 236 10.321 8.856 703.467 264.272 90.738 355.010 439.195
Nghề
khác
284 78.800 264 284 37.950 40.850 343.179 49.956 24.185 74.141 293.223
Tổng 2.315 331.786 2.214 2.307 181.000 150.785 3.933.4971.638.269509.898 2.148.1672.295.228
Hình 2: Biểu đồ so sánh số lượng tàu 3/2017 và số lượng tàu tối ưu của đội tàu khai thác tỉnh Ninh Thuận
sau quy hoạch.
219
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(4):213-221
cấu là giảm dần những tàu công suất nhỏ, khai thác
ven bờ, làm các nghề khai thác xâm hại nguồn lợi và
môi trường sinh thái, gia tăng đội tàu công suất trên
400CV để phát triển đội tàu đi đánh bắt xa bờ.
Từ việc chạy chương trình giải bài toán tối ưu nêu
trên, với các dữ liệu đầu vào thực tế liên quan đến đặc
điểm nghề cá của tỉnh Ninh Thuận có thể xác định
được cơ cấu tối ưu của đội tàu khai thác tỉnh Ninh
Thuận theo nhóm công suất, nghề khai thác và khu
vực đánh bắt dưới dạng các biểu đồ xuất từ chương
trình như trình bày trênHình 33.
Hình 3: Các biểu đồ cơ cấu tối ưu của đội tàu khai
thác thủy sản tỉnh Ninh Thuận phân theo nhóm
công suất, nghề nghiệp, khu vực vàmùa vụđánh
bắt.
Mô hình quy hoạch đội tàu được xây dựng dựa trên
cơ sở lý thuyết toán tối ưu, với hàm mục tiêu về lợi
nhuận và các điều kiện ràng buộc về kinh tế, kỹ thuật
và chính sách quản lý. Kết quả tính từ mô hình và
chương trình quy hoạch tối ưu cho đội tàu khai thác
của tỉnh NinhThuận đã cho thấy sự phù hợp của mô
hình lý thuyết với thực tế trên cơ sở các kết quả sau.
- Cơ cấu đội tàu khai thác thủy sản Ninh Thuận theo
nhóm công suất là hợp lý khi có sự điều chỉnh rõ về
công suất, với việc giảmmạnh các đội tàu có công suất
vừa và nhỏ, cụ thể như giảmđến 38%đội tàu công suất
dưới 50 CV, cùng việc tăngmạnh các đội tàu công suất
lớn, đánh bắt xa bờ, cụ thể tăng 9% đội tàu công suất
trên 400 CV.
- Cơ cấu nghề của đội tàu khai thác được điều chỉnh
theo hướng giảm mạnh các nghề gây xâm phạm
nguồn lợi hoặc có hiệu quả kinh tế thấp, cụ thể như
giảm mạnh đội tàu lưới vây (giảm 67%) do điều kiện
ràng buộc giảmmạnh đội tàu nghề vây rút mùng, tiếp
theo là đội tàu làm các nghề pha xúc (giảm 61%), nghề
lưới kéo (giảm45%) do hủy hoại nguồn lợi thủy sản và
đội tàu làm nghề khác (giảm 43%) như lặn, lồng bẫy
do hiệu quả kinh tế thấp. Đồng thời tập trung phát
triển các đội tàu làm các nghề khai thác có hiệu quả
kinh tế cao, như đội tàu nghề lưới rê cước tăng thêm
28%, đội tàu câu các loại tăng 17%.
- Như đã nhận xét ở trên, cơ cấu nghề khai thác thủy
sản ở nước ta khá đa dạng với nhiều nghề hiệu quả
kinh tế cao như vây, rê, chụp mực nhưng cũng có
khá nhiều nghề gây nguy hại nguồn lợi như kéo,mành
đèn, pha xúc..., cùng với thiếu sự kiểm soát chặt của
cơ quan quản lý nên số tàu công suất nhỏ tăng, dẫn
đến cường lực khai thác vùng ven bờ lớn khiến cho
nguồn lợi bị giảm rất mạnh. Do đó việc điều chỉnh cơ
cấu và năng lực đánh bắt của đội tàu cũng là giải pháp
bảo vệ nguồn lợi quan trọng.
KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu đã xây dựng mô hình, giải thuật
và chương trình giải bài toán quy hoạch tối ưu đội
tàu khai thác phù hợp với đặc thù nghề cá Việt Nam
nói chung và của tỉnh NinhThuận nói riêng, đảm bảo
lợi nhuận đội tàu khai thác là lớn nhất trong các ràng
buộc về hiệu quả kinh tế, xã hội và nguồn lợi nhằm
phát triển ổn định và bền vững cho nghề cá. Với dữ
liệu đầu vào của mô hình có liên quan trực tiếp đến
nghề cá một địa phương, gồm năng suất khai thác
CPUE của các đội tàu khai thác, các thông số kinh
tế (tổng chi phí cho đội tàu, thời gian chuyến biển và
thu nhập của thủy thủ đoàn) và các yếu tố thị trường
(giá mua bán các sản phẩm khai thác và nguyên vật
liệu), kết quả đầu ra sẽ là số lượng và cơ cấu nghề hợp
lý của đội tàu khai thác ở địa phương phân bố theo
nghề, nhóm công suất, mùa vụ đánh bắt và khu vực
khai thác. Kết quả này sẽ là cơ sở khoa học và thực
tiễn quan trọng để cơ quan quản lý nghề cá nước ta
220
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(4):213-221
tiến hành sắp xếp, điều chỉnh cơ cấu đội tàu khai thác
theo nghề, nhóm công suất, mùa vụ và khu vực đánh
bắt, theo hướng giảmbớt số lượng các tàu có công suất
nhỏ khai thác ven bờ và phát triển đội tàu công suất
lớn đánh xa bờ nhằm tăng cường năng lực và hiệu quả
khai thác của từng nghề, góp phần nâng cao đời sống
của ngư dân.
LỜI CÁMƠN
Bài báo thuộc thể loại nghiên cứu được viết dựa trên
kết quả đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình tổ, đội
tàu khai thác thủy sản trên biển xa phù hợp với nghề
cá hiện nay của tỉnh Ninh Thuận” theo đặt hàng của
Ủy ban nhân dân tỉnh NinhThuận.
DANHMỤC TỪ VIẾT TẮT
CPUE - Catch Per Unit Effort: Năng suất khai thác
GA - Genetic Algorithm: Thuật toán di truyền
GAMS - General Algebraic Modeling System
TUYÊN BỐ VỀ XUNGĐỘT LỢI ÍCH
Tác giả xin cam kết là không có sự xung đột lợi ích
nào trong việc công bố bài báo này. Nếu có bất kỳ
xung đột lợi ích nào phát sinh, tôi xin chịu hoàn toàn
trách nhiệm với bài báo.
TUYÊN BỐĐÓNGGÓP CỦA CÁC TÁC
GIẢ
Tác giả xin cam đoan đây là nghiên cứu của riêng
mình và chịu trách nhiệm hoàn toàn đối với nội dung
bài báo.
TÀI LIỆU THAMKHẢO
1. Nguyễn Văn Kháng. Nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ cho
việc điều chỉnh cơ cấu đội tàu và nghề nghiệp khai thác hải
sản; 2012. Đề tài cấp Nhà nước, Viện Nghiên cứu Hải sản.
2. Buisman E, Salz P, Frost H, Accadia P. Bio-economic simulation
and optimization model for fisheries – FISHRENT; May 2011.
University of Copenhagen, Denmark, Technical Report.
3. Trần Gia Thái. Nghiên cứu xây dựng mô hình tổ, đội tàu khai
thác thủy sản trên biển xa phù hợp với nghề cá hiện nay của
tỉnh Ninh Thuận; 2017. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp tỉnh.
4. Trần Gia Thái. Thiết kế tàu thủy; 2012. Nhà xuất bản Khoa học
và Kỹ thuật.
5. https://www.gams.com/. [Online].
222
Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(4):213-222
Open Access Full Text Article Research Article
Faculty of Transportation Engineering,
Nha Trang University
Correspondence
Tran Gia Thai, Faculty of Transportation
Engineering, Nha Trang University
Email: thaitg@ntu.edu.vn
History
 Received: 12/01/2018
 Accepted: 21/12/2018
 Published: 31/12/2019
DOI : 10.32508/stdjet.v2i4.675
Copyright
© VNU-HCM Press. This is an open-
access article distributed under the
terms of the Creative Commons
Attribution 4.0 International license.
Application of mathematical programming for optimal
programming of Vietnamese fishing fleet
Tran Gia Thai*
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
ABSTRACT
The Vietnamese fishing fleet has been developing spontaneously without programming and con-
trol. It has bring about detrimental effect on the operate of fishing fleet, especially with a serious
impact on the resources. The programming of the fishing fleet, that has been set up by the our
fisheries authority, but so far there is no satisfactory solution for the complexity of the problem.
In this paper, we present the research results of the application of mathematical programming to
build a mathematical model, algorithms and programming to solve the programing problem for
Vietnamese fishing fleet. This is base to determine optimal size and distribution of specific fish-
ing fleet to achieve the highest profit with the economic, technical and fishing ground constrains
with the aim of ensuring the fishing sustainable development. This research have been applied to
learn the concrete conclusions regarding optimal size and dítribution under power, fishing gear
and ground of fishing fleet in Ninh Thuan province. The results show that the mathematical pro-
gramming model has been well suited to the reality. It is required to decrease the size of small
power fishing boat fleet that exploits in coastal areas and increse the size of high power fishing
boat fleet that exploits in offshore areas.
Key words: genetic algorithm, programming of fishing boat fleet, mathematical programming,
Ninh Thuan province
Cite this article : Gia Thai T.Application ofmathematical programming for optimal programming of
Vietnamese fishing fleet. Sci. Tech. Dev. J. – Engineering and Technology; 2(4):213-222.
223