طراحی مدل دو هدفه لجستیک امداد پس از وقوع بحران با در نظر گرفتن هزینه و زمان بهره گیری از بالگرد وبرنامه ریزی محدودیت-شانس (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
مقدمه و اهداف: مدیریت بحران در فاز پس از وقوع بحران جهت کاهش حداکثری خسارات از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. لجستیک امداد قابلیت انتقال سریع نیروهای امدادی و مواد مورد نیاز به مناطق آسیب دیده و نیز نجات آسیب دید گان را دارد. در هنگام وقوع بلایای طبیعی مانند زلزله، زیرساخت های فیزیکی مانند جاده ها و پل ها اغلب تخریب می شوند و در نتیجه، دسترسی به مناطق آسیب دیده بسیار دشوار و در اغلب موارد غیرممکن می شود. به همین دلیل، بالگردها مناسب ترین وسیله نقلیه برای کمک به آسیب دیدگان هستند. در این خصوص مسئله دیگری که مهم است تفاوت بین بالگردها از نظر زمان سرویس دهی می باشد که بدیهی است هر چه زمان سرویس کوتاه تر باشد، هزینه های آن بیشتر خواهد بود. لذا باید از طریق ابزار مشخصی توازنی بین دو هدف زمان و هزینه به وجود آید. روش ها: در این مقاله، با در نظر گرفتن شرایط پس از وقوع یک زلزله فاجعه بار در یک منطقه کوهستانی، یک مدل ریاضی برای لجستیک امداد پس از فاجعه پیشنهاد می شود تا نحوه امدادرسانی و برنامه ریزی جهت اعزام بالگردها به مناطق آسیب دیده و نجات و انتقال افراد آسیب دیده به تسهیلات موقت سرویس دهی به ایشان را پوشش دهد. همچنین موضوع وجود عدم قطعیت جمعیت آسیب دیده و تقاضا برای پرسنل امداد و نجات نیز وجود دارد که باید به نحوی مدیریت شود. در این رابطه ابتدا یک مدل ریاضی در حالت قطعی پیشنهاد می شود و سپس با استفاده از روش برنامه ریزی محدودیت-شانس و در نظر گرفتن عدم قطعیت دو پارامتر مورد اشاره به صورت احتمالی، مدل احتمالی مورد نظر مجددا به قطعی تبدیل می شود. همچنین از دو روش معیارجامع و محدودیت اپسیلون برای حل مدل دو هدفه بر حسب زمان و هزینه استفاده می شود. یافته ها: از یافته های مهم این تحقیق می توان به نوع تعریف متغیرهای تصمیم مدل ریاضی اشاره کرد. یکی از متغیرهای تصمیم مهم تحقیق، ظرفیت در نظر گرفته شده برای آماده شدن و اعزام پرسنل امدادی در هر تسهیل موقت است. این ظرفیت طراحی شده قاعدتا باید از یک حداکثر مقدار ممکن به دلایل فنی کوچک تر یا مساوی باشد و از طرفی نیز به طور عملیاتی تعداد افراد اعزام شده توسط کلیه بالگردها از یک تسهیل موقت طی سفرهای مختلف، باید از این ظرفیت طراحی شده کوچکتر یا مساوی باشد. مشابه این محدودیت ها برای ظرفیت طراحی شده برای درمان جمعیت آسیب دیده هر در تسهیل موقت وجود خواهد داشت. به عبارت دیگر این ظرفیت مورد نظر باید از یک مقدار حداکثری کوچکتر یا مساوی و از جمعیت آسیب دیدگان انتقال یافته به این تسهیل توسط بالگردهای مختلف و در سفرهای مختلف بزرگتر یا مساوی باشد. همچنین دو محدودیت مهم این تحقیق نیز رعایت حداکثر ساعات پروازی هر بالگرد و همچنین تضمین یک سطح خدمت برای پوشش جمعیت آسیب دیده می باشد که به کمک کتغیرهای تصمیم مورد اشاره تعریف آنها ممکن شده است. از یافته های دیگر تحقیق به نحوه مدلسازی مسئله با در نظر گرفتن تضاد بین هزینه و زمان سرویس دهی بالگردها می توان اشاره کرد که در قالب یک مدل دو هدفه صورت گرفته است. همچنین با توجه به اینکه در خصوص دو پارامتر برون زای تقاضای نیروی امدادی و جمعیت مناطق آسیب دیده دارای عدم قطعیت می باشند، با فرض برخورداری از توزیع نرمال با میانگین و انحراف استاندارد مشخص، محدودیت های مرتبط با آنها نهایتا به حالت قطعی تبدیل شده است. نتیجه گیری: مدل پیشنهادی با رویکرد محدودیت اپسیلون و همچنین روش معیار جامع توسعه یافته برای مطالعه موردی گسل تبریز حل شده است. به صورت پایلوت 13 منطقه آسیب دیده، با فرض وجود 3 مکان برای احداث تسهیل موقت و 5 نوع بالگرد در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با افزایش تقاضا برای نیروی امداد و مناطق آسیب دیده، میزان هزینه و زمان سرویس دهی افزایش می یابد که نشان دهنده عملکرد منطقی مدل توسعه داده شده می باشد.Designing a Bi-objective Post-Disaster Relief Logistics Model Considering Cost and Time of Utilizing Helicopters and Chance-Constraint Programming
Introduction: Disaster management in the post-disaster phase is crucial for minimizing damages. Relief logistics enable the rapid deployment of relief personnel and necessary materials to affected areas and the rescue of victims. During natural disasters like earthquakes, physical infrastructures such as roads and bridges are often destroyed, making access to affected areas extremely difficult or even impossible. For this reason, helicopters are the most suitable means of transport to assist the injured. In this context, another critical issue is the difference in service times between helicopters. Naturally, shorter service times result in higher costs. Therefore, it is essential to strike a balance between the dual objectives of time and cost.
Methods: This paper proposes a mathematical model for post-disaster relief logistics following a catastrophic earthquake in a mountainous region. The model aims to plan the deployment of helicopters to affected areas and manage the rescue and transportation of injured individuals to temporary facilities. The issue of uncertainty regarding the affected population and the demand for rescue personnel is also addressed. Initially, a deterministic mathematical model is proposed. Subsequently, the model is adapted using the chance-constraint programming method to incorporate the stochastic nature of the aforementioned parameters, converting them into deterministic constraints. Additionally, two approaches, the LP-metric method and the epsilon constraint method, are employed to solve the bi-objective model concerning time and cost.
Results and discussions: A key finding of this research is the formulation of decision variables in the mathematical model. One critical decision variable is the capacity allocated for preparing and dispatching relief personnel at each temporary facility. This designed capacity must not exceed a maximum allowable value due to technical constraints and, operationally, must also accommodate the total number of personnel deployed by all helicopters from the facility across multiple trips. Similar constraints apply to the capacity for treating injured individuals at each temporary facility. Specifically, this capacity must not exceed a predefined maximum and must also meet or exceed the population of injured individuals transported to the facility by various helicopters over multiple trips. Two additional important constraints addressed in this research include adherence to the maximum flight hours of each helicopter and ensuring a minimum level of service to cover the affected population. These constraints are made feasible through the defined decision variables. Another significant finding pertains to the modeling of the trade-off between helicopter service costs and times, represented as a bi-objective model. Moreover, given the uncertainty of the two exogenous parameters—relief force demand and the population of affected areas—these parameters are assumed to follow a normal distribution with specific means and standard deviations, and their associated constraints are ultimately converted into deterministic forms.
Conclusions: The proposed model is solved using the epsilon constraint method and the LP-metric method for a case study involving the Tabriz fault. In a pilot scenario, 13 affected areas were considered, with 3 potential locations for establishing temporary facilities and 5 types of helicopters. The results indicate that increased demand for relief personnel and affected areas leads to higher costs and longer service times, demonstrating the logical functionality of the developed model.
تبلیغات
