مکان یابی هاب

در این مقاله مسأله جایابی شبکه ای از هاب های سلسله مراتبی با ساختار حلقوی معرفی شده است. مسأله مفروض را می توان به عنوان تلفیقی از شبکه هاب میانه سلسله مراتبی و شبکه هاب حلقوی دولایه دانست. در مدل ارائه شده مکان یابی هاب های اصلی و ثانویه  به نحوی انجام می شود که  هزینه های ارسال  جریان در شبکه نهایی کمینه شود. در طراحی شبکه هاب تحقیق حاضر هاب های اصلی به شکل حلقه به یکدیگر متصل می شوند و در ادامه تخصیص هاب های ثانویه و گره های تقاضا در شبکه با هدف بهینه سازی هزینه صورت می گیرد.  چنین مسأله ای در شبکه های مخابراتی و خطوط حمل و نقل سریع هنگامی که ایجاد اتصال نقطه به نقطه مابین تمام گره های تقاضا به لحاظ هزینه مقرون به صرفه نباشد کاربرد دارد. در این مقاله دو مدل برای مسأله پیشنهاد شده است. در ابتدا مدلی با متغیرهای سه اندیسه(شاخص) برای مسأله ارائه گردید که مدل مبتنی بر جریان نامیده می شود سپس مدل جدیدی با معرفی متغیرهای چهار اندیسه ارائه  گردیده که مدل مبتنی بر مسیر نامگذاری شده است.  برای حل مدل های مورد بحث از دو حل کننده نرم افزاری Cplex و Xpress در محیط نرم افزار بهینه سازی GAMS استفاده شده و در انتها مدل و حل کننده بهتر با توجه به نتایج به دست آمده معرفی شده است. همچنین با تغییر در پارامترهای ورودی حل کننده نرم افزاری زمان حل مسأله کاهش یافت. در این مقاله از مجموعه داده شناخته شده شبکه پستی  ترکیه برای ارزیابی و اعتبار سنجی  مدل ها استفاده شده است

مواد خطرناک، موادی هستند که به دلیل خواص شیمیایی و فیزیکی خود، ریسک قابل توجه ای بر ایمنی مردم و محیط زیست تحمیل می کنند. مسیریابی حمل و نقل این گونه مواد پیچیدگی های بیشتری نسبت به مواد معمولی دارد. تلفیق دو موضوع مساله مکان یابی و مساله مسیریابی، سیستم یکپارچه ای به نام مساله مکان یابی مسیریابی را به وجود می آورد. این گونه مسائل به تعیین همزمان تعداد و مکان بهینه تسهیلات و همچنین تعداد بهینه وسایل نقلیه و مسیر آنها می پردازد. در این تحقیق هدف طراحی یک شبکه برای حمل و نقل مواد خطرناک بوده و دربرگیرنده سطوح تامین، توزیع (هاب) و مشتری می باشد. از این رو مدل ریاضی به منظور کمینه سازی هزینه ها و ریسک به صورت توأمان ارایه شده است. کالای خطرناک از تامین کنندگان به هاب ها ارسال می گردد و از طریق مسیریابی توسط حمل و نقل جاده ای به مشتریان تحویل می گردد. هاب ها در مدل پیشنهادی مکان یابی می گردند. جهت اعتبارسنجی مدل، کد در نرم افزار GAMS تهیه شده و برای حل دقیق، مسائل نمونه ای با ابعاد متنوع به شکل تصادفی تولید گردید. بدین منظور الگوریتمی طراحی و در نرم افزار Matlab نوشته شد. با توجه به NP-Hard بودن مسئله، یک الگوریتم ترکیبی مبتنی بر شبیه سازی تبرید و الگوریتم ژنتیک برای حل در ابعاد بزرگ ارائه و در پایان نتایج حاصل از حل دقیق با الگوریتم پیشنهادی مقایسه گردید.

هدف این مقاله، مدل سازی و حل مسئله مکان یابی هاب سلسله مراتبی تک تخصیصه چند کالایی با در نظرگرفتن عدم قطعیت های موجود و ملاحظات کیفیت خدمت دهی است. شبکه هاب سلسله مراتبی طراحی شده، سه سطحی است که سطح بالا از شبکه کامل هاب های مرکزی تشکیل شده است و سطح دوم و سوم به ترتیب، شبکه های ستاره ای مربوط به هاب های غیرمرکزی با هاب های مرکزی و مراکز تقاضا به هاب ها (مرکزی و غیرمرکزی) هستند. در مدل پیشنهادی، با توجه به تابع هدف کمینه کردن مجموع هزینه حمل و نقل در شبکه، هزینه دیرکرد و هزینه فعال سازی مسیر برای خطوط هوایی غیرفعال، در خصوص مکان هاب ها، نحوه تخصیص گره های غیرهاب به هاب ها و نوع وسایل نقلیه لازم در هر مسیر، تصمیم بهینه ای گرفته شده است. برای ارزیابی مدل ارائه شده، از مجموعه داده جمع آوری شده در ایران استفاده شده است. رفتار مدل با تغییرات پارامترها، آنالیز و تحلیل حساسیت شده و نتایج مدیریتی به دست آمده است

به منظور کنترل هزینه ها در یک شبکه حمل و نقل زمینی که میزان کالای انتقالی بین شهرها از میزان ظرفیت یک کامیون کمتر است، باید علاوه بر تعیین محل صحیح هاب ها، بار چند شهر با یکدیگر تجمیع شود و پس از تعیین مسیر حرکت کالاها، به هاب مناسب اختصاص یابد. در این مقاله، حالت خاصی از مسئله مکان یابی مسیریابی هاب زمینی مطرح می شود که مناسب با وضعیت ایران است؛ به طوری که شهرها در محدوده نامتراکم و وسیع واقع شده اند. یک مدل برنامه ریزی ریاضی عدد صحیح مختلط به منظور نگاشت مسئله ارائه شده است. با توجه به پیچیدگی محاسباتی حل بهینه مدل، روش حل دو مرحله ای، تلفیقی از الگوریتم های ژنتیک و شبیه سازی تبرید طراحی شده است. نتایج مقایسات عددی روش حل پیشنهاد شده با یک روش بهینه یاب، نشان از دقت و سرعت روش حل ارائه شده دارد. در نهایت یک مورد واقعی از ایران با 31 مرکز استان حل شده تا عملکرد مناسب روش حل پیشنهاد شده در این پژوهش نشان داده شود.

افزایش میزان بار در بندرهای اصلی ایران در سال های اخیر به طراحی و راه اندازی بندرهای خشک در کشور منجر شده است. از مزایای مهم بندر خشک، کاهش رسوب کالا، افزایش سهم حمل ریلی و کاهش ترافیک جاده ها، کاهش هزینه های حمل بار کانتینری، و سرعت دهی به عملیات گمرک است. تاسیس بندر خشک نیازمند امکانات و تجهیزات برای ورود و ترخیص کالا، تغییر نوع حمل ونقل، فضای انبار و عملیات گمرک است که هزینه آن با توجه به سطح ظرفیت، متغیر است. این پژوهش با هدف مکان یابی بندرهای خشک برای دو بندر شهید رجایی و امام خمینی نوشته شده است. مکان یابی بندر خشک بر پایه مکان یابی هاب و تابع هزینه مدلسازی شد و چون از گونه برنامه ریزی خطی مختلط است، با روش الگوریتم دقیق سیمپلکس حل شده است. جایابی بهینه بندر خشک برای دو بندر شهید رجایی و امام خمینی، یک بار جدا برای هر یک و بار دیگر به صورت ترکیبی انجام شد. طبق نتایج پژوهش، هرچه حجم و پراکندگی مبادی/ مقاصد بار کم تر باشد، نیاز به بندر خشک کم می شود و کاربرد ظرفیت بندرهای اصلی، بهینه تر است، به گونه ای که حالت بهینه ممکن برای بندر شهید رجایی استفاده 37 درصدی از ظرفیت آن و برای بندر امام خمینی 74 درصدی است. تعدد بندرهای خشک با پراکندگی مکانی بیش تر در کشور، مطلوبیت بیش تری برای کاربران سامانه دارد. اگر مسئله برای همه بندرهای کشور هم حل شود، به سبب سهم 90 درصدی بندر شهید رجایی در جذب بار کانتینری، مکان های بهینه برای ساخت بندر خشک، آپرین، و منطقه ویژه اقتصادی سیرجان خواهد بود و بار بین هاب های یادشده و بندر اصلی، متناسب با هزینه حمل بار تا بندر اصلی توزیع می شود، یعنی بندر خشک بهینه بندر شهید رجایی به سبب نقش بسزای آن در سهم بار کانتینری، تعمیم پذیر به مقیاس کلان کشوری است.

هدف: استفاده از یک سیستم حمل ونقل مطمئن و امن برای بسیاری از اقشار جامعه اهمیت ویژه ای دارد. از این رو بسیاری از مشتریان ترجیح می دهند که از سیستم حمل ونقل مربوط به شرکت خود استفاده کنند. استفاده از یک مدل مسیریابی وسایل نقلیه با برداشت و تحویل هم زمان، در کاهش هزینه های حمل ونقل و ترافیک شهری تأثیر بسزایی دارد. در دنیای پُرشتاب امروزی، در صنعت تاکسی رانی، هرچه سرعت پاسخ گویی به مسافران بیشتر باشد، رضایت افزایش می یابد. تابع رضایت مسافر، بحث زمان بندی ماشین ها را نیز به مسئله اضافه می کند. در این پژوهش، یک مدل ریاضی دوهدفه برای مسئله مکان یابی مراکز آژانس زمان بندی و مسیریابی با برداشت و تحویل هم زمان و توأم با امکان برش در تقاضا ارائه شده است. هدف اول مدل، کاهش هزینه های عملیاتی حمل ونقل و هزینه تأسیس مراکز آژانس و هدف دوم نیز، افزایش سطح پاسخ گویی به مسافران است. یکی از نوآوری های مطالعه حاضر این است که در هدف دوم، تابع احتمال خرید را به منظور اندازه گیری رضایت مسافران، به مسائل مکان یابی مسیریابی با برش و برداشت و تحویل هم زمان اضافه کرده است.  روش: مطالعه حاضر از نظر هدف، در زمره پژوهش های توسعه ای و از نظر نحوه گردآوری داده ها در زمره پژوهش های توصیفی و از نظر پیاده سازی روش بهینه سازی، در زمره روش های سخت پژوهش عملیاتی قرار می گیرد. مدل ریاضی پیشنهاد شده در این پژوهش، به کمک یک مثال موردی برای آژانس تاکسی تلفنی بانوان، در یکی از دانشگاه های رفسنجان، در ابعاد کوچک با استفاده از روش اپسیلون محدودیت توسعه یافته، در نرم افزار سیپلکس نسخه ۱۲.۱ حل شد. همچنین، در این پژوهش به منظور مطالعه عملکرد رویکرد حل مسئله، مثال هایی در ابعاد متوسط و بزرگ با استفاده از الگوریتم ابتکاری افق غلطان حل شد.یافته ها: مدل برای یک مسئله در ابعاد کوچک با ۶ گره مقصد و ۲ گره به عنوان هاب حل و نتایج به دست آمده از حل مدل گزارش داده شد. در مدل پیشنهادی سه پارامتر مهم برای تحلیل حساسیت وجود دارد. این پارامترها عبارت اند از: نقطه کاهش رضایت (SRP)، مدت زمان انتظار مسافر برای دریافت خدمت (WT) و حداکثر زمان در دسترس برای هر تاکسی (T). تغییرات مرز پارتو برای سه مقدار مختلف پارامتر WT، به طور واضح بیانگر این نکته است که هرچه مسافر برای دریافت خدمت تحمل انتظار بیشتری داشته باشد، به طبع آژانس هم قدرت پاسخ گویی بیشتری دارد. تحلیل حساسیت پارامتر نقطه کاهش رضایت (SRP) نشان می دهد که هر چه نقطه کاهش رضایت مسافر بیشتر باشد، نارضایتی وی کمتر است. طبق تحلیل حساسیت پارامتر کل زمان در دسترس، با افزایش مقدار پارامتر T، میزان پاسخ گویی شبکه نیز افزایش و هزینه های حمل ونقل کاهش می یابد. در این پژوهش برای مطالعه عمکرد مدل ریاضی برنامه ریزی عدد صحیح مختلط در ابعاد بزرگ، از الگوریتم ابتکاری افق غلطان استفاده شد. به منظور اجرای آزمایش های عددی، سه گروه مسائل نمونه در ابعاد مختلف به صورت تصادفی تولید شد. الگوریتم افق غلطان روی مسائل نمونه اجرا شد. نتایج نشان داد که الگوریتم افق غلطان قادر است که مسائل با ۱۲ گره را با خطای 001/0 درصد از جواب حل دقیق در زمان 3 دقیقه به دست آورد؛ درحالی که زمان حل مدل ریاضی عدد صحیح مختلط در این بُعد ۱۵ دقیقه است. الگوریتم افق غلطان برای مسائل با ۲۰ گره و ۳۰ گره نیز حل شد. متوسط زمان حل این مسائل با استفاده از الگوریتم افق غلطان در مقایسه با مدل ریاضی که زمان زیادی را به خود اختصاص می داد، ۵ دقیقه و ۱۹ دقیقه گزارش شد.نتیجه گیری: در فضای رقابتی امروز و با وجود انواع سرویس های تاکسی رانی مانند اسنپ و تپسی و…، استفاده از مدل پیشنهادی برداشت و تحویل هم زمان، به همراه امکان برش در تقاضا و ترکیب آن با تابع رضایت مسافر، این امکان را فراهم می آورد تا ضمن اینکه رضایت مسافر حاصل شود، هزینه ها به حداقل برسد. استفاده از جدول پارتو به دست آمده از روش اپسیلون محدودیت توسعه یافته، گزینه های زیادی را در اختیار تصمیم گیرندگان امر قرار می دهد. استفاده از الگوریتم افق غلطان، امکان حل مسئله را در ابعاد بزرگ فراهم می کند. مهم ترین مزیت مدل این است که می توان از این مدل برای محصولات فاسد شدنی و سایر شرکت های خدماتی نیز استفاده کرد. بنابراین ضمن اینکه انواع شرکت های تاکسی رانی می توانند از نتایج این مدل بهره ببرند، به پژوهشگران آتی پیشنهاد می شود که از مدل حاضر برای آن دسته از اقلام فاسد شدنی که برداشت و تحویل آن ها به طور هم زمان انجام می شود و فساد محصول در نقطه صفر زمانی (برای همه گره ها) آغاز می شود، استفاده کنند.