مسیریابی وسایل نقلیه

یکی از مباحث مهم در سیستم های حمل ونقل و لجستیکی مسأله مسیریابی وسایل نقلیه می باشد. از طرفی در سال های اخیر به علت افزایش نگرانی های زیست محیطی، مسائل اقتصادی و فشارهای قانونی، توجه خاصی به لجستیک سبز و لجستیک معکوس شده است. در این راستا ما در این تحقیق مسأله مسیریابی وسایل نقلیه را با هدف بهینه سازی مصرف سوخت در امر جمع آوری کالاها در لجستیک معکوس بررسی می نماییم به طوری که جمع آوری کالاها از مشتریان به طور تقسیم پذیر ممکن است. برای این مسأله یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح آمیخته پیشنهاد گردیده است. همچنین به منظور اعتبارسنجی مدل ارائه شده تعدادی مثال نمونه تولید گردیده و با نرم افزار GAMS حل 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.

مسئله مسیریابی وسایل نقلیه یکی از شناخته شده ترین مسائل بهینه سازی محسوب می شود که هدف آن، طراحی مجموعه بهینه ای از مسیرها با کمترین هزینه برای سرویس دهی به مشتریان است؛ به گونه ای که با محدودیت های موجود سازگار باشد. کاربرد عملی زیاد و وسعت حوزه این مسئله باعث توجه بسیار زیاد پژوهشگران به این مسئله شده است؛ اما سختی حل این مسئله مشکلاتی را ایجاد کرده که نیاز به وجود روش های حل ابتکاری و فراابتکاری را افزایش داده است. این پژوهش یک روش ابتکاری حریصانه بر پایه روش های ابتدا دسته بندی، سپس مسیریابی، برای حل مسئله مسیریابی وسایل نقلیه ظرفیت دار (CVRP) با استفاده از قابلیت های تقلیل مسئله به مسئله کوله پشتی ارائه کرده است. از مزایای این روش می توان به مواردی همچون درنظر گرفتن توأم معیارهای مؤثر مانند فاصله بین مشتری ها، فاصله تا دپو و تقاضای نقاط در تصمیم گیری، سرعت و کیفیت جواب خوب و توانایی استفاده از مزایای تقلیل اشاره کرد. برای بررسی نتایج و مقایسه آن ها از نمونه های استاندارد مربوط به CVRPLIB استفاده شده است.

این پژوهش به بررسی مسئله مسیریابی وسایل نقلیه الکتریکی با در نظر گرفتن محدودیت حجم باری خودرو می پردازد که در این مسئله ناوگان حمل ونقل شامل وسایل نقلیه الکتریکی است که با توجه به ظرفیت محدود باتری آنان باید محدودیت های آن نیز در برنامه ریزی توزیع در نظر گرفته شود. به این منظور نقاط شارژ مجدد در شبکه حمل ونقل در نظر گرفته می شود تا در صورت نیاز به شارژ باتری، خودرو شارژ مجدد را انجام دهد و مسیر خود را تکمیل کند. ازآنجاکه وسایل نقلیه الکتریکی به صورت محدود در توزیع کالا استفاده می شوند، باید سایر جنبه های آن را نیز در نظر گرفت. یکی از جنبه های مهم محدودیت حجم باری این وسایل است که نسبتاً فضای باری کمتری دارند. گاهی ممکن است کالاهای تخصیص داده شده به یک وسیله نقلیه از نظر محدودیت وزنی موجه باشد، ولی مجموع حجم کالاها از حجم باری خودرو تجاوز کند؛ درنتیجه در این پژوهش یک مدل برنامه ریزی ریاضی برای فرموله سازی مسئله ارائه می شود؛ سپس چندین نمونه مسئله به منظور اعتبارسنجی طراحی و حل می شود که برای حل در ابعاد بزرگ از الگوریتم شبیه سازی تبرید استفاده خواهد شد.

در شرایط پس از بحران، یکی از مهمترین هدف های سازمان های حمل ونقل بشردوستانه حمل کالاهای ضروری در سریع ترین زمان ممکن به مکان حادثه است. بدین منظور باید تصمیماتی در زمینه تأمین سریع وسایل نقلیه موردنیاز و زمان بندی و مسیریابی آنها اتخاذ شود. مسأله حمل ونقل کمک های بشردوستانه در شرایط پس از بحران، به دلیل کمبود وسایل نقلیه، شرایط عدم قطعیت حاکم بر مسأله و تغییرات آنی و غیرقابل پیش بینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله مسأله تأمین، مسیریابی و زمان بندی وسایل نقلیه به صورت یکپارچه و در شرایط عدم قطعیت با هدف رساندن کالاهای ضروری در پنجره زمانی مشخص به مکان های آسیب دیده با کمترین هزینه در نظر گرفته شده است. بر این اساس در این تحقیق، ابتدا منابع عدم قطعیت در مسأله حمل ونقل و امداد بشردوستانه پس از بحران استخراج شده است که شامل عدم قطعیت در هزینه استفاده از وسیله نقلیه، زمان سفر و محدودیت های فازی است. سپس یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح آمیخته فازی برای مسأله پیشنهاد شده است که همزمان تابع هدف فازی، محدودیت های فازی و پارامترهای فازی را شامل می شود. جهت برخورد با عدم قطعیت و ارائه راهکاری که قادر به یافتن استراتژی های پایدار در مقابل تغییرات محیطی در شرایط پس از بحران باشد راهکار برنامه ریزی اعتباری فازی و رابطه اعتبار فازی پیشنهاد شده است. مدل نهایی مسأله در نرم افزار بهینه سازی AMPL پیاده سازی و نتایج محاسباتی در راستای ارزیابی مدل و راهکار پیشنهادی ارائه شده است.

در این پژوهش مسائل مکان یابی انبارهای متقاطع، مسیریابی و زمان بندی وسایل نقلیه را به طور هم زمان در یک زنجیره تأمین سه سطحی با امکان برداشت و تحویل گسسته، با هدف کمینه سازی مجموع هزینه ها (هزینه احداث انبارهای متقاطع، هزینه های ثابت و متغیر حمل ونقل و جریمه تأخیر و تعجیل)، موردمطالعه قرار گرفته و یک مدل برنامه ریزی ترکیبی عدد صحیح غیرخطی برای آن ارائه شده است. در این مدل تصمیم گیری در خصوص تخصیص وسایل نقلیه ناهمگن به فرآیند برداشت و تحویل و انتخاب مکان و تعداد انبارهای متقاطع برای احداث از میان مکان های بالقوه موجود پس از حل مدل صورت می گیرد. فرض چندمحصولی بودن شامل تک تک تأمین کنندگان، انبارهای متقاطع و مشتریان می شود. برای تحویل هر نوع از کالاها در محل هر یک از مشتریان یک پنجره زمانی نرم در نظر گرفته شده است و علاوه بر جریمه تأخیر، جریمه تعجیل در تحویل کالاها متناسب با مدت زمان و مقدار کالای مواجه شده با تأخیر/ تعجیل محاسبه می شود. سه دسته مسئله در ابعاد کوچک، متوسط و بزرگ به صورت تصادفی تولید و با استفاده از الگوریتم شبیه سازی تبرید حل شده اند. برای مسائل کوچک، جواب حاصل از روش های حل دقیق با نتایج الگوریتم شبیه سازی تبرید مقایسه شده است.