پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بهینه سازی مدل استوار سه هدفه برای مسئله مکان یابی– مسیریابی کمان محور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
عاطفه کهفی 1
سید محمد سیدحسینی 2
رضا توکلی مقدم 3
1 دانش آموخته دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 استاد، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
3 استاد، دانشکده مهندسی صنایع، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.22034/tri.2025.119321
چکیده
در مسائل مکان­یابی-مسیریابی کمان­محور برخلاف مسائل مکان­یابی-مسیریابی شناخته­شده، تقاضا بر روی کمان قرار دارد و برای برآورده شدن تقاضای مشتریان استفاده از کمان­های بدون تقاضا مجاز است. مطالعات محدودی بر روی این مسئله تمرکز داشته­اند. در این تحقیق یک مدل برنامه­ریزی ریاضی خطی مختلط سه­هدفه برای مسئله مکان­یابی- مسیریابی کمان­محور چنددوره­ای تحت شرایط عدم قطعیت ارائه می­شود. اهداف مدل از نوع کمینه­سازی هزینه، کمینه­سازی مقدار ماده­حمل­شونده در مدت‌زمان حمل و کمینه­سازی زمان انتظار وسیله نقلیه تعریف شده است. رعایت پنجره زمانی، حداقل­سازی مقدار ماده­حمل­شونده در مدت‌زمان حمل و کنترل میزان ریسک مسیرهای مورداستفاده در یک حد آستانه­ای بر اساس شاخص­های امنیتی، ریسک جابجایی را نیز به طور غیرمستقیم کاهش می­دهد. مدل پیشنهادی با استفاده از مدل برتسیماس و سیم استوار شده و از روش­ -محدودیت برای حل 22 مسئله استاندارد بر مبنای مدل پیشنهادی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی مدل استوار نیز از مدل واقع­نمایی استفاده شده است. نتایج نشان می­دهد که مدل استوار در سطوح محافظه­کاری بالاتر در مقابل مدل قطعی دارای عملکرد بهتری است و افزایش میزان عدم­قطعیت در هر سطح از    محافظه­کاری منجر به افزایش هزینه ­ها می­شود.
کلیدواژه‌ها
مکان‌یابی-مسیریابی کمان‌محور سه‌هدفه
بهینه‌سازی استوار
روش ε-محدودیت
پنجره زمانی
ریسک

موضوعات

عنوان مقاله English

Multi-objective Robust Optimization for a Location-Arc Routing Problem

نویسندگان English

Atefeh Kahfi 1
SeyedMohammad Seyed Hosseini 2
Reza Tavakkoli-Moghaddam 3
1 Ph.D., Grad., Department of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Payame Noor, Tehran, Iran.
2 Professor, School of Industrial Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
3 Professor, School of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran.
چکیده English

In location-arc routing problems, unlike the well-known locating-routing problems, demand is on the arc and using deadheading arcs is permitted. Few studies have focused on this issue. In this research, a three-objective complex linear mathematical model for the multi-period location-arc routing problem under uncertainty with the time window is presented. The objectives of the model are included in the minimization of cost, cash-in-transit, and vehicle waiting time. The time window, minimizing cash-in-transit, and definition threshold for routes risk based on safety indicators, reduces the transportation risk indirectly. The proposed model is based on Bertsimas and Sim model and the ε-constraint method is used to solve 22 standard problems based on the proposed model. In addition, the robust model is validated with the realization model. The results show that the robust model versus deterministic model has better performs at higher conservatism levels and increases the uncertainty at each level of conservatism leading to higher costs.

کلیدواژه‌ها English

Three-Objective Location-Arc Routing Problem
Robust Optimization
ε-Constraint
Time Windows
Risk
- جلیلی­بال، الهام، توکلی مقدم، رضا و جوانشیر، حسن (1396). توسعه مدل ریاضی چندهدفه برای مسأله مسیریابی وسایل نقلیه جهت حمل مواد سوختی با در نظر گرفتن پنجره زمانی و عوامل زیست محیطی. مهندسی حمل و نقل، سال 8، شماره 3، 343-354.
- علینقیان، مهدی، صباغ، محمدسعید. و بابایی تیرکلایی، عرفان، (1395). مسأله مسیریابی کمان ظرفیتدار با تقاضای فازی به همراه مطالعه موردی. فصلنامه مهندسی حمل و نقل، سال 7، شماره 2، 296-277.
- صنیع­آبادی، محمد و جبل­عاملیان، زهره، (1394). الگوریتم­های تکاملی و محاسبات زیستی. انتشارات نیاز دانش، چاپ اول.
 -کهفی، عاطفه، برزین­پور، فرناز، توکلی­مقدم، رضا (1391). توسعه الگوریتم بهینه‌سازی انبوه ذرات جهت حل مدل یکپارچه برنامه‌ریزی تولید و سیستم تولید سلولی پویا. نشریه مهندسی صنایع، شماره 46، 89-77.
- کهفی، عاطفه و توکلی­مقدم، رضا (1393). حل مدل مسیریابی وسایل نقلیه چندانباره مبتنی بر کاهش ریسک با استفاده از یک الگوریتم خفاش چندهدفه. فصلنامه مهندسی حمل و نقل، شماره 6، 522-507.
- کهفی، عاطفه،  سیدحسینی، سید محمد و توکلی­مقدم، رضا (1396). مسائل مکان یابی-مسیریابی: مروری بر مفاهیم، مدل­ها، روش­های حل، کاربردها و شکاف­های تحقیقاتی. نشریه تخصصی مهندسی صنایع، شماره 51، 250-223.
-کهفی، عاطفه،  سیدحسینی، سید محمد و توکلی­مقدم، رضا (انتشار آنلاین از تاریخ 24 آبان 1397). حل مدل دوهدفه جدید برای مسئله مکان یابی– مسیریابی کمان‌محور چند دوره‌ای با پنجره زمانی مبتنی بر کاهش ریسک سرقت کالای ارزشمند (مطالعه موردی خزانه بانک). فصلنامه مهندسی حمل و نقل،  مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده.
-­Albareda-Sambola, M., (2015). Location-routing and location-arc routing. in, Location Science, Springer.
-Amini, A., Tavakkoli-Moghaddam, R., and Ebrahimnejad, S., (2017). Scenario-Based Location Arc Routing Problems: Introducing Mathematical Models. In International Conference on Management Science and Engineering Management, Springer, 511-521.
- Black, D., Eglese, R., and Wøhlk, S., (2013). The time-dependent prize-collecting arc routing problem. Computers & Operations Research, Vol. 40, No. 2, 526-535.
-Çetinkaya, C., Gökçen, H., and Karaoğlan, İ., (2018). The location routing problem with arc time windows for terror regions: a mixed integer formulation. Journal of Industrial and Production Engineering, No., 1-10.
-Çetinkaya, C., Karaoglan, I., and Gökçen, H., (2013). Two-stage vehicle routing problem with arc time windows: A mixed integer programming formulation and a heuristic approach. European Journal of Operational Research, Vol. 230, No. 3, 539-550.
-Chankong, V., and Haimes, Y.Y., (2008). Multiobjective decision making: theory and methodology (Courier Dover Publications).
- Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., and Meyarivan, T., (2002). A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 6, No. 2, 182-197.
-DoT, U., (1996). Highway routing of hazardous materials guidelines for applying criteria. Washington DC. National Highway Institute.
- Doulabi, S.H.H., and Seifi, A., (2013). Lower and upper bounds for location-arc routing problems with vehicle capacity constraints. European Journal of Operational Research, Vol. 224, No. 1, 189-208.
-Essink, E., and Wagelmans, A., (2015). A comparison of 3 metaheuristics for the location-arc routing problem.
- Ghiani, G., Improta, G., and Laporte, G., (2001). The capacitated arc routing problem with intermediate facilities. Networks, Vol. 37, No. 3, 134-143.
- Ghiani, G., and Laporte, G., (2001). Location-arc routing problems. Opsearch, Vol. 38, No. 2, 151-159.- Golden, B.L., and Wong, R.T., (1981), Capacitated arc routing problems. Networks, Vol. 11, No. 3, 305-315.
- http://www.alimirjalili.com
- Huber, S. (2016). Strategic decision support for the bi-objective location-arc routing problem. In Proceedings of the 2016 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS). IEEE Computer Society. 1407-1416.
-Kennedy, J., (1995). Particle swarm optimization.  In Proc. of IEEE Int. Conf. Neural Networks, (Perth, Australia), Nov. 27-Dec., 1942-1948.
- Kirlik, G., and Sipahioglu, A., (2012). Capacitated arc routing problem with deadheading demands. Computers & Operations Research, Vol. 39, No. 10, 2380-2394.
- Lacomme,­ P., Prins, C., and Ramdane-Cherif, W., (2004). Competitive memetic algorithms for arc routing problems. Annals of Operations Research, Vol. 131, No. 1-4, 159-185.
- Levy, L., and Bodin, L., (1989). The arc oriented location routing problem. INFOR: Information Systems and Operational Research. Vol. 27, No. 1, 74-94.
- Liu, T., Jiang, Z., Chen, F., Liu, R., and Liu, S., (2008). Combined location-arc routing problems: a survey and suggestions for future research. In Service Operations and Logistics, and Informatics, IEEE/SOLI 2008. IEEE International Conference on, 2336-2341.
- Lopes, R.B., Plastria, F., Ferreira, C., and Santos, B.S., (2014). Location-arc routing problem: Heuristic approaches and test instances. Computers & Operations Research. Vol. 43, 309-317.
-Lystlund, L., and Wøhlk, S., (2012). The service-time restricted capacitated arc routing problem.
-­Mirjalili, S., (2016). Dragonfly algorithm: a new meta-heuristic optimization technique for solving single-objective, discrete, and multi-objective problems. Neural Computing and Applications, Vol. 27, No. 4, 1053-1073.
-Raquel, C.R., and Naval Jr, P.C., (2005). An effective use of crowding distance in multiobjective particle swarm optimization. In Proceedings of the 7th annual conference on Genetic and evolutionary computation, ACM., 257-264.
-Riquelme-Rodríguez, J.-P., Gamache, M., and Langevin, A., (2016). Location arc routing problem with inventory constraints. Computers & Operations Research, Vol. 76, 84-94.
- Talarico, L., Sörensen, K., and Springael, J., (2015). Metaheuristics for the risk-constrained cash-in-transit vehicle routing problem. European Journal of Operational Research, Vol. 244, No. 2, 457-470.
- Talarico, L., Sörensen, K., and Springael, J., (2017). A biobjective decision model to increase security and reduce travel costs in the cash‐in‐transit sector. International Transactions in Operational Research, Vol. 24, No. 1-2, 59-76.
- Talarico, L., Sörensen, K., and Springael, J., (2013). The risk-constrained cash-in-transit vehicle routing problem with time window constraints. In 14th Workshop of the EURO Working Group “EU/ME: the Metaheuristics Community. Hamburg, Germany, 104-109.
-Tavakkoli-Moghaddam, R., Amini, A., and Ebrahimnejad, S., (2018). A new mathematical model for a multi-product location-arc routing problem. In Optimization and Applications (ICOA), 2018 4th International Conference on, 1-5. IEEE.
-Vansteenwegen, P., Souffriau, W., and Sörensen, K., (2010). Solving the mobile mapping van problem: A hybrid metaheuristic for capacitated arc routing with soft time windows. Computers & Operations Research, Vol. 37, No. 11, 1870-1876.
-Vincent, F.Y., and Lin, S. W., (2015). Iterated greedy heuristic for the time-dependent prize-collecting arc routing problem. Computers & Industrial Engineering, Vol. 90, No.2, 54-66.
- www.mathworks.com/matlabcentral.
-Yang, X. S., (2010). A new metaheuristic bat-inspired algorithm. In, Nature inspired cooperative strategies for optimization (NICSO 2010) (Springer).