مکان یابی هاب چند محصوله در شبکه حمل و نقل کالای ایران با در نظر گرفتن روش های تامین مالی و رویکرد زیست محیطی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی صنایع، پردیس البرز، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی صنایع، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی صنایع، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استاد، دانشکده مهندسی صنایع، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

با افزایش روزافزون جمعیت و در نتیجه افزایش تقاضای حمل ونقل کالا، اهمیت طراحی مناسب شبکه های حمل ونقل کالا بیش از پیش نمایان شده است.  استفاده از هاب ها در شبکه های حمل و نقل باعث کاهش قابل توجهی در هزینه ها و تعداد مسیرهای ارتباطی و همچنین کاهش مصرف انرژی می گردد. بنابرین، با توجه به کاربردهای مهم شبکه های هاب در حمل ونقل کالا، در این مقاله، مسئله مکان‌یابی هاب میانه چند هدفه چند محصولی بررسی شده است. همچنین با توجه به اهمیت مسایل زیست محیطی و آلایندگی شبکه های حمل و نقل کالا، یکی از توابع هدف در نظر گرفته شده برای مدل ارایه شده، کمینه سازی انتشار گازهای گلخانه ای با استفاده از رویکرد تئوری صف است. از طرفی، با توجه به موضوع کمیابی منابع در اقتصاد و اهمیت بررسی چگونگی تامین مالی در پروژه‌های بزرگ و زیرساختی کشور که امکان تامین سرمایه کامل آن توسط دولت فراهم نیست، نیاز به تامین از سایر روش های تامین مالی امری حیاتی است؛ بر همین اساس فرض استفاده از تسهیلات مالی از سه روش ممکن با در نظر گرفتن محدودیت منابع برای تاسیس هابها نیز به مدل اضافه شده است. بنابراین در مدل‌سازی مسئله مکان‌ یابی‌ هاب چند محصولی با استفاده از حمل‌ ونقل زمینی کالا، هزینه تأسیس‌ هاب‌های ترکیبی (جاده‌ای-ریلی) و هزینه حمل‌ ونقل بین‌ هابها و‌ هاب به غیر ‌هاب در تابع هدف کمینه شده است. دادههای مورد استفاده از آمار ارائه‌ شده حمل‌ ونقل جاده‌ای کشور در سال 1392 به‌دست آمده است. برای حل مسئله از دو الگوریتم فراابتکاری استفاده شده است.  نتیجه بررسی نشان می دهد طراحی شبکه حمل و نقل کالایی کشور با استفاده از هاب های ترکیبی (جاده ای – ریلی) با تعداد 12 هاب (استان کشور) دارای کمترین هزینه برای کل شبکه حمل و نقل کالا در کشور میباشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Mathematical Model of Multi-Product P-hub Median Problem by Considering Methods of Finance and Environmental Approach Using Meta-Heuristic Algorithms: “A Case Study in Iran's Transportation Network”

نویسندگان [English]

  • Esmail Cheraghi 1
  • Jafar Heydari 2
  • Yaser Rahimi 3
  • Jafar Razmi 4
1 School of Industrial Engineering, Alborz Campus, University of Tehran, Tehran, Iran
2 School of Industrial Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 School of Industrial Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
4 School of Industrial Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Transportation systems are among the most important sectors in each country. With population growth, demand increases for transport of goods. In such situations importance of the proper design of transportation networks is undeniable. Inter-city transport is completely essential for distributing goods around the country. The proper design of an efficient public transport system is crucial. Using Hub networks become popular in such situations. Therefore, with respect to important applications in public transport, in this paper we investigate the multi-product multi-objective p-hub median location problem. Also, considering the importance of environmental issues and pollution of transport networks in this study a multi-objective model is intended to minimize greenhouse gas emissions. Due to the scarcity of financial resources in the economy, methods of Finance in the proposed model are also included. Data from the statistics of country road transport in 1392 is obtained. To solve the problem, the Gams 24.1.3 optimization software and meta-heuristic algorithms, i.e. Simulated Annealing (SA) and Imperialist Competitive Algorithm (ICA) are applied. The results show that ICA overcomes SA.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Median hub location
  • multi-product hub
  • environmental approach
  • funding methods
  • meta-heuristic algorithms
  • Iran transportation network

مراجع

- چراغی، اسماعیل، حیدری، جعفر و رزمی، جعفر.(1393) مدل سازی مساله مکان یابی هاب چند محصوله با در نظر گرفتن روش های تامین مالی ، چشم انداز مدیریت صنعتی، شماره 16، صفحات 55-74
- Alumur, S., Kara, B. and Karasan O. E. (2009) “The design of single allocation incomplete hub networks”, Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 43, No. 10, pp. 936-951.
- Aykin T. (1994) “Lagrangean relaxation based approaches to capacitated hub-and-spoke network design problem”, European Journal of Operational Research Vol. 79, No. 3, pp. 501–523.
- Aykin, T. (1995a) “Networking policies for hub-and-spoke systems with application to the air transportation system”, Transportation Science, Vol. 29, No. 3, pp. 201–221.
- Aykin, T. (1995b) “The hub location and routing problem”, European Journal of Operational Research, Vol. 83, pp.200–219.
- Camargoa, R. S., Miranda, G. and Ferreira, R.. (2011) “A hybrid Outer-Approximation/Benders Decomposition algorithm for the single allocation hub location problem under congestion”. Operations Research Letters, Vol. 39, pp. 329–337.
- Campbell, J. F. (1991) “Hub location problems and the p-hub median problem”, Center for Business and Industrial Studies, University of Missouri – St. Louis, St. Louis, MO.
-  Campbell, J. F. (1992) “Location and allocation for distribution systems with transshipments and transportation economies of scale”, Annals of Operations Research, Vol. 40, pp. 77–99.
- Campbell, J. F. (1994) “A survey of network hub location”, Studies in Locational Analysis, Vol. 6, pp. 31–49.
- Campbell, J. F., Ernst A. T. and Krishnamoorthy M. (2002) “Hub location problems”, Drezner Z., Hamacher H., eds. “Facility Location: Applications and Theory (Springer, Berlin)”, pp. 373–407.
- Campbell, J. F. and O’Kelly, M. E. (2012) “Twenty-five years of hub location research”. Transportation Science, Vol. 46, No. 2, pp. 153–169.
- Correia, I, Nickel, S. and, Saldanha-da-Gama, F. (2010) “The capacitated single-allocation hub location problem revisited: A note on a classical formulation”, European Journal of Operational Research Vol. 207, pp. 92–96.
- Correia, I, Nickel, S. and Saldanha-da-Gama, F. (2011) “Hub and spoke network design with single-assignment, capacity decisions and balancing requirements”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 35, pp. 4841–4851.
- Correia, I., Nickel, S. and Saldanha-da-Gama, F. (2010) “Single-assignment hub location problems with multiple capacity levels”. Transportation Research Part B, Vol. 44, pp. 1047–1066.
- Estrada-Romeua, M. and Robustéb, F. (2015) “Stopover and hub-and-spoke shipment strategies in less-than-truckload carriers”, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, Vol. 76, pp. 108-121.
- Farahani, R.,Z., Hekmatfar, M., Arabani, A.,B. and  Nikbakhsh, E. (2013) “Hub location problems: A review of models, classification, solution techniques, and applications”,  Computers and Industrial Engineering, Vol. 64, pp. 1096–1109.
- Gelareh, S.  and Nickel,  S. (2011)  “Hub  location  problems  in transportation  networks”,  Transport at ion  Research  Part  E: Logistics  and  Transportation  Review, Vol. 47, No. 6, pp. 1092-1111.
- Goldman,  A.J. (1969) “Optimal location for centers in a network”, Transportation Science, Vol. 3, pp. 352–360.
- Guu, S. M. and Wu, Y. K. (1999) “Two phase approach for solving the fuzzy linear programming problems”. Fuzzy Sets and Systems, Vol. 107, pp. 191–195.
-Hakimi, S. L. (1964) “Optimum location of switching centers and the absolute centers and medians of a graph”, Operations Research, Vol. 12, No. 3, pp. 450–459.
-Hwang, C. L. and Masud, A. (1979) “Multiple objective decision making. Methods and applications: A state of the art survey”, Lecture notes in economics and mathematical systems, Vol. 164, Berlin: Springer-Verlag.
-Karimi, H. and Setak, M. (2014) “Proprietor and customer costs in the incomplete hub location-routing network topology”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 38, No. 3, pp. 1011–1023.
-Khosravi, Sh, Akbari Jokar, M. R. (2014) “Hub location problem considering an elastic demand”, CIE44 and IMSS’14 Proceedings, 14-16, Istanbul / Turkey, pp. 581-588.
-Klincewicz, J. G. (1991) “Heuristics for the p-hub location problem”, European Journal of Operational Research, Vol. 53, pp. 25–37.
-Klincewicz, J. G. (1992) “Avoiding local optima in the p-hub location problem using Tabu search and grasp”, Annals of Operational Research, Vol.40, pp. 283–302.
-Klincewicz, J. G. (1998) “Hub location in backbone tributary network design: A review”, Location Science, Vol. 6, pp. 307–335.
-Lai, Y. J. and Hwang, C. L. (1992) “A new approach to some possibilistic linear programming problems”, Fuzzy Sets and Systems, Vol. 49, pp. 121–133.
-Mohammadi, M., Jolai, F. and Rostami, H. (2011) “An M/M/c queue model for hub covering location problem”. Mathematical and Computer Modelling. Vol. 54, pp. 2623–2638.
-Mohammadi, M., Jolai, J. and  Tavakkoli-Moghaddam, R. (2013) “Solving a new stochastic multi-modep-hub covering location problem considering risk by a novel multi-objective algorithm”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 37, pp. 10053–10073.
-Mohammadi, M., Tavakkoli-Moghaddam, R., Siadat., A. and Rahimi, Y. (2016) “A game-based meta-heuristic for a fuzzy bi-objective reliable hub location problem”,  Engineering Applications of Artificial Intelligence, Vol. 50, pp.1–19.
-Mohammadi, M., Torabi, S.A. and Tavakkoli-Moghaddam., R. (2014) “Sustainable hub location under mixed uncertainty”, Transportation Research Part E, Vol. 62, pp. 89–115.
-O’Kelly, M. E. (1986a) “The location of interacting hub facilities”, Transportation Sci. Vol. 20, No. 2, pp. 92–106.
-O’Kelly, M. E. (1986b) “Activity levels at hub facilities in interacting networks”, Geographical Anal. Vol. 18, No. 4, pp. 343–356.
-O’Kelly, M. E. (1987) “A quadratic integer program for the location of interacting hub facilities”, European Journal of Operational Research, Vol. 32, pp. 393–404.
-O’Kelly M. E. (1992) “Hub facility location with fixed costs”,  Papers in Regional Science, Vol. 71, No. 3, pp. 293–306.
-O’Kelly,  M. E. and Miller, H. (1994) “The hub network design problem: A review and synthesis”, Journal of Transport Geography, Vol. 2, No. 1, pp. 31–40.
-Rahimi, Y., Tavakkoli-Moghaddam, R., Mohammadi, M. and Sadeghi, M. (2015) “Multi-objective hub network design under uncertainty considering congestion: An M/M/c/K queue system”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 40, pp.4179–4198.
-Sadeghi, M., Jolai, F., Tavakkoli-Moghaddam, R. and Rahimi, Y. (2015) “A new stochastic approach for a reliable p-hub covering location problem”, Computers and Industrial Engineering, Vol. 90, pp. 371–380.
-Sakawa, M., Yano, H. and Yumine, T. (1987) “An interactive fuzzy satisfying method for multi objective linear-programming problems and its application”, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics SMC, Vol. 17, pp. 654–661.
-Sedehzadeh, S. and Tavakkoli-Moghaddam, R. (2014) “Using a fuzzy approach for a new bi-objective model for a multi-modal tree p-hub median location problem”, Int. J. Fuzzy Computation and Modelling, Vol. 1, No. 2, pp. 194-211.
-Toh, R. S., Higgins, R. C. (1985) “The impact of hub and spoke network centralization and route monopoly on domestic airline profitability”, Transportation Journal, Vol. 24, pp. 16–27.
-Torabi, S. A. and Hassini, E. (2008) “An interactive possibilistic programming approach for multiple objective supply chain master planning”, Fuzzy Sets and Systems, Vol. 159, No. 2, pp. 193-214.
-Wang, J. and  Shu, Y. F. (2007) “A possibilistic decision model for new product supply chain design”, European Journal of Operational Research, Vol. 177, pp. 1044–1061.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 شهریور 1394
  • تاریخ بازنگری: 21 آبان 1394
  • تاریخ پذیرش: 24 اسفند 1394

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار