توسعه مدل ریاضی چندهدفه برای مسأله مسیریابی وسایل نقلیه جهت حمل مواد سوختی با در نظر گرفتن پنجره زمانی و عوامل زیست محیطی

جلیلی بال, الهام; توکلی مقدم, رضا; جوانشیر, حسن

توسعه مدل ریاضی چندهدفه برای مسأله مسیریابی وسایل نقلیه جهت حمل مواد سوختی با در نظر گرفتن پنجره زمانی و عوامل زیست محیطی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی صنایع دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب، ، تهران، ایران

² استاد، دانشکده مهندسی صنایع، پردیس دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³ استادیار، دانشکده مهندسی صنایع، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، مسأله مسیریابی وسایل حملونقل مواد سوختی با در نظر گرفتن محدودیت پنجره زمانی و عوامل زیست محیطی مورد بررسی قرار میگیرد. این مدل علاوه بر کمینه کردن هزینه ها و کاهش ریسک، برقراری تعادل در مسیر پیمایشی هر وسیله نقلیه را با در نظر گرفتن پیامدهای زیست محیطی مد نظر قرار داده تا ضمن اینکه ایمنترین مسیرها در عین اقتصادی بودن یافت شود مسیرهای انتخابی برای وسایل نقلیه به گونه ای انتخاب شود که انتشار آلودگیهای زیست محیطی از یک مقدار مشخص تجاوز نکند. چنانچه در مطالعات صورت گرفته پیشین، در خصوص مسیریابی وسایل نقلیه جهت حمل مواد سوختی، این توابع هدف چندگانه به صورت یکپارچه با در نظر گرفتن پیامدهای زیست محیطی دیده نشده است. با توجه به NP-Hard بودن مسأله برای حل آن در ابعاد بزرگ، از الگوریتم های فراابتکاری NSGA-II و MOVDO بهره گرفته که با روش طراحی آزمایشهای تاگوچی تنظیم پارامتر می‌شوند. همچنین از پنج شاخص برای مقایسه عملکرد الگوریتم ها استفاده می شود. در انتها به منظور بررسی کاربردی بودن مدل ارائه شده، 15 مسأله در اندازههای مختلف در نظر گرفته می شودو سپس به تشریح نتایج معیارهای به دست آمده برای هر یک از الگوریتمها پرداخته می شود.نتایج به دست آمده از حل مسائل نمونه با اندازههای مختلف نشان میدهد که هر دو الگوریتم کارایی و اثربخشی مناسبی در حل مسائل مختلف بخصوص با اندازه های بزرگ را در زمان کوتاه دارند.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1396.8.3.1.8

عنوان مقاله [English]

Developing a Multi-Objective Mathematical Model of A Vehicle Routing Problem for Fuel Transportation with Time Windows and Environmental Factors

نویسندگان [English]

Elham Jalilibal ¹
Reza Tavakkoli-Moghaddam ²
Hassan Javanshir ³

¹ MSc, School of Industrial Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

² Professor, School of Industrial Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, School of Industrial Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

This paper considers a vehicle routing problem (VRP) for fuel transportation with time windows and environmental factors. In the presented model, in addition to minimizing the cost and risk reduction, balancing the path of the vehicle is taking into account with environmental impacts in order to find the safest path for the vehicle considering the economic aspects. The selected routes for the vehicles should be determined to do not exceed the certain amount of environmental air pollution. In the previous studies related to the vehicle routing for fuel transportation, there was no any study considering these three objectives with regard to environmental consequences. Due to such an NP-hard problem to solve large-scale problem, two meta-heuristic algorithms, namely NSGA-II and MOVDO, are proposed and the Taguchi method is used to tune the related parameters. The five indices are used to compare the performance of the foregoing algorithms. Finally, to assess the applicability of the presented model, 15 problems with different sizes are considered. Finally, the results obtained by each of these two algorithms are explained. The results obtained by solving the problems with different sizes show the appropriate efficiency and effectiveness in solving the large-sized problems in a short computational time.

کلیدواژه‌ها [English]

vehicle routing problem
hazmat
Environmental Factors
vibration damping optimization

مراجع

- توکلی مقدم، رضا، علینقیان، مهدی، نوروزی، نرگس و سلامت بخش ورجوی، علیرضا (1391) "توسعه مدل ریاضی مسأله مسیریابی حملونقل مواد سوختی تحت شرایط فازی – مطالعه موردی"، فصلنامه مهندسی حملونقل، جلد 2، شماره 3، ص. 223-237.

- توکلی مقدم، رضا، محمودسلطانی، فرزاد، محمودآبادی، عباس (1392) "حل یک مدل جدید برای مسأله مسیریابی وسائط نقلیه با در نظر گرفتن ایمنی در حمل و نقل موادخطرناک"، فصلنامه مهندسی حملونقل، جلد 4، شماره 3، ص. 209-220.

- مهدیزاده، اسماعیل و توکلی مقدم، رضا (1388) "بهینه سازی یک مسأله زمانبندی ماشین های موازی به کمک میرایی ارتعاشات"، دومین کنفرانس بین المللی تحقیق در عملیات، 1388.

- Batta, R. and Chiu, S. S. (1988) "Optimal obnoxious paths on a network transportation of hazardous materials", Operations Research, Vol. 36, No. 1, pp. 84–92.

- Joy, R. M., Stark, C. G., Gordon, C .S., Peterson, S. L. and Albertson, T. E. (1981) EKP. Vol. 73, pp.588–594.

- Lenstra, J. K. and Rinnooy Kan, A. H. G. (1981) "Complexity of vehicle and scheduling problem", Networks, Vol. 11, pp. 221–227.

- List, G. and Mirchandani, P. (1991) "An integrated network planar multi-objective model for routing and siting for hazardous materials and wastes", Transportation Science, Vol. 25, No. 2, pp. 146–156.

- McCord, M. and Leu, A. (1995) "Sensitivity of optimal hazmat routes to limited preference specification", INFOR, Vol. 33, No. 2, pp. 68–83.

- Nozick, L.., List, G. and Turnquist, M. A. (1997) "Integrated routing and scheduling in hazardous materials transportation", Transportation Science, Vol. 31, No. 3, pp. 200–215.

- Pradhananega, R., Taniguchi E., Yamada T., (2014), "Environmental analysis of Pareto optimal routes in hazardous material transportation", Social and Behavioral Science, The 8^th International Conference on City Logistics, Vol. 125, pp. 506–517.

- Srinivas, N. and Deb, K. (1994) “Multiobjective optimization using nondominated sorting in genetic algorithms“, IEEE Transaction on Evolutionary Computation, Vol. 2, pp. 221–248.

- Seyedhosseini, S. M. and Mahmoudabadi, A. (2014) "Developing a chaotic pattern of dynamic hazmat routing problem", IATSS Research, Vol. 37, No. 2, pp. 110–118.

- Zahedian, Z. and Tavakkoli-Moghaddam, R. (2015) "A fuzzy bi-objective mathematical model for sustainable hazmat transportation", International Journal of Transportation Engineering, Vol. 2, No. 3, pp. 231–244.

- Zografos, K. G. and Androutsopoulos, K. N. (2004) "A heuristic algorithm for solving hazardous materialsdistribution problems", European Journal of Operational Research, Vol. 152, No. 2, pp. 507–519