بخشی از مقاله
تصمیمگیری بهتر، کمک میکند.
کلید واﮊه
آمایش سرزمین، تصمیم گیری چندهدفه، مکان یابی، صنایع انرﮊی بر، NSGA-II
سرآغاز
آمایش سرزمین ، تنظیم رابط ه بین انسان، سرزمین و فعالیت به منظور بهرهبرداری درخور و پایدار از جمیع امکانـات اسـت . در واقـع آمایش سرزمین ، برنامهریزی با در نظر گرفتن منـابع مـالی، نیـروی انسانی و توان اکولوﮊیکی است که اساس توسـع ه پایـدار را تـشکیل میدهد. توسعه پایدار ، دستیابی تـوأم بـه اهـداف اقتـصادی، زیـس ت محیطی و اجتماعی را مد نظر قرار دارد ، و بنـابراین آمـایش مـسئل ه تصمیمگیری چندهدفـه اسـت . بررسـی روشـهای چندهدفـه نـشان میدهد که در گذشته بیشتر از برنامه ریزی خطی برای حـل مـسائل آمایش سرزمین استفاده می شده، اما با افـزایش پیچیـدگی مـسائل، انتقال از روشهای بهینه سازی کلاسیک به روشهای تکـاملی مـورد توجه قرار گرفته است . با توجه به نقش صنایع در توسع ه اقتـصادی،
نویسنده مسئول: تلفن: ۳۹۶۲۴۳۳۲۱۹۰
اشتغال و محیط زیست ، در این مقالـه آمـایش صـنایع و بخـصوص صنایع انرﮊیبر مورد توجه قرار گرفته است . منظور از آمایش صنعت، ایجاد تعادل و توازن در توسع ه صنعتی بـا بهـره گیـری از امکانـات و تواناییهای منطقه و توجه به منابع انسانی و طبیعی و زیرساختی آن است (اﮊدری و فارسیان، ۷۸۳۱). مسئله مکان یابی و نحو ه اسـتقرار صنایع انرﮊی بر ، بخش عمـده ای از برنامـهریـزیهـای اقتـصادی و آمایش سرزمین را تشکیل میدهد. صنایع انرﮊی بر به آن گروه ی از صنایع اطلاق میشود که سهم انرﮊی مصرفی آنهـا در هزینـه هـای تمام شده محصول نهایی، نسبت به دیگر عوامل تولید از قبیل مـواد اولیه، نیروی کار و غیره، در مقایسه با صنایع دیگر ، بالا بوده و نقش تعیین کنندهای در قیمت نهایی محـصول آنهـا دارد . مجموعـ ه آرای کارشناسی در انتخاب صنایع انرﮊی بر کـه بـا اسـتفاده از روشـها ی
taleai@kntu.ac.ir
۲
مختلف تحقیق صورت گرفته اسـت، گروههـای صـنعتی زیـر را بـه عنوان صنایع انرﮊی بر معرفی کرده است (طرح مکان یـابی منـاطق ویژه استقرار صنایع انرﮊیبر وزارت صنایع و معادن، ۵۸۳۱):
-گروه صنایع آهن و فولاد؛ -گروه صنایع فلزات غیرآهنی (محصولات آلومینیومی) ؛
-گروه صنایع کانیهای غیر فلزی، مانند سیمان؛ -گروه صنایع پتروشیمی.
در این مقاله مکان یابی سه گروه اول از صنایع انـرﮊی بـر ، در نظر گرفته شده است.
کتاب شناسی تحقیق
در مکانیابی فعالیـتهـای صـنعتی، نیـاز بـه در نظـر گـرفتن شاخصها و عوامل بسیاری است؛ بنابراین برای حل آن از روشـها ی تصمیمگیری چند معیاره ۱ استفاده میشود. این روشـها بـه روشـها ی چند شاخصه ۲ و چندهدفه۳ تقسیم می شوند. در بررسی کار های انجام شده به بررسـی معیـارهـای مـ ؤثر در مکـان یـابی صـنایع، توسـعه مدلهای مکانی چند معیاره و معرفی الگوریتم NSGA-II4 پرداخته شده است . از آنجایی کـه در آمـایش توجـه بـه اهـداف اقتـصادی، اجتماعی و زیست محیطی مد نظر اسـت، بنـابراین در ایـن تحقیـق توجه بیشتری به مدلهای چندهدفه شده است.
معیارهای مؤثر در مکان یابی صنایع
معیارهای مکان یابی صنایع در سـطح ملـی، اسـتانی و محلـی متفاوت هستند. از مهم ترین عوامل مهم تـأثیرگـذار در مکـان یـابی استانی می توان به موارد زیر اشاره کرد. دسترسـی بـه نیـروی کـار، نزدیکی به مواد اولیه و بازار مصرف، مقررات زیست محیطی اسـتان و شهر، هزینههای زمـین ، یـا مـسکن، تأسیـسات زیربنـایی (طـرح مکانیابی مناطق ویژه اسـتقرار صـنایع انـرﮊی بـر وزارت صـنایع و معادن، ۵۸۳۱).
ارتباط صنایع انرﮊی بر با زیرساختها
وجود زیرساختها در ایجاد صنایع انـرﮊی بـر بـسیار ضـروری است. چرا که صنایع انرﮊیبر بـه علـت نیازمنـدی بـه مـواد اولیـ ه گسترده و حجم عظیمی از ستاندههای تولیدی، به راههای ارتباطی نیاز دارند.
آثار زیست محیطی صنایع انرﮊیبر
صنایع انرﮊی بر نیروی بالایی برای آلاینده زایـی دارنـد . ایـن صنایع به صورت مایع و بـه صـورت جامـد و گـاز، آلـودگی ایجـاد میکنند. بخش اعظمی از آلاینده زایی این صنایع به علت مـصرف
مجله محیط شناسی شماره ۲۶
بالای انرﮊی این صنایع است. این صنایع باید در مکانهایی مـس تقر شوند که کمترین آلودگی را نسبت به محیط ایجاد کنند. استقرار این صنایع در کنار نـواحی حـساس جمعیتـی مثـل شـهرهای بـزرگ و پرجمعیت و زیستگاههای بومی و مناطق حفاظت شده طبیعی، کنار رودخانهها و آبهای شیرین و حساس، به هیچ وجه توصیه نمیشـود. عامل توجه به مسائل محیط زیستی، امروزه مهمترین بحث در مورد صنایع انرﮊیبر است و باید به آن توجه ویژهای کرد (جدید،۴۸۳۱).
عامل تأمین انرﮊی
مهمترین ویژگی و مشخصهای که صنایع انرﮊیبر را از سـایر صنایع موجود در بخش صنعت مجزا میسازد، استفاده بالای انرﮊی در فعالیتهای تولیدی است.
دسترسی به نهادههای تولید (مواد اولیه)
در هر فعالیت تولیدی ، نهـادههـای تولیـدی بـه ۳ دسـته کلـی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از نیروی کار، سرمایه و نهادههـای اولیه تولید. در مکانیابی صنایع انرﮊیبر، نقش سـرمایه در اسـتقرار صنایع انرﮊی بر مستقل از مکان حرکت میکنند. بنابراین دو عامل نیروی کار و نهادههای اولیه تولید، نقـش محـوری در مکـان یـابی صنایع انرﮊی بر، خواهند داشت (جدید،۴۸۳۱).
توسعه مدلهای چند معیاره در حل مسائل مکانی
بررسی کتاب شناسی تحقیق نشان می دهد کـه بیـشترین روش چند شاخصه استفاده شده در مـسائل مکـانی، روش تحلیـ ل سلـسله مراتبی۵ اسـت کـه از آن جملـه مـی تـوان بـه کـار Eldranadly و همکــارانش در ســال ۳۰۰۲ اشــاره کــرد کــه سیــستم پــشتیبانی تصمیمگیری مکانی برای مکانیـابی صـنایع ارائـه کردنـد و بـدین منظور ۴۱ لایه شامل لایههای خـاک، شـیب، منـاطق سـیل خیـز، تسهیلات، راه، کاربری و ...) تلفیق ش دند و ۴ منطقه شناسایی شدند. سپس روش سلسله مراتبی را برای معیارهای (دسترسی بـه نیـروی انسانی، هزین ه کـارگر، هزینـههـای تـسهیلات، مالیـات، آمـوزش و
مسکن) اجرا نمودند .(Eldranadly, et al.,2003)
در کتاب شناسی تحقیق، مدلهای چندهدفه مکانی در دو گروه از مــسائل مکــانی شــامل مــسائل آمــایش ســرزمین و مکــانیــابی تسهیلات۶استفاده شدهاند.
مدلهای چندهدفه در حل مسائل آمایش سرزمین
مطالعات انجام شده نشان می دهد که در گذشته بیشتر از روش برنامه ریزی خطی برای حل مسائل آمایش سرزمین استفاده می شده است اما به دلیل محـدودیتهـای ایـن روش و لـزوم خطـی بـودن
توسعه مدل تصمیمگیری چندهدفه مکانی با تأکید بر ...
اهداف و قیود، محبوبیت این روش کـاهش یافتـه اسـت . جعفـری و کریمــی در ســال ۴۸۳۱، بــه منظــور ارزیــابی تــوان اکولــوﮊیکی و اقتصادی-اجتماعی، مکان یـابی اسـتقرار صـنایع در اسـتان قـم، از برنامه ریزی خطـی اسـتفاده کردنـد (جعفـری و همکـارش، ۴۸۳۱). Xiaoli و همکارانش در سال ۹۰۰۲، بـه تـشریح سیـستم پـشتیبان تصمیمگیری برای بهینه سازی ساختار و تخـصیص کـاربری زمـین پرداختند. بدین منظور برنامهریزی خطی و دیگر الگوریتمهای بهینـه سازی ساختار کاربری زمین اجرا شدند . این سیـستم در منطقـه ای از پکن به کار رفته و شامل دو مرحل ه اصلی ۱) بهینـه سـازی منـا طق کـاربریهـای مختلـف و ۲) تخـصیص مکـانی کـاربریهـا اسـت
.(Xiaoli, et al.,2009)
روش دیگــری کــه در حــل مــسائل آمــایش ســرزمین کــاربرد بــسیاری داشــته روش برنامــه ریــزی آرمــانی اســت. Biswas و همکارش در سال ۴۰۰۲، کارایی برنامهریزی آرمانی فـازی را بـرای مــدلســازی و حــل مــسائل آمایــشی محــصول دهــی بهینــه در سیستمهای کشاورزی، نشان دادند .(Biswas, et al., 2004)
الگوریتمهای ﮊنتیک و تلفیق آنها با روشـهای دیگـر، از جملـه روشهای کارا در حل مسائل آمایشی بوده اند. Zhou در سـال ۳۰۰۲، برای حل مدل های تخصیص مکانی، از تلفیق الگوریتم سـیمپلکس شبکه، شبیه سازی اتفاقی و الگوریتم ﮊنتیک بـرای تولیـد الگـوریتم
هوشمند هیبرید اسـتفاده کـرد Eldrandly .( Zhou, et al.,2003)
در سال ۹۰۰۲، از تلفیق برنامـه ریـزی بیـان ﮊنـی ۷ (GEP) و GIS برای حل مسائل تخصیص کاربری چند مکـانی اسـتفاده کـرد. ایـن تحقیق بر حداقل هزینههـای توسـعه و حـداکثر فـشر دگی کـاربری
تخصیص یافته، تأکید دارد .(Eldrandly, et al.,2009)
الگوریتم NSGA-II از دیگر الگوریتم های تکاملی است که به دلیل کشف بده بستان ۸ بین اهداف متضاد در حـل مـسائل آمایـشی مفید واقع شده است.
Datta و همکارش در سـال ۷۰۰۲، از الگـوریتم ۹ NSGA-II-LUM، الگوریتم تکاملی چندهدفGIS I مبنا مکانی برای سه هدف حداکثر بازگـشت اقتـصادی، حـداکثر توقیـف تولیـد کـربن، حـداقل فرسایش خاک استفاده کردند. موفقیت این الگوریتم در منطقـه ای از
پرتغال نمایش داده شده است (Datta , et al., 2007a) Datta, و
همکارانش در سـال ۷۰۰۲، از دو الگـوریتم تکـام لی۰۱ NSGA-II-UCTO و NSGA-II-LUM بــرای حـــل دو نمونـــه از مـــسائل تخصیص منابع استفاده کردند .(Datta, et al., 2007b)
۳
مدلهای چندهدفه در حل مسائل مکانیابی تسهیلات
در حل مسائل مکان یابی تسهیلات نیز الگـوریتمهـای ﮊنتیـک موفقیت بیشتری نسبت به دیگر روشها داشتهانـد . Alp و همکـارش در سال ۳۰۰۲، از الگوریتم ﮊنتیک برای مسئله مکانیابی تسهیلات ، با هدف انتخاب p تسهیل برای خدمت دهی به n نقطه متقاضی، به منظور حداقل کردن فاصله سـفر بـین تـسهیلات و نقـاط متقاضـی
استفاده کردند Saadatseresht .(Alp , et al., 2003) و همکـاران
در سال ۹۰۰۲، از الگوریتم تکاملی چندهدفـه و GIS بـرای برنامـه ریزی تخلیه در مدیریت بحران استفاده کردند . در این مـدل از روش سه مرحله ای استفاده شده است . در آخرین مرحله به منظـور انتقـال افراد به مناطق امن یک مسئله بهینه سازی چندهدفه مکانی تعریف میشود و از الگوریتم NSGA-II برای حل این مسئله استفاده شده
است .(Saadatseresht, et al., 2009)
در تحقیق پیش رو، هدف ارائ ه مدل مکانی چندهدفه است کـه هر سه هدف اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی را تـأمین سـازد ؛ بنابراین از تلفیق مدلهای مکانی و روشهای چندهدفه برای توسـعه این مدل استفاده شده است.
بررسی کتاب شناسـی تحقیـق نـشان مـیدهـد کـه الگـوریتم NSGA-II به دلیل کشف بده بستان بین اهداف متضاد، پیچیـدگی محاسبات کمتر و استفاده از عملگر ازدحام در مرتب سازی نامغلوب، رضامندی بیشتری نسبت به دیگر روشهای چندهدفه دارد، در مسئل ه پیشرو نیز که با اهـداف متـضاد مواجـه اسـت، ا سـتفاده از عملگـر NSGA-II پیشنهاد میشود.
الگوریتم NSGA-II
در این الگوریتم به منظور مرتب سازی جمعیتی بـا انـداز ه N ، هر راه حل باید با راه حـل دیگـر مقایـسه شـود ، بنـابراین نیـاز بـه O(MN) مقایسه برای هر راه حل دارد ، M تعداد اهداف و N انـدازه جمعیت است. ابتدا برای هر راه حل دو مقدار محاسبه میشـود ۱) تعداد راه حلهایی اسـت کـه بـه راه حـل i غلبـه مـیکنـد و ۲) مجموعه راه حلهایی که راه حل i بر آنها غلبه میکند. محاسبه این دو مقدار نیازمندoMN 2 مقایسه است.
نقاطی که ni o دارند شناسایی شده و در فهرست F1 قـرار داده می شوند، F1 ، منحنی تبادل اهداف ۱۱ فعلـی نامیـده مـی شـود . برای هر راه حـل در منحنـی تبـادل اهـداف فعلـی هـر عـضو j در مجموعه si بررسی میشود و شماره n j آن یکی کم مـی شـود . اگـر برای هر عضو j شماره صفر شود در لیست H قرار داده میشود.
