بخشی از مقاله
چكيده:
مسيريابي وسايل نقليه به دليل كاربردهاي بسيار ازجمله مهمترين و گستردهترين مسائل در حوزهي بهينهسازي و تصميمگيري است. هدف اين پژوهش طراحي يك مدل رياضي جديد استوار براي مسيريابي وسايل نقليه با در نظر گرفتن تحويل و بارگيري همزمان كالاها، پنجرههاي زماني و تخصيص كارگران جهت انجام امور حملونقل است. تحويل و بارگيري همزمان ازجمله روشهاي پركاربرد در سيستمهاي حمل كالاها به شمار ميآيد، زيرا اين مسئله باعث ميشود مسيريابي به نحوي صورت پذيرد كه نيازهاي تمامي مشتريان با توليدات سايرين بهصورت توأمان ارضا گردد.
همچنين در بسياري از موارد كالاهايي كه موردنظر هستند داراي مدتزمان فساد بوده و يا اينكه عدم ارسال بهموقع به متقاضي داراي خسارات مالي است. در اين تحقيق مسئله مسيريابي وسيله نقليه را در حالت برداشت و تحويل همزمان و با استفاده از همكاري كارگران را مورد بررسي قرار گرفته است و براي حل اين مسئله از روش بهينه سازي استوار مالوي استفاده شده است كه باعث ميشود در فضاي عدم قطعيت مسئله داراي فضاي تصميم گيري بيشتر شود و باعث بهبود تصميم گيري ميشود. مدل رياضي مسئله در محيط نرم افزار گمز حل شده است كه نتايج نشان ميدهد همكاري كارگران باعث كاهش هزينه ها ميشود.
١. مقدمه
مسيريابي وسايل نقليه به دليل كاربردهاي بسيار ازجمله مهمترين و گستردهترين مسائل در حوزهي بهينهسازي و تصميمگيري است. هدف اين پژوهش طراحي يك مدل رياضي جديد استوار براي مسيريابي وسايل نقليه با در نظر گرفتن تحويل و بارگيري همزمان كالاها، پنجرههاي زماني و تخصيص كارگران جهت انجام امور حملونقل است. تحويل و بارگيري همزمان ازجمله روشهاي پركاربرد در سيستمهاي حمل كالاها به شمار ميآيد، زيرا اين مسئله باعث ميشود مسيريابي به نحوي صورت پذيرد كه نيازهاي تمامي مشتريان با توليدات سايرين بهصورت توأمان ارضا گردد.
همچنين در بسياري از موارد كالاهايي كه موردنظر هستند داراي مدتزمان فساد بوده و يا اينكه عدم ارسال بهموقع به متقاضي داراي خسارات مالي است. بدين منظور جهت كاربرديتر شدن و نزديكي بيشتر به مسائل دنياي واقعي پنجرههاي زماني ارسال و تحويل كالاها مدنظر هستند. بدينصورت كه در صورت ارسال زودتر و يا ديرتر از موعد كالاها به مشتريان، مركز توزيع بايد مبلغي را تحت عنوان خسارات كه از قبل مشخصشده است را پرداخت نمايد.
در بسياري از تحقيقات صورت گرفته در اين زمينه، هدف تنها يافتن مسير بهينه براي حركت وسايل نقليه بوده است؛ اما در دنياي واقعي عواملي وجود دارد كه علاوه بر يافتن مسير بهينه، داراي اهميت ميباشند. ازجمله ميتوان به تخصيص كارگران با توجه به توانايي انجام كارهاي مربوطه جهت خدمتدهي اشاره كرد. از مثالهاي بارز اين تخصيصات مراكز امنيتي حمل كالا مانند بانكها جهت انتقال اشيا قيمتي و يا جابجا نمودن كالاهاي مهم كه به داشتن نيروي كاري متخصص براي حمل و جابجايي نياز است، ميباشد.
براي مثال در انتقال اسناد و گزارشهاي مالي يك بانك، به دليل ارزش مالي كم اين اوراق مشخصاًو كم بودن احتمال به سرقت رفتن آنها، ميتوان حجم عظيمي ازاينگونه اطلاعات را توسط وسيلهاي مناسب و با كمك به نيروي امنيتي انتقال داد؛ اما اگر همين جابجايي مربوط به يك شي قيمتي باارزش مالي فراوان باشد، ميبايست از وسيلهاي خاص و نيرويهاي امنيتي متخصص زيادي استفاده كرد. در مراكزي كه اينگونه نقل و انتقالات به شكل انبوه صورت ميپذيرد، استفاده بهينه از وسايل نقليه و همچنين استفاده از نيروهاي متخصص جهت نگهداري و ساير امور امري الزامي است.
بهعنوان مثالي ديگر در انتقال مجرمان گاهي تعداد زيادي از متهمان را به دليل دارا بودن جرمهاي نهچندان مهم مشخصاًو كم بودن احتمال فرار و يا بروز مشكلات مشابه، ميتوان توسط وسيله حملونقل معمولي و توسط يك نيروي امنيتي بين مراكز موردنظر جابجا نمود؛ اما در مورد تبهكاران خاص مسئله كمي پيچيدهتر ميشود. در اين موارد نياز به وسايل حملونقل خاص و نيروهاي امنيتي متخصص است. هدف اين مدل بهينهسازي اين دسته از مسائل و ارائه راهحلهاي مناسب ميباشد؛ اما در بسياري از موارد دنياي واقعي پارامترهاي دخيل در مسئله را نميتوان به شكل دقيق مشخص نمود و ميبايست اين پارامترها را تحت شرايط عدم قطعيت در نظر گرفت.
رويكرد پايدار با مشخص نمودن متغيرهاي كنترلي، ميزان موجه بودن و بهينگي پاسخها را تا حد زيادي برآورده ميكند. در اين پژوهش جهت مواجهه با عدم قطعيت پارامترها از رويكرد برنامهريزي استوار معرفيشده توسط مالوي و همكاران استفاده ميشود. درواقع پارامترها در چند سطح تحت عنوان سناريو با احتمال وقوع مشخص، وارد مدل شده و درنهايت پاسخ مناسب براي مسئله حاصل ميگردد. جهت بررسي صحت مدل مثالهايي توسط مدل به كمك نرمافزار Gams ارائه ميشوند.
ازآنجاكه مسئله مسيريابي يك مسئله NP-hard ميباشد با افزايش متغيرها زمان حل بهصورت نمايي افزايش مييابد طبيعتاً حل چنين مسائلي توسط نرمافزار Gams در ابعاد بالا امكانپذير نميباشد اما به دليل اينكه ما در اين حالت با شرايط عدم قطعيت در مسائل مواجهيم و از سناريوهاي خاصي براي مقابله با آن پرداختهايم به دست آوردن جواب دقيق از اهميت بالايي برخوردار ميباشد به همين دليل براي تحليل جوابهاي مسئله از نرمافزار بهينهسازي Gams استفاده ميكنيم.
٢. مرور ادبيات
مسئله مسيريابي وسيله نقليه يكي از مباحثي است كه در حوزه تحقيق در عمليات موردمطالعه قرارگرفته و از بيش از 50 سال پيش كه - دانتزيگورامسر١،١٩٥٩ - در قالب مسئله توزيع بهوسيله كاميون به آن پرداخت تاكنون موردتوجه بوده است.
اين مسئله اينگونه تعريف ميگردد كه يك سري مسير بهينه براي مجموعهاي از وسايل نقليه بهمنظور تأمين نياز مشتريان تخصيص داده ميشود.به جهت كاربردي بودن اين مبحث در دنياي واقعي و تأثير عميق آن در حوزه اقتصادي براي تأمينكنندگان توجه زيادي به مسئله مسيريابي شده است و در قالب مسيريابي وسيله نقليه غني٢ موردبررسي و مطالعه قرارگرفته است.
هدف از اين مسئله به دست آوردن بهترين تور براي تحويل كالا با در نظر گرفتن تأمين تقاضاي مشتريان است.كتب و مقالات متعددي در اين زمينه منتشرشده است كه بهعنوانمثال ميتوان از - لاپرتره وعثمان٣،١٩٩٥ - نام برد.
مسئله معروف فروشنده دورهگرد نخستين بار توسط - دانتزيگورامسر،١٩٥٩ - در حوزه ادبيات مقالات مسيريابي وسيله نقليه ارائه و حل شد. چون اين مسئله حالت خاصي از مسئله مسيريابي وسيله نقليه است از آن بهعنوان پايه مقالات مرتبط با حوزهي مسيريابي وسيله نقليه ياد ميشود. سرانجام - كلارك و رايت٤ ،١٩٦٤ - مسئله فروشنده دورهگرد با بيش از يك وسيله نقليه ارائه كرد. اولين مقالهاي كه عنوان "مسيريابي وسيله نقليه" در آن چاپ شد مربوط به - گلدن و همكاران٥،١٩٨٤ - بود. ساير انواع مسائل در اين حوزه در دهه 1970 ارائه شدند. كه از آن جمله ميتوان - ليبرمن وسيمپسون،١٩٦٠ - براي مسئله جمعآوري مواد زائد جامد اشاره كرد.
- سلمون٦ ،١٩٨٧ - پنجره زماني را به اين مسئله اضافه كرد و در دهه1990 به خاطر در دسترس بودن و رشد سريع ميكرو كامپيوترها تحقيقات وسيعتري در اين حوزه صورت گرفت و روشهاي فرا ابتكاري براي حل اين دسته از مسائل به كار گرفته شد. نخستين مطالعه در زمينه مسئله مسيريابي وسيله نقليه در حالت احتمالي٧ توسط - كوك و راسل٨ ،١٩٨٧ - انجام شد.
- لاپورتهو همكاران،١٩٩٢ - با توسعه روش شاخه و كران گام ديگري در جهت حل مسائل مسيريابي به روش دقيق برداشتند. - توث و ويگو٩،١٩٩٩ - مسيريابي متقارن و نامتقارن را با الگوريتم صرفهجويي توسعهيافته حل كردند. - عثمان و همكاران١،٢٠٠٥ - براي حل مسئله چندهدفه مسيريابي از الگوريتم ژنتيك استفاده كرد.
