طراحي و تحليل شبكه محور چند بخشي ظرفيت‌دار و حل آن با الگوريتم پيشنهادي ژنتيك

Design & Analysis of a Capacitated MultiPart Hub Network Using the Proposed Genetic Algorithm

تا‌كنون در بيشتر مسائل مكان‌يابي، نقاط محور‌ تنها به عنوان تسهيلاتي جهت انتقال كالا از مبدأ به مقصد در نظر گرفته شده‌اند، در حالي‌كه اين تسهيلات مي‌توانند خدمات بيشتري را به مشتريان ارائه دهند. در مواردي كه عمليات خاص و متفاوتي در گره‌هاي محور(مياني) شبكه لازم است انجام شود، استفاده از شبكه‌هاي كلاسيك هزينه‌هاي بالايي را براي كل شبكه در بر خواهد داشت. در اين مواقع، طراحي يك شبكه محور چند بخشي مي‌تواند ضمن كاهش ترافيك جريان، باعث كاهش كل هزينه‌هاي مرتبط در شبكه نيز شود. از اين‌رو، در اين تحقيق به طراحي شبكه محور چند بخشي ظرفيت‌دار پرداخته مي‌شود. هدف اصلي از ارائه اين مسئله، كاهش هزينه‌ها و ارائه شبكه‌اي كارا و منظم جهت خدمت به نقاط مختلف است. اين مسئله با استفاده از حل‌كننده سيپلكس در نرم‌افزار گمس حل مي‌شود كه مسائل با اندازه بزرگ‌تر نيز با الگوريتم پيشنهادي ژنتيك مورد تحليل قرار مي‌گيرند. در ادامه، اعتبارسنجي مدل با استفاده از چند مثال عددي از داده‌هاي شبكه تركيه بررسي و عملكرد روش حل نيز ارزيابي مي‌شود. نتايج حاكي از آن است كه شبكه پيشنهادي، علاوه بر اين‌كه از امكان خدمت‌دهي بيشتري نسبت به شبكه محور كلاسيك و شبكه زنجيره‌اي برخوردار است، هزينه‌ها را به شدت كاهش مي‌دهد.هدف مسئله مكان­يابي محور، برقراري جريان در شبكه­هاي مختلف توزيع به بهترين شكل ممكن مي­باشد. همچنين در دنياي پرشتاب امروزي، انجام كارهاي مختلف در دستگاه­هاي مختلف، علاوه بر وقت­گير بودن و هدر­دادن زمان، هزينه­ها را به شدت افزايش مي­دهد. در اين ميان، يكي از بهترين رويكرد­هاي ممكن براي حل چنين مشكلي، استقرار يك پنجره واحد (Single Window) مي‌باشد كه در اين مطالعه با عنوان محور چند بخشي نام برده مي­شود. اين شبكه مي­تواند با استقرار چند محور مجاور در يك واحد، باعث كاهش ترافيك جريان، هزينه هاي انتقال و احداث در شبكه گردد. همچنين با توجه به محدوديت منابع در دنياي واقعي، بخش­هاي شبكه بصورت ظرفيت­دار فرض شده اند. از اين­رو، در اين تحقيق به طراحي شبكه محور چند بخشي ظرفيت­دار با ملاحظه طراحي شبكه (طراحي بيروني) و طراحي اجزاء محور (طراحي داخلي) پرداخته مي­شود. هدف اصلي از ارائه اين مسئله، كاهش هزينه­ها و ارائه شبكه­اي كارا و منظم جهت خدمت به نقاط مختلف است. اين مسئله با استفاده از حل­كننده سيپلكس در نرم­افزار گمس حل گرديده و الگوريتم پيشنهادي ژنتيك براي حل مسئله در اندازه‌هاي بزرگ­تر پيشنهاد شده است. در ادامه، اعتبارسنجي مدل با استفاده از چند مثال عددي از داده­هاي شبكه تركيه بررسي و عملكرد روش حل نيز ارزيابي شده است. نتايج حاكي از آن است كه شبكه پيشنهادي، علاوه بر اين­كه از امكان دسترسي به محورها و خدمت­دهي بيشتري نسبت به شبكه كلاسيك برخوردار است، هزينه­ها را نيز به شدت كاهش مي­دهد.

The ultimate aim of the hub location problem is to transfer flows among different distribution networks by least cost. Moreover, in current competitive world, implementing repetitive tasks by corresponding administrative agencies will increase both processing time and transportation costs significantly. One of the best possible solutions for this problem is, however, considering a single window which is in this paper, referred to as a multi-part hub. In this case, the design of a multipart hub network not only decreases the traffic flow, but also reduces transportation and establishment costs in the network. Also, due to lack of resources in real world situations, different parts of the network are assumed to be capacitated. Hence, in this paper, the design of a capacitated multi-part hub network considering exterior and interior designs is addressed. The main aim of this network is to optimize network and activities' total cost. This problem is then solved using the CPLEX solver of Gams software. Furthermore, the large-scale problems are examined through the proposed genetic algorithm. Finally, the model validation and solution approach performance are analyzed by applying some numerical examples from Turkish network data set. The results indicate that while the proposed network provides more services than the classic network, it diminishes transportation costs and distances between hubs significantly.