استفاده از شبکه ها و اصلاح الگوی مصرف


Widget not in any sidebars
شکل 3-15. نمایش مسیر انتخابی 83
شکل 3-16. نمایش عملگر جهش 84
شکل 4-1. نمودار نرخ S/N توابع هدف در سطوح مختلف عامل ها 91
شکل 4-2. نمودار نرخ تاثیرات میانگین داده ها بر میانگین ها،در سطوح مختلف عامل ها 92
شکل 4-3. نمودار حرکت الگوریتم ژنتیک پیشنهادی93
شکل 4-4. نمایش مقادیر تابع هدف هر دو روش 96
شکل 4-5. نمایش زمان محاسباتی حاصل از هر دو روش 96
شکل 4-6. نمایش نحوه محاسبه تابع هدف 99
شکل 4-7. نمایش کروموزم بهینه مساله نمونه 99
فصل اول کلیات تحقیق
1-1. مقدمه
یکی از حوزه‌هایی که سهم قابل توجهی در مصرف انرژی و به تبع آن پیامدهای زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت را داراست، بخش حمل و نقل است که در سال ۱۳۸۵ سهمی در حدود ۲۶ درصد از مصرف انرژی و 3/49 درصد از مصرف فرآورده‌های نفتی کشور را به خودش اختصاص داده است. قطعا مصرف بهینه انرژی در این بخش که وابسته به زیر ساخت‌ها و همچنین ناوگان حمل و نقل کشور است، تاثیر قابل توجهی در جلوگیری از تضییع سرمایه‌های ملی خواهد داشت.
نظر به جایگاه ویژه ایران در حوزه انرژی در خاورمیانه و جهان و همچنین اهمیت استراتژیکی منابع هیدروکربنی، مدیریت صحیح این منابع در فرایند تولید تا مصرف در کشور از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. رشد روز افزون ناوگان جادهایی موجب گردیده است که بخش قابل توجهی از انرژی کشور در بخش حمل و نقل مصرف گردد و به تبع آن انتشار گازهای گلخانهایی و آلاینده نیز معضل مهمی را ایجاد نماید. اساساً مصرف انرژی کشور درکلیه بخشهای مصرف کننده و از جمله بخش حمل و نقل از الگوی مناسبی برخوردار نبوده و اصلاح الگوی مصرف انرژی درکلیه بخش‌ها ضرورتی انکار ناپذیر است.
به منظور اصلاح این الگو در بخش حمل و نقل، لازم است تا عوامل تأثیر گذار بر مصرف، مانند ساختار ناوگان حمل و نقل شخصی و عمومی و میزان ارتقای فناوری مصرف سوخت آن‌ها، میزان اقبال مردم در استفاده از وسایل نقلیه عمومی و ترکیب سبد سوخت نه فقط به طور کیفی بلکه با ارائه آمار و اطلاعات کمّی مورد بررسی قرار گیرد و کلیه راهکار‌ها از جمله اصلاح زیرساختهای حمل و نقل، ارتقای صنعت خودرو، کاهش سفرهای غیر ضروری با حداکثر بهره گیری از ارتباطات الکترونیکی و بهبود امکانات شهری و اصلاح ساختار‌ها و قوانین در این زمینه، پس از شناسایی و ارزیابی دقیق به مرحله اجرا درآید [1] .
برنامهریزی حمل و نقل به بررسی تقاضا برای ترافیک و میزان رشد ترفیک می‌پردازد تا با استفاده از آن در مورد راهبرد امکانات حمل و نقل موجود یا امکانات جدید مانند شبکه راه‌ها، ریل، فرودگاه‌ها و غیره تصمیمگیری شود. هدف نهایی از برنامه ریزی حمل و نقل دستیابی به سطح سرویس بالا‌تر، بهبود ایمنی، صرفهجویی در مصرف انرژی، رشد اقتصادی و افزایش دسترسی می‌باشد.
حمل و نقل به معنای جامع آن شامل مدیریت، زیربنا و روبنا ناوگان از نیازهای اساسی جوامع امروزی است بطوری که در هر کشور برای اعتلای توان اقتصادی، فرهنگی، امنیتی وسیاسی داشتن شبکه حمل و نقلی گسترده و قابل اطمینان از نیازهای اولیه محسوب میگردد. حتی برخی بر این باور هستند که حمل و نقل از ابزارهای ابتدایی توسعه می‌باشد. در گذشته به دلیل اینکه حمل و نقل یک نیاز ثانویه برای تحقق نیازهای اولیه‌ای همچون تجارت، مسافرت، اشتغال و غیره به حساب می‌آمد، به نحو شایسته‌ای بدان پرداخته نمی‌شد. لیکن رشد و توسعه اقتصاد جهانی، تلاش کشور‌ها برای استفاده بهینه از توانمندی‌ها و فرصت‌های در اختیار، و فشرده شدن رقابت در عرصه‌های جهانی موجب گشت تا حمل و نقل بواسطه نقش مستقیمی که درکاهش هزینه‌های تمام شده تولید و دسترسی به بازار ودر ‌‌نهایت افزایش توان رقابت در عرصه تجارت بین الملل مخصوصاً برای کشورهایی که حجم تجارت خارجی صادرات و واردات آن‌ها بالا می‌باشد، از جایگاه رفیعی در مدیریت، برنامه ریزی و سرمایه گذاری و حتی تحقیقات برخوردار گردد. تاثیر چنین ویژگی سبب گشته تا نگرش‌های گذشته نسبت به حمل و نقل تغییر یابد و به حمل ونقل به عنوان یک بخش اقتصادی- خدماتی مهم نگریسته شود [2].
در ادبیات اولین بار شخصی به نام هیچکوک [3] در مقالهای مسأله حمل ونقل را مورد بهینه بررسی قرار داد. پس از آن افرادی چون کوپمنز در مقالهای با عنوان « بهینهسازی استفاده از شبکه های حمل و نقل» و کنتاروویچ [4] که مقالهایی تحت عنوان « متدهای ریاضی سازماندهی و برنامه ریزی محصولات» را انجام داد، به بررسی موضوع حمل و نقل پرداخته و روشهای ریاضی را مورد استفاده قرار دادند. همچنین برای نخستین بار در سال ۱۹۹۶ دانتزیگ از روش سیمپلکس بر اساس اصول برنامه ریزی خطی برای بدست آوردن جواب در مسائل حمل و نقل استفاده نمود. در سال‌های اخیر نیز افراد زیادی به بررسی مسأله حمل و نقل پرداخته و الگوریتمهای ریاضی متعددی برای حل اینگونه مسائل ارایه شده است.
1-2. تعریف مساله
یکی از زمینههای اساسی و مطرح که امروزه درشاخه‌های مختلف علوم به ویژ ه مهندسی صنایع و مهندسی عمران بسیار مورد توجه قرار گرفته است، برنامه ریزی حمل و نقل می‌باشد و همانطور که قبلاً اشاره شد هدف نهایی از آن دستیابی به سطح سرویس بالا‌تر، ایمنی بهتر، صرفه جویی در مصرف انرژی، رشد اقتصادی و افرایش سطح دسترسی می‌باشد.
حال اگر در این برنامهریزی علاوه بر تولید کنندگان و مصرف کنندگان سطوح میانی دیگری نیز لحاظ شوند مسأله به نام شبکه حمل و نقل خوانده می‌شود، که به عنوان نمونه می‌توانیم به مسیریابی اتوبوس‌های داخل شهری، جمع آوری ضایعات و زباله‌های شهری، ومسیریابی سرویس‌های مدارس، اشاره نمود که این‌ها حالات خاصی از شبکه حمل ونقل است که از آن به عنوان مسأله مسیریابی وسیله نقلیه (VRP) یاد می شود که درآن به ازای هر مسیر تنها یک وسیله نقلیه حرکت میکند. هدف ازمسائل VRP این است که مسیرهایی برای هر کدام از وسایل نقلیه طراحی شود که از یک مکان (مبدأ بارگیری) آغاز شود و در همان مکان خاتمه یابد. همچنین در طول مسیر نیازهای تمامی مشتریان تأمین شده و هزینه کل کمینه شود [5]. در مدل‌های گوناگون مسیریابی که بعد از مدل اولیه و کلاسیک بوجود آمدند، محدودیت‌ها و شرایط جدیدی به مسأله اضافه گردید که باعث تنوع اینگونه مسائل گردید که به عنوان نمونه همان طور که در این تحقیق بیان شده است، تیمهای کاری با تواناییهای منعطف به عنوان عوامل خدمتدهی در نظر گرفته شده اند. همچنین محدودیتهای خدمتدهی به مشتریان بر روی تیمها و وسایل اعمال شده است که این موضوع بر پیچیدگی مساله مسیریابی وسایل حمل و نقل خواهد افزود.
1-3. اهدف تحقیق
در این تحقیق یک مدل ترکیبی نیروی انسانی- مسیریابی وسایل حمل و نقل ارائه شده است که به طور همزمان به کمینه سازی هزینه‌های تخصیص نیروهای انسانی در قالب تیم‌هایی با ویژگی‌های متفاوت و همینطور هزینه‌های مسیریابی و جابجایی وسایل حمل و نقل پرداخته شده است. هریک از مشتریان موجود در سیستم به ارائه خدمت مخصوص به خود نیاز دارند و برای هر یک از این مشتری‌ها موعد زمانی مشخصی وجود دارد که درصورتی که خدمت دهی بعد از این موعد زمانی انجام شود، جریمه ایی به صورت هزینه مخصوص برای هریک از مشتریان در نظر گرفته شده است. در ابتدا فرض می‌شود که تمامی وسایل حمل و نقل و انواع مختلف تیم‌ها با ویژگی‌های متفاوت و منعطف، در مرکز قرار دارند و از آنجا به مکان مشتریان منتقل میشوند.