Ph.D. Student

Hossein Karimi

Email: hkarimi[at]mail.kntu.ac.ir

Homepage: wp.kntu.ac.ir/hkarimi

Profile in Google Scholar

Profile in University of Bojnord

 

Dissertation Title: Commodity Shipment Planning in Incomplete Hub Location-Routing Problem

Abstract

Transportation systems for commodity, mail and passenger shipment use hub network due to its economy of scale. Hubs are facilities provided three main functions: collecting, sorting and distribution.

This dissertation considered the incomplete hub network in order to find the optimal location of the hubs, flow shipments through routes and the departure time between the origins and destinations. The main purpose of this research is to minimize the transportation costs, the fixed costs of locating hubs and the costs of establishing hub to hub, non-hub to non-hub and hub to non-hub links. In order to reach this purpose, two incomplete hub location-routing mathematical models have been suggested. According to their variable types and tightening of models, one of them has been selected for the flow shipment planning problem. Furthermore, the uncertainty of the transportation time and volume of flows has been considered as stochastic environment. In addition, another objective function is added to the model in order to increase the volume of flow sent on its collection date. All mathematical models have been tightened by the valid inequalities and preprocessing to reach the optimal solution quickly. Furthermore, for bi-objective models an e-constraint-based approach has been used.

Computational studies on well-known data sets, besides the study of the interstate ground mail network have been preformed to evaluate the models. The costs of this mail network have been reduced by 5.53% when suggested solution has been used. Results show the network tends to employ fewer hubs when the discount factor has been increased. Moreover, this increasing leads more transportation and less fixed cost. However, generally, total costs have been decreased in this case. By increasing in service level, the number of hub to non-hub links has been decreased. Also, this change causes less total cost. Besides, in the stochastic model, the number of Pareto solutions is more than the deterministic model.

High performance of the proposed valid inequalities and preprocessing is another important outcome of this research. The prformance has been investigated on CAB and AP datasets. The computational time has been averagely decreased by 49.46% for the first model of the hub location-routing in an incomplete network by using these tools. Moreover, for the second model of the hub location-routing in an incomplete network, the computational time has been improved averagely 17.93%. The computational time has been reduced by around 65.90%, when preprocessing and valid inequalities have been used for mathematical model of commodity shipment planning in an incomplete hub location-routing problem.

Keywords: Hub, Incomplete network; Location; Routing; Departure time; Valid inequality.

Defense Date:  2015-July-28

 

عنوان رساله: برنامه‌ریزی ارسال کالا در مسئله مکان‌یابی مسیریابی محور با شبکه ناکامل

چکیده

سیستم‌های حمل و نقل کالا، مرسوله‌های پستی و مسافری عموماً از ساختار شبکه محوری به دلیل صرفه اقتصادی آن استفاده می‌کنند. محورها مکان‌هایی هستند که سه وظیفه اصلی جمع‌آوری، مرتب‌سازی و توزیع کالا را بر عهده دارند و استفاده از آن‌ها موجب می‌شود تا ارتباطات کمتری در شبکه حمل و نقلی ایجاد شود.

رساله حاضر، با در نظر گرفتن شبکه‌ای ناکامل برای برقراری ارتباط بین محورها، به دنبال یافتن مکان‌های بهینه محورها، مسیر و زمان انتقال کالا بین هر مبدأ و مقصد است. هدف اصلی از این مسئله، کمینه‌سازی هزینه‌های انتقال جریان، هزینه‌های ثابت مکان‌های محور، ارتباطات محوری و غیر محوری و ارتباطات بین محور و غیر محور است. جهت نیل به این هدف، ابتدا دو مدل ریاضی مکان‌یابی- مسیریابی شبکه ناکامل محوری ارائه شده است. سپس بر اساس نوع متغیرها و توانمند بودن آن‌ها، یکی از این دو مدل انتخاب‌شده و برنامه‌ریزی ارسال کالا برای آن توسعه داده شده است. پس از آن، عدم قطعیت در زمان سفر و میزان کالای انتقالی به صورت احتمالی در مدل برنامه‌ریزی ارسال کالا در مکان‌یابی-مسیریابی شبکه ناکامل محوری گنجانده شده است. علاوه بر این، به منظور افزایش جریان انتقالی که در روز جمع‌آوری خود ارسال می‌شود، تابع هدفی دیگر به مدل اضافه شده است. تمامی مدل‌های ریاضی ارائه شده توسط نامساوی‌های معتبر و پیش‌پردازش‌هایی توانمند شده‌اند تا سرعت رسیدن به پاسخ بهینه افزایش یابد. همچنین برای مسائل دو هدفه از روشی مبتنی بر محدودیت اپسیلون و روش وزن‌دهی نرمال شده برای حل استفاده شده که روش مبتنی بر محدودیت اپسیلون از عملکرد بهتری برخوردار بوده است.

جهت بررسی مدل‌های ریاضی، علاوه بر انجام محاسبات کامپیوتری بر روی مجموعه داده‌های معروف در پیشینه پژوهش، مطالعه‌ای بر روی شبکه پست زمینی بین استانی انجام شده است. جواب پیشنهادی 5.53% هزینه­های شبکه کنونی پست را بهبود می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش ضریب تخفیف حمل کالا بین محورها، تمایل به احداث محور کمتر می‌شود. همچنین، هزینه انتقال جریان بیشتر و هزینه‌های ثابت کمتر می­شوند؛ اما به صورت کلی، هزینه کل شبکه کاهش می‌یابد. علاوه بر این، با افزایش حد زمانی خدمت‌دهی، تعداد ارتباطات محور و غیر محوری کاهش می‌یابد. به‌علاوه، این تغییرات، موجب کاهش هزینه کل خواهد شد. همچنین، در حالت غیر قطعی بودن مدل دو هدفه، میانگین تعداد جواب پارتو بیشتر از حالت قطعی شده است.

یکی دیگر از دستاوردهای مهم، عملکرد بسیار خوب نامساوی‌ها و پیش‌پردازش‌ها است که بر روی مجموعه داده‌های CAB و AP بررسی شده است. در مدل اول و دوم مکان‌یابی-مسیریابی با شبکه محوری ناکامل، نامساوی‌های معتبر پیشنهادی به‌طور میانگین به ترتیب 49.46% و 17.93% زمان حل را بهبود داده‌اند. پیش‌پردازش‌ها و نامساوی‌های پیشنهادی برای مدل برنامه‌ریزی ارسال کالا در مکان‌یابی-مسیریابی شبکه ناکامل محوری به‌طور میانگین زمان حل را 63.90% بهتر کرده‌اند.

واژه‌هاي كليدي: محور، شبکه ناکامل، مکان‌یابی، مسیریابی، زمان عزیمت، نامساوی‌های معتبر.

تاریخ دفاع: 5 مرداد 1394