شماره ركورد
25057
شماره راهنما
IND2 66
عنوان
ارائه يك مدل رياضي چند هدفه استوار به منظور طراحي شبكه زنجيره تامين تاب آور سوخت زيستي مبتني بر ريز جلبكها
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع - بهينه سازي سيستم ها
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/06/26
صفحه شمار
121 ص.
استاد راهنما
عليرضا گلي
كليدواژه فارسي
زنجيره تامين سوخت زيستي , ريزجلبك , بهينهسازي چندهدفه , بهينهسازي استوار , تابآوري
چكيده فارسي
افزايش روزافزون تقاضا براي انرژي و محدوديت منابع فسيلي، همراه با نگرانيهاي زيستمحيطي ناشي از انتشار گازهاي گلخانهاي، موجب شده است كه توجه به منابع انرژي تجديدپذير بيش از پيش اهميت يابد. در اين ميان، توليد سوختهاي زيستي مبتني بر ريزجلبكها به دليل قابليت جذب دياكسيدكربن، نياز اندك به زمين كشاورزي و امكان توليد محصولات جانبي ارزشمند، بهعنوان يكي از گزينههاي پايدار براي تأمين انرژي آينده مطرح است. طراحي كارآمد شبكه زنجيره تامين اين سوختها، كه بتواند همزمان ابعاد اقتصادي، زيستمحيطي و اجتماعي را پوشش دهد، ضرورتي انكارناپذير است.
در اين پژوهش، يك مدل رياضي چندهدفه براي طراحي شبكه زنجيره تامين سوخت زيستي مبتني بر ريزجلبكها ارائه شده است. اهداف اصلي مدل شامل كمينهسازي هزينههاي كل شبكه، كمينهسازي انتشار دياكسيدكربن و بيشينهسازي بعد اجتماعي از طريق اشتغالزايي ميباشد. براي واقعگراتر شدن مدل، مفهوم تابآوري وارد مدل شده است تا شبكه در برابر اختلالاتي همچون قطعي برق و خرابي تجهيزات پايداري لازم را داشته باشد. همچنين، عدمقطعيت در عرضه و تقاضا از طريق يك رويكرد بهينهسازي استوار سناريومحور در مدلسازي لحاظ گرديد و پارامترهاي كنترلي آن با تحليل حساسيت تنظيم شده است.
بهمنظور حل مدل، چندين روش براي توليد جبهه پارتو از جمله اپسيلون محدوديت تقويتشده، دو نسخهي بنسونكاكاتي، جمع وزني و پاسكوليتي–سرافيني، تيچبيشف و نسخهي پيشنهادي آن بهكار گرفته شد. سپس شاخصهاي متداول سنجش كيفيت جبهه پارتو براي ارزيابي پراكندگي و همگرايي پاسخها محاسبه شدند و درنهايت با استفاده از انتروپي شانون و ويكور رتبهبندي انجام شده است.
نتايج عددي نشان داد كه مدل پايدار تابآور نسبت به مدلهاي صرفاً اقتصادي، سبز و پايدار، تعادلي واقعبينانهتر ميان هزينه، انتشار و سطح خدمت ايجاد كرده است. هزينههاي كل در اين مدل 27.2 درصد كمتر از مدل پايدار بوده، در حالي كه تابآوري شبكه بهطور محسوسي افزايش يافته است. همچنين، انتشار گازهاي گلخانهاي در اين مدل نسبت به مدل اقتصادي 21.2 درصد، نسبت به مدل سبز 17.5 درصد و نسبت به مدل پايدار حدود 2 درصد كاهش يافته است. سطح موجودي نيز به 19544.13 واحد كاهش يافته و توانسته است 40.4 درصد از كل تقاضا را تأمين كند.
همچنين، تحليل حساسيت ضرايب تبديل بيانگر آن است كه ارتقاي بهرهوري در تبديل ريزجلبك به ليپيد و ليپيد به بيوديزل، علاوه بر كاهش هزينههاي كل، موجب كاهش جابهجايي در شبكه و به تبع آن كاهش انتشار ناشي از حملونقل ميگردد.
كليدواژه لاتين
Biofuel supply chain , microalgae , multi-objective optimization , robust optimization , resilience
عنوان لاتين
Presenting a Robust Multi-objective Mathematical Model to Design a Resilient Biofuel Supply Chain Network based on Microalgae
گروه آموزشي
مهندسي صنايع و آينده پژوهي
چكيده لاتين
The increasing demand for energy and the limitation of fossil fuel resources, along with environmental concerns arising from greenhouse gas emissions, have made the focus on renewable energy sources more important than ever. Among these, the production of biofuels based on microalgae, due to its ability to absorb carbon dioxide, minimal land requirements, and the potential for producing valuable by-products, is considered one of the sustainable options for meeting future energy needs. The efficient design of the supply chain network for these biofuels, which can simultaneously address economic, environmental, and social dimensions, is an undeniable necessity.
In this research, a multi-objective mathematical model is proposed for designing the supply chain network of biofuels based on microalgae. The main objectives of the model include minimizing the total network costs, minimizing carbon dioxide emissions, and maximizing the social dimension through job creation. To make the model more realistic, the concept of resilience has been incorporated into the model to ensure that the network maintains its stability against disruptions such as power outages and equipment failures. Furthermore, the uncertainty in supply and demand is accounted for through a scenario-based robust optimization approach, and its control parameters are adjusted using sensitivity analysis.
For solving the model, several methods for generating the Pareto front, including epsilon constraint enhancement, two versions of Benson’s KKT , weighted sum, Pascoletti-Serafini, Tchebycheff, and its proposed version, were applied. Then, conventional metrics for assessing the quality of the Pareto front were calculated to evaluate the spread and convergence of the solutions, and finally, ranking was done using Shannon entropy and VIKOR.
Numerical results showed that the resilient sustainable model, compared to purely economic, green, and sustainable models, provides a more realistic balance between cost, emissions, and service level. The total costs in this model are 27.2% lower than the sustainable model, while the resilience of the network has significantly increased. Additionally, greenhouse gas emissions in this model are reduced by 21.2% compared to the economic model, 17.5% compared to the green model, and approximately 2% compared to the sustainable model. The inventory level has also decreased to 19,544.13 units and has been able to meet 40.4% of the total demand.
Furthermore, sensitivity analysis of conversion coefficients indicates that improving the efficiency of converting microalgae to lipids and lipids to biodiesel not only reduces the total costs but also decreases the movement in the network, and consequently, reduces transportation-related emissions.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
146566
نويسنده