شماره ركورد
25645
شماره راهنما
IND2 74
عنوان
مدلسازي و بهينهسازي مسئله مسيريابي ناوگان سرويس كارمندان در شركتهاي توليدي و خدماتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع- سيستم هاي توليد و خدمات
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/11/18
صفحه شمار
142 ص.
استاد راهنما
عليرضا گلي
كليدواژه فارسي
مسيريابي وسايل نقليه , مسيريابي ناوگان سرويس كارمندان , برنامهريزي عدد صحيح مختلط , الگوريتم ژنتيك , الگوريتم شاهين هريس , الگوريتم خرگوش مصنوعي
چكيده فارسي
مسيريابي وسايل نقليه يكي از مسائل پركاربرد در مهندسي صنايع و لجستيك است كه هدف آن تدوين برنامهاي بهينه براي سرويسدهي با كمترين هزينه و زمان است. جابهجايي كارمندان سازمانها به دليل تأثير بر بهرهوري اهميت زيادي دارد. اين پژوهش به بررسي چالشهاي مديريت ناوگان حملونقل كارمندان ميپردازد.
در راستاي حل اين مسئله، يك مدل رياضي جامع باهدف كاهش كل هزينهها طراحي شده است. برخلاف اكثر مطالعات رايج كه بر حملونقل كالا تمركز دارند، اين تحقيق با درنظرگرفتن شرايط خاص و محدوديتهاي جابهجايي نيروي انساني، مسئله را در دوفاز مجزا اما مرتبط مدلسازي و حل ميكند. در فاز اول يا حالت برگشت، فرآيند از محل شركت آغاز ميشود؛ جايي كه كارمندان سوار شده و اتوبوسها براي پيادهكردن آنها در نقاط مختلف توزيع ميشوند. در فاز دوم يا حالت رفت، شرايط معكوس شده و اتوبوسها از چندين نقطه شروع حركت كرده و با سواركردن كارمندان، به سمت شركت حركت ميكنند. در اين حالت، بهمنظور انطباق مدل با واقعيتهاي عملياتي و جلوگيري از فراتر رفتن تقاضا از ظرفيت موجود، مجموع سفرهاي انجامشده از هر دپو نبايد از تعداد اتوبوسهاي موجود در آن فراتر رود.
جهت حل مدل پيشنهادي و ارزيابي كارايي آن، از تركيبي از روشهاي دقيق و فراابتكاري استفاده شده است. در ابعاد كوچك (10 تا 28 نقطه) و متوسط (30 تا 50 نقطه)، نرمافزار گمز به كار گرفته شد تا جوابهاي دقيق محاسبه شوند. باتوجهبه ماهيت NP-hard مسئله و افزايش پيچيدگي در ابعاد بزرگ (70 تا 120 نقطه)، سه الگوريتم فراابتكاري شامل الگوريتم ژنتيك، الگوريتم بهينهسازي خرگوش مصنوعي و الگوريتم شاهين هريس پيادهسازي شدند. نوآوريهاي كليدي اين پژوهش علاوه بر مدلسازي دقيق دوفاز رفتوبرگشت، شامل لحاظكردن مدلسازي تأخير و زمان و بهرهگيري از الگوريتمهاي بهينهسازي جديد و كارآمد در اين حوزه است.
نتايج حاصل از اجراي الگوريتمها نشان داد كه با افزايش ابعاد مسئله، پيچيدگي محاسباتي و زمان حل به طور چشمگيري افزايش مييابد كه ضرورت استفاده از روشهاي هوشمند را نمايان ميسازد. در ميان الگوريتمهاي مورد بررسي، الگوريتم بهينهسازي خرگوش مصنوعي با ارائه كمترين ميانگين مقدار تابع هدف كه شامل كاهش هزينههاي حملونقل و زمان حل، كارايي و برتري خود را نسبت به الگوريتم ژنتيك و شاهين هريس در هر دوفاز رفتوبرگشت اثبات كرد. مقايسات كمي و دقيق بيانگر آن بود كه اگرچه الگوريتم ژنتيك در ابعاد كوچك و متوسط عملكردي قابلقبول و نزديك به خرگوش مصنوعي داشت، اما با بزرگشدن مسئله، زمان حل آن بهشدت افزايش يافت. در مقابل، الگوريتم شاهين هريس در تمامي ابعاد مسئله بالاترين مقدار تابع هدف و ضعيفترين كارايي را از خود نشان داد.
علاوه بر حل مدل، تحليل حساسيت دقيقي روي پارامتر هزينه طي يك كيلومتر و متوسط زمان طي يك كيلومتر انجام شد. اين تحليل نشان داد كه مدل پيشنهادي حساسيت بالايي نسبت به تغييرات هزينه ها دارد؛ بهطوري كه با افزايش ضريب هزينه طي يك كيلومتر از 5/0 به 5/1در فاز رفت، مقدار تابع هدف بهصورت صعودي از 6956 به 8453 و با افزايش ضريب متوسط زمان طي يك كيلومتر مقدار تابع هدف از 2328 به 12222 افزايش يافت. همچنين در فاز برگشت با افزايش ضريب هزينه طي يك كيلومتر از 5/0 به 5/1 مقدار تابع هدف از 5421 به6567 و با افزايش ضريب متوسط زمان طي يك كيلومتر مقدار تابع هدف از 1801 به 11191 افزايش يافت. در نهايت، دستاوردهاي اين تحقيق ميتواند بهعنوان يك راهكار عملي در بهبود كارايي سيستمهاي حملونقل درونشهري سازمانها، كاهش قابل توجه هزينههاي ناوگان حمل و نقل و در نهايت افزايش رضايت شغلي و بهرهوري كارمندان در صنايع توليدي و خدماتي مورداستفاده قرار گيرد.
كليدواژه لاتين
Vehicle Routing Problem , Employee Shuttle Bus Routing , Mixed-Integer Linear Programming , Genetic Algorithm , Harris Hawks Optimization , Artificial Rabbits Optimization
عنوان لاتين
Modeling and Optimization of Employee Shuttle Fleet in Manufacturing and Service Companies
گروه آموزشي
مهندسي صنايع و آينده پژوهي
چكيده لاتين
Vehicle routing is one of the most widely applied problems in industrial engineering and logistics, aiming to develop an optimal plan for service delivery with minimum cost and time. The transportation of employees plays a significant role due to its impact on organizational productivity. This research investigates the challenges associated with managing employee transportation fleets.
To address this problem, a comprehensive mathematical model is developed with the objective of minimizing total costs. Unlike most existing studies that primarily focus on freight transportation, this research considers the specific conditions and constraints of human transportation and models the problem in two distinct yet interrelated phases. In the first phase (return mode), the process begins at the company location, where employees board the buses, and the buses distribute them across various drop-off points. In the second phase (outbound mode), the process is reversed: buses start from multiple points, pick up employees, and head toward the company. To ensure alignment with real operational conditions and prevent demand from exceeding available capacity, the total number of trips operated from each depot must not exceed the number of buses stationed there.
To solve the proposed model and assess its performance, a combination of exact and metaheuristic methods is employed. For small-scale (10–28 nodes) and medium-scale (30–50 nodes) instances, GAMS software is used to obtain optimal solutions. Considering the NP-hard nature of the problem and increasing complexity in large-scale instances (70–120 nodes), three metaheuristic algorithms—Genetic Algorithm (GA), Artificial Rabbit Optimization (ARO), and Harris Hawks Optimization (HHO)—are implemented. Key contributions of this research include the detailed two-phase modeling of outbound and return routes, incorporating delay and time modeling, and employing novel and efficient optimization algorithms in this domain.
The results indicate that as the problem size increases, computational complexity and solution time grow significantly, highlighting the necessity of intelligent solution methods. Among the evaluated algorithms, ARO demonstrated superior performance in both phases, providing the lowest average objective function value—which represents reduced transportation costs and computation time—compared to GA and HHO. Quantitative comparisons revealed that although GA performed satisfactorily and close to ARO in small and medium scales, its computation time increased sharply for larger problem sizes. Conversely, HHO consistently produced the highest objective values and the weakest performance across all problem dimensions.
In addition to solving the model, a detailed sensitivity analysis was conducted on the cost per kilometer and average travel time per kilometer parameters. The analysis showed that the proposed model is highly sensitive to cost variations. For example, in the outbound phase, increasing the cost coefficient per kilometer from 0.5 to 1.5 raised the objective value from 6.956 to 8.453, and increasing the average travel time coefficient per kilometer increased the objective value from 2.328 to 12.222. Similarly, in the return phase, increasing the cost coefficient from 0.5 to 1.5 raised the objective value from 5,421 to 6.567, and increasing the average travel time coefficient raised it from 1.801 to 11.191.
Overall, the outcomes of this study can serve as a practical solution for improving the efficiency of organizational urban transportation systems, significantly reducing fleet costs, and ultimately enhancing employee satisfaction and productivity in manufacturing and service industries.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
156690
نويسنده