پاییز 1391

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب
عنوان	صفحه
فصل اول: مقدمه و كلیات تحقیق
1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..	2
1-2- دسته بندی کلی مسائل برنامه ریزی تسهیلات…………………………………………………….	2
1-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیک………………………………………………	3
1-4- دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین……………………………………………………….	4
1-5- مکان یابی وسایل سلسله مراتبی………………………………………………………………………..	5
1-6- تقسیم بندی مسائل سلسله مراتبی……………………………………………………………………..	8
1-6-1-تقسیم بندی نارولا…………………………………………………………………………………..	8
1-6-1-1- تسهیلات شامل متوالی…………………………………………………………………..	8
1-6-1-2- تسهیلات انحصار متوالی……………………………………………………………….	8
1-6-1-3- حالات دیگر………………………………………………………………………………..	8
1-6-1-4-شامل محلی………………………………………………………………………………….	9
1-6-1-5- شامل کلی…………………………………………………………………………………….	9
1-6-1-6- منحصر متوالی………………………………………………………………………………	9
1-6-2- تقسیم بندی شاهین، سورال……………………………………………………………………	9
1-6-2-1-الگوی جریان…………………………………………………………………………………	10
1-6-2-2- انواع خدمت…………………………………………………………………………………	10
1-6-2-3- ساختار فضایی……………………………………………………………………………..	11
1-6-2-4- تابع هدف…………………………………………………………………………………….	12
1-7- نواحی قابل کاربرد مکان یابی سلسله مراتبی……………………………………………………….	12
1-7-1- مراکز بهداشتی درمانی…………………………………………………………………………….	12
1-7-2- سیستم های جمع آوری و دفع زباله ………………………………………………………..	12
1-7-3- سیستم های تولید و توزیع……………………………………………………………………..	12
1-7-4- سیسستم های آموزشی……………………………………………………………………………	13
1-7-5- سیستم های خدمات رسانی اضطراری………………………………………………………	13
1-7-6- شبکه های ارتباطی…………………………………………………………………………………	13
فهرست مطالب
عنوان	صفحه
فصل دوم: مرور ادبیات و پیشینه تحقیق
2-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..	15
2-2- فرموله کردن  یک مدل میانه عمومی خدمات سلسله مراتبی شامل متوالی……………….	19
2-3- فرموله کردن یک مدل مکان یابی سلسله مراتبی منحصرا متوالی……………………………	21
2-4- مساله مکان یابی بیشترین پوشش سلسله مراتبی………………………………………………….	22
2-5- پوشش حداکثری سلسله مراتبی با پوشش همه ی سطوح تقاضا……………………………	22
فصل سوم: مدل ریاضی پیشنهادی و حل آن
3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………	29
3-2- تعریف مسأله و مدل ریاضی……………………………………………………………………………	30
3-3- مثال عددی……………………………………………………………………………………………………	34
3-4- حل فرابتکاری……………………………………………………………………………………………….	36
3-5- تضاد بین تابع های هدف………………………………………………………………………………..	37
3-6- بهینه سازی چند معیاره……………………………………………………………………………………	37
3-7- ارتباط غالب …………………………………………………………………………………………………	37
3-8- مرز بهینه ……………………………………………………………………………………………………..	38
3-9- الگوریتم  بهینه سازی انبوه ذرات(PSO) ………………………………………………………..	39
3-10- پنج قانون میلوناس برای هوش گروهی…………………………………………………………..	39
3-11- اصطلاحات موجود در الگوریتم…………………………………………………………………….	40
3-12- مراحل الگوریتم…………………………………………………………………………………………..	41
3-13- بهینگی پارتو……………………………………………………………………………………………….	42
3-13-1- مفهوم آرشیو پارتو……………………………………………………………………………….	42
3-13-2- بروز رسانی آرشیو جوابهای پارتو………………………………………………………….	43
3-14- نحوه تخصیص تابع برازندگی………………………………………………………………………..	43
3-15- رویکردPSO  چندهدفه………………………………………………………………………………	44
3-16- شاخص های مقایسه………………………………………………………………………………….	44
فهرست مطالب
عنوان	صفحه
3-16-1- شاخص كیفیت……………………………………………………………………………………	45
3-16-2- شاخص پراكندگی………………………………………………………………………………..	45
3-17- مقدار دهی اولیه و نمایش جواب ها……………………………………………………………..	45
3-18- مراحل تکرار……………………………………………………………………………………………..	48
3-19- شرط توقف……………………………………………………………………………………………….	50
3-20- تئوری مجموعه فازی………………………………………………………………………………….	54
3-21- معرفی مسأله برنامه ریزی خطی فازی……………………………………………………………	56
3-22- مدل فازی………………………………………………………………………………………………….	60
3-23- دیفازی سازی…………………………………………………………………………………………….	60
3-24- مثال عددی برای مدل فازی………………………………………………………………………….	62
فصل چهارم: الگوریتم حل مسأله و نتایج محاسباتی
4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………	65
4-2- حل با بهره گرفتن از نرم افزار GAMS …………………………………………………………………….	66
4-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم: روش سطح پاسخ (RSM) ……………………………………….	68
4-4- شاخص های اندازه گیری ………………………………………………………………………………	69
4-5- شاخص تعداد جواب های بهینه پارتو(NPS) …………………………………………………….	70
4-6- شاخص زمان حل بر حسب ثانیه (CPU Time) ………………………………………………….	73
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات برای تحقیقات آتی
5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………	76
5-2- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………	76
5-3- پیشنهادات تحقیقات آتی…………………………………………………………………………………	77
منابع مآخذ……………………………………………………………………………………………………………..	79
پیوست ها ……………………………………………………………………………………………………………..	87
فهرست جداول
عنوان	صفحه
جدول 1-1 مثال برای سیستم خدمات بهداشتی و درمانی	5
جدول 2-1 مرور کلی بر روی مطالعات انجام شده	24
جدول 2-2 مرور کلی بر توابع هدف و محتوای مطالعات انجام شده	26
جدول 3-1 جدول تقاضای سطوح مختلف گره های تقاضا و تسهیلات موجود	35
جدول 3-2 جدول فواصل گره های تقاضا و تسهیلات موجود از نقاط کاندید	35
جدول 3-3 جدول هزینه ساخت و مطلوبیت تأسیس نقاط کاندید	35
جدول 3-4 جدول مقادیر متغیر ها	36
جدول 3-5 جدول مقادیر فازی تقاضا	62
جدول 4-1 جدول بازه های انتخابی برای تولید اعدادتصادفی هزینه ساخت برای سطوح مختلف	65
جدول 4-2 جدول نتایج از حل مسائل نمونه ای در نرم افزار GAMS	67
جدول 4-3 جدول پارامترها و سطوح آنها در الگوریتم MOPSO پیشنهادی	68
جدول 4-4 جدول پارامترهای تنظیم شده در الگوریتم MOPSO پیشنهادی	69
جدول 4-5 میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی	70
جدول 4-6 زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار  GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی	73

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها
عنوان	صفحه
شکل 1- 1  دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات	3
شکل 1- 2  دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین	4
شکل 1- 3  یک مثال برای سیستم خدمات بهداشتی	5
شکل 1- 4  شکل مربوط به مثال شعبات پستی	6
شکل 1- 5 شکل مربوط به مثال شبکه راه ها	7
شکل 1- 6  الگوهای جریان	10
شکل 1- 7  انواع خدمت	11
شکل 1- 8 ساختار فضایی	11
شکل 2- 1  استقرار بهینه در یک مثال دو سطحی	21
شکل 3- 1  استقرار گره های تقاضا، تسهیلات موجود و مکان های کاندید	35
شكل 3-2 رابطه فضای جواب و ارتباط غالب	38
شكل 3-3 مراحل الگوریتم انبوه ذرات	42
شکل 3- 4  نحوه نمایش جوابها	46
شکل 3-5  نحوه تخصیص تقاضا به تسهیلات در ماتریس	46
شکل 3-6  کد گشایی الگوریتم حل	48
شکل 3-7 شبه کد حرکت هر ذره	49
شکل 3-8  شبه کد الگوریتم MOPSO پیشنهادی	50
شکل 3-9  فلوچارت الگوریتم MOPSO	51
شکل 3- 10  توزیع فازی مقدار تابع و اهداف فازی که توسط تصمیم گیرنده تأیید می شود	59
شكل 4-1 نمودار میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی	71
شكل 4-2 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه اول	71
شكل 4-3 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه هفتم	71
شكل 4-4 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه پانزدهم	72
شكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه نوزدهم	72
فهرست شکل ها
عنوان	صفحه
شكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه بیست و دوم	72
شكل 4-5 نمودار زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار  GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی	74

 

فصل اول

 

مقدمه وکلیات تحقیق

 

1-1- مقدمه

برنامه ریزی تسهیلات که از مباحث مهم مهندسی صنایع است، در دو بخش عمده جایابی و طراحی را شامل می شود که مهمترین بخش طراحی، استقرار یا جانمایی و بخش های دیگر آن، حمل و نقل و طراحی ساختمان و تاسیسات است. منظور از تسهیلات هر مجموعه، شامل کارخانه، دانشگاه، بیمارستان و غیره است. در جایابی، به بررسی محل قرار گرفتن یک وسیله برای رسیدن به اهداف مورد نظر پرداخته می شود که برای تعیین محل آن، معیارهای مهمی مؤثرند. از جمله این معیار ها نزدیکی به جاده های اصلی، بازار مصرف، منابع تأمین مواد اولیه، در دسترس بودن نیروی انسانی مورد نیاز، شرایط محیطی، امکان توسعه، مقررات و قوانین دولتی و غیره است. در طرح استقرار قرار است نحوه قرار گرفتن اجزای یک وسیله برای رسیدن به بهترین بهره وری را تعیین شود. روش های زیادی تا کنون برای حل این گونه مسائل مطرح شده اند که از آن جمله می توان به برنامه ریزی ریاضی، استفاده از تصمیم گیری های چندگانه و غیره اشاره کرد.

یکی از مسائلی که باید در مراحل اولیه طراحی سیستم های صنعتی مورد توجه قرار گیرد، مسأله مکان یابی و استقرار تسهیلات است. مطالعه پیرامون مکان یابی صنعتی از دیدگاه جغرافیدانان و علمای علم اقتصاد همواره دارای اهمیت و اولویت بوده است. مراکز صنعتی و کارخانجات برای تعیین مکان احداث کارخانه، استقرار تجهیزات و دپارتمان های خود در کارخانه، استقرار دفاترشان در سطح شهر، تعیین مراکز توزیع محصولات و … با چنین مسائلی سر و کار دارند. در واقع، تصمیمات مربوط به مکان یابی و استقرار، نه تنها درمسائل صنعتی، بلکه در مسائل گوناگونی در بخش های دولتی و خصوصی، اعم از صنعتی و غیر صنعتی ظاهر می شود. در بخش دولتی، تعیین مکان مراکز خدماتی، نظیر ایستگاه های پلیس راه، اورژانس، بیمارستان ها، ایستگاه های آتش نشانی و غیره، نیاز به اتخاذ چنین تصمیماتی دارد. لذا تصمیم گیری در مورد مکان یابی تسهیلات عمدتا از تصمیم گیری های بلند مدت و استراتژیک شرکت های بزرگ خصوصی و عمومی است و هزینه های بالای مربوط به جایابی و استقرار و راه اندازی تسهیلات، پروژه های مکان یابی را به سرمایه گذاری بلند مدت تبدیل کرده است. لذا موفقیت یا شکست مراکز تسهیلاتی در هرکدام از بخش های دولتی و خصوصی، بستگی کامل به مکان های انتخابی برای آنها دارد. بدین ترتیب، اهمیت مسآله مکان یابی و استقرار تسهیلات و ضرورت پرداختن بدان بر همگان روشن است.

1-2- دسته بندی کلی مسائل برنامه ریزی تسهیلات

مسائل برنامه ریزی تسهیلات را به چهار دسته عمده مکان یابی، تخصیص و طراحی تقسیم می شود با ترکیب این مؤلفه ها مسائل مکان یابی-مسیریابی،مکان یابی-تخصیص به دست می آید. که در شکل (1-1) مشاهده می شود.

تخصیص

مکان یابی- تخصیص تسهیلات

مکان یابی

مکان یابی – مسیریابی تسهیلات

 

برنامه ریزی تسهیلات       مسیریابی

 

چیدمان تسیهلات

طراحی        جابه جایی مواد

طراحی ساختار

 

شکل 1- 1  دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات

1-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیک

دسته بندی های کلاسیک مسائل مکان یابی عمدتا بر اساس موارد زیر بوده است:

مسأله مکان یابی تک وسیله/ چند وسیله

براساس خصوصیات وسایل جدید

مسأله مکان یابی با وسایل نقطه ای/ ناحیه ای

مسأله مکان یابی با وسایل ایستا/ پویا

براساس خصوصیات وسایل موجود

مسأله مکان یابی با وسایل با مکان قطعی/ احتمالی

مسأله مکان یابی با ارتباطات برون زا/درون زا

براساس نوع ارتباط وسایل موجود و جدید      مسأله مکان یابی با ارتباطات ایستا/ پویا

مسأله مکان یابی با ارتباطات قطعی/ احتمالی

مسأله مکان یابی روی خط/ صفحه

بر اساس فضای جواب        مسأله مکان یابی گسسته/ روی شبکه

مسأله مکان یابی با فضای مقید/ نامقید

مسأله مکان یابی با فواصل متعامد/ چبیشف

بر اساس نوع تابع فاصله     مسأله مکان یابی با فواصل اقلیدسی/ مجذور اقلیدسی

مسأله مکان یابی با سنجه های خاص

 

مسأله تک هدفه / چند هدفه

بر اساس نوع و تعداد         مسایل تک شاخصه / چند شاخصه

هدف و شاخص انتخاب     مسایل میانه (هدف کمینه کردن مجموع هزینه ها)/ مرکز ( هدف کمینه