چکیده بسیاری از تسهیلات به طور طبیعی سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات در نوع خدمتی که ارائه می دهند معمولا سلسله مراتبی می باشند.مدل های موجود در زمینه مکان یابی سلسله مراتبی، بیشتر پیرامون مسائلی است که تنها یک هدف را دنبال می کنند. در بیشتر آنها هدف، پوشش حداکثری تقاضای یا کمینه کردن هزینه های انتقال تقاضا، از گره های تقاضا، به تسهیلات چند سطحی بوده است. همچنین تقاضای در نظر گرفته شده به صورت قطعی بوده است.در این پایان نامه ارائه یک مدل ریاضی مناسب چند هدفه برای یک مسأله مکان یابی سلسه مراتبی ایجاد شده است که شامل یک مدل برنامه ریزی مختلط عدد صحیح پوشش سلسله مراتبی، با رویکرد کاهش هزینه های انتقال تقاضای نقاط تقاضا به تسهیلات و میان تسهیلات و هزینه های ایجاد تسهیل جدید ارائه می شود. ویژگی اصلی مدل های سلسله مراتبی در چند سطحی بودن تقاضاها بوده و قابلیت تعریف سطوح جداگانه را به تقاضا می دهد. در ضمن در این مدل نظر و رأی تصمیم گیرندگان اصلی و سرمایه گذاران با تعریف مطلوبیت برای هر تصمیم، در غالب تابع هدف دومی که در نظر گرفته شد. با توجه به ماهیت غیر قطعی بودن تقاضاهای موجود در همه سطوح، در مدل تکمیلی تقاضاهای نقاط تقاضا و تسهیلات به صورت فازی در نظر گرفته شد و مدل با تقاضاهای فازی در نظر گرفته شده است. مدل برای 22 مسأله نمونه با استفاده از نرم افزار GAMS حل شده،همچنین الگوریتم فرا ابتکاری انبوه ذرات چند هدفه برای حل مسائل نمونه در سایز بزرگ ارائه شده است. فهرست مطالبعنوانصفحهفصل اول: مقدمه و كليات تحقيق1-1- مقدمه ..........................................................................................................................21-2- دسته بندی کلی مسائل برنامه ریزی تسهیلات.............................................................21-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیک......................................................31-4- دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین................................................................41-5- مکان یابی وسایل سلسله مراتبی...................................................................................51-6-تقسیم بندی مسائل سلسله مراتبی................................................................................81-6-1-تقسیم بندی نارولا...............................................................................................81-6-1-1-تسهیلات شامل متوالی.............................................................................81-6-1-2-تسهیلات انحصار متوالی.........................................................................81-6-1-3-حالات دیگر............................................................................................81-6-1-4-شامل محلی..............................................................................................91-6-1-5- شامل کلی.................................................................................................91-6-1-6- منحصر متوالی..........................................................................................91-6-2- تقسیم بندی شاهین، سورال..............................................................................91-6-2-1-الگوی جریان.............................................................................................101-6-2-2- انواع خدمت.............................................................................................101-6-2-3- ساختار فضایی.........................................................................................111-6-2-4- تابع هدف.................................................................................................121-7- نواحی قابل کاربرد مکان یابی سلسله مراتبی................................................................121-7-1- مراکز بهداشتی درمانی........................................................................................121-7-2- سیستم های جمع آوری و دفع زباله .................................................................121-7-3- سیستم های تولید و توزیع................................................................................121-7-4- سیسستم های آموزشی.......................................................................................131-7-5- سیستم های خدمات رسانی اضطراری...............................................................131-7-6- شبکه های ارتباطی.............................................................................................13فهرست مطالبعنوانصفحهفصل دوم: مرور ادبيات و پيشينه تحقيق2-1- مقدمه ..........................................................................................................................152-2- فرموله کردن یک مدل میانه عمومی خدمات سلسله مراتبی شامل متوالی...................192-3- فرموله کردن یک مدل مکان یابی سلسله مراتبی منحصرا متوالی.................................212-4- مساله مکان یابی بیشترین پوشش سلسله مراتبی..........................................................222-5- پوشش حداکثری سلسله مراتبی با پوشش همه ی سطوح تقاضا.................................22فصل سوم: مدل رياضی پيشنهادی و حل آن3-1- مقدمه...........................................................................................................................293-2- تعریف مسأله و مدل ریاضی.......................................................................................303-3- مثال عددی..................................................................................................................343-4- حل فرابتکاری.............................................................................................................363-5- تضاد بين تابع هاي هدف............................................................................................373-6- بهينه سازي چند معياره................................................................................................373-7- ارتباط غالب...............................................................................................................373-8- مرز بهينه....................................................................................................................383-9- الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات(PSO) .................................................................393-10- پنج قانون ميلوناس براي هوش گروهي....................................................................393-11- اصطلاحات موجود در الگوریتم...............................................................................403-12- مراحل الگوریتم........................................................................................................413-13- بهینگی پارتو.............................................................................................................423-13-1- مفهوم آرشیو پارتو...........................................................................................423-13-2- بروز رسانی آرشيو جوابهای پارتو...................................................................433-14- نحوه تخصيص تابع برازندگي...................................................................................433-15- رویکردPSO چندهدفه..........................................................................................443-16- شاخص هاي مقايسه..............................................................................................44فهرست مطالبعنوانصفحه3-16-1- شاخص كيفيت................................................................................................453-16-2- شاخص پراكندگي............................................................................................453-17- مقدار دهی اولیه و نمایش جواب ها.......................................................................453-18- مراحل تکرار...........................................................................................................483-19- شرط توقف.............................................................................................................503-20- تئوری مجموعه فازی..............................................................................................543-21- معرفی مسأله برنامه ریزی خطی فازی.....................................................................563-22- مدل فازی................................................................................................................603-23- دیفازی سازی..........................................................................................................603-24- مثال عددیبرای مدل فازی.....................................................................................62فصل چهارم: الگوريتم حل مسأله و نتايج محاسباتی4-1- مقدمه...........................................................................................................................654-2-حل با استفاده از نرم افزارGAMS...............................................................................664-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم: روش سطح پاسخ (RSM) ..............................................684-4- شاخص های اندازه گیری..........................................................................................694-5- شاخص تعداد جواب های بهینه پارتو(NPS) .............................................................704-6- شاخص زمان حل بر حسب ثانیه (CPU Time) ..........................................................73فصل پنجم : نتيجه گيری و پيشنهادات برای تحقيقات آتی5-1- مقدمه...........................................................................................................................765-2- نتیجه گیری..................................................................................................................765-3- پیشنهادات تحقیقات آتی.............................................................................................77منابع مآخذ.............................................................................................................................79پیوستها .............................................................................................................................87فهرست جداولعنوانصفحهجدول 1-1 مثال برای سیستم خدمات بهداشتی و درمانی5جدول 2-1 مرور کلی بر روی مطالعات انجام شده24جدول 2-2 مرور کلی بر توابع هدف و محتوای مطالعات انجام شده26جدول 3-1 جدول تقاضای سطوح مختلف گره های تقاضا و تسهیلات موجود35جدول 3-2 جدول فواصل گره های تقاضا و تسهیلات موجود از نقاط کاندید35جدول 3-3 جدول هزینه ساخت و مطلوبیت تأسیس نقاط کاندید35جدول 3-4 جدول مقادیر متغیر ها36جدول 3-5 جدول مقادیر فازی تقاضا62جدول 4-1 جدول بازه های انتخابی برای تولید اعدادتصادفی هزینه ساخت برای سطوح مختلف65جدول 4-2 جدول نتایج از حل مسائل نمونه ای در نرم افزار GAMS67جدول 4-3 جدول پارامترها و سطوح آنها در الگوریتم MOPSO پیشنهادی68جدول 4-4 جدول پارامترهای تنظیم شده در الگوریتم MOPSO پیشنهادی69جدول 4-5 میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی70جدول 4-6 زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی73 فهرست شکل هاعنوانصفحهشکل 1- 1 دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات3شکل 1- 2 دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین4شکل 1- 3 یک مثال برای سیستم خدمات بهداشتی5شکل 1- 4 شکل مربوط به مثال شعبات پستی6شکل 1- 5 شکل مربوط به مثال شبکه راه ها7شکل 1- 6 الگوهای جریان10شکل 1- 7 انواع خدمت11شکل 1- 8 ساختار فضایی11شکل 2- 1 استقرار بهینه در یک مثال دو سطحی21شکل 3- 1 استقرار گره های تقاضا، تسهیلات موجود و مکان های کاندید35شكل 3-2 رابطه فضاي جواب و ارتباط غالب38شكل 3-3 مراحل الگوریتم انبوه ذرات42شکل 3- 4 نحوه نمایش جوابها46شکل 3-5 نحوه تخصیص تقاضا به تسهیلات در ماتریس46شکل 3-6 کد گشایی الگوریتم حل48شکل 3-7 شبه کد حرکت هر ذره49شکل 3-8 شبه کد الگوریتم MOPSO پیشنهادی50شکل 3-9 فلوچارت الگوریتم MOPSO51شکل 3- 10 توزیع فازی مقدار تابع و اهداف فازی که توسط تصمیم گیرنده تأیید می شود59شكل 4-1 نمودار میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی71شكل 4-2 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه اول71شكل 4-3 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه هفتم71شكل 4-4 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه پانزدهم72شكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه نوزدهم72فهرست شکل هاعنوانصفحهشكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه بیست و دوم72شكل 4-5 نمودار زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی74 فصل اول 1-1- مقدمهبرنامه 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 تسهیلاتمسائل 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.تخصیصمکان یابی- تخصیص تسهیلاتمکان یابیمکان یابی – مسیریابی تسهیلات برنامه ریزی تسهیلات مسیریابی چیدمان تسیهلاتطراحی جابه جایی موادطراحی ساختار شکل 1- 1 دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات1-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیکدسته بندی های کلاسیک مسائل مکان یابی عمدتا بر اساس موارد زیر بوده است:مسأله مکان یابی تک وسیله/ چند وسیلهبراساس خصوصیات وسایل جدیدمسأله مکان یابی با وسایل نقطه ای/ ناحیه ایمسأله مکان یابی با وسایل ایستا/ پویابراساس خصوصیات وسایل موجودمسأله مکان یابی با وسایل با مکان قطعی/ احتمالیمسأله مکان یابی با ارتباطات برون زا/درون زابراساس نوع ارتباط وسایل موجود و جدید مسأله مکان یابی با ارتباطات ایستا/ پویامسأله مکان یابی با ارتباطات قطعی/ احتمالیمسأله مکان یابی روی خط/ صفحهبر اساس فضای جواب مسأله مکان یابی گسسته/ روی شبکهمسأله مکان یابی با فضای مقید/ نامقیدمسأله مکان یابی با فواصل متعامد/ چبیشفبر اساس نوع تابع فاصله مسأله مکان یابی با فواصل اقلیدسی/ مجذور اقلیدسیمسأله مکان یابی با سنجه های خاص مسأله تک هدفه / چند هدفهبر اساس نوع و تعداد مسایل تک شاخصه / چند شاخصههدف و شاخص انتخاب مسایل میانه (هدف کمینه کردن مجموع هزینه ها)/ مرکز ( هدف کمینهکردن حداکثر هزینه ها) / پوشش (هدف حداکثر پوشش تقاضا یا حداقل تعداد وسیله)مسأله مکان یابی انبار/کارخانهمسأله مکان یابی نقاط تبادل(هاب)براساس زمینه مسأله مسأله مکان یابی وسایل ناخوشایندمسأله مکان یابی وسایل گردشی (مسایل مکان یابی – مسیریابی)مسأله مکان یابی وسایل سلسله مراتبی1-4- دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نویندر اینجا مسایل مکان یابی و استقرار بر اساس نوع نگرش در مدل سازی و حل، دسته بندی شده اند. در این دسته ها چهار رویکرد عمده تئوریک و عملی وجود دارد. در شکل (1-2) این دسته بندی ها را با حروف اختصاری نشان داده شده اند]1[. شکل 1- 2 دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین]1[SFL: Strategic Facility LocationDFL: Dynamic Facility LocationCFL: Competitive Facility LocationFL: Fuzzy LocationNN: Neural NetworkMH: Meta HeuristicEG: Economic GeographyIT: Information TechnologySCM: Supply Chain ManagementDM: Data MiningEM: Efficiency Measurement1-5- مکان یابی وسایل سلسله مراتبیدر مدل های پایه ای مکان یابی مسائل، اغلب با این پیش فرض در نظر گرفته می شوند که تنها یک نوع تسهیل قرار است مکان یابی شود، در صورتیکه در بسیاری از موارد مدیران قصد مکان یابی تسهیلات مختلفی را دارند که به یک یا چند طریق با هم مرتبط هستند]2[.بسیاری از تسهیلات به طور طبیعی سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات در نوع خدمتی که ارائه می دهند معمولا سلسله مراتبی می باشند. به طور مثال در سیستم مراقبتهای پزشکی که شامل کلینیک های محلی، بیمارستان های عمومی و بیمارستان های تخصصی که خدمات تخصصی مربوط به یک سری از بیماری ها را ارائه می دهند. در این سیستم کلینیک های محلی یک سری از خدمات اولیه و تشخیصی را فراهم می کنند. بیمارستان ها، عمل ها و مراقبتهای سرپایی (مخصوصا موارد اعزامی از کلینیک ها) انجام می دهند. در نهایت بیمارستان های تخصصی یک سری از عمل های تخصصی و خدمات تشخیصی تخصصی بیماری های خاص و یک سری از خدمات کامل مربوط به بیماران بستری را ارائه می دهند. در شکل (1-3) یک سیستم مراقبتهای پزشکی با ارتباطات /ان نشان داده شده است. شکل 1- 3 یک مثال برای سیستم خدمات بهداشتی]2[جدول 1-1 مثال برای سیستم خدمات بهداشتی و درمانیسرویس هایی که ارائه می شوند.جراحیسنگینجراحی سرپاییخدمات تشخیصخدمات درمانی اولیهتسهیلüüکلینیکüüüبیمارستان عمومیüüبیمارستان تخصصی برای مثال های دیگر می توان به سیستم دفع ضایعات وزباله های جامد اشاره داشت. زباله ها از منابع تولید کننده به ایستگاههای انتقال و یا به اماکنی که زباله ها در آنجا جمع می شوند، انتقال می یابد.در خدمات پستی در پایین ترین سطح سرویس دهی، صندوق های پست قرار دارند که مشتریان می توانند به راحتی نامه های خود را از طریق آنها پست کنند. در شعبات پستی، مشتریان می توانند نامه پست کنند، تمبر بخرند و برخی خدمات پستی محدود دیگر انجام دهند. در نهایت در شعب مرکزی تمام خدمات پستی انجام می شود، در ضمن اینکه برخی خدمات پشتیبانی، نظیر طبقه بندی نامه ها برای کل شهر نیز فقط در این شعبات انجام می شود. شکل 1- 4 شکل مربوط به مثال شعبات پستی]2[همچنین در خدمات بانکی نیز طبقه بندی مشابهی برای خدمات و تسهیلات وجود دارد. دستگاههای عابر بانک امکان دریافت، پرداخت وانتقال وجوه، دریافت تراکنش های حساب و پرداخت قبوض فراهم می سازند. در شعبات بانکی مشتری می تواند علاوه بر خدمات ذکر شده، خدمات دیگری مانند دریافت صندوق امانات، اقدام برای وام های مسکونی و یا خرید اوراق قبضه دریافت نمود. در نهایت شعبه اصلی بانک تمام خدمات فوق را ارائه می دهد و همچنین اقدام برای وام های بزرگ مشارکتی فقط یا انتقال ارز در شعب اصلی می تواند صورت گیرد.درسیستم آموزشی نیز در مقاطع ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان همگی خدمات آموزشی را ارائه می شود، اما هریک از این مقاطع دارای خصوصیات متفاوتی هستند که باعث سلسله مراتبی شدن این تسهیلات می شود. در همین زمینه به مجتمع های آموزشی که گاه دارای مقاطع مختلف هستند می توان اشاره کرد. این مجتمع ها اغلب برای پوشش دانش آموزان چند روستا که در فاصله کمی از هم قرار دارند استفاده می شود.شبکه راه ها نیز نمونه ای از تسهیلات سلسله مراتبی است، بدین صورت که برخی شهرها که از اهمیت بیشتری برخوردارند توسط راه های اصلی مانند اتوبان ها به یکدیگر متصل می شوند و برخی شهرهای دیگرکه توسط اتوبان متصل نشده اند، بوسیله راه های فرعی به یکی از شهرهایی که به راه اصلی متصل اند، وصل می گردند و به همین ترتیب می توان این شهرها را توسط نوع دیگری از راه های فرعی به هم متصل کرد.
مدلسازی و حل یک مسأله مکان یابی سلسله مراتبی چند هدفه با تقاضای فازی word
چکیده بسیاری از تسهیلات به طور طبیعی سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات در نوع خدمتی که ارائه می دهند معمولا سلسله مراتبی می باشند.مدل های موجود در زمینه مکان یابی سلسله مراتبی، بیشتر پیرامون مسائلی است که تنها یک هدف را دنبال می کنند. در بیشتر آنها هدف، پوشش حداکثری تقاضای یا کمینه کردن هزینه های انتقال تقاضا، از گره های تقاضا، به تسهیلات چند سطحی بوده است. همچنین تقاضای در نظر گرفته شده به صورت قطعی بوده است.در این پایان نامه ارائه یک مدل ریاضی مناسب چند هدفه برای یک مسأله مکان یابی سلسه مراتبی ایجاد شده است که شامل یک مدل برنامه ریزی مختلط عدد صحیح پوشش سلسله مراتبی، با رویکرد کاهش هزینه های انتقال تقاضای نقاط تقاضا به تسهیلات و میان تسهیلات و هزینه های ایجاد تسهیل جدید ارائه می شود. ویژگی اصلی مدل های سلسله مراتبی در چند سطحی بودن تقاضاها بوده و قابلیت تعریف سطوح جداگانه را به تقاضا می دهد. در ضمن در این مدل نظر و رأی تصمیم گیرندگان اصلی و سرمایه گذاران با تعریف مطلوبیت برای هر تصمیم، در غالب تابع هدف دومی که در نظر گرفته شد. با توجه به ماهیت غیر قطعی بودن تقاضاهای موجود در همه سطوح، در مدل تکمیلی تقاضاهای نقاط تقاضا و تسهیلات به صورت فازی در نظر گرفته شد و مدل با تقاضاهای فازی در نظر گرفته شده است. مدل برای 22 مسأله نمونه با استفاده از نرم افزار GAMS حل شده،همچنین الگوریتم فرا ابتکاری انبوه ذرات چند هدفه برای حل مسائل نمونه در سایز بزرگ ارائه شده است. فهرست مطالبعنوانصفحهفصل اول: مقدمه و كليات تحقيق1-1- مقدمه ..........................................................................................................................21-2- دسته بندی کلی مسائل برنامه ریزی تسهیلات.............................................................21-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیک......................................................31-4- دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین................................................................41-5- مکان یابی وسایل سلسله مراتبی...................................................................................51-6-تقسیم بندی مسائل سلسله مراتبی................................................................................81-6-1-تقسیم بندی نارولا...............................................................................................81-6-1-1-تسهیلات شامل متوالی.............................................................................81-6-1-2-تسهیلات انحصار متوالی.........................................................................81-6-1-3-حالات دیگر............................................................................................81-6-1-4-شامل محلی..............................................................................................91-6-1-5- شامل کلی.................................................................................................91-6-1-6- منحصر متوالی..........................................................................................91-6-2- تقسیم بندی شاهین، سورال..............................................................................91-6-2-1-الگوی جریان.............................................................................................101-6-2-2- انواع خدمت.............................................................................................101-6-2-3- ساختار فضایی.........................................................................................111-6-2-4- تابع هدف.................................................................................................121-7- نواحی قابل کاربرد مکان یابی سلسله مراتبی................................................................121-7-1- مراکز بهداشتی درمانی........................................................................................121-7-2- سیستم های جمع آوری و دفع زباله .................................................................121-7-3- سیستم های تولید و توزیع................................................................................121-7-4- سیسستم های آموزشی.......................................................................................131-7-5- سیستم های خدمات رسانی اضطراری...............................................................131-7-6- شبکه های ارتباطی.............................................................................................13فهرست مطالبعنوانصفحهفصل دوم: مرور ادبيات و پيشينه تحقيق2-1- مقدمه ..........................................................................................................................152-2- فرموله کردن یک مدل میانه عمومی خدمات سلسله مراتبی شامل متوالی...................192-3- فرموله کردن یک مدل مکان یابی سلسله مراتبی منحصرا متوالی.................................212-4- مساله مکان یابی بیشترین پوشش سلسله مراتبی..........................................................222-5- پوشش حداکثری سلسله مراتبی با پوشش همه ی سطوح تقاضا.................................22فصل سوم: مدل رياضی پيشنهادی و حل آن3-1- مقدمه...........................................................................................................................293-2- تعریف مسأله و مدل ریاضی.......................................................................................303-3- مثال عددی..................................................................................................................343-4- حل فرابتکاری.............................................................................................................363-5- تضاد بين تابع هاي هدف............................................................................................373-6- بهينه سازي چند معياره................................................................................................373-7- ارتباط غالب...............................................................................................................373-8- مرز بهينه....................................................................................................................383-9- الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات(PSO) .................................................................393-10- پنج قانون ميلوناس براي هوش گروهي....................................................................393-11- اصطلاحات موجود در الگوریتم...............................................................................403-12- مراحل الگوریتم........................................................................................................413-13- بهینگی پارتو.............................................................................................................423-13-1- مفهوم آرشیو پارتو...........................................................................................423-13-2- بروز رسانی آرشيو جوابهای پارتو...................................................................433-14- نحوه تخصيص تابع برازندگي...................................................................................433-15- رویکردPSO چندهدفه..........................................................................................443-16- شاخص هاي مقايسه..............................................................................................44فهرست مطالبعنوانصفحه3-16-1- شاخص كيفيت................................................................................................453-16-2- شاخص پراكندگي............................................................................................453-17- مقدار دهی اولیه و نمایش جواب ها.......................................................................453-18- مراحل تکرار...........................................................................................................483-19- شرط توقف.............................................................................................................503-20- تئوری مجموعه فازی..............................................................................................543-21- معرفی مسأله برنامه ریزی خطی فازی.....................................................................563-22- مدل فازی................................................................................................................603-23- دیفازی سازی..........................................................................................................603-24- مثال عددیبرای مدل فازی.....................................................................................62فصل چهارم: الگوريتم حل مسأله و نتايج محاسباتی4-1- مقدمه...........................................................................................................................654-2-حل با استفاده از نرم افزارGAMS...............................................................................664-3- تنظیم پارامترهای الگوریتم: روش سطح پاسخ (RSM) ..............................................684-4- شاخص های اندازه گیری..........................................................................................694-5- شاخص تعداد جواب های بهینه پارتو(NPS) .............................................................704-6- شاخص زمان حل بر حسب ثانیه (CPU Time) ..........................................................73فصل پنجم : نتيجه گيری و پيشنهادات برای تحقيقات آتی5-1- مقدمه...........................................................................................................................765-2- نتیجه گیری..................................................................................................................765-3- پیشنهادات تحقیقات آتی.............................................................................................77منابع مآخذ.............................................................................................................................79پیوستها .............................................................................................................................87فهرست جداولعنوانصفحهجدول 1-1 مثال برای سیستم خدمات بهداشتی و درمانی5جدول 2-1 مرور کلی بر روی مطالعات انجام شده24جدول 2-2 مرور کلی بر توابع هدف و محتوای مطالعات انجام شده26جدول 3-1 جدول تقاضای سطوح مختلف گره های تقاضا و تسهیلات موجود35جدول 3-2 جدول فواصل گره های تقاضا و تسهیلات موجود از نقاط کاندید35جدول 3-3 جدول هزینه ساخت و مطلوبیت تأسیس نقاط کاندید35جدول 3-4 جدول مقادیر متغیر ها36جدول 3-5 جدول مقادیر فازی تقاضا62جدول 4-1 جدول بازه های انتخابی برای تولید اعدادتصادفی هزینه ساخت برای سطوح مختلف65جدول 4-2 جدول نتایج از حل مسائل نمونه ای در نرم افزار GAMS67جدول 4-3 جدول پارامترها و سطوح آنها در الگوریتم MOPSO پیشنهادی68جدول 4-4 جدول پارامترهای تنظیم شده در الگوریتم MOPSO پیشنهادی69جدول 4-5 میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی70جدول 4-6 زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی73 فهرست شکل هاعنوانصفحهشکل 1- 1 دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات3شکل 1- 2 دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین4شکل 1- 3 یک مثال برای سیستم خدمات بهداشتی5شکل 1- 4 شکل مربوط به مثال شعبات پستی6شکل 1- 5 شکل مربوط به مثال شبکه راه ها7شکل 1- 6 الگوهای جریان10شکل 1- 7 انواع خدمت11شکل 1- 8 ساختار فضایی11شکل 2- 1 استقرار بهینه در یک مثال دو سطحی21شکل 3- 1 استقرار گره های تقاضا، تسهیلات موجود و مکان های کاندید35شكل 3-2 رابطه فضاي جواب و ارتباط غالب38شكل 3-3 مراحل الگوریتم انبوه ذرات42شکل 3- 4 نحوه نمایش جوابها46شکل 3-5 نحوه تخصیص تقاضا به تسهیلات در ماتریس46شکل 3-6 کد گشایی الگوریتم حل48شکل 3-7 شبه کد حرکت هر ذره49شکل 3-8 شبه کد الگوریتم MOPSO پیشنهادی50شکل 3-9 فلوچارت الگوریتم MOPSO51شکل 3- 10 توزیع فازی مقدار تابع و اهداف فازی که توسط تصمیم گیرنده تأیید می شود59شكل 4-1 نمودار میانگین تعداد جوابهای نامغلوب در الگوریتم MOPSO پیشنهادی71شكل 4-2 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه اول71شكل 4-3 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه هفتم71شكل 4-4 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه پانزدهم72شكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه نوزدهم72فهرست شکل هاعنوانصفحهشكل 4-5 نمودار جبهه پارتو برای مسأله نمونه بیست و دوم72شكل 4-5 نمودار زمان حل بر حسب ثانیه در نرم افزار GAMSو الگوریتم MOPSO پیشنهادی74 فصل اول 1-1- مقدمهبرنامه 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 تسهیلاتمسائل 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.تخصیصمکان یابی- تخصیص تسهیلاتمکان یابیمکان یابی – مسیریابی تسهیلات برنامه ریزی تسهیلات مسیریابی چیدمان تسیهلاتطراحی جابه جایی موادطراحی ساختار شکل 1- 1 دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات1-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیکدسته بندی های کلاسیک مسائل مکان یابی عمدتا بر اساس موارد زیر بوده است:مسأله مکان یابی تک وسیله/ چند وسیلهبراساس خصوصیات وسایل جدیدمسأله مکان یابی با وسایل نقطه ای/ ناحیه ایمسأله مکان یابی با وسایل ایستا/ پویابراساس خصوصیات وسایل موجودمسأله مکان یابی با وسایل با مکان قطعی/ احتمالیمسأله مکان یابی با ارتباطات برون زا/درون زابراساس نوع ارتباط وسایل موجود و جدید مسأله مکان یابی با ارتباطات ایستا/ پویامسأله مکان یابی با ارتباطات قطعی/ احتمالیمسأله مکان یابی روی خط/ صفحهبر اساس فضای جواب مسأله مکان یابی گسسته/ روی شبکهمسأله مکان یابی با فضای مقید/ نامقیدمسأله مکان یابی با فواصل متعامد/ چبیشفبر اساس نوع تابع فاصله مسأله مکان یابی با فواصل اقلیدسی/ مجذور اقلیدسیمسأله مکان یابی با سنجه های خاص مسأله تک هدفه / چند هدفهبر اساس نوع و تعداد مسایل تک شاخصه / چند شاخصههدف و شاخص انتخاب مسایل میانه (هدف کمینه کردن مجموع هزینه ها)/ مرکز ( هدف کمینهکردن حداکثر هزینه ها) / پوشش (هدف حداکثر پوشش تقاضا یا حداقل تعداد وسیله)مسأله مکان یابی انبار/کارخانهمسأله مکان یابی نقاط تبادل(هاب)براساس زمینه مسأله مسأله مکان یابی وسایل ناخوشایندمسأله مکان یابی وسایل گردشی (مسایل مکان یابی – مسیریابی)مسأله مکان یابی وسایل سلسله مراتبی1-4- دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نویندر اینجا مسایل مکان یابی و استقرار بر اساس نوع نگرش در مدل سازی و حل، دسته بندی شده اند. در این دسته ها چهار رویکرد عمده تئوریک و عملی وجود دارد. در شکل (1-2) این دسته بندی ها را با حروف اختصاری نشان داده شده اند]1[. شکل 1- 2 دسته بندی مسائل مکان یابی با نگرش نوین]1[SFL: Strategic Facility LocationDFL: Dynamic Facility LocationCFL: Competitive Facility LocationFL: Fuzzy LocationNN: Neural NetworkMH: Meta HeuristicEG: Economic GeographyIT: Information TechnologySCM: Supply Chain ManagementDM: Data MiningEM: Efficiency Measurement1-5- مکان یابی وسایل سلسله مراتبیدر مدل های پایه ای مکان یابی مسائل، اغلب با این پیش فرض در نظر گرفته می شوند که تنها یک نوع تسهیل قرار است مکان یابی شود، در صورتیکه در بسیاری از موارد مدیران قصد مکان یابی تسهیلات مختلفی را دارند که به یک یا چند طریق با هم مرتبط هستند]2[.بسیاری از تسهیلات به طور طبیعی سلسله مراتبی هستند. این تسهیلات در نوع خدمتی که ارائه می دهند معمولا سلسله مراتبی می باشند. به طور مثال در سیستم مراقبتهای پزشکی که شامل کلینیک های محلی، بیمارستان های عمومی و بیمارستان های تخصصی که خدمات تخصصی مربوط به یک سری از بیماری ها را ارائه می دهند. در این سیستم کلینیک های محلی یک سری از خدمات اولیه و تشخیصی را فراهم می کنند. بیمارستان ها، عمل ها و مراقبتهای سرپایی (مخصوصا موارد اعزامی از کلینیک ها) انجام می دهند. در نهایت بیمارستان های تخصصی یک سری از عمل های تخصصی و خدمات تشخیصی تخصصی بیماری های خاص و یک سری از خدمات کامل مربوط به بیماران بستری را ارائه می دهند. در شکل (1-3) یک سیستم مراقبتهای پزشکی با ارتباطات /ان نشان داده شده است. شکل 1- 3 یک مثال برای سیستم خدمات بهداشتی]2[جدول 1-1 مثال برای سیستم خدمات بهداشتی و درمانیسرویس هایی که ارائه می شوند.جراحیسنگینجراحی سرپاییخدمات تشخیصخدمات درمانی اولیهتسهیلüüکلینیکüüüبیمارستان عمومیüüبیمارستان تخصصی برای مثال های دیگر می توان به سیستم دفع ضایعات وزباله های جامد اشاره داشت. زباله ها از منابع تولید کننده به ایستگاههای انتقال و یا به اماکنی که زباله ها در آنجا جمع می شوند، انتقال می یابد.در خدمات پستی در پایین ترین سطح سرویس دهی، صندوق های پست قرار دارند که مشتریان می توانند به راحتی نامه های خود را از طریق آنها پست کنند. در شعبات پستی، مشتریان می توانند نامه پست کنند، تمبر بخرند و برخی خدمات پستی محدود دیگر انجام دهند. در نهایت در شعب مرکزی تمام خدمات پستی انجام می شود، در ضمن اینکه برخی خدمات پشتیبانی، نظیر طبقه بندی نامه ها برای کل شهر نیز فقط در این شعبات انجام می شود. شکل 1- 4 شکل مربوط به مثال شعبات پستی]2[همچنین در خدمات بانکی نیز طبقه بندی مشابهی برای خدمات و تسهیلات وجود دارد. دستگاههای عابر بانک امکان دریافت، پرداخت وانتقال وجوه، دریافت تراکنش های حساب و پرداخت قبوض فراهم می سازند. در شعبات بانکی مشتری می تواند علاوه بر خدمات ذکر شده، خدمات دیگری مانند دریافت صندوق امانات، اقدام برای وام های مسکونی و یا خرید اوراق قبضه دریافت نمود. در نهایت شعبه اصلی بانک تمام خدمات فوق را ارائه می دهد و همچنین اقدام برای وام های بزرگ مشارکتی فقط یا انتقال ارز در شعب اصلی می تواند صورت گیرد.درسیستم آموزشی نیز در مقاطع ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان همگی خدمات آموزشی را ارائه می شود، اما هریک از این مقاطع دارای خصوصیات متفاوتی هستند که باعث سلسله مراتبی شدن این تسهیلات می شود. در همین زمینه به مجتمع های آموزشی که گاه دارای مقاطع مختلف هستند می توان اشاره کرد. این مجتمع ها اغلب برای پوشش دانش آموزان چند روستا که در فاصله کمی از هم قرار دارند استفاده می شود.شبکه راه ها نیز نمونه ای از تسهیلات سلسله مراتبی است، بدین صورت که برخی شهرها که از اهمیت بیشتری برخوردارند توسط راه های اصلی مانند اتوبان ها به یکدیگر متصل می شوند و برخی شهرهای دیگرکه توسط اتوبان متصل نشده اند، بوسیله راه های فرعی به یکی از شهرهایی که به راه اصلی متصل اند، وصل می گردند و به همین ترتیب می توان این شهرها را توسط نوع دیگری از راه های فرعی به هم متصل کرد.