میثم حسینی

یکی از مهم ترین چالش هایی که انسانها در مقیاس جهانی با آن مواجه هستند است مدیریت موثر بلایا است. غیرقابل دسترس بودن بخش های وسیعی از زمین و آسیب دیدن زیرساخت ها پس از وقوع یک فاجعه که در آن کاربران نیاز به ارائه خدمات و پشتیبانی دارند از موانع مهم در طول فرآیند مدیریت بحران است. در این شرایط نقش وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) که از آنها به عنوان یکی از شبکه های بی سیم یاد می شود برجسته می شود. وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین از تحرک بالا و ارتفاع قابل تنظیم برخوردار هستند و کاربردهای زیادی مانند پوشش و جمع آوری اطلاعات، تحویل کالا، ارتباطات سریع و نجات بازماندگان را دارند. در یک شبکه پهپادی، پهپادها به طور فزاینده‌ای برای ارائه کمک در بسیاری از عملیات مدیریت بلایا و کمک به افزایش اثربخشی واکنش در بلایا استفاده می‌شوند. طراحی شبکه پهپادی و مکانیابی مناسب و کارآمد پهپادها به عنوان واحد کمک سیار برای پوشش مناطق بحرانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این راستا و در جهت ارائه خدمات به کاربران آسیب دیده پهبادها در مواقع اضطراری به گونه ای مکانیابی می شوند که با کمترین تعداد پهپاد و کمترین فاصله کاربر-پهپاد، بیشترین مقدار اتصال کاربران به پهپادها فراهم شود. به همین منظور مسئله مکانیابی چند هدفه عدد صحیح برای استقرار پهپادها جهت دسترسی کاربران منطقه بحرانی به پهپاد مورد بررسی قرار می گیرد. در مدل ریاضی ارائه شده مسئله، بهینه سازی چهار هدف 1. مینیمم تعداد پهپادها 2. مینیمم فاصله کاربر-پهپاد 3. مینیمم هزینه 4. ماکسیمم تعداد ارتباط کاربر-پهپاد مطالعه می شود. برای حل مساله دو روش بهینه سازی شاخه و کران با الگوریتم RSS و الگوریتم ابتکاری پیشنهادی ارائه شده است. در پایان مقایسه عملکرد دو الگوریتم نشان می دهد که الگوریتم ابتکاری از نتایج بهتری برخوردار است.

به‌علت اینکه تراکم جمعیت جهان در داخل محیط‌های شهری به سرعت در حال رشد میباشد نیاز به ارائه تسهیلات زندگی راحتتر برای شهروندان یک امر اساسی میباشد. برای پاسخ به این تسهیلات راهکارهای زیادی ارائه شده‌ است. یکی از این موارد ایجاد شهرهای هوشمند است. شهر هوشمند چارچوبی است که عمدتا از فناوری اطلاعات و ارتباطات برای توسعه،گسترش و ترویج شیوه‌های توسعه پایدار و با هدف رفع چالشهای رو به رشد شهرنشینی، ایجاد شده است. مکان‌یابی و تخصیص مکان تسهیلات در بستر شهر هوشمند مساله‌ای است که از اهمیت بسیاری برخوردار است و رابطه مستقیمی دارد با میزان کارآمدی شهر هوشمند. این پژوهش دو رویکرد فراابتکاری را برای حل مسئله مکان‌یابی تسهیلات با ظرفیت محدود در شهرهوشمند را پیشنهاد می‌کند. این مسئله شامل تخصیص تجهیزات برای دسترسی به نقاط و ارائه خدمات چندگانه در شهرهای هوشمند است .نقاط دسترسی باید خدمات را به مشتری ارائه دهند و تقاضای خود را با توجه به پوشش خدمات و محدودیت‌های ظرفیت آنها انجام دهند . هر دو رویکرد ابتکاری مسئله تخصیص را جداگانه حل می‌کنند و راه حل‌ های مرحله به مرحله را با هم ترکیب می-کنند .با این حال، یکی از آنها، پارامترهای هزینه را بین مراحل متوالی به روز می‌کند و در مقایسه با راه حلی که از حل دقیق یک مسئله برنامه ریزی خطی عدد صحیح به دست می‌آید ، در زمان معقول راه حل های تقریبا بهینه تولید می‌کند. اولین راه‌حل اکتشافی مکان‌یابی بهینه یا تخصیص مکان برای سرویس ها را به صورت جداگانه انجام می دهد. راه‌حل های مکان‌یابی این سرویس های جداگانه با هم ترکیب می شوند تا یک راه حل MSCFLP تولید کنند. راه‌حل اکتشافی دوم این رویکرد را با به روز رسانی برخی از پارامترهای هزینه بین دو مرحله متوالی گسترش می دهد. این راه-حل اکتشافی اخیر از یک ترتیب بهینه سازی خاص برای ایجاد یک راه‌حل برای MSCFLP استفاده می‌کند.

در این پایان نامه خدمات پارکینگ مشترک که یک کاربرد چندگانه برای تقسیم فضای پارکینگ ارائه می دهند مورد بررسی قرار می گیرد. پارکینگ مشترک؛ به این معنی است که فضای پارکینگ طوری به اشتراک گذاشته شود که امکان استفاده از پارکینگ برای قشرهای مختلف را فراهم کند، به اشتراک گذاری کارآمد فضاها، کاهش قابل توجه نیاز به پارکینگ و نیز کاهش هزینه را به وجود می آورد. در پارکینگ های مشترک تلاش بر این است که علاوه بر سرویس دهی به مراکزی که در نزدیک پارکینگ ها بوده به متقاضیانی که برای دریافت سرویس به آن مراکز نیز مراجعه می کنند سرویس دهند بطوری که رضایت هر دو طرف جذب شود. این پدیده جدید در صنعت پارکینگ به لطف نوآوری های اخیر در فن آوری های اینترنتی و شارژ خودروهای الکتریکی فعال در «اینترنت اشیا» تحقق یافته است. با رشد روزافزون جمعیت شهرها و روند افزایشی خودروها به نسبت پارکینگ های در دسترس، معضل پارکینگ در شهرهای بزرگ به یک مشکل جدی و آزاردهنده برای شهروندان تبدیل شده است. برای برون رفت از این معضل، رویکرد پارکینگ هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء یکی از به روزترین و جدیدترین رویکردها به این معضل شهری است که تا حد زیادی مشکلات ناشی از کمبود فضای پارکینگ را مدیریت کرده و امکان برنامه ریزی و مراجعه به موقع و بدون دردسر به محل مورد نظر را برای شهروندان فراهم می کند. در پارکینگ هوشمند و براساس یک برنامه ریزی کاربردی اینترنت اشیاء می توان از فناوری های سنسور، محرک و شناسایی فرکانس رادیویی برای ارائه خدمات بهتر به کاربران و صاحبان خدمات استفاده کرد. در این مطالعه مکان یابی رقابتی در مورد احداث پارکینگ های هوشمند مشترک مورد بررسی قرار می گیرد. در اینگونه مسائل رقابت شامل تصمیمات در مورد مکان یابی و ارائه کیفیت است. به همین منظور از یک مدل تعاملی ضربی استفاده می شود. برای حل مدل ریاضی معرفی شده سعی شده است تکنیک شاخه و کران تطبیق داده شود.

با رشد روزافزون جمعیت شهرها و روند افزایشی تعداد خودروها، معضل پارکینگ در شهرهای بزرگ به یک مشکل جدی و آزاردهنده برای شهروندان تبدیل شده است. این مشکل منجر به اتلاف زمان، ایجاد ترافیک، آلودگی هوا و همچنین به وجود آمدن صف های طولانی در اطراف مکان های تجاری، خیابان ها، سینما و اماکن دیگر شده است. راه کارهای مختلفی برای کاهش مشکلات مربوط ارائه شده است که عموماً از تکنولوژی های جدید استفاده کرده اند. راهکار پارکینگ هوشمند مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا یکی از به روزترین و جدیدترین پاسخ ها به این مشکل شهری است. پارکینگ های هوشمند تا حد زیادی توانسته اند مشکلات ناشی از کمبود فضای پارکینگ را کاهش داده و امکان برنامه ریزی و مراجعه به موقع و بدون دردسر به محل مورد نظر را برای شهروندان فراهم کنند. در پارکینگ های هوشمند مدیریت جایابی خودروها در پارکینگ و نیز موارد دیگر با استفاده از حسگرها انجام می شود. این حسگرها شامل: حسگر فرمانبر که داخل هر یک از سلول ها قرار دارد، حسگرهای اصلی در لبه های پارکینگ و نیز حسگرهایی که میان آن ها ارتباط برقرار می کند به نام حسگرهای لنگر یا تکرار شونده می باشند. هدف این پایان نامه بررسی مسئله مکان یابی حسگرهای لنگر در پارکینگ‌های هوشمند است. در این رابطه یک مدل ریاضی در جهت بهینه‌سازی عملکرد ترکیبی شامل پاداش برای پوشش ناحیه داده شده (مجموع سلول‌های پوشیده شده) و جریمه برای پراکندگی حسگر و در نتیجه افزایش کارایی شبکه اطلاعاتی بررسی می شود. هدف کلی مساله، بیشینه کردن سلول های تحت پوشش برای جایابی بهتر خودروها در پارکینگ با کاهش فاصله بین این حسگرها می باشد.

زیست توده یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می آید. به طورکلی زباله هایی که منشا زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست توده می نامند. انرژی ناشی از زیست توده ی جنگل از پتانسیل بالایی برای تولید گرما و انرژی برخوردار است و علاوه برآن جزء انرژی های پاک محسوب می شود. به همین دلیل اخیراً این منبع انرژی مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است با مروری بر ادبیات موضوع مشخص می شود که فعالیت های انجام گرفته در این راستا بیشتر به کاهش هزینه و آلودگی برمی گردد وبه ندرت به جنبه های اجتماعی و مکان یابی جایگاه های سوخت زیستی توجه داشته است. در این رساله سعی می کنیم که برای مکان یابی جایگاه های سوخت زیستی به جنبه های اجتماعی(ماکسیمم کردن فرصت های شغلی ایجاد شده ) و جنبه های زیستی (کاهش آلودگی) نیز بپردازیم. ابهامات زیست محیطی و عدم قطعیت پارامترهای مربوط به این نوع مسائل به ما این ایده را می دهد که مساله را در یک محیط غیر قطعی فازی مورد بررسی قرار دهیم. برای تعیین مکان های بالقوه کارخانه های سوخت زیستی، از سامانه اطلاعات جغرافیایی بهره می گیریم وسپس یک مدل برنامه ریزی چند هدفه فازی ارائه خواهیم داد و برای حل مدل ارائه شده سعی می کنیم که روش حشره های شب-تاب را برای این مدل تطبیق دهیم و نتایج حاصل از آن را گزارش می دهیم . همچنین در پایان تحلیل حساسیت را روی مقدارتقاضای سوخت های زیستی انجام می دهیم .

مسئله مسیریابی وسایل نقلیه یکی از مباحث مهم در بهینه سازی می باشدکه نقش مهمی درمشخص کردن مسیر بهینه تعدادی وسایل نقلیـه استقرار یافته در انبار را دارد، که هدف آن ها سرویس-دهی به متقاضیانی است که هرکدام دارای تقاضای مشخصی می باشند. در تابع هدف مسئله سعی می شود هزینه های مربوط به حمل ونقل مینیمم شود. سرویس دهی به متقاضیان ممکن است تحویل کالا، گرفتن کالا و یا ترکیبی از هـر دو باشـد. مسئله مسیریابی کلاسیک، یک مسئله برنامه ریزی بهینه سازی عدد صحیح مختلط است. اخیرا با توجه به مسائل زیست محیطی و انتشار آلودگی توسط وسایل نقلیه، درنظرگرفتن بهینه سازی مصرف سوخت و انتشار آلودگی برای این مسائل اهمیّت دوچندانی پیدا کرده و درنتیجه مسئله بهینه سازی مسیریابی سبز وسایل نقلیه معرفی شده است. انتخاب مسیر و سرعت های مختلف برای وسایل-نقلیه می تواند بر روی مصرف سوخت و در نتیجه میزان انتشار آلودگی تاثیر گذار باشد. در برخی از بخش ها مانند نواحی شهری افزایش ترافیک باعث تغییرات در سرعت وسیله نقلیه شده که نتیجه آن می-تواند افزایش سوخت مصرفی خودرو و انتشار آلودگی باشد. بنابراین در مواردی که مسیرهای مختلفی برای انتخاب وجود دارند انتخاب مسیر و سرعتی که منجر به کاهش مصرف سوخت و آلودگی شود اهمیت زیادی دارد. مسئله مهم دیگری که در خدمت رسانی به متقاضیان و مسیر انتخاب شده برای وسایل نقلیه مهم است مکان انبار می باشد که در مسئله مکان یابی مورد بررسی قرار می گیرد. در این پایان نامه به بررسی مسئله مکان یابی- مسیریابی سبز پرداخته می شود. این مسئله ترکیبی از مسئله مکان یابی- مسیریابی و مسئله مسیربابی سبز می باشد. از اهداف مسئله مورد مطالعه بهینه سازی استفاده از انبارها، وسایل نقلیه و نحوه خدمت رسانی به مشتریان با توجه به کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی وسایل نقلیه می باشد. فصل اول پایان نامه به تعریف مسئله مسیریابی و کاربرد های آن می پردازد. در فصل دوم ادبیات موضوع بیان شده است. فصل سوم مدل سازی مسئله مکان یابی- مسیریابی سبز با درنظر گرفتن سرعت متغیر و ترافیک در حالت های قطعی و غیر قطعی ارائه می گردد. در فصل چهارم الگوریتم ابتکاری برای حل مسئله معرفی شده ارائه می گردد. فصل پنجم نتیجه گیری کلی ارائه شده است.

مسئله مسیریابی وسایل نقلیه یکی از مباحث مهم در بهینه سازی می باشدکه نقش مهمی درمشخص کردن مسیر بهینه تعدادی وسایل نقلیـه استقرار یافته در انبار را دارد، که هدف آن ها سرویس-دهی به متقاضیانی است که هرکدام دارای تقاضای مشخصی می باشند. در تابع هدف مسئله سعی می شود هزینه های مربوط به حمل ونقل مینیمم شود. سرویس دهی به متقاضیان ممکن است تحویل کالا، گرفتن کالا و یا ترکیبی از هـر دو باشـد. مسئله مسیریابی کلاسیک، یک مسئله برنامه ریزی بهینه سازی عدد صحیح مختلط است. اخیرا با توجه به مسائل زیست محیطی و انتشار آلودگی توسط وسایل نقلیه، درنظرگرفتن بهینه سازی مصرف سوخت و انتشار آلودگی برای این مسائل اهمیّت دوچندانی پیدا کرده و درنتیجه مسئله بهینه سازی مسیریابی سبز وسایل نقلیه معرفی شده است. انتخاب مسیر و سرعت های مختلف برای وسایل-نقلیه می تواند بر روی مصرف سوخت و در نتیجه میزان انتشار آلودگی تاثیر گذار باشد. در برخی از بخش ها مانند نواحی شهری افزایش ترافیک باعث تغییرات در سرعت وسیله نقلیه شده که نتیجه آن می-تواند افزایش سوخت مصرفی خودرو و انتشار آلودگی باشد. بنابراین در مواردی که مسیرهای مختلفی برای انتخاب وجود دارند انتخاب مسیر و سرعتی که منجر به کاهش مصرف سوخت و آلودگی شود اهمیت زیادی دارد. مسئله مهم دیگری که در خدمت رسانی به متقاضیان و مسیر انتخاب شده برای وسایل نقلیه مهم است مکان انبار می باشد که در مسئله مکان یابی مورد بررسی قرار می گیرد. در این پایان نامه به بررسی مسئله مکان یابی- مسیریابی سبز پرداخته می شود. این مسئله ترکیبی از مسئله مکان یابی- مسیریابی و مسئله مسیربابی سبز می باشد. از اهداف مسئله مورد مطالعه بهینه سازی استفاده از انبارها، وسایل نقلیه و نحوه خدمت رسانی به مشتریان با توجه به کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی وسایل نقلیه می باشد. فصل اول پایان نامه به تعریف مسئله مسیریابی و کاربرد های آن می پردازد. در فصل دوم ادبیات موضوع بیان شده است. فصل سوم مدل سازی مسئله مکان یابی- مسیریابی سبز با درنظر گرفتن سرعت متغیر و ترافیک در حالت های قطعی و غیر قطعی ارائه می گردد. در فصل چهارم الگوریتم ابتکاری برای حل مسئله معرفی شده ارائه می گردد. فصل پنجم نتیجه گیری کلی ارائه شده است.

مساله مسیریابی وسایل نقلیه یک مسئله مشهور ترکیباتی است. که در چند دهه ی اخیر برای افزایش بهره وری و کارایی سیستم های حمل ونقل مطرح شده است، دارای جایگاه ویژه ای در سیستم حمل ونقل است. به همین دلیل تاکنون روش های دقیق، ابتکاری و فرا ابتکاری زیادی بر این مساله ارائه شده است که هدف مسائل مسیریابی وسایل نقلیه به حداقل رساندن مجموع هزینه های خدمات دهی به مشتریان است. و دارای انواع مختلفی می باشد که در فصل دوم به طور مفصل به آن می پردازیم. که یکی از انواع مسائل مسیریابی وسایل نقلیه مسائل مسیریابی وسایل نقلیه سبز است. در گذشته بیشتر محققان فقط بر روی مزایای اقتصادی مسائل تمرکز داشتند. بیشتر به تغییرات آب و هوایی نوعی دیگر از مسائل مسیریابی به نام مسائل مسیریابی وسایل نقلیه سبز مطرح شد. که برای کاهش تاثییرات زیست محیطی مورد استفاده قرار می گیرد. در مسائل مسیریابی وسایل نقلیه سبز علاوه بر مینیمم کردن مجموع هزینه های مربوط به مشتریان مینیمم کردن هزینه انتشار آلودگی را در نظر می گیرند. زنجیره ی سرد یک سیستم حمل ونقل است که به دما مرتبط است. در زنجیره ی سرد یک زنجیره ی تامیی مواد فاسد شدنی است. محصولات فاسد شدنی هم برای تازه ماندن نیاز به دمای پایین دارند تا کیفیت و تازگی محصولات حفظ شود. چون تغییرات دما باعث از دست دادن کیفیت محصولات می شود. بنابراین در ماشین های یخچال دار سوخت بیشتری مصرف می کنند. که منجر به انتشار بیشتر گازهای گلخانه ای می شود. علاوه بر این سرعت وسایل نقلیه نیز بر میزان مصرف سوخت اثر گذار است. در این پایان نامه به بررسی مساله ی مسیریابی سبز برای لجستیک های زنجیره سرد با سرعت متغییر می پردازیم. در ابتدا به معرفی انواع مسائل مسیریابی وسایل نقلیه و کاربرد های آن می پردازیم، سپس یک مدل ریاضی جدید را ارائه می دهیم. و مساله را با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات حل می کنیم.