نوآوری‌های صنعتی

نوآوری‌های صنعتی

ارائه و تحلیل مقایسه‌ای مدل‌سازی دوگانه مسئله یکپارچه زمان‌بندی تجهیزات و تخصیص مکان ذخیره‌سازی کانتینر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، گروه مهندسی صنایع ، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی‌اصفهان، ایران
2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی‌اصفهان، ایران
چکیده
مسئله یکپارچه زمان‌بندی تجهیزات جابه‌جایی و تخصیص مکان ذخیره‌سازی در پایانه‌های کانتینری، از جمله مسائل مهم برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط در حوزه لجستیک دریایی است که عملکرد محاسباتی آن به ساختار فرمول‌بندی ریاضی وابسته است. در این پژوهش، دو رویکرد متفاوت برای مدل‌سازی روابط تقدم و تأخر عملیات شامل رویکرد توالی عمومی و رویکرد توالی وابسته به تجهیز توسعه یافته و از منظر ساختاری و کارایی محاسباتی با یکدیگر مقایسه شده‌اند. در مدل توالی عمومی، متغیرهای ترتیبی مستقل از تجهیزات و در مدل توالی وابسته به تجهیز این متغیرها به تجهیزات عملیاتی وابسته هستند. تحلیل ساختاری مدل‌ها نشان داد که اگرچه مرتبه رشد قیود در هر دو فرمول‌بندی مشابه است، اما تفاوت اصلی در رشد تعداد متغیرها می‌باشد. مرتبه رشد متغیرها در مدل توالی عمومی برابر با O(├ 〖 |C|〗^2 )و در مدل توالی وابسته به تجهیز برابر با O〖 |C|〗^2 (|Q|+|T|+|Y|) است. بنابراین این مدل علاوه‌بر تعداد کانتینرها به تعداد تجهیزات هم وابسته بوده و با افزایش تعداد تجهیزات، متغیرها با نرخ بیشتری رشد می‌کند. به‌منظور ارزیابی عملکرد محاسباتی، هر دو فرمول‌بندی با استفاده از حل‌کننده CPLEX پیاده‌سازی و بر روی مجموعه‌ای از نمونه‌های آزمایشی در ابعاد مختلف اجرا شدند. نتایج محاسباتی نشان داد که هر دو مدل قادر به دستیابی به جواب بهینه هستند، اما با افزایش ابعاد مسئله، مدل توالی وابسته به تجهیز به دلیل تولید تعداد متغیر بیشتر، به زمان حل بالاتری نیازمند است. این یافته‌ها بیانگر آن است که تحلیل مرتبه رشد و ساختار فرمول‌بندی‌ها می‌تواند نقش مهمی در انتخاب مدل مناسب و بهبود مقیاس‌پذیری مسائل ایفا کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Development and Comparative Analysis of Two Modeling Approaches for the Integrated Equipment Scheduling and Container Storage Space Allocation Problem

نویسندگان English

Mehdi Alinaghian 1
Zahra Sadat Fani Sadrabadi 2
1 Assoc. Prof. Dept. of Industrial and Systems Engineering Isfahan University of Technology,
2 Msc student, Dept. of Industrial and Systems Engineering Isfahan University of Technology, Iran
چکیده English

The integrated problem of handling equipment scheduling and storage space allocation in container terminals is an important mixed-integer programming problem in maritime logistics whose computational performance is strongly affected by the structure of the mathematical formulation. This study develops and compares two approaches for modeling precedence relationships: a general sequencing approach and an equipment-dependent sequencing approach. In the general sequencing formulation, sequencing variables are defined independently of handling equipment, whereas in the equipment-dependent sequencing formulation these variables are explicitly associated with operational equipment.
Structural analysis shows that although both formulations have a similar order of growth for constraints, their main difference lies in the number of variables. Specifically, the number of sequencing variables grows as O(├ 〖 |C|〗^2 )in the general sequencing model and as O〖 |C|〗^2 (|Q|+|T|+|Y|) in the equipment-dependent sequencing model. Therefore, the equipment-dependent sequencing formulation depends not only on the number of containers but also on the number of operational equipment, resulting in a faster increase in model size as the number of equipment grows.
To evaluate computational performance, both formulations were implemented in CPLEX and tested on benchmark instances of different sizes. The results indicate that both models are capable of obtaining optimal solutions; however, as the problem size increases, the equipment-dependent sequencing formulation requires longer solution times due to the larger number of variables generated. These findings highlight the importance of structural formulation analysis for selecting suitable models and improving the scalability of integrated optimization problems.

کلیدواژه‌ها English

Container terminal operations
Mixed-Integer Linear Programming
Model scalability

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 22 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 17 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 25 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 06 خرداد 1405