شماره ركورد
31480
پديد آورنده
فرناز فريدونيان
عنوان
توسعه مدل يكپارچه زمانبندي و توالي عمليات تجهيزات ترمينال كانتينري (مطالعه موردي)
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1403/06/24
استاد راهنما
دكتر سيدجعفر سجادي
استاد مشاور
دكتر مهدي حيدري
دانشكده
صنايع
چكيده
موضوع زمانبندي و توالي عمليات يكپارچه تجهيزات تخليه و بارگيري در بنادر كانتينري از مهمترين مسائل در حوزه كارايي زماني بودهاست. حال آنكه با ظهور مفاهيم بندر سبز در سالهاي اخير، لحاظ نمودن معيارهاي محيط زيستي در مدلهاي برنامهريزي به عنوان ديگر موضوع مهم، مورد توجه برنامهريزان در حوزه كارايي انرژي قرار گرفته است. همچنين در نظر گرفتن عدم قطعيت پارامترهاي عملياتي نظير زمان حمل، زمان آماده بودن و ورود كارها در سيستم كه از ويژگيهاي لاينفك اين محيط عملياتي ميباشند، در مدلهاي برنامه ريزي از ديگر چالشهاي پيش روي تصميمگيران بوده است. از اين رو در اين رساله در ابتدا مدلهاي برنامهريزي رياضي عدد صحيح مختلط زمان بندي و توالي عمليات يكپارچه كاميونها به صورت همگام با ساير تجهيزات به منظور كمينه نمودن زمان شناوري كانتينرها، مصرف انرژي، ميزان انتشار و مصرف سوخت و با هدف به اشتراك گذاري كاميونها بين جرثقيلهاي اسكله و كاهش سفر خالي آنها توسعه داده شد. به دليل به كارگيري كاميونها با مشخصات فني متفاوت، با يك مدل زمان بندي ماشين هاي موازي يكنواخت روبرو بوديم، كه علاوه بر ويژگيهاي اين مسأله كلاسيك، مشخصات و سطوح آلايندگي كاميونها را به عنوان وروديهاي مسأله در برآورد معيارهاي محيط زيستي در نظر گرفته و شرايط وجود زمان آماده سازي وابسته به توالي ، زمان حضور در سيستم و روابط پيش نيازي از محدوديتهاي مازاد بر فرم استاندارد اين مسألهي زمان بندي مي باشند. در ادامه سه مدل برنامه ريزي استوار امكاني چند هدفه براي مسأله مذكور در شرايط عدم قطعيت در پارامترهاي عملياتي ارائه گرديد. به منظور حل اين مدلها و يافتن جوابهاي پاراتويي نامغلوب از روش اپسيلون محدوديت (ε-Constraint) و با توجه به ويژگي NP-hard بودن مسأله، در مسائل با مقياس بزرگتر دو الگوريتم متاهيوريستيك NSGA-II و MOPSO براي دستيابي به جواب مناسب در زمان معقول، پيشنهاد گرديد. در نهايت عملكرد مدل در حالت قطعي و غيرقطعي بر اساس دادههاي جمعآوري شده از بندر شهيدرجايي بررسي گرديد. نتايج نشان داد در مقايسه با رويه فعلي تكجرثقيلگرا ، به كارگيري اين مدل منجر به بهبود در كاهش انرژي به ميزان 9%، انتشار به ميزان 8%، مصرف سوخت به ميزان 28% و زمان شناوري كانتينرها 8% گرديد. همچنين نتايج نشان داد در شرايط عدم قطعيت در پارامترهاي عملياتي ترمينال به ميزان 25% افزايش در مصرف سوخت و 90% در زمان شناوري را متحمل ميگردد. به علاوه آنكه جوابهاي به دست آمده از مدلهاي غيرقطعي در شرايط واقعي از طريق مدل واقع نمايي اجرا و عملكرد آنها مقايسه گرديد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/08/14
عنوان به انگليسي
An Optimized Integrated Scheduling and Sequencing Model for Container Terminal Operation
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرناز فريدونيان
چكيده به لاتين
The issue of integrated scheduling and sequencing operation of unloading and loading equipment in container ports has been one of the most important issues concerning time efficiency. In addition, with the emergence of green port concepts, the inclusion of environmental criteria has become one of the most important issues for planners in the field of energy efficiency, in recent years. Furthermore, due to the complexity and scope of activities of a container terminal, uncertainty in operational parameters such as transportation time, and ready time of jobs in the system are inevitable in this operational environment and have been another challenge for decision-making in planning models. Therefore in this thesis, in the first stage, three mathematical mixed integer programming models for scheduling and sequencing YTs in a synchronized manner with other equipment were developed which minimize the flow time of containers, energy, fuel usage, and emission. Due to utilizing YTs with different technical specifications, we were faced with a uniform parallel machine scheduling model, which, in addition to the characteristics of this classic problem, YTs specification and their emission level are the inputs of this model for estimating environmental criteria and also precedence relationship, sequence-dependent set up times and ready time as extra constraints were considered in this scheduling problem. In the next stage, due to the inevitability of uncertainty in operational parameters, three robust possibilistic multiobjective mixed integer programming models were proposed. Afterwards, to solve the models and find non-dominated Pareto optimal solutions the ε-Constraint is used, however, regarding NP-hardness of the problem two proposed NSGA-II and MOPSO metaheuristic algorithms were used to identify near-optimal non-dominated solutions by finding acceptable results in a reasonable time. Finally, the performance of the model in deterministic and non-deterministic modes was compared, evaluated and analyzed based on the data collected from Shahid Rajaee port. Considering that in the current situation, there is no quantitative assessment of the environmental impact of YTs operations, the suggested models not only offer an optimal operation sequence but also provide a quantitative estimation of these criteria to the planners, in addition to minimizing them. The results show that in comparison with the current Single-crane oriented approach, the use of this model led to an improvement in reducing energy by 9%, emission of pollutants by 8%, fuel consumption by 28% and flow time of containers by 8%. Furthermore a realization model was proposed to investigate and test the obtained reults from non-deterministic in a real situation.
كليدواژه هاي فارسي
ترمينال كانتينري , زمان بندي و توالي عمليات , كاهش ميزان انتشار آلايندهها , برنامهريزي چندهدفه , الگوريتمهاي فراابتكاري , برنامهريزي غيرقطعي , بهينهسازي استوار
كليدواژه هاي لاتين
Container Terminal , Scheduling and sequencing , Emission Reduction , Multi-objective programming , metaheuristic algorithms , Uncertainty in parameters , Robust Optimization
Author
Farnaz Fereidoonian
SuperVisor
Dr. Seyed Jafar Sadjadi