برنامه ریزی عملیات ترمینال های کانتینری با استفاده از بهینه سازی شبیه سازی : ارشد مهندسی صنایع

رشته صنایع یکی از مهمترین زیر شاخه های فنی و مهندسی شامل گرایش های متعددی در مقطع کارشناسی ارشد میباشد . در ادامه به معرفی نمونه بسیار جدید پایان نامه ارشد مهندسی صنایع   با عنوان : برنامه ریزی عملیات ترمینال های کانتینری با استفاده از بهینه سازی شبیه سازی که در 82 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .

چکیده تحقیق برنامه ریزی عملیات ترمینال های کانتینری با استفاده از بهینه سازی شبیه سازی :

در چهار دهه گذشته، کانتینرها به عنوان ابزار مناسب و ضروری بسته بندی بار از جایگاه ویژه ای در حمل و نقل بین المللی از طریق دریا برخوردار شده اند. با افزایش فزاینده کانتینری سازی، تعداد پایانه های کانتینری در بنادر دریایی و رقابت میان آنها بسیار چشمگیر شده است . امروزه بدون استفاده ثمربخش و کارآمد از فن آوری اطلاع رسانی و روش های بهینه سازی، نمی توان به عملیات کانتینری اندیشید. اخیرا بنادر برای بهبود کارایی جابجایی کانتینر ها با چالش های بزرگی مواجه شده اند. بنابراین چگونگی بهبود کارایی سرویس و همچنین کاهش هزینه ها مساله اساسی در اینگونه بنادر می باشد. به طور کلی برای این کار دو رویکرد  وجود دارد : اولی افزایش تعداد تجهیزات بارگیری و تخلیه، دومی اتخاذ بهینه ترین برنامه عملیاتی.

در اغلب ترمینال ها معمولا سه نوع تجهیز برای انجام عملیات وجود دارد: جرثقیل های عرشه(QC)، تریلرهای محوطه(YT) و جرثقیل های محوطه(YC). به محض ورود یک کشتی به ترمینال، QCها کانتینرها را از کشتی تخلیه یا اینکه به داخل کشتی بارگیری می کنند و YTها کانتینرها را از عرشه به سمت انبار و سکوی بارانداز جابجا می کنند. در محوطه انبار، YTها کار تخلیه و بارگیری را برای تریلرها انجام می دهند.

وقتی نیاز به بهینه ساختن عملیات می باشد، ابتدا مدل شبیه سازی طراحی می شود سپس مدل بهینه سازی ساخته می شود تا پارامترهای مدل شبیه سازی را بهینه کند. آماده سازی متغیرهای ورودی و خروجی مانند جواب اولیه، محدودیت های متغیرهای تصمیم، تابع هدف و زمان تکرار شبیه سازی از مدل بهینه سازی استخراج می شود. برای انجام این کار، الگوریتم بهینه سازی باید یک جواب شدنی ایجاد کند و آن را به شبیه سازی منتقل می کند و شبیه سازی شروع می شود. سپس نتایج شبیه سازی به مدل بهینه سازی برمی گردد. بر طبق نتایج بدست آمده، الگوریتم بهینه سازی به سمت یک جواب بهینه پیش می رود و یک مجموعه جدید از جواب ها ایجاد می کند. این چرخه تکرار می شود تا معیار توقف برآورده شود. سرانجام متغیرهای تصمیم بهینه شده و بهترین مدل برنامه ریزی بدست می آید.

ضرورتهای انجام تحقیق:

براساس نمودارهای ارائه شده توسط UNCTAD1، تجارت از طریق حمل و نقل کانتینری در سالهای 2003 تا 2025، از میانگین رشد سالانه 32/5 درصدی برخوردار خواهد بود. امروزه اکثر محموله های بین المللی در بنادر دریایی، در کانتینرها قرار گرفته و جابجا می شوند. اخیرا رقابت شدید بین بندرهای مختلف به ویژه در آسیا و اروپا باعث شده است تا بنادر مختلف به سمت فرآهم آوردن امکانات و تسهیلات بیشتر و بهبود عملیات و کاهش هزینه ها حرکت کنند[8].

اخیرا در بیشتر مقالات از مدل های برنامه ریزی (scheduling) برای مدلسازی عملیات استفاده کرده اند. اما در چنین مسائل پیچیده ای تنها با استفاده از مدل های ریاضی نمی توان به جواب بهینه رسید. از این رو اخیرا استفاده از شبیه سازی روبه افزایش است. در این پروژه ابتدا مدل ریاضی و شبیه سازی مربوط به مساله طراحی شده و سپس برای اجرا ابتدا مدل شبیه سازی را با استفاده از نرم افزار مربوطه اجرا نموده و به یک جواب اولیه برای مدل ریاضی خود می رسیم. سپس با استفاده از این جواب و تکنیک های فراابتکاری به حل مدل ریاضی می پردازیم. در هر مرحله جوابها را با مراحل قبلی مقایسه می کنیم. اگر جوابهای بدست آمده نسبت به مراحل قبلی بهتر بودند الگوریتم متوقف می شود درغیراینصورت دوباره مدل شبیه سازی را این بار با جوابهای جدیدتری که از حل مدل ریاضی بدست آمده اجرا می کنیم.

فرضیات این مساله که باعث تمایز در مدل سازی می شود مربوط به موارد زیر می باشد:

• نوع تخصیص لنگرگاه به هر کشتی: به این معنی که کشتی های ورودی به چه ترتیب در صف لنگرگاه قرار گیرند و چه نوع کشتی هایی با چه نوع محصولاتی دارای اولویت برای ورود هستند.
• تعداد لنگرگاه: کاملا واضح می باشد. بسته به ابعاد مساله، تعداد بهینه لنگرگاه قابل محاسبه است.
• تعداد جرثقیل اسکله: هر چه تعداد جرثقیل بیشتر باشد هزینه و بیکاری نیز بیشتر خواهد شد اما زمان انجام عملیات کمتر می شود. در این مسائل یکی از عوامل مهم تعیین تعداد بهینه جرثقیل اسکله می باشد که تا به حال تحقیقات زیادی به این مساله پرداخته اند و با روش های مختلف سعی در تعیین تعداد بهینه این جرثقیل ها نموده اند.
• زمان بندی جرثقیل های اسکله و الویت آن ها برای انجام عملیات
• سیاست تعمیر و نگهداری مربوط به جرثقیل های اسکله
• تعداد کامیون ها یا تریلرهای محوطه: وظیفه تریلرها همانطورکه گفته شد جابجایی کانتینر ها از کشتی به انبار یا برعکس می باشد. تعیین تعداد بهینه تریلر بسته به ابعاد مساله قابل محاسبه می باشد.
• زمان بندی و الویت انجام عملیات برای تریلرها
• مکان یابی محل انبار
• نحوه ذخیره کردن کانتینرها در انبار: نحوه انبار کردن کانتینرها بسته به نوع محصولی که در کانتینر می باشد،زمانی که کانتینر باید از ترمینال خارج شود یا بسته به پر یا خالی بودن کانتینر می تواند متفاوت باشد. اتخاذ تصمیم مناسب برای این موضوع می تواند باعث تسریع در انجام عملیات و نیز کاهش هزینه ها شود.
• تعداد جرثقیل های محوطه: این جرثقیل ها نسبت به جرثقیل های اسکله از حجم کوچکتری برخوردارند و برای تخلیه یا بارگیری کانتینرها از تریلرها مورد استفاده قرار می گیرند.

مساله برنامه ریزی ترمینال شامل متغیرها و محدودیت های متفاوتی است. بنابراین برای غلبه بر پیچیدگی های مساله باید غیرقطعی بودن و فاکتورهای احتمالی را در نظر گرفت. بنابراین اخیرا شبیه سازی به طور گسترده در این گونه مسائل استفاده شده است. مدل های شبیه سازی گسسته پیشامد(DES) برتری هایی نسبت به مدل های ریاضی بهینه سازی دارند که شامل: پوشش محدودیت های مدل های ریاضی، پشتیبان از کامپیوتری کردن سیاست ها و استراتژی ها و قابل فهم کردن آن ها و کمک کردن به تصمیم گیرنده در تصمیم گیری های روزانه با استفاده از رویکرد “چه می شود-اگر” (What-if).

اگرچه شبیه سازی فقط یک طرح داده شده را ارزیابی می کند و هیچ تابع بهینه سازی ارائه نمی کند. بنابراین نیاز است که شبیه سازی و بهینه سازی باهم ادغام شوند. بهینه سازی شبیه سازی فرایند پیدا کردن بهترین مقدار از متغیرهای تصمیم سیستم است که عملکرد آن توسط خروجی های شبیه سازی ارزیابی می شود. وقتی نیاز به بهینه ساختن عملیات می باشد، ابتدا مدل شبیه سازی طراحی می شود سپس مدل بهینه سازی ساخته می شود تا پارامترهای مدل شبیه سازی را بهینه کند. آماده سازی متغیرهای ورودی و خروجی مانند جواب اولیه، محدودیت های متغیرهای تصمیم، تابع هدف و زمان تکرار شبیه سازی از مدل بهینه سازی استخراج می شود. برای انجام این کار، الگوریتم بهینه سازی باید یک جواب شدنی ایجاد کند و آن را به شبیه سازی منتقل می کند و شبیه سازی شروع می شود. سپس نتایج شبیه سازی به مدل بهینه سازی برمی گردد. بر طبق نتایج بدست آمده، الگوریتم بهینه سازی به سمت یک جواب بهینه پیش می رود و یک مجموعه جدید از جواب ها ایجاد می کند. این چرخه تکرار می شود تا معیار توقف برآورده شود. سرانجام متغیرهای تصمیم بهینه شده و بهترین مدل برنامه ریزی بدست می آید

فهرست رئوس مطالب

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق.. 10

1-1-  مقدمه. 11

1-2- ضرورتهای انجام تحقیق: 11

1-3- اهداف: 14

فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق 16

2-1- حمل و نقل کانتینری.. 17

2-2- مروری بر فعالیتهای ترمینال های کانتینری.. 19

2-3- روش های بهینه سازی حمل و نقل ترمینال. 21

2-4- فرآیند برنامه ریزی کشتی ها 22

2-4-1- برنامه ریزی اسکله. 23

2-4-2- برنامه ریزی چیدن. 23

2-4-3- برنامهریزی جرثقیل.. 24

2-5- ذخیره سازی و انباشتن کالا. 25

2-6- حمل و نقل تدارکات… 27

2-7- بهینه سازی حمل و نقل اطراف اسکله. 27

2-8- بهینه سازی حمل و نقل ساحلی.. 29

2-9- بهینه سازی حمل و نقل جرثقیل.. 31

2-10- مرور ادبیات: 31

2-14- نتیجه گیری و تحلیل مقالات قبلی: 34

فصل سوم: روش تحقیق.. 37

3-1- شبیه سازی: 38

3-2- مدل سازی: 39

3-3- مدل مفهومی مساله: 40

3-4- شبیه سازی کامپیوتری: 41

3-5- نرم افزارهای شبیه سازی.. 42

3-6- روش های بهینه سازی شبیه سازی.. 43

3-6-1 روش مبتنی بر گرادیان. 43

3-6-2- بهینه سازی تصادفی.. 44

3-6-3 روش پاسخ سطح.. 44

3-6-4- روش های اکتشافی.. 45

3-6-5- روش های آماری.. 46

3-7- طراحی آزمایشات تاگوچی.. 47

3-8- خطوط راهنما برای طراحی آزمایشها 48

3-8-2- انتخاب عاملها و سطوح: 49

3-8-3- تعیین متغیر پاسخ: 49

3-8-4- انتخاب نوع آزمایش طراحی شده 49

3-8-5- انجام آزمایش… 50

3-8-6- تجزیه و تحلیل داده ها: 50

3-8-7- نتیجه گیریها و پیشنهادات… 50

3-9- الگوریتم حل: 50

3-10- نظریه صف: 51

3-11- فرمول های صف… 53

فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق.. 57

4-1- شبیه سازی ترمینال کانتینری با نرم افزار Arena. 59

4-2- تحلیل خروجی شبیه سازی: 63

2-4-1- تاثیر افزایش جرثقیل: 64

4-2-2- تاثیر افزایش سکو: 65

4-3- طراحی آزمایشات تاگوچی: 67

4-4- نتیجه گیری محاسبات: 70

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات… 72

5-1- نتیجه گیری: 73

5-2- پیشنهادات: 75

منابع و ماخذ. 76

فهرست جداول

جدول 2-1 مقالات ارائه شده در مساله تخصیص عرشه. 35

جدول 2-2  مقالات ارائه شده در مساله برنامه ریزی جرثقیل های عرشه. 36

جدول3-1  اجزای مدل شبیه سازی.. 39

جدول3- 2 پارمترهای مدل صف… 54

جدول4-1 متغیرهای معرفی شده در شبیه سازی.. 62

جدول  4-2  نتایج حاصل از شبیه سازی برای حالت 3 سکویی.. 64

جذول4-3  نتایج حاصل از شبیهسازی برای حالت 2 جرثقیله. 66

جدول4-4  مقادیر S/N برای سطوح هر عامل.. 68

جدول4-5  محاسبات آزمون ANOVA.. 70

فهرست اشکال و نمودارها

شکل2-1 انواع کشتی ها برحسب اندازه 18

شکل2-2 میزان کانتینر جابجا شده در 5 بندر ایالات متحده 19

شکل2-3 ترمینال کانتینری.. 20

شکل 2-4 بخش های عملیاتی ترمینال های کانتینری.. 22

شکل 3-1  ارکان اصلی سیستم. 38

شکل3-2 مدل مفهومی مساله. 40

شکل 3-3 ساختارهای سرویس رسانی.. 53

شکل4-1 ماژول های Arena برای ورود و استقرار کشتی ها 60

شکل4-2 اجزای مدل Arena مربوط به قسمت دوم شبیه سازی.. 61

نمودار4-1 روند تغییر درآمد با افزایش تعداد جرثقیل.. 65

نمودار4-2 روند تغییر درآمد با افزایش تعداد سکوها 67

شکل4-3 نمودار S/N برای هر سه عامل.. 68

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.