مدل برنامه‏ ریزی تصادفی چند مرحله‏ ای لجستیک امداد در شرایط بحران ‏های همزمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مدیریت صنعتی، دانشکده کسب و کار و اقتصاد، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران.

2 دانشیار، گروه مدیریت صنعتی، دانشکده مدیریت، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 دانشجوی دکتری مدیریت صنعتی، دانشکده پردیس کیش، دانشگاه تهران، کیش، ایران.

10.48308/jimp.2025.238536.1617

چکیده

اهمیت امدادرسانی در هنگام وقوع بحران‌های همزمان به دلیل تأثیرات گسترده و پیچیده‌ای که این نوع بحران‌ها بر جوامع می‌گذارند، بسیار حیاتی است. بحران‌های همزمان، اغلب منابع امدادی را به چالش می‌کشند و نیازمند برنامه‌ریزی و هماهنگی بیشتری هستند. در این شرایط، امدادرسانی سریع و کارآمد می‌تواند از تلفات انسانی، خسارات اقتصادی، و گسترش مشکلات اجتماعی جلوگیری کند. در این پژوهش سعی گردید که با بکارگیری رویکردبرنامه ریزی چندهدفه تصادفی مبتنی بر سناریو، مدلی جهت تخصیص و توزیع منابع ارائه شد.

بررسی تحقیقات در داخل و خارج از کشور نشان می‏دهد که مسأله تخصیص منابع در بحران‏های همزمان کمتر مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به ماهیت این پدیده، تاکنون مدلی ریاضی مبتنی بر سناریو و در نظر گرفتن احتمال رخدادهای گوناگون بحران‏های همزمان، در کشور مورد توجه قرار نگرفته است. از اینرو این تحقیق برای اولین بار بر ساخت مدلی چندهدفه تحت سناریوهای مختلف به تخصیص منابع در شرایط بحران‏های همزمان می‏پردازد.

از اینرو یک مدل بهینه‌سازی تصادفی سه‌مرحله‌ای توسعه داده شد. با توجه به پیچیدگی لجستیک امداد اضطراری، مدل‌سازی مسئله با تمرکز بر سه هدف حداقل‌سازی مجموع زمان حمل‌ونقل مورد انتظار، حداقل‌سازی مجموع هزینه‌های مورد انتظار و حداقل‌سازی مجموع تقاضای تأمین‌نشده مورد انتظار، در هر مرحله پرداخته است:

جهت اجرای مدل طراحی شده اطلاعات مورد نیاز از یک حادثه واقعی که مربوط به وقوع بلایای طبیعی متعدد در استان خراسان شمالی در سال 1395 گردآوری گردید. در تاریخ 13 آبان این سال، پس از وقوع زلزله‌ای به بزرگی 4 ریشتر که خسارات جانی نداشته است، روز بعد، باران‌های سنگین باعث وقوع سیل شد که خسارات جدی به خانه‌ها و زیرساخت‌ها وارد کرد و تلفات جانی و آوارگی بسیاری به همراه داشت. سیل، رانش زمین، رعد و برق و طوفان شدید نیز به وقوع پیوستند، که باعث آتش‌سوزی در بخش‌های مختلف و تخریب در مناطق شهری و روستایی شدند. این تحقیق سیل را به‌عنوان بلایای اولیه و طوفان را به‌عنوان بلایای ثانویه مورد مطالعه قرار داده است. برای امدادرسانی، دو مرکز ذخیره‌سازی به‌منظور توزیع منابع اضطراری مانند چادر، آب آشامیدنی و غذا در نظر گرفته شد. امدادرسانی از طریق زمین، هوا و قایق انجام شده است. 30 سناریو با احتمالات مختلف برای تحلیل احتمال وقوع بلایای ثانویه طراحی شده‌اند. این پژوهش تأکید دارد که برنامه‌ریزی مبتنی بر سناریو می‌تواند کارایی و اثرگذاری امدادرسانی در بحران‌های چندگانه را بهبود بخشد.

نتایج نشان داد که سناریویی که فقط بلایای اولیه لحاظ شده‌اند، نرخ تأمین منابع در مناطق با بلایای اولیه به‌طور میانگین بیش از 75٪ است. اما پس از تخصیص منابع به این مناطق، تنها 90 چادر، 1500 واحد آب آشامیدنی، و 300 وعده غذایی باقی می‌ماند. کمبود منابع باقیمانده باعث می‌شود که نرخ تأمین در سایر مناطق به‌طور میانگین به حدود 8٪ کاهش پیدا کند. در مقابل، زمانی که بلایای ثانویه نیز در مدل لحاظ می‌شوند، میانگین تأمین منابع در همه مناطق، از جمله غذا، آب و چادر، به شکل قابل‌توجهی بهبود می‌یابد. این نتایج اهمیت در نظر گرفتن بلایای ثانویه در طراحی برنامه‌های امدادی را برجسته می‌کند.

بطور کلی نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی توانسته است کارایی بالایی در تخصیص بهینه منابع اضطراری داشته باشد. این مدل در مقایسه با روش‌های سنتی، توزیع منابع را به نحوی بهینه‌تر و متناسب‌تر با شرایط بحرانی ارائه داده است. یکی از یافته‌های کلیدی تحقیق این است که در نظر گرفتن بلایای ثانویه تأثیر قابل‌توجهی در افزایش پایداری و کارایی فرآیند توزیع منابع داشته و توانسته است از وقوع بحران‌های جدید در نتیجه عدم‌تأمین منابع جلوگیری کند. همچنین روش تقریبی ارائه‌شده توانسته است زمان حل مسئله را کاهش دهد و با در نظر گرفتن سناریوهای بدترین حالت، کمترین میزان تقاضای تأمین‌نشده را ایجاد کند. به‌طور کلی، نتایج این تحقیق نشان داده است که در نظر گرفتن شرایط پیچیده‌تر و واقع‌گرایانه‌تر، مانند بلایای ثانویه، می‌تواند به بهبود قابل‌توجه فرآیند امدادرسانی منجر شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Multi-Stage Stochastic Programming Model for Relief Logistics in Simultaneous Crisis Situation

نویسندگان [English]

  • Reza Jalali 1
  • Ezatolah Asgharizadeh 2
  • Alireza Safarian 3
1 Assistant Professor, Department of Industrial Management, Faculty of Business and Economics, Persian Gulf University, Bushehr, Iran.
2 Associate professor, Faculty of management, Tehran University, Tehran, Iran.
3 PhD Candidate in Industrial Management, Kish International Campus, Tehran University, Kish, Iran.
چکیده [English]

The critical importance of humanitarian relief during concurrent crises lies in the extensive and complex impacts these events have on societies. Concurrent crises often place significant demands on relief resources, requiring greater planning and coordination. In such situations, rapid and efficient relief operations can prevent human casualties, economic losses, and the escalation of social problems.



This study employs a scenario-based multi-objective stochastic programming approach to propose a model for resource allocation and distribution. A review of national and international research reveals that the issue of resource allocation in concurrent crises has received limited attention. To date, no mathematical model based on scenarios that considers the probabilities of various events in concurrent crises has been developed in the country. Therefore, this research focuses on developing a multi-objective model for resource allocation under different scenarios in concurrent crises.



A three-stage stochastic optimization model was developed to address the complexities of emergency logistics. The model focuses on three objectives: minimizing the total expected transportation time, minimizing the total expected costs, and minimizing the total expected unmet demand at each stage. The model was implemented using data from a real incident involving multiple natural disasters in North Khorasan Province, Iran, in 2016. On November 3, an earthquake of magnitude 4.0 struck, causing no casualties. The next day, heavy rainfall led to severe flooding, causing extensive damage to homes and infrastructure, as well as numerous casualties and displacements. Landslides, lightning strikes, and a severe storm followed, triggering fires and further destruction in urban and rural areas. In this study, the flood was treated as the primary disaster and the storm as the secondary disaster.



Two storage centers were designated for distributing emergency resources such as tents, drinking water, and food. Relief efforts were conducted via land, air, and boats. Thirty scenarios with varying probabilities were designed to analyze the likelihood of secondary disasters. The study highlights that scenario-based planning can significantly enhance the efficiency and effectiveness of humanitarian relief during multiple crises.



The results indicated that in scenarios considering only primary disasters, the resource supply rate in areas affected by primary disasters averaged over 75%. However, after resource allocation to these areas, only 90 tents, 1,500 units of drinking water, and 300 food rations remained. The shortage of remaining resources reduced the supply rate in other areas to an average of about 8%. Conversely, when secondary disasters were also included in the model, the average supply of resources, including food, water, and tents, improved significantly across all regions.



These findings underscore the importance of accounting for secondary disasters in the design of relief programs. Overall, the results demonstrated that the proposed model effectively optimized the allocation of emergency resources. Compared to traditional methods, the model provided a more adaptive and efficient resource distribution under crisis conditions. A key finding is that considering secondary disasters significantly enhanced the sustainability and efficiency of the resource distribution process, preventing new crises caused by unmet resource demands. Furthermore, the proposed approximate method reduced problem-solving time and minimized unmet demand under worst-case scenarios. In conclusion, this research highlights that incorporating more complex and realistic conditions, such as secondary disasters, can lead to substantial improvements in humanitarian relief processes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Humanitarian Relief
  • Simultaneous Crises
  • Stochastic Programming
  • Multi-Objective Programming
  • Scenario