چشم‌انداز مدیریت صنعتی

چشم‌انداز مدیریت صنعتی

مسئله مکان‌یابی هاب چندکالایی با در نظرگرفتن تقاضای پویا و چند بستر حمل‌ونقل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.
2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.
3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی صنایع، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران.
چکیده
مقدمه و اهداف: مطالعه حاضر، با هدف مدل‌سازی مکان‌یابی هاب (مراکز توزیع) در زنجیره تامین کالاهای فسادپذیر فصلی با استفاده از چند بستر حمل‌ونقل ارائه شده است. محصولات فسادپذیر به دلیل ماهیت‌شان، نسبت به کالاهای دیگر بیشتر تحت تاثیر عدم قطعیت‌ها و اختلالات قرار می‌گیرند و کوچکترین تاخیر و وقفه در هر یک از بخش‌های این نوع از زنجیره‌های تامین، می‌تواند موجب کاهش کیفیت محصولات، فروش از دست رفته و به خطر افتادن سلامت عمومی مصرف‌کنندگان گردد. یکی از منابع مهم عدم قطعیت در زنجیره تامین محصولات فسادپذیر، میزان تقاضای متفاوت محصولات در فصول مختلف است. به علاوه، مراکز توزیع نقش تعیین‌کننده‌ای در برآورده کردن تقاضاهای کالاهای فصلی دارند. بنابراین، تصمیم‌گیری در رابطه با نحوه مکان‌یابی این نوع از هاب‌ها (ساخت یا اجاره آن‌ها)، می‌تواند به عنوان راهی مناسب برای پاسخ‌گویی به تقاضای پویا در این زنجیره‌های تامین باشد.
روش‌ها: در این مطالعه یک مدل ریاضی دوهدفه، چندمحصولی و با چند بستر حمل‌ونقلی توسعه داده شده است که شامل حداقل کردن هزینه‌های مختلف زنجیره تامین از جمله هزینه مکان‌یابی هاب، هزینه‌های حمل‌ونقل، هزینه کمبود کالا، هزینه فسادپذیری کالا طی حمل، و هم‌چنین کمینه کردن زمان جابجایی محصولات می‌شود. مسئله پیشنهادی به صورت یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط مدل‌سازی شده و برای حل مسئله دوهدفه از روش‌های حل دقیق نرمال‌سازی و اپسیلون محدودیت تقویت‌شده در محیط کدنویسی GAMS با حل‌کننده CPLEX استفاده شده است.
یافته‌ها: ‌برای اعتبارسنجی و مقیاس‌پذیری مدل، مثال‌های عددی در ابعاد مختلف حل و تحلیل شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که مدل پیشنهادی در مسائل با ابعاد مختلف و نیز تغییر در پارامترها به خوبی عمل کرده و قابلیت تطبیق با شرایط مختلف را دارد. هم‌چنین با افزایش پارامتر حداکثر تعداد هاب‌های اجاره‌ای، هزینه‌های کل و نیز میزان کمبود در فصول مختلف کاهش می‌یابد. پس، زمانی که تقاضاها به‌صورت موقت افزایش می‌یابد، می‌توان به‌جای تأسیس دائمی هاب‌ها، با اجاره هاب به‌صورت فصلی، هزینه‌ها و میزان کمبود را تا حد قابل‌توجهی کاهش داد. اما از طرف دیگر این امر، باعث افزایش تعداد کل هاب‌های تاسیس شده و اجاره‌ای و در نتیجه افزایش فاصله بین هاب‌ها و نقاط تقاضا، و زمان سفر می‌گردد، که این نتیجه بیانگر تعارض بین هزینه‌های کلی شبکه و زمان سفر یا به عبارتی، سطح خدمت‌رسانی در زنجیره تأمین محصولات فسادپذیر است. به علاوه، کاربرد بسترهای مختلف حمل‌ونقلی (هوایی و جاده‌ای) در این مسئله، با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، نقش بسزایی در توزیع بهتر محصولات ایفا می‌کنند. به عنوان مثال، با توجه به ماهیت فسادپذیر کالاها، بهره‌گیری از سیستم حمل‌ونقل هوایی موجب افزایش سرعت در جابجایی آن‌ها می‌شود و سیستم جاده‌ای حمل‌ونقل، به‌واسطه خاصیت دسترسی‌پذیری که دارد، دسترسی به اکثر مناطق را امکان‌پذیر ساخته و توزیع کالا را تسهیل می‌نماید.
نتیجه‌گیری: این پژوهش با تلفیق مدل‌سازی دوهدفه، پویایی پارامتر تقاضا و چند بستر حمل‌ونقلی، چارچوبی کارآمد برای مدیریت تقاضای پویای محصولات فسادپذیر ارائه می‌دهد. یافته‌های این مقاله می‌تواند به مدیران زنجیره تأمین و سیاست‌گذاران در تصمیمات استراتژیکی مانند مکان‌یابی و نوع هاب‌ها در صنایع با کالاها یا خدمات فصلی مانند صنعت گردشگری به منظور تامین بیشتر و سریع‌تر کالاها در فصول اوج گردشگری و صرف هزینه‌کمتر در فصول کم‌تقاضا، مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Multimodal Multicommodity Hub Location Problem Considering Dynamic Demand

نویسندگان English

alireza eydi 1
Masoumeh Farhan Moghaddam 2
sepideh Hashem Bagheney 3
1 Professor, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
2 Master of Science, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
3 Ph.D. student, Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
چکیده English

Introduction: This study aims to develop a hub (Distribution Centers) location model for supply chains of seasonal perishable goods under a multi-modal transportation system. Due to their inherent characteristics, perishable products are highly susceptible to uncertainties & disruptions, & even minor delays or interruptions at any stage of the supply chain can lead to quality degradation, lost sales, & risks to public health. One major source of uncertainty in such supply chains is the seasonal variability of product demand. Moreover, distribution centers play a critical role in fulfilling the demand for seasonal goods. Therefore, making decisions regarding hub location (construction or rental) can be an effective strategy for responding to dynamic demand in these supply chains.
Methods: A bi-objective, multi-product, multi-modal mathematical model is developed in this article. The model aims to minimize various supply chain costs, including hub location costs, transportation costs, shortage costs, & product deterioration costs during transportation, as well as to minimize product transfer time. The proposed problem is formulated as a mixed-integer programming model. To solve the bi-objective problem, exact solution methods, normalization, & augmented e-constraint method approach are implemented in the GAMS using the CPLEX solver.
Results and discussion: Furthermore, numerical experiments of varying scales are conducted to validate the model & assess its scalability Moreover, increasing the parameter associated with the maximum number of rentable hubs leads to a reduction in total costs as well as shortage levels across different seasons. Therefore, during periods of temporary demand surges, seasonal rental of hubs instead of permanent establishment can significantly reduce both total costs and shortage levels. However, this approach simultaneously results in an increase in the total number of established and rented hubs, which consequently enlarges the average distance between hubs and demand points, leading to longer travel times. This outcome highlights a fundamental trade-off between the overall network cost and travel time, or equivalently, the service level in the supply chain of perishable products. Furthermore, the utilization of multiple transportation modes (air and road) in this problem, each with its distinct characteristics, plays a crucial role in improving product distribution. For instance, considering the perishable nature of the products, the use of air transportation enhances delivery speed, while road transportation, due to its high accessibility, enables coverage of most regions and facilitates product distribution.
Conclusions: By integrating bi-objective modeling, demand dynamics, & multi-modal transportation, this study provides an effective framework for managing dynamic demand for perishable goods. The results can assist supply chain managers & policymakers in making strategic decisions such as hub location in industries with seasonal products or services, including tourism to ensure faster & more efficient supply during peak seasons while reducing costs in low-demand periods.

کلیدواژه‌ها English

Hub location
Dynamic demand
Multi-modal transportation
Multi-commodity
Perishable goods
1.     Ahmadi Tootkaleh, E., Afshar Najafi, B., & Seifbarghi, M. (2024). Inventory Control of Perishable Products in a VMI System with the Ability of Replacing Unavailable Products: Stochastic Dynamic Programming Approach. Journal of Industrial Management Perspective, 14(2), 181-205, (In Persian).
2.     Cheraghi, E., & Razmi, J. (2015). Modelling a Multi-Product P-hub Median Problem by Considering Methods of Finance. Journal of Industrial Management Perspective, 4(4), 55-74, (In Persian).
3.    Arazmand, M., & Pishvaee, M. S. (2018). Modeling multimodal network design problem under uncertainty conditions: A case study of cement transportation in Iran. Journal of Industrial Management Perspective, 8(3), 115-139, (In Persian).
4.    Aghaei, J., Amjady, N., & Shayanfar, H. A. (2011). Multi-objective electricity market clearing considering dynamic security by lexicographic optimization and augmented epsilon constraint method. Applied Soft Computing, 11(4), 3846-3858.
5.    Alumur, S. A., Yaman, H., & Kara, B. Y. (2012). Hierarchical multimodal hub location problem with time-definite deliveries. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 48(6), 1107-1120.
6.     Amiri, Z. (2024). Multimodal uncapacitated hub location problems with multi-commodities: an application in Finland supply chain. [Master’s thesis, Lappeenranta–Lahti University of Technology LUT]. LUTPub
7.    Arnold, P., Peeters, D., Thomas, I., & Marchand, H. (2001). Pour une localisation optimale des centres de transbordement intermodaux entre réseaux de transport: formulation et extensions. Canadian Geographer/Le Géographe canadien, 45(3), 427-436.
8.    Ayough, A., Farhadi, F., Zandieh, M., & Rastkhadiv, P. (2021). Genetic algorithm for obstacle location-allocation problems with customer priorities. Journal of Industrial & Management Optimization, 17(4), 1753.
9.    Bayegan, B., Mehrabian, A., Attari, M. Y. N., DoostiDylami, M. J., & Katul, I. (2024). The Mathematical Model for Location-Routing Problem of Relief Logistics Considering the Types of People Under Conditions of Uncertainty. Scientific Journal of Supply Chain Management, 26(1).
10.   Bayram, V., Aydoğan, Ç., & Kargar, K. (2025). Multi-period hub network design from a dual perspective: An integrated approach considering congestion, demand uncertainty, and service quality optimization. European Journal of Operational Research, 326(1)
11.   Campbell, J. F. (1994). Integer programming formulations of discrete hub location problems. European journal of operational research, 72(2), 387-405.
12.   De Keizer, M., Akkerman, R., Grunow, M., Bloemhof, J. M., Haijema, R., & van der Vorst, J. G. (2017). Logistics network design for perishable products with heterogeneous quality decay. European journal of operational research, 262(2), 535-549.
13.   Esmizadeh, Y., & Bashiri, M. (2014). Applying hierarchical hub location problem on perishable good distribution systems. In Joint International Symposium on The Social Impacts of Developments in Information, Manufacturing and Service Systems, Istanbul, Turkey (pp. 260-269).
13.   Fotuhi, F., & Huynh, N. (2017). Reliable intermodal freight network expansion with demand uncertainties and network disruptions. Networks and Spatial Economics, 17(2), 405-433.
14.   Fotuhi, F., & Huynh, N. (2018). A reliable multi-period intermodal freight network expansion problem. Computers & Industrial Engineering, 115, 138-150.
15.   Hiassat, A., Diabat, A., & Rahwan, I. (2017). A genetic algorithm approach for location-inventory-routing problem with perishable products. Journal of manufacturing systems, 42, 93-103.
16.   Karimi, B., & Bashiri, M. (2018). Multi-commodity multimodal splittable logistics hub location problem with stochastic demands.
17.   Khaleghi, A. (2026). Sustainable dynamic hub network design considering ramp-type time-dependent demand for perishable seasonal products. Process Integration and Optimization for Sustainability.
18.   Li, S., Han, W., & Liu, L. (2022). Robust optimization of the hub location problem for fresh agricultural products with uncertain demand. IEEE Access, 10, 41902-41913.
19.   Li, S. X., Sun, S. F., Wang, Y. Q., Wu, Y. F., & Liu, L. P. (2017). A two-stage stochastic programming model for rail-truck intermodal network design with uncertain customer demand. Journal of Interdisciplinary Mathematics, 20(3), 611-621.
20.   Mohammadi, M., Tavakkoli-Moghaddam, R., Siadat, A., & Rahimi, Y. (2016). A game-based meta-heuristic for a fuzzy bi-objective reliable hub location problem. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 50, 1-19.
21.   Mavrotas, G. (2009). Effective implementation of the ε-constraint method in multi-objective mathematical programming problems. Applied mathematics and computation, 213(2), 455-465.
22.   Musavi, M., & Bozorgi-Amiri, A. (2017). A multi-objective sustainable hub location-scheduling problem for perishable food supply chain. Computers & Industrial Engineering, 113, 766-778.
23.   Osorio-Mora, A., Núñez-Cerda, F., Gatica, G., & Linfati, R. (2020). Multimodal capacitated hub location problems with multi‐commodities: an application in freight transport. Journal of Advanced Transportation, 2020(1), 2431763.
24.   Pourghader Chobar, A., Adibi, M. A., & Kazemi, A. (2021). A novel multi-objective model for hub location problem considering dynamic demand and environmental issues. Journal of industrial engineering and management studies, 8(1), 1-31.
25.   Savadkoohi, E., Mousazadeh, M., & Torabi, S. A. (2018). A possibilistic location-inventory model for multi-period perishable pharmaceutical supply chain network design. Chemical engineering research and design, 138, 490-505.
26.   Wang, R., Yang, K., Yang, L., & Gao, Z. (2018). Modeling and optimization of a road–rail intermodal transport system under uncertain information. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 72, 423-436.
27.   Zhang, D., Zou, F., Li, S., & Zhou, L. (2017). Green supply chain network design with economies of scale and environmental concerns. Journal of Advanced Transportation, 2017(1), 6350562.