چشم‌انداز مدیریت صنعتی

چشم‌انداز مدیریت صنعتی

بهینه‌سازی ریسک‌گریز شبکه پشتیبانی قطعات یدکی مترو تهران با تأکید بر انتقال افقی و سطح خدمت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مدیریت تکنولوژی، دانشکده مدیریت و اقتصاد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران
2 استاد، گروه مدیریت صنعتی، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران مدیریت صنعتی
3 استادیار،گروه مدیریت صنعتی، واحد فیروزکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزکوه، ایران
4 گروه مدیریت صنعتی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات،تهران
10.48308/jimp.2026.243235.1688
چکیده
مقدمه و اهداف:

شبکه‌های متروی شهری به دلیل پیوستگی عملیاتی ایستگاه‌ها، تراکم بالای مسافر و حساسیت زمانی خدمات، در برابر خرابی تجهیزات و تأخیر در تأمین قطعات یدکی آسیب‌پذیر هستند. در چنین شبکه‌هایی، کمبود قطعات بحرانی می‌تواند موجب کاهش سطح خدمت، افزایش زمان بازیابی و اختلال در عملکرد بخش‌های مختلف سیستم شود. از سوی دیگر، تمرکز صرف بر حداقل‌سازی هزینه ممکن است شبکه را در برابر سناریوهای بحرانی脆弱 کند. هدف این پژوهش، ارائه یک مدل بهینه‌سازی تصادفی چندهدفه و ریسک‌گریز برای طراحی شبکه پشتیبانی قطعات یدکی مترو است که در آن تصمیمات مکان‌یابی مراکز، انتخاب سطح قابلیت‌اطمینان، مدیریت موجودی، ارسال مستقیم، انتقال افقی و کنترل ریسک افت سطح خدمت به‌صورت یکپارچه بررسی می‌شوند.



روش‌ها:

مدل پیشنهادی به‌صورت یک برنامه‌ریزی خطی عددصحیح مختلط دومرحله‌ای، چنددوره‌ای، چندقطعه‌ای و سناریومحور توسعه داده شده است. در مرحله اول، تصمیمات راهبردی شامل فعال‌سازی مراکز پشتیبانی، انتخاب سطح قابلیت‌اطمینان و فعال‌سازی لینک‌های انتقال افقی اتخاذ می‌شود. در مرحله دوم، با تحقق سناریوهای عملیاتی، تصمیمات تأمین، ارسال مستقیم، انتقال افقی، نگهداری موجودی و کمبود کنترل‌شده تعیین می‌گردد. برای کنترل ریسک افت سطح خدمت، معیار ارزش در معرض ریسک شرطی به کار گرفته شده و مدل دوهدفه با روش محدودیت اپسیلون حل شده است. مطالعه عددی بر اساس ساختار عملیاتی شبکه مترو تهران طراحی شده و شامل دو هاب مرکزی، دو مرکز محلی، شش ایستگاه مصرف‌کننده، دو نوع قطعه یدکی، سه دوره زمانی و چهار سناریوی عملیاتی است.



یافته‌ها:

نتایج محاسباتی نشان می‌دهد میان هزینه کل شبکه و ریسک افت سطح خدمت، یک مبادله روشن و قابل‌تفسیر وجود دارد. در جواب کاملاً ریسک‌گریز، هزینه کل برابر ۱۰۷۸۰/۸۸۲ بوده و مقدار ریسک افت سطح خدمت صفر است. در این حالت، سطح خدمت در همه سناریوها برابر یک باقی می‌ماند و مقدار انتقال افقی در سناریوی بحرانی به ۱۴۹/۶۰۰ واحد استاندارد قطعه یدکی می‌رسد. این نتیجه نشان می‌دهد که دستیابی به سطح خدمت کامل در شرایط بحرانی، مستلزم استفاده گسترده‌تر از سازوکار انتقال افقی و پذیرش هزینه بالاتر است. در نقطه متعادل جبهه پارتو، هزینه کل به ۱۰۶۸۱/۵۵۹ کاهش یافته و مقدار ریسک برابر ۰/۰۱۳ است. در این نقطه، سطح خدمت سناریوی بحرانی ۰/۹۸۷ بوده و مقدار انتقال افقی برابر ۵۴/۹۹۰ است. این جواب، تعادل مناسبی میان کارایی اقتصادی و تاب‌آوری عملیاتی ایجاد می‌کند. در جواب حداقل‌هزینه، هزینه کل به ۱۰۶۲۹/۳۴۱ کاهش می‌یابد، اما مقدار ریسک به ۰/۰۴۵ افزایش یافته و سطح خدمت سناریوی بحرانی به ۰/۹۵۵ می‌رسد. همچنین در این حالت یکی از مراکز محلی از شبکه حذف می‌شود که نشان‌دهنده تمایل مدل به کاهش هزینه‌های ثابت در ازای پذیرش ریسک بیشتر است. نتایج مربوط به تصمیمات شبکه نشان می‌دهد در نقاط ریسک‌گریز، همه مراکز فعال باقی می‌مانند، در حالی‌که در پاسخ حداقل‌هزینه، ساختار شبکه فشرده‌تر می‌شود. تحلیل حساسیت نیز نقش کلیدی انتقال افقی را تأیید می‌کند؛ به‌گونه‌ای که حذف این سازوکار موجب افزایش کمبود سناریوی بحرانی از ۶/۶۳۰ به ۵۷/۳۲۰ واحد، افزایش ریسک از ۰/۰۱۳ به ۰/۱۱۵ و کاهش سطح خدمت از ۰/۹۸۷ به ۰/۸۸۵ می‌شود. افزون بر این، ظرفیت هاب‌های مرکزی، شدت تقاضای سناریوی بحرانی و جریمه کمبود از مهم‌ترین عوامل اثرگذار بر عملکرد شبکه شناسایی شدند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Risk-Averse Optimization of Tehran Metro Spare Parts Support Network with Emphasis on Horizontal Transshipment and Service Level

نویسندگان English

Arnoosh Shakeri 1
nazanin pilevari 2
seyed ahmad shayan nia 3
Nima Kazemi 4
1 Department of Management and Economics, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Industrial Management, West Tehran branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3 Department of Industrial Management, Fi.c., Islamic Azad University, Firoozkooh, Iran
4 PhD Student, Department of Industrial Management, operation and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده English

Abstract:

Urban metro systems are highly vulnerable to equipment failures and delays in spare-parts supply due to operational interdependence among stations, high passenger density, and the time-sensitive nature of services. In such systems, the shortage of critical spare parts may reduce service level, increase recovery time, and disrupt the performance of different parts of the network. On the other hand, a purely cost-oriented design may expose the network to severe operational risks under critical scenarios. This study aims to develop a risk-averse multi-objective stochastic optimization model for designing a metro spare-parts support network. The proposed framework integrates facility location, reliability-level selection, inventory management, direct shipment, horizontal transshipment, and service-loss risk control within a unified decision-making structure.

The proposed model is formulated as a two-stage, multi-period, multi-item, scenario-based mixed-integer linear programming model. In the first stage, strategic decisions are made, including the activation of support centers, the selection of reliability levels, and the activation of horizontal transshipment links. In the second stage, after the realization of operational scenarios, decisions related to procurement, direct shipment, horizontal transshipment, inventory holding, and controlled shortage are determined. To control the risk of service-level deterioration, the conditional value-at-risk criterion is incorporated into the model. The bi-objective problem is solved using the epsilon-constraint method. The numerical study is designed based on the operational structure of Tehran’s metro network and includes two central hubs, two local support centers, six demand stations, two types of spare parts, three planning periods, and four operational scenarios.

The computational results reveal a clear and interpretable trade-off between the total network cost and the risk of service-level loss. In the fully risk-averse solution, the total cost is 10,780.882, while the service-loss risk is zero. In this case, the service level remains equal to one in all scenarios, and the amount of horizontal transshipment in the critical scenario reaches 149.600 standard spare-part units. This result indicates that achieving a complete service level under critical conditions requires more extensive use of horizontal transshipment and a higher total cost. At the balanced point of the Pareto frontier, the total cost decreases to 10,681.559, while the risk value equals 0.013. At this point, the service level in the critical scenario is 0.987, and the amount of horizontal transshipment is 54.990. This solution provides a suitable balance between economic efficiency and operational resilience. In the minimum-cost solution, the total cost decreases further to 10,629.341, but the risk value increases to 0.045, and the service level in the critical scenario decreases to 0.955. In this solution, one local center is removed from the network, indicating the model’s tendency to reduce fixed costs at the expense of accepting a higher level of risk. The network design results show that all centers remain active in risk-averse solutions, whereas the network structure becomes more compact in the minimum-cost solution. Sensitivity analysis also confirms the key role of horizontal transshipment. Removing this mechanism increases the shortage in the critical scenario from 6.630 to 57.320 units, raises the risk value from 0.013 to 0.115, and reduces the service level from 0.987 to 0.885. Furthermore, central hub capacity, demand intensity in the critical scenario, and shortage penalty are identified as the most influential factors affecting network performance.





The findings indicate that a risk-averse design of a metro spare-parts support network is more capable of maintaining service level under critical conditions than a purely cost-oriented design. Combining sufficient hub capacity, appropriate reliability-level selection, and targeted horizontal transshipment can serve as an effective policy for improving the operational resilience of metro support systems.

کلیدواژه‌ها English

Reselince'
' service network'
' horizontal transfer'
' risk averse'
' multi objective'

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