مدل ریاضی چند هدفه برای بهینه سازی جمع آوری و بازیافت پسماند های شهری در شرایط عدم قطعیت ( مورد مطالعه : شهر کرج )
محورهای موضوعی : مدیریت صنعتیمحسن بیژن پور 1 , رضا احتشام راثی 2 * , داوود قراخانی 3
1 - دانشجوی دکتری گروه مدیریت صنعتی ، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
2 - استادیارگروه مدیریت صنعتی، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
3 - استادیارگروه مدیریت صنعتی، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران
کلید واژه: برنامه ریزی تصادفی دو مرحله ای , روش آزاد سازی لاگرانژ , برنامه ریزی خطی , زنجیره تامین , مدیریت پسماند,
چکیده مقاله :
در این تحقیق با استفاده از روش برنامه ریزی خطی عددصحیح مختلط دوهدفه، یک شبکه بهینه زنجیره تامین جمع آوری و بازیافت پسماندهای شهری با لحاظ تفکیک از مبداء و نیز عدم قطعیت در سرانه تولید پسماند شهروندان ارائه گردیده است. با توجه به وجود عدم قطعیت در پارامترهای مسئله از روش برنامه ریزی تصادفی دو مرحله ای برای مدل سازی مسئله استفاده شده است. توابع هدف شامل یک تابع اقتصادی برای حداقل سازی هزینه های سرمایه گذاری و یک تابع هدف اجتماعی برای حداکثرسازی مقدار بازیافت می باشد. به منظور حل دقیق مسئله در ابعاد بزرگ از روش آزادسازی لاگرانژ استفاده شده است.برای صحت سنجی و تایید کارایی مدل ارائه شده در این تحقیق، مدل روی یک مطالعه موردی در شهر کرج پیاده سازی شد. با توجه به نتایج یه دست آمده ، برای افزایش میزان بازیافت در شبکه زنجیره تامین پسماند ، نیاز به سرمایه گذاری های زیرساختی و عملیاتی بیشتر می باشد. با افزایش بازیافت، آثار زیان بار زیست محیطی و تخریبی دفن و سوزاندن پسماندها کاهش خواهد یافت. روش حل آزادسازی لاگرانژ، می تواند بعنوان یک روش حل مناسب برای کاهش زمان حل مسائل مورد استفاده قرار گیرد . در این پژوهش ، مشاهده شد که روش آزادسازی لاگرانژ در مقایسه با حل کننده تجاری سیپلکس می تواند مسائل در مقیاس بزرگ را با دقت مناسب و در زمانی کمتر حل کند.
In this research, using the double-objective mixed integer linear programming method, an optimal supply chain network for the collection and recycling of urban waste has been presented in terms of separation from the source and uncertainty in the per capita waste production of citizens. Due to the uncertainty in the parameters of the problem, the two-stage stochastic programming method has been used to model the problem. The objective functions include an economic function to minimize investment costs and a social objective function to maximize the amount of recycling. In order to accurately solve the problem on a large scale, the Lagrange release method has been used. To validate and confirm the effectiveness of the model presented in this research, the model was implemented on a case study in the city of Karaj. According to the obtained results, to increase the amount of recycling in the waste supply chain network, more infrastructural and operational investments are needed. By increasing recycling, the harmful environmental and destructive effects of burying and burning waste will be reduced. The Lagrange release solution method can be used as a suitable solution method to reduce the time of solving problems. In this research, it was observed that the Lagrange release method can solve large-scale problems with appropriate accuracy and in less time compared to the commercial cplex solver.
Adeleke, O. J. & Olukanni, D. O. 2020. Facility location problems: models, techniques, and applications in waste management. Recycling, 5(2), 10. doi:10.3390/recycling5020010
Akbarpour Shirazi, M., Samieifard, R., Abduli, M. A. & Omidvar, B. 2016. Mathematical modeling in municipal solid waste management: case study of Tehran, J Environ Health Sci Eng. ; 15(3), 447-477. DOI: 10.1186/s40201-016-0250-2
Asefi, H., Shahparvari, S. & Chhetri, P. 2019. Integrated Municipal Solid Waste Management under uncertainty: A tri-echelon city logistics and transportation context. Sustainable Cities and Society, 50, 101606. doi:10.1016/j.scs.2019.101606
Babaei , E., Iraj T., & Mirmehdi, S. 2017. The location-routing problem of the multi-round fuzzy arc considering the multiple journeys of the intermediate discharge platforms: urban waste management. 15th International Industrial Engineering Conference, 1-12. https://civilica.com/doc/839534 (In persian)
Bakıcı,T.,Almirall,E.,Wareham,J.,2013.A smart city in itiative: Thecase of Barcelona .JournaloftheKnowledgeEconomy4(2),135–148. Candanedo, doi:10.1007/s13132-012-0084-9
S.,Nieves,E.H.,González,S.R.,Martín,M.T.S.,Briones,A.G.,2018.Machine learning predictive model for industry 4.0.In:Proceedings of the International Conference On Knowledge Management in Organizations,pp.501–510. Cham:Springer , doi:10.1007/978-3-319-95204-8_42
Coutinho-Rodrigues, J., Tralhão, L. & Alçada-Almeida, L. 2012. A bi-objective modeling approach applied to an urban semi-desirable facility location problem. European journal of operational research, 223(1), 203-213. doi:10.1016/j.ejor.2012.05.037
Erkut, E., Karagiannidis, A., Perkoulidis, G. & Tjandra, S. A. 2008. A multicriteria facility location model for municipal solid waste management in North Greece. European journal of operational research, 187(3), 1402-1421. doi:10.1016/j.ejor.2006.09.021
Ghannadpour, S. F. & Zandiyeh, F. 2020. An adapted multi-objective genetic algorithm for solving the cash in transit vehicle routing problem with vulnerability estimation for risk quantification. Engineering applications of artificial intelligence, 96, 103964. doi:10.1016/j.engappai.2020.103964
Habibi, F., Asadi, E., Sadjadi, S. J. & Barzinpour, F. 2017. A multi-objective robust optimization model for site-selection and capacity allocation of municipal solid waste facilities: A case study in Tehran. Journal of cleaner production, 166, 816-834. DOI:10.1016/j.jclepro.2017.08.063
Harijani, A. M., Mansour, S., Karimi, B. & Lee, C.-G. 2017. Multi-period sustainable and integrated recycling network for municipal solid waste–A case study in Tehran. Journal of Cleaner Production, 151, 96-108. doi:10.1016/j.jclepro.2017.03.030
Harrison, C., Eckman, B., Hamilton, R., Hartswick, P., Kalagnanam, J., Paraszczak, J., Williams, P., 2010. Foundations for smarter cities. IBM J. Res. Dev. 54(4), 1-16. doi:10.1147/JRD.2010.2048257
Hasanvand , MS. , Nabizadeh , R. , Heydari , M. (2008) , Analysis of municipal solid waste in Iran , Journal of health and environment ,1(1), 9-18 , URL: http://ijhe.tums.ac.ir/article-1-182-en.html ( In Persian )
Lemaréchal, C. (2001). Lagrangian Relaxation. In: Jünger, M., Naddef, D. (eds) Computational Combinatorial Optimization. Lecture Notes in Computer Science, vol 2241. Springer, Berlin, Heidelberg. 112-156. doi:10.1007/3-540-45586-8_4
López‐Sánchez, A., Hernández‐Díaz, A. G., Gortázar, F. & Hinojosa, M. A. 2018. A Multiobjective GRASP–VND algorithm to solve the waste collection problem. International Transactions in Operational Research, 25(2), 545-567. doi:10.1111/itor.12452
Mathematical modeling in municipal solid waste management: case study of Tehran. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 14, 1-12. doi:10.1186/s40201-016-0250-2
Mavrotas, George. Effective implementation of the ε-constraint method in multi-objective mathematical programming problems. Applied mathematics and computation, 2009, 213.2: 455-465. doi:10.1016/j.amc.2009.03.037
Mohammadi, M., Jämsä-jounela, S.-L. & Harjunkoski, I. 2019. Optimal planning of municipal solid waste management systems in an integrated supply chain network. Computers & Chemical Engineering, 123, 155-169. doi:10.1016/j.compchemeng.2018.12.022
Mohammed, F., Selim, S. Z., Hassan, A. & Syed, M. N. 2017. Multi-period planning of closed-loop supply chain with carbon policies under uncertainty. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 51, 146-172. doi:10.1016/j.trd.2016.10.033
Pouriani, S., Asadi-GangraJ, E. & Paydar, M. M. 2019. A robust bi-level optimization modelling approach for municipal solid waste management; a real case study of Iran. Journal of Cleaner Production, 240(4), 118125. doi:10.1016/j.jclepro.2019.118125
Rahimi, M. & Ghezavati, V. 2018. Sustainable multi-period reverse logistics network design and planning under uncertainty utilizing conditional value at risk (CVaR) for recycling construction and demolition waste. Journal of cleaner production, 172, 1567-1581. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.10.240
Retrieved from Mashreghnews : www.mashreghnews.ir/947927 " How much waste is produced in Iran? " , 2020 , In Persian
Retrieved from EghtesadOnLine: https://www.eghtesadonline.com/n/1nVc " Garbage turnover in Iran " , 2019, In Persian
Santibañez-Aguilar, J. E., Ponce-Ortega, J. M., González-Campos, J. B., Serna-GonzáleZ, M. & EL-Halwagi, M. M. 2013. Optimal planning for the sustainable utilization of municipal solid waste. Waste anagement, 33, 2607-2622. doi:10.1016/j.wasman.2013.08.010.