مدل‌سازی و تحلیل دو سطحی مکان‌یابی مسیریابی برای بهینه‌سازی امدادرسانی در بلایای طبیعی

مقدمه و هدف مسئله مکان‌یابی-مسیریابی در شرایط بحران، ازجمله چالش‌های اساسی در مدیریت امدادرسانی به مناطق حادثه دیده است. یکی از مهم‌ترین محدودیت‌ها در این زمینه، پوشش‌دهی موثر پایگاه‌های امدادی و توانایی امدادرسانی به موقع به مناطق آسیب‌دیده است. در این مقاله، یک مدل دو سطحی برای مسئله مکان‌یابی-مسیریابی توسعه داده شده است که در آن هر پایگاه امدادی تنها می‌تواند خدمات را در شعاع پوشش‌دهی مشخصی ارائه دهد. هدف، تعیین مکان‌های بهینه برای پایگاه‌های امدادی و مسیریابی تیم‌های امدادی برای به حداقل رساندن زمان و هزینه امداد در هر دو سطح به‌طور هم‌زمان است.روش  در این تحقیق مسئله تور پوششی با مسئله مکان‌یابی-مسیریابی دو سطحی ترکیب شد تا مدلی به نام «مساله مکان‌یابی- مسیریابی تور پوشش‌دهنده امداد دو سطحی» پیشنهاد گردد. برای حل این مسئله مکان‌یابی-مسیریابی در مقیاس بزرگ، الگوریتم فراابتکاری ژنتیک  توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفت. برای اعتبارسنجی مدل پیشنهادی، پنج مسئله در مقیاس کوچک به‌طور دقیق توسط نرم افزار gams حل شد و راه‌حل‌های به‌دست‌آمده از الگوریتم فراابتکاری ژنتیک پیشنهادی با راه‌حل‌های دقیق به‌دست‌آمده از نرم‌افزار gams مقایسه شد. همچنین، یک تحلیل حساسیت از مسئله تور پوششی برای تعیین شرایط لازم برای استفاده از تور پوششی و روش‌های دو سطحی برای مسائل امدادی انجام شد.یافته‌ها نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهند الگوریتم فراابتکاری پیشنهادی کارا و همگرا به جواب بهینه است. همچنین این مقاله به تحلیل حساسیت مسئله تور پوششی می‌پردازد که نتایج بررسی، شرایط الزام استفاده از مدل تور پوششی و روش‌های دوسطحی برای مسائل امدادرسانی را معین می‌کند و مشخص می‌شود که روش‌های دوسطحی به مراتب نتایج بهتری نسبت به روش‌های تک‌سطحی ارائه می‌دهند. همچنین، مقایسه حل غیرهم‌زمانی تورها در دو سطح با مدل پیشنهادی نشان‌دهنده ضرورت استفاده از مدل پیشنهادی است.نتیجه‌گیری این تحقیق می‌تواند به‌عنوان یک ابزار موثر برای بهبود فرآیندهای امدادرسانی و تقویت زیرساخت‌های مدیریت بحران در برابر بلایای طبیعی مورد استفاده قرار گیرد. 

a two-echelon model of location-routing problem for optimizing relief operations in natural disasters

background and objective the location-routing problem (lrp) during disasters is a fundamental challenge in managing relief efforts to the affected areas. one of the most significant limitations in this context is the effective coverage of relief bases and the ability to provide timely aid to the affected area. in this study, a two-echelon model for lrp is developed, where each relief base can only provide services within a designed coverage radius. the goal is to determine the optimal locations for relief bases and routing relief teams to minimize relief time and cost at both levels. method we combined the covering tour problem (ctp) with the two-echelon lrp to propose a model named “two-echelon relief covering tour location routing problem” (2e-rctlrp). to solve the lrp in a large scale, a metaheuristic genetic algorithm (ga) was developed and utilized. to validate the proposed model, five small-scale problems were solved, and the solutions obtained from the proposed ga were compared with the exact solutions obtained from gams software. also, a sensitivity analysis of the ctp was conducted to determine the necessary conditions for using the ctp and two-echelon methods for relief problems.results the developed ga was efficient and converged to the optimal solution. the sensitivity analysis results showed that two-echelon methods provide significantly better results than single-echelon methods. additionally, the comparison of the solution for the non-synchronization of tours at two levels and the proposed model demonstrated the necessity of using the proposed model. conclusion the proposed model is an effective method to improve relief operations and strengthen crisis management during natural disasters.