طراحی مدل ریاضی چندهدفه استوار مبتنی بر پایداری برای مسیریابی وسایل نقلیه جمع‌آوری پسماند شهری

هدف: موضوع جمع‌آوری پسماند، یکی از چالش‌های بزرگ جوامع مدرن است. از آنجا که تولید پسماند در هر زمان اجتناب‌ناپذیر است، توجه به سامان‌دهی جمع‌آوری پسماند شهری، امری بسیار مهم و ضروری است. این در حالی است که با توجه به افزایش تولید آلاینده‌های زیست‌محیطی در دهه‌های اخیر و بروز بحران‌های ناشی از گرم شدن زمین، پرداختن به مسائل پایداری بیش از پیش در دستور کار دولت‌ها قرار گرفته است. این پژوهش با هدف طراحی یک شبکه جمع‌آوری پسماند شهری با رویکرد پایداری شهری اجرا شده است. برای این منظور، یک مدل ریاضی چندهدفه پیشنهاد شده که نگرانی‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی مربوط به مسیریابی وسایل نقلیه جمع‌آوری پسماند شهری را در نظر گرفته است.روش: در این پژوهش با هدف طراحی یک شبکه بهینه برای جمع‌آوری پسماند شهری، یک مدل ریاضی چندهدفه عدد صحیح مبتنی بر مولفه‌های پایداری، برای مسئله مسیریابی وسایل نقلیه جمع‌آوری پسماند شهری ارائه شده است. برای حل مدل، از داده‌های واقعی مربوط به جمع‌آوری پسماند در شهر ساوه استفاده شد. به‌کمک نرم‌افزار گمز، مدل در ابعاد کوچک و به‌کمک نرم‌افزار متلب، مدل در ابعاد بزرگ حل شد. در مدل پیشنهادی از رویکرد استوار برای برخورد باعدم قطعیت استفاده شد. برای حل مدل در ابعاد بزرگ از الگوریتم‌های فراابتکاری چندهدفه استفاده شد. درنهایت بین روش‌های حل بر اساس مقدار تابع هدف و زمان حل، مقایسه‌ای انجام گرفت.یافته‌ها: هدف اقتصادی پژوهش، محاسبه مجموع هزینه‌های حمل پسماندها از نقاط جمع‌آوری به مراکز پردازش و مراکز بازیافت زباله و نیز هزینه‌های مربوط به بازیافت پسماندهاست. هدف زیست‌محیطی پژوهش، کاهش آلودگی ناشی از حمل پسماندهای جمع‌آوری شده است و در نهایت، هدف اجتماعی آن، به حداکثررساندن رضایت شهروندان از جمع‌آوری پسماند شهری است. در این پژوهش نشان دادیم که مدل ریاضی پیشنهادی، بین هزینه‌های انجام شده، حجم پسماند جمع‌آوری شده، مسافت پیموده شده و میزان آلودگی تولید شده از حمل‌ونقل پسماندها، تناسب منطقی برقرار می‌کند.نتیجه‌گیری: مدل ارائه شده در این پژوهش با در نظر گرفتن ابعاد پایداری در جمع‌آوری شدن پسماند شهری با ارائه توابع هدف مجزا، موجب بهینه‌شدن سیستم جمع‌آوری پسماند شهری شد. نتایج نشان داد که در بُعد اقتصادی، هزینه‌های جمع‌آوری پسماند که بیشترین سهم از هزینه کل مدیریت پسماند را به خود اختصاص می‌دهد، کاهش چشمگیری یافته است. دلیل کاهش هزینه جمع‌آوری، بهینه‌کردن مسیرهای جمع‌آوری و کاهش هزینه‌های مربوط به بازیافت پسماند جمع‌آوری شده بود. همچنین در بُعد اجتماعی با درنظر گرفتن حجم پسماند جمع‌آوری شده نسبت به پسماند تولید شده، میزان رضایت شهروندان محاسبه شد. درنهایت نتایج نشان داد که با کاهش اثرهای زیست‌محیطی مربوط به بازیافت و حمل‌ونقل پسماند جمع‌آوری شده، مدل پیشنهادی عملکرد خوبی داشته است.

designing a multi-objective stable mathematical model for routing municipal waste collection vehicles

objective waste collection poses a significant challenge for contemporary societies. given the inevitability of ongoing human waste production, the organization of municipal waste collection holds paramount importance. against the backdrop of escalating environmental pollutants over recent decades and crises induced by global warming, governments have increasingly prioritized addressing sustainability issues. the objective of this study was to formulate an urban waste collection network with a municipal sustainability perspective. to achieve this goal, we proposed a multi-objective mathematical model that incorporates economic, social, and environmental considerations pertaining to the routing of urban waste collection vehicles. methodsthis study introduces an integer multi-objective mathematical model centred on stability components to address the routing problem of urban waste collection vehicles, to design an optimal network for urban waste collection. the model was addressed using real data from waste collection in iran’s saveh city. gams software was employed for solving the model in small dimensions, while matlab software was utilized for solving the model in larger dimensions. the proposed model incorporates a robust approach to handle uncertainty. multi-objective meta-heuristic algorithms were applied to solve the model in scenarios with larger dimensions. a comparative analysis was subsequently conducted, evaluating solution methods based on both the values of the objective function and the solution time. resultsthe economic objective of this study encompasses the overall costs associated with transporting waste from collection points to processing and recycling centres, along with the expenses related to waste recycling. its environmental objective focuses on minimizing pollution resulting from the transportation of collected waste. lastly, its social objective is to maximize citizens’ satisfaction with urban waste collection. the results demonstrated that the proposed mathematical model establishes a rational relationship between the incurred costs, the quantity of waste collected, the distance travelled, and the amount of pollution generated during the transportation of waste. conclusionthe model presented in this study optimized the urban waste collection system by incorporating dimensions of sustainability. this was achieved by formulating separate objective functions to address various aspects of urban waste collection. the results showed that in the economic dimension, waste collection costs, which account for the largest share of the total cost of waste management, decreased significantly. the collection cost was reduced by optimizing the collection routes and reducing the costs related to recycling collected waste. in addition, in the social dimension, by considering the amount of waste collected compared to the waste produced, the level of satisfaction of citizens was calculated. finally, the results showed that by reducing the environmental effects related to the recycling and transportation of the collected waste, the proposed model had an acceptable performance.