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Mathematical Modelling for Hub and Spoke Technology

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Dissertation thesis 5 INDEX INTRODUCTION........................................................................................................11 1 DESCRIPTION OF HUB AND SPOKE TECHNOLOGY .......................................14 2 TARGETS OF THE DISSERTATION WORK. …………….....................................15 3 SURVEY OF THE MAIN SOLUTION STATE OF THE PROBLEMS ……………...16 3.1 Single assignment hub and spoke technology models...........................................16 3.1.1 Model 1 - Discrete hub location problem...............................................................17 3.1.2 Model 2 – A hybrid heuristic solution for the localization problems..................19 3.1.3 Model 3 - Uncapacitated hub location problem with congestion cost…..........19 3.1.4 Model 4 - Capacitated single allocation hub location problem – a bicriteria approach...............................................................................................................................18 3.1.5 Model 5 - Model solved with a total cost comparison for single allocation hub and spoke technology.........................................................................................................18 3.1.6 Model 6 - Model solved using genetic algorithm……..........................................19 3.2 Multiple assignment network hub and spoke technology models……................20 3.2.1 Model 1 - Preprocessing and cutting for multiple allocation hub location problems...............................................................................................................................20 3.2.2 Model 2 - The integrated secondary route network.............................................21 3.2.3 Model 3 - Formulation and algorithms for calculating the final cost..................21 3.2.4 Model 4 - Total cost comparison for multi assignment hub and spoke technology models..............................................................................................................22 3.3 Summary of the proposed models.............................................................................23 3.3.1 Single-assignment hub and spoke technology models.......................................23 3.3.2 Multiple-assignment hub and spoke technology models....................................24 4 MATHEMATICAL MODELS FOR OPTIMAL ARCHITECTURE HUB AND SPOKE TECHNOLOGY SYSTEM DESIGNED FOR ONE-WAY AND TWO-WAYS FLOWS OF GOODS.................................................................................................................25 4.1 Mathematical model for one-way flow of goods without fleet selection................................................................................................................................28 4.2 Mathematical model for two-ways flow of goods without fleet selection................................................................................................................................30 4.3 Mathematical model for one-way flow of goods for vehicle fleet selection (regarding vehicles capacity).............................................................................................35 4.4 Mathematical model for two-ways flow of goods for vehicle fleet selection........37 4.5 Mathematical model for two-ways flow of goods for fleet selection for optimizing the total cost.........................................................................................................................41 5 SOFTWARE XPRESS-IVE.....................................................................................43 6 NUMERICAL EXPERIMENTS................................................................................47 6.1 Mathematical model for one-way flow of goods without fleet selection................................................................................................................................50 6.2 Mathematical model for two-ways flow of goods flow of goods without fleet selection................................................................................................................................53 6.3 Mathematical model for one-way flow of goods for vehicle fleet selection (regarding vehicles capacity).............................................................................................56 Dissertation thesis 6 6.4 Mathematical model for two-ways flow of goods for vehicle fleet selection................................................................................................................................59 6.5 Mathematical model for two-ways flow of goods for fleet selection for optimizing the total cost.........................................................................................................................64 6.6 Partial conclusion.........................................................................................................69 7 APPLICABILITY OF MODELS TO VALIDATE IN THE PROBLEM WITH BIGGER QUANTITY ENTRY DATA.........................................................................................70 7.1 Estimate of the maximal dimension of proposed models for solving in Xpress- IVE and experiments for determining the calculation time...........................................70 7.1.1 Dimension of mathematical model for one-way flow of goods without fleet selection................................................................................................................................70 7.1.2 Dimension of mathematical model for two-ways flow of goods without fleet selection................................................................................................................................75 7.1.3 Dimension of mathematical model for one-way flow of goods with vehicle fleet selection (regarding vehicle capacity)…..........................................................................79 7.1.4 Dimension of mathematical model for two-ways flow of goods with vehicle fleet selection (regarding vehicle capacity).....................................................................83 7.1.5 Dimension of mathematical model for two-ways flow for fleet selection for optimizing the total cost (regarding vehicle capacity)....................................................88 7.1.6 Summary....................................................................................................................93 7.2 Entry data for examples for bigger quantity entry data.........................................93 7.2.1 Mathematical model for one-way flow of goods without fleet selection...........93 7.2.2 Mathematical model for two-ways flow of goods without fleet selection …......99 7.2.3 Mathematical models for one-way flow of goods for vehicle fleet selection (regarding vehicles capacity)...........................................................................................104 7.2.4 Mathematical model for two-ways flow of goods for vehicle fleet selection..............................................................................................................................106 7.2.5 Mathematical model for two-ways flow of goods for fleet selection for optimizing the total cost....................................................................................................110 8 BENEFITS OF THIS DISSERTATION THESIS...................................................115 8.1 Benefits for the science and practise......................................................................115 8.2 Possibilities to continue in the future on basis of this dissertation thesis…......116 9 CONCLUSION......................................................................................................117 9 ZÁ V Ě R..................................................................................................................120 ACKNOWLEDGEMENTS..................................................................................122 APPENDIX.............................................................................................................123 1 Mathematical model for optimal architecture hub and spoke technology system designed for one-way flow of goods..................................................................................123 2 Mathematical model for optimal architecture hub and spoke technology system designed for two-ways flow of goods................................................................................125 3 Mathematical model for optimal architecture hub and spoke technology system designed for one-way flow of goods for vehicle fleet selection (regarding vehicle capacity).................................................................................................................................128 Dissertation thesis 7 4 Ma Mathematical model for optimal architecture hub and spoke technology system designed for two-ways flow of goods for vehicle fleet selection................................130 5 Mathematical model for optimal architecture hub and spoke technology system designed for two-ways flow for fleet selection for optimizing the total cost...............133 LIST OF FIGURES … …………….. ……………………………… …………….. ………..136 LIST OF TABLES ………………….. …………………………… ……………….. ………139 BIBLIOGRAPHY …… ……………………………………………… …………….. . .. …....141 LIST OF THE PUBLICATION DONE BY THE STUDENT AND FURTHER ACTIVITIES IN THE FIELD OF THE DOCTORAL STUDIES …………………….. …144
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Mathematical Modelling for Hub and Spoke Technology

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Informazioni tesi

  Autore: Alessandra Grosso
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Ph.D.
Anno: 2014
Docente/Relatore: Daněk Jan
Istituito da: Vysoka Skola Banska Ostrava
Dipartimento: Doprava
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 144

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