A framework for capacity expansion planning in failure-prone flow-networks via systemic risk analysis
Kopmalara eğilimli akış ağlarında sistemik risk analizi ile bir kapasite artış planlama çerçevesi
- Tez No: 639259
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖNDER BULUT, DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH BIYIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Bu tezde, arz, talep ve aktarma düğümleri ile aralarındaki kenarlardan oluşan kopmalara eğilimli akış ağlarında, belirli bir hizmet seviyesini garanti etmek için bir kapasite artış plan çerçevesi öneriyoruz. Problemin amacı, en düşük maliyetli kapasite artış planlamasını bulmaktır ve problem genel bir rassal optimizasyon modeli olarak formüle edilmiştir. Modelimiz yapı itibariyle, çeşitli gerçek hayat uygulamalarına uyum sağlayan maliyet fonksiyonlarına izin vermektedir. Bu çalışmada kullandığımız maliyet fonksiyonu, direk maliyet ve gelecek risk maliyetlerini birlikte düşünür ve doğrusal olmayan bir yapıya sahiptir. Problemin olurlu bölgesi, karşılanmayan toplam talebin belirli bir seviyenin üstüne çıkma olasılığının belirlenmiş bir risk sınırından küçük olması ile tanımlanmıştır. Bu kısıtın bağlı olduğu sistemik risk ölçütü, sistem bileşeni özelindeki geleneksel risk ölçütü yerine, sistemsel operasyonlara bütüncül bir bakış açısı sağlar ve karşılanamayan toplam talep riskini hesaplar. Bu tarz bir sistemsel analiz ihtiyacı, sistem elementleri arasındaki karmaşık ve doğrusal olmayan ilişkilerden doğmuştur. Sistemik risk, sistemlerdeki ilk kopmalar ve bu kopmaların sistem genelinde artarak ilerlemesinden kaynaklanmaktadır. Karşılanamayan talebin dağılımı, Izgara Üzerinde Arama Algoritması içinde yer alan ve başlangıçtaki kopmaların, arz ve talep miktarlarının rassal doğası kullanılan simülasyonlarla hesaplanmıştır. En düşük maliyetli kapasite artışı ise, bir sürü tabanlı sezgisel algoritma olan Diferansiyel Evrim Algoritması kullanılarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada sunduğumuz metodoloji, finansal sistemler, elektrik ağ sistemleri ve tedarik zincirleri gibi çeşitli alanlara uygulanabilir. Yaklaşımımızı orta büyüklükte genel bir akış ağına uyguladık. Buna ilaveten, sistem parametrelerinin olurlu bölge ve en düşük maliyetli optimal çözüm üzerindeki etkilerini araştırmak için kapsamlı bir sayısal çalışma yürüttük.
Özet (Çeviri)
We propose a capacity expansion framework to guarantee a certain service level in failure-prone flow-networks composed of supply, demand and intermediate nodes, and arcs in between. We formulate the problem as a general stochastic optimization model to minimize the total cost of additional edge capacities. Our model allows considering different cost structures corresponding to the nature of different real-life applications. We consider a non-linear cost structure that captures both the immediate cost of investment and the cost of future risk. The feasible region is composed of the additional edge capacities that satisfy a probabilistic constraint (certain service level) which is the probability of total demand-not-satisfied is greater than a predetermined level is less than a risk threshold and a boundary constraint which is the additional edge capacities are greater than or equal to 0. These constraints are based on a systemic risk measure. Systemic risk measure, in contrast to traditional risk analysis on the component level, captures a holistic view of the system-wide operation and calculates the risk of unsatisfied demand. The requirement for system-wide analysis arises from the complex and nonlinear relationship between components of the system. Systemic risk is due to initial edge failures and the cascade of these failures throughout the system. Due to the stochastic nature of initial failures and certain supply and demand nodes, the distribution of unsatisfied demand is calculated via simulations embodied within a Grid Search Algorithm that identifies the feasible region. Cost-optimal edge capacity expansion is computed by a population-based heuristic optimization algorithm, namely, Differential Evolution. Our methodology can be applied to numerous fields including financial systems, power systems and supply chains. We apply our proposed framework to a medium-size general flow-network, and conduct a comprehensive numerical study to investigate the effects of system parameters on the feasible region and optimal solution.
Benzer Tezler
- Girişimcilik temelinde alternatif bir finansman modeli olan kitle fonlaması ve Türkiye'deki yatırımcılarına yönelik bir araştırma
Crowdfunding as an alternative financial model based on entrepreneurship and an investigation for investors in Turkey
FARUK ŞAHAP
- Developing a framework for coping with uncontrolled urban sprawl of war: A case study for environmentally resilient Benghazi city
Savaş kaynaklı kontrolsüz kentsel yayılma ile baş etmek için bir çerçeve geliştirmek: Çevresel bakımdan dayanıklı Bingazi şehri için vaka çalışması
ABDELHAMED BARANI
Doktora
İngilizce
2020
MimarlıkÇankaya Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZERRİN EZGİ KAHRAMAN
