![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
ارزیابی تورهای حمل بار شهری: رویکردی مبتنی بر یادگیری ماشین و ارزیابی پایداری چرخه عمر برای مدیریت لجستیک
هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی تورهای حمل بار شهری از طریق ادغام یادگیری ماشین با ارزیابی پایداری چرخه عمر (LCSA) است. این تحقیق، عملیات زنجیره تأمین را با استفاده از مدل رگرسیون تقویت گرادیان (GBR) با دادههای بلادرنگ از نظرسنجیها و ردیابی سیستم موقعیتیابی جهانی (GPS) ثبت میکند. این پیشبینیها با استفاده از LCSA برای ارزیابی اثرات پایداری خودروهای تجاری سبک سوخت هیدروژنی (HFLCV) و خودروهای تجاری سبک الکتریکی (ELCV) در مقایسه با خودروهای سنتی مبتنی بر سوخت، تجزیه و تحلیل شدند. HFLCVها کاهش قابل توجهی در آسیب به اکوسیستم و سلامت به میزان ۵۸٪ و ۶۱٪ نشان میدهند که نشاندهنده مزایای قابل توجه زیستمحیطی و بهداشتی است. یافتهها نشان میدهد که سرمایهگذاری استراتژیک در خودروهای تجاری سبک سوخت هیدروژنی و الکتریکی میتواند هزینههای عملیاتی و اثرات زیستمحیطی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و آنها را برای پیشبرد لجستیک پایدار شهری بسیار مهم کند. این تحقیق مزایا و امکانات استفاده از یک رویکرد یکپارچه مبتنی بر داده را برای دستیابی به پایداری شهری برجسته میکند، و در نتیجه ضرورت تغییر سیاستهای طرفدار سیستمهای حمل و نقل شهری سبز را ایجاد میکند.
مقدمه
صنعت ۴.۰ با ادغام فناوریهای پیشرفته و تحویل به موقع، لجستیک را متحول میکند. کارایی عملیات زنجیره تأمین در مدیریت لجستیک برای جریان یکپارچه کالاها و خدمات حیاتی است (کید و همکاران، ۲۰۲۴). پیشبینی میشود که رشد بازار لجستیک بین سالهای ۲۰۲۴ تا ۲۰۳۲ نرخ رشد ۶.۳ درصدی داشته باشد که تقریباً تا سال ۲۰۳۲ به ارزش ۱۸.۳۵ تریلیون دلار خواهد رسید (تحقیقات بازار تخصصی، ۲۰۲۳). با این حال، این رشد در لجستیک با مسائل زیستمحیطی شدیدی همراه است. لجستیک جهانی بدون اقدامات سیاستی مناسب، تا سال ۲۰۵۰، ۴۰ درصد از انتشار کربن در سراسر جهان را تشکیل خواهد داد (آژانس محیط زیست اروپا، ۲۰۲۳). مدیران عامل شرکتهای چندملیتی در سراسر جهان اذعان دارند که شبکههای زنجیره تأمین آنها تا ۴۲ درصد در برابر تغییرات اقلیمی آسیبپذیر هستند (PwC، ۲۰۲۳). این اذعان، رابطه پیچیده بین لجستیک و تغییرات زیستمحیطی را برجسته میکند و بررسی دقیقتر نحوه جابجایی کالاها در داخل و بین شهرها را ضروری میسازد. حمل و نقل بار شهری، که یک جزء حیاتی در عملکرد شهرهای مدرن است، در یک تقاطع حیاتی در مبارزه جهانی علیه تغییرات اقلیمی قرار دارد (Creutzig et al. 2016). از آنجایی که شهرها برای حفظ پویایی اقتصادی به جریان مداوم کالاها متکی هستند، به طور مؤثر به عنوان گرههای مرکزی در شبکههای لجستیک عمل میکنند و تبادل منابع و خدمات را ممکن میسازند (Di Clemente, Strano, and Batty 2021). در این زمینه، درک حمل و نقل بار شهری و عملیات زنجیره تأمین مرتبط با آن برای ایجاد تعادل بین کارایی لجستیکی با رونق اقتصادی، رفاه اجتماعی و نظارت بر محیط زیست حیاتی است.
یک سفر در فعالیت حمل و نقل شهری به یک حرکت یا تحویل کالا از یک نقطه به نقطه دیگر در یک منطقه شهری اشاره دارد (دیویس و همکاران، 2024). این یک عملیات حمل و نقل یک طرفه است. جابجایی کالا در مناطق شهری به دلیل جادههای شلوغ و فضای محدود برای پارکینگ وسایل نقلیه تجاری برای بارگیری و تخلیه، چالش برانگیز است. در شرایط واقعی، فرآیند حمل و نقل شهری به عنوان یک فعالیت زنجیرهای تور برای تأمین نیازهای منطقی بازیگران اصلی انجام میشود. تورها، تحویلهای متعدد را در یک تور واحد ادغام میکنند یا از یک مسیر خاص پیروی میکنند و کارایی زنجیره تأمین را به حداکثر میرسانند. تور اغلب در یک نقطه مرکزی، مانند مرکز توزیع یا انبار، شروع و پایان مییابد و میتواند شامل توقفهای مختلفی برای بارگیری و تحویل در طول مسیر باشد. تورهای حمل و نقل تحت تأثیر عملیات زنجیره تأمین قرار میگیرند که شامل نوع وسیله نقلیه باری، دسترسی به منطقه مبدا و مقصد، نوع وسیله نقلیه، اندازه محموله و ظرفیت جذب منطقه است (نوزولو و کومی، 2014). زنجیرهای کردن تور یک فعالیت غالب در فرآیند حمل و نقل شهری است و درک جامع از فعالیتهای تور شهری برای بهینهسازی استراتژیهای لجستیک شهر نیاز به توجه بیشتری دارد. یک بررسی سیستماتیک متون (SLR) برای شناسایی شکافهای دانش موجود در تورهای باربری شهری انجام میشود.
کلمات کلیدی «حمل و نقل شهری»، «تور» و «حمل و نقل» در طول فرآیند جستجو استفاده میشوند. تجزیه و تحلیل همرخدادی کلمات کلیدی، بینشهایی را در مورد اینکه کدام مفاهیم در حال حاضر مورد توجه ویژه هستند و کدام حوزهها در حال برجسته شدن هستند، ارائه میدهد. شکل 1a، ارتباط متقابل مفاهیم کلیدی حمل و نقل شهری و حمل و نقل را برجسته میکند و روابط بین اصطلاحات محوری مانند «حمل و نقل شهری» و «حمل و نقل» را از طریق گرهها و لبهها نشان میدهد. این اصطلاحات به عنوان قطبهایی در شبکهای عمل میکنند که بر نقش حیاتی بهینهسازی لجستیک حمل و نقل شهری در برنامهریزی و پایداری شهری تأکید دارد و خوشههای رنگی مختلف، مضامین تحقیقاتی متنوعی را نشان میدهند. بیشتر ادبیات موجود بر تولید/توزیع سفر در سیستم لجستیک حمل و نقل تمرکز دارد. با این حال، تحقیقات محدودی در مورد فرآیند تور حمل و نقل شهری و عملیات زنجیره تأمین آن که در مدیریت لجستیک دخیل است، وجود دارد. این امر منجر به سوالات تحقیقاتی زیر میشود:
سوال تحقیق 1)
عملیات زنجیره تأمین چگونه بر تقاضای تورهای حمل و نقل شهری در مدیریت لجستیک تأثیر میگذارد؟
سوال تحقیق 2)
تقاضای تور و عملیات زنجیره تأمین آن چگونه بر سطح پایداری مدیریت لجستیک شهری تأثیر میگذارد؟
سوال تحقیق 3)
منابع انرژی جایگزین برای وسایل نقلیه باری جهت افزایش پایداری لجستیک شهری کدامند؟
اگرچه مطالعات بر ارزیابی سفرهای انجام شده توسط وسایل نقلیه تجاری در منطقه شهری تمرکز دارند، اما این نکته را در نظر نمیگیرند که فرآیند واقعی حمل و نقل شهری به جای سفرهای انفرادی، یک فعالیت گشت و گذار را انجام میدهد. گشت و گذار در حمل و نقل بار شهری به توالی تحویلهای انجام شده توسط یک وسیله نقلیه اشاره دارد که چندین توقف را در یک سفر واحد ادغام میکند. این رویکرد با کاهش تعداد سفرها و بهینهسازی مسیرها، کارایی لجستیکی را افزایش میدهد. به عنوان مثال، یک کامیون تحویل ممکن است روز خود را در یک انبار مرکزی شروع کند، چندین توقف برای تحویل کالا انجام دهد و در پایان روز به انبار بازگردد. این روش با در نظر گرفتن هر تحویل به عنوان یک سفر جداگانه، که میتواند تقاضای لجستیک را بیش از حد یا کمتر از حد تخمین بزند، در تضاد است. مدلهای مبتنی بر کالا به طور مؤثر عوامل اقتصادی مؤثر بر تقاضای بار را در نظر میگیرند، اما اغلب سفرهای خالی ناشی از تصمیمات لجستیکی را در نظر نمیگیرند. این مدلسازی ناقص سفرهای خالی میتواند منجر به خطاهای تخمین قابل توجهی در پیشبینی ترافیک جهتدار شود. مدلهای تقاضای تور حمل بار شهری از زنجیره تور به عنوان یک جزء اساسی برای توصیف الگوی سفر وسایل نقلیهای که سفرهای متعددی انجام میدهند، از جمله سفر خالی، استفاده میکنند. تولید بار مبتنی بر تور دارای یک الگوی سفر منحصر به فرد با توزیع بیشتر کالا در اطراف تأسیسات و مسافت طی شده بیشتر است که نشان دهنده کارایی بالاتر در عملیات زنجیره تأمین، ارسال سریعتر کالا و کاهش هزینههای زیستمحیطی و اقتصادی بار است. از طریق تجزیه و تحلیل مقایسهای مطالعات متعدد در مورد تولید تورهای حمل بار، میتوان بینشهای ارزشمندی در مورد عوامل و ویژگیهایی که بر چنین تورهایی تأثیر میگذارند، از جمله مدت زمان تورها، تعداد توقفها در هر تور، هدف تورها و اثرات سیاستهای محلی به دست آورد (ونکاداواراهان، راج و ماریسامیناتان 2020). علاوه بر این، این تجزیه و تحلیل میتواند تغییرات در فعالیت تور را در دادههای جمعآوریشده و مکانهای جغرافیایی مختلف نشان دهد (هولگین-وراس و همکاران 2013). دادههای سیستم موقعیتیابی جهانی (GPS) به عنوان یک منبع مناسب عمل میکند و مطالعه حرکات و فعالیتهای وسایل نقلیه را با توجه به جغرافیا و زمان به شیوهای دقیقتر تسهیل میکند (میوسوند و هووی 2022). GPS به نظارت دقیق بر حرکات، مسیرها، توقفها و سرعت حرکت وسایل نقلیه باری کمک میکند. این دید بهبود یافته در زنجیره لجستیک، تجزیه و تحلیل جامعی از عملیات زنجیره تأمین، از جمله ویژگیهای راننده (مانند سن و ساعات کاری)، ویژگیهای تحویل و غیره را امکانپذیر میسازد.
مدلهای تقاضای تور حمل بار شهری از زنجیره تور به عنوان یک جزء اساسی برای توصیف الگوی سفر وسایل نقلیهای که سفرهای متعددی انجام میدهند، از جمله سفر خالی، استفاده میکنند. تولید بار مبتنی بر تور دارای یک الگوی سفر منحصر به فرد با توزیع بیشتر کالا در اطراف تأسیسات و مسافت طی شده بیشتر است که نشان دهنده کارایی بالاتر در عملیات زنجیره تأمین، ارسال سریعتر کالا و کاهش هزینههای زیستمحیطی و اقتصادی بار است. از طریق تجزیه و تحلیل مقایسهای مطالعات متعدد در مورد تولید تورهای حمل بار، میتوان بینشهای ارزشمندی در مورد عوامل و ویژگیهایی که بر چنین تورهایی تأثیر میگذارند، از جمله مدت زمان تورها، تعداد توقفها در هر تور، هدف تورها و اثرات سیاستهای محلی به دست آورد (ونکاداواراهان، راج و ماریسامیناتان 2020). علاوه بر این، این تجزیه و تحلیل میتواند تغییرات در فعالیت تور را در دادههای جمعآوریشده و مکانهای جغرافیایی مختلف نشان دهد (هولگین-وراس و همکاران 2013). دادههای سیستم موقعیتیابی جهانی (GPS) به عنوان یک منبع مناسب عمل میکند و مطالعه حرکات و فعالیتهای وسایل نقلیه را با توجه به جغرافیا و زمان به شیوهای دقیقتر تسهیل میکند (میوسوند و هووی 2022). GPS به نظارت دقیق بر حرکات، مسیرها، توقفها و سرعت حرکت وسایل نقلیه باری کمک میکند. این افزایش دید در زنجیره لجستیک، تجزیه و تحلیل جامعی از عملیات زنجیره تأمین، از جمله ویژگیهای راننده (مانند سن و ساعات کاری)، ویژگیهای تحویل (مانند نوع کالا و برنامه) و ویژگیهای وسیله نقلیه (مانند ظرفیت و راندمان سوخت) را امکانپذیر میسازد. دادههای دقیق و قابل اعتماد حاصل از ردیابی GPS، اتکا به گزارشهای دستی را کاهش میدهد، خطاها را به حداقل میرساند و بینشهایی را در مورد بهینهسازی زنجیره تور و کارایی کلی زنجیره تأمین ارائه میدهد. مدلهای رگرسیون خطی سنتی مورد استفاده در مطالعات حمل و نقل میتوانند روابط غیرخطی بین متغیرها را به طور مؤثرتری تجزیه و تحلیل کنند.
مطالعات محدودی از رویکردهای یادگیری ماشینی برای مدلهای تقاضای تور حمل بار شهری با استفاده از عملیات دقیق زنجیره تأمین استفاده کردهاند. مدلهای یادگیری ماشینی میتوانند با مدیریت مؤثرتر این پیچیدگیها، پیشبینیهای دقیقتر و قویتری ارائه دهند. ونکاداواراهان، راج و ماریسامیناتان (2020) معتقدند که تقاضای سفر باری مبتنی بر تور را میتوان با استفاده از تکنیکهای محاسبات نرم در مقایسه با تکنیکهای مدلسازی خطی سنتی، به طور مؤثر مدلسازی کرد. مدلهای مختلف یادگیری ماشینی برای دادههای عملیات زنجیره تأمین بررسی شدهاند و مدل رگرسیون تقویتکننده گرادیان (GBR) نتایج امیدوارکنندهای را برای توضیح فعالیت تور ارائه میدهد. GBR یک رویکرد پیشرفته یادگیری ماشینی است که یک مدل پیشبینی را به عنوان یک گروه درخت تصمیمگیری میسازد. این مدل به صورت متوالی مدل را میسازد و هر درخت جدید سعی میکند خطاهای ایجاد شده توسط درختهای قبلی را برطرف کند (دینگ، کائو و ناس 2018). مدل تقاضای تور توسعهیافته با هدف ثبت دقیق فعالیت تور از عملیات زنجیره تأمین طراحی شده است و تقاضای تور پیشبینیشده مسئول ارزیابی سطح پایداری حمل و نقل بار شهری خواهد بود. اهمیت ارزیابی تأثیر پایداری را نمیتوان نادیده گرفت، زیرا پایداری برای ایجاد تعادل بین عوامل محیطی، اقتصادی و اجتماعی در مدیریت لجستیک ضروری است.
ارزیابی پایداری چرخه حیات (LCSA) یک روش جامع است که ارزیابی چرخه حیات زیستمحیطی (LCA)، هزینهیابی چرخه حیات (LCC) و ارزیابی چرخه حیات اجتماعی (S-LCA) را برای ارزیابی پایداری محصولات و فرآیندها ادغام میکند. LCA بر اثرات زیستمحیطی در طول چرخه حیات یک محصول، از استخراج مواد اولیه تا دفع، تمرکز دارد. LCC کل هزینههای اقتصادی، از جمله تهیه، بهرهبرداری، نگهداری و دفع را ارزیابی میکند. S-LCA تأثیرات اجتماعی بر ذینفعان، مانند کارگران، جوامع و مصرفکنندگان را ارزیابی میکند. ارزیابی انواع وسایل نقلیه باری برای افزایش فعالیت تور شهری ضروری است و بهکارگیری LCSA دیدگاهی جامع از عملکرد پایداری تورهای باری شهری ارائه میدهد و به بدهبستانهای بین ابعاد زیستمحیطی، اقتصادی و اجتماعی میپردازد. LCA برای ارزیابی اثرات اکولوژیکی تور شهری و عملیات زنجیره تأمین آن، با تمرکز بر سلامت انسان، اکوسیستمها و کاهش منابع، بسیار مهم است. تجزیه و تحلیل دروازه به دروازه، همانطور که توسط (پانوپولوس و همکاران، 2022) شرح داده شده است، پیامدهای زیستمحیطی فرآیندهای منفرد را ارزیابی میکند و آن را برای تور شهری مرتبط میسازد. با تمرکز فزاینده بر پایداری، سیاستگذاران باید عوامل اقتصادی و اجتماعی را در کنار ملاحظات زیستمحیطی ادغام کنند (جیندال و سنگوان، ۲۰۱۶). LCC هزینههای کل مالکیت را برای بهبود بهرهوری هزینه در لجستیک حمل و نقل شهری تجزیه و تحلیل میکند و به شناسایی گزینههای مقرون به صرفه وسیله نقلیه که سرمایهگذاری اولیه را با صرفهجوییهای بلندمدت متعادل میکنند، کمک میکند. این امر برای تورهای حمل و نقل شهری، جایی که انتخاب وسیله نقلیه بر هزینهها و پایداری تأثیر میگذارد، بسیار مهم است. S-LCA تأثیرات اجتماعی تورهای حمل و نقل شهری و عملیات زنجیره تأمین را با تمرکز بر شرایط کار، سلامت و ایمنی و تأثیرات اجتماعی ارزیابی میکند. S-LCA با بررسی شرایط کاری رانندگان، زمینههای بهبود را برای افزایش مسئولیت اجتماعی در بخش لجستیک، از جمله دستمزد رانندگان، ساعات کاری و خطرات بهداشت شغلی، شناسایی میکند. S-LCA همچنین تأثیرات اجتماعی گستردهتر بر جوامع، مانند آلودگی صوتی و ایمنی جادهها را در نظر میگیرد. پرداختن به این عوامل اجتماعی، لجستیک شهری را پایدارتر و از نظر اجتماعی عادلانهتر میکند.
اهداف خاص این تحقیق عبارتند از (الف) بررسی عملیات زنجیره تأمین مانند ویژگیهای راننده، تحویل و وسیله نقلیه با استفاده از اطلاعات GPS که بر فعالیت تور حمل بار شهری تأثیر میگذارد؛ (ب) توسعه مدل تقاضای تور حمل بار از عملیات زنجیره تأمین با استفاده از GBR برای درک فعالیت تور؛ و (ج) ارزیابی اثرات زیستمحیطی، اقتصادی و اجتماعی ناشی از تقاضای پیشبینیشده تور حمل بار با استفاده از LCSA و ارائه اقدامات کاهش استراتژیک برای افزایش مدیریت لجستیک.
تحقیقات فعلی در لجستیک شهری در درجه اول بر تأثیرات وسایل نقلیه معمولی متمرکز است و توجه کمی به چگونگی تغییر سیستمهای حمل بار شهری توسط فناوریهای نوظهور مانند هیدروژن و وسایل نقلیه الکتریکی دارد. این مطالعه با ادغام یادگیری ماشین پیشرفته با LCSAها برای ارزیابی پتانسیل این فناوریها در کاهش اثرات زیستمحیطی، اقتصادی و اجتماعی در محیطهای شهری، به این شکاف قابل توجه میپردازد. کاربرد این مطالعه، افزایش لجستیک شهری پایدار با بهبود کارایی تور حمل بار و کمک به اهداف توسعه پایدار است. از نظر زیستمحیطی، انتشار گازهای مضر از وسایل نقلیه باری را کاهش میدهد، کیفیت هوا را بهبود میبخشد و با تغییرات آب و هوایی مبارزه میکند. از نظر اقتصادی، با افزایش کارایی زنجیره تأمین و کاهش هزینهها، از رشد کسبوکار پشتیبانی میکند. از نظر اجتماعی، بر شرایط کاری بهتر برای رانندگان و کاهش اختلالات اجتماعی تمرکز دارد. ادغام این ملاحظات اقتصادی، زیستمحیطی و اجتماعی، یک اکوسیستم شهری پایدارتر و عادلانهتر را ترویج میدهد.(منبع).