Location-routing problems of semi-obnoxious facilities: approaches and decision support

Doutoramento em Gestão Industrial A presente tese resulta de um trabalho de investigação cujo objectivo se centrou no problema de localização-distribuição (PLD) que pretende abordar, de forma integrada, duas actividades logísticas intimamente relacionadas: a localização de equipamentos e a distribuição de produtos. O PLD, nomeadamente a sua modelação matemática, tem sido estudado na literatura, dando origem a diversas aproximações que resultam de diferentes cenários reais. Importa portanto agrupar as diferentes variantes por forma a facilitar e potenciar a sua investigação. Após fazer uma revisão e propor uma taxonomia dos modelos de localização-distribuição, este trabalho foca-se na resolução de alguns modelos considerados como mais representativos. É feita assim a análise de dois dos PLDs mais básicos (os problema capacitados com procura nos nós e nos arcos), sendo apresentadas, para ambos, propostas de resolução. Posteriormente, é abordada a localização-distribuição de serviços semiobnóxios. Este tipo de serviços, ainda que seja necessário e indispensável para o público em geral, dada a sua natureza, exerce um efeito desagradável sobre as comunidades contíguas. Assim, aos critérios tipicamente utilizados na tomada de decisão sobre a localização destes serviços (habitualmente a minimização de custo) é necessário adicionar preocupações que reflectem a manutenção da qualidade de vida das regiões que sofrem o impacto do resultado da referida decisão. A abordagem da localização-distribuição de serviços semiobnóxios requer portanto uma análise multi-objectivo. Esta análise pode ser feita com recurso a dois métodos distintos: não interactivos e interactivos. Ambos são abordados nesta tese, com novas propostas, sendo o método interactivo proposto aplicável a outros problemas de programação inteira mista multi-objectivo. Por último, é desenvolvida uma ferramenta de apoio à decisão para os problemas abordados nesta tese, sendo apresentada a metodologia adoptada e as suas principais funcionalidades. A ferramenta desenvolvida tem grandes preocupações com a interface de utilizador, visto ser direccionada para decisores que tipicamente não têm conhecimentos sobre os modelos matemáticos subjacentes a este tipo de problemas. This thesis main objective is to address the location-routing problem (LRP) which intends to tackle, using an integrated approach, two highly related logistics activities: the location of facilities and the distribution of materials. The LRP, namely its mathematical formulation, has been studied in the literature, and several approaches have emerged, corresponding to different real-world scenarios. Therefore, it is important to identify and group the different LRP variants, in order to segment current research and foster future studies. After presenting a review and a taxonomy of location-routing models, the following research focuses on solving some of its variants. Thus, a study of two of the most basic LRPs (capacitated problems with demand either on the nodes or on the arcs) is performed, and new approaches are presented. Afterwards, the location-routing of semi-obnoxious facilities is addressed. These are facilities that, although providing useful and indispensible services, given their nature, bring about an undesirable effect to adjacent communities. Consequently, to the usual objectives when considering their location (cost minimization), new ones must be added that are able to reflect concerns regarding the quality of life of the communities impacted by the outcome of these decisions. The location-routing of semi-obnoxious facilities therefore requires to be analysed using multi-objective approaches, which can be of two types: noninteractive or interactive. Both are discussed and new methods proposed in this thesis; the proposed interactive method is suitable to other multi-objective mixed integer programming problems. Finally, a newly developed decision-support tool to address the LRP is presented (being the adopted methodology discussed, and its main functionalities shown). This tool has great concerns regarding the user interface, as it is directed at decision makers who typically don’t have specific knowledge of the underlying models of this type of problems.