Location models for ceding market share and shrinking services

New location models are presented here for exploring the reduction of facilities in aregion. The first of these models considers firms ceding market share to competitorsunder situations of financial exigency. The goal of this model is to cede the leastmarket share, i.e., retain as much of the customer base as possible while sheddingcostly outlets. The second model considers a firm essentially without competition thatmust shrink it services for economic reasons. This firm is assumed to close outlets sothat the degradation of service is limited. An example is offered within a competitiveenvironment to demonstrate the usefulness of this modeling approach.

Location models for airline hubs behaving as M/D/c queues

Models are presented for the optimal location of hubs in airline networks, that take into consideration the congestion effects. Hubs, which are the most congested airports, are modeled as M/D/c queuing systems, that is, Poisson arrivals, deterministic service time, and {\em c} servers. A formula is derived for the probability of a number of customers in the system, which is later used to propose a probabilistic constraint. This constraint limits the probability of {\em b} airplanes in queue, to be lesser than a value $\alpha$. Due to the computational complexity of the formulation. The model is solved using a meta-heuristic based on tabu search. Computational experience is presented.

Dynamic models of energy allocation and investment

In dynamic models of energy allocation, assimilated energy is allocated to reproduction, somatic growth, maintenance or storage, and the allocation pattern can change with age. The expected evolutionary outcome is an optimal allocation pattern, but this depends on the environment experienced during the evolutionary process and on the fitness costs and benefits incurred by allocating resources in different ways. Here we review existing treatments which encompass some of the possibilities as regards constant or variable environments and their predictability or unpredictability, and the ways in which production rates and mortality rates depend on body size and composition and age and on the pattern of energy allocation. The optimal policy is to allocate resources where selection pressures are highest, and simultaneous allocation to several body subsystems and reproduction can be optimal if these pressures are equal. This may explain balanced growth commonly observed during ontogeny. Growth ceases at maturity in many models; factors favouring growth after maturity include non-linear trade-offs, variable season length, and production and mortality rates both increasing (or decreasing) functions of body size. We cannot yet say whether these are sufficient to account for the many known cases of growth after maturity and not all reasonable models have yet been explored. Factors favouring storage are also reviewed.

Privacy-friendly Business Models for Location-Based Mobile Services

This paper presents a theoretical model to analyze the privacy issues around location based mobile business models. We report the results of an exploratory field experiment in Switzerland that assessed the factors driving user payoff in mobile business. We found that (1) the personal data disclosed has a negative effect on user payoff; (2) the amount of personalization available has a direct and positive effect, as well as a moderating effect on user payoff; (3) the amount of control over user's personal data has a direct and positive effect, as well as a moderating effect on user payoff. The results suggest that privacy protection could be the main value proposition in the B2C mobile market. From our theoretical model we derive a set of guidelines to design a privacy-friendly business model pattern for third-party services. We discuss four examples to show the mobile platform can play a key role in the implementation of these new business models.

ALLOMETRIC MODELS FOR ESTIMATING ABOVEGROUND BIOMASS AND BIOMASS ALLOCATION OF CAPIXINGUI TREES (Croton floribundus Spreng.) IN AN AGRISILVICULTURAL SYSTEM

ABSTRACT The objective of this study was to select allometric models to estimate total and pooled aboveground biomass of 4.5-year-old capixingui trees established in an agrisilvicultural system. Aboveground biomass distribution of capixingui was also evaluated. Single- (diameter at breast height [DBH] or crown diameter or stem diameter as the independent variable) and double-entry (DBH or crown diameter or stem diameter and total height as independent variables) models were studied. The estimated total biomass was 17.3 t.ha-1, corresponding to 86.6 kg per tree. All models showed a good fit to the data (R2ad > 0.85) for bole, branches, and total biomass. DBH-based models presented the best residual distribution. Model lnW = b0 + b1* lnDBH can be recommended for aboveground biomass estimation. Lower coefficients were obtained for leaves (R2ad > 82%). Biomass distribution followed the order: bole>branches>leaves. Bole biomass percentage decreased with increasing DBH of the trees, whereas branch biomass increased.

Using genetic algorithms for the single allocation hub location problem

Hub location problem is an NP-hard problem that frequently arises in the design of transportation and distribution systems, postal delivery networks, and airline passenger flow. This work focuses on the Single Allocation Hub Location Problem (SAHLP). Genetic Algorithms (GAs) for the capacitated and uncapacitated variants of the SAHLP based on new chromosome representations and crossover operators are explored. The GAs is tested on two well-known sets of real-world problems with up to 200 nodes. The obtained results are very promising. For most of the test problems the GA obtains improved or best-known solutions and the computational time remains low. The proposed GAs can easily be extended to other variants of location problems arising in network design planning in transportation systems.

Multi-Objective Genetic Algorithms for the Single Allocation Hub Location Problem

Hub Location Problems play vital economic roles in transportation and telecommunication networks where goods or people must be efficiently transferred from an origin to a destination point whilst direct origin-destination links are impractical. This work investigates the single allocation hub location problem, and proposes a genetic algorithm (GA) approach for it. The effectiveness of using a single-objective criterion measure for the problem is first explored. Next, a multi-objective GA employing various fitness evaluation strategies such as Pareto ranking, sum of ranks, and weighted sum strategies is presented. The effectiveness of the multi-objective GA is shown by comparison with an Integer Programming strategy, the only other multi-objective approach found in the literature for this problem. Lastly, two new crossover operators are proposed and an empirical study is done using small to large problem instances of the Civil Aeronautics Board (CAB) and Australian Post (AP) data sets.

Models and algorithms for the capacitated location-routing problem

Le problème de localisation-routage avec capacités (PLRC) apparaît comme un problème clé dans la conception de réseaux de distribution de marchandises. Il généralisele problème de localisation avec capacités (PLC) ainsi que le problème de tournées de véhicules à multiples dépôts (PTVMD), le premier en ajoutant des décisions liées au routage et le deuxième en ajoutant des décisions liées à la localisation des dépôts. Dans cette thèse on dévelope des outils pour résoudre le PLRC à l’aide de la programmation mathématique. Dans le chapitre 3, on introduit trois nouveaux modèles pour le PLRC basés sur des flots de véhicules et des flots de commodités, et on montre comment ceux-ci dominent, en termes de la qualité de la borne inférieure, la formulation originale à deux indices [19]. Des nouvelles inégalités valides ont été dévelopées et ajoutées aux modèles, de même que des inégalités connues. De nouveaux algorithmes de séparation ont aussi été dévelopés qui dans la plupart de cas généralisent ceux trouvés dans la litterature. Les résultats numériques montrent que ces modèles de flot sont en fait utiles pour résoudre des instances de petite à moyenne taille. Dans le chapitre 4, on présente une nouvelle méthode de génération de colonnes basée sur une formulation de partition d’ensemble. Le sous-problème consiste en un problème de plus court chemin avec capacités (PCCC). En particulier, on utilise une relaxation de ce problème dans laquelle il est possible de produire des routes avec des cycles de longueur trois ou plus. Ceci est complété par des nouvelles coupes qui permettent de réduire encore davantage le saut d’intégralité en même temps que de défavoriser l’apparition de cycles dans les routes. Ces résultats suggèrent que cette méthode fournit la meilleure méthode exacte pour le PLRC. Dans le chapitre 5, on introduit une nouvelle méthode heuristique pour le PLRC. Premièrement, on démarre une méthode randomisée de type GRASP pour trouver un premier ensemble de solutions de bonne qualité. Les solutions de cet ensemble sont alors combinées de façon à les améliorer. Finalement, on démarre une méthode de type détruir et réparer basée sur la résolution d’un nouveau modèle de localisation et réaffectation qui généralise le problème de réaffectaction [48].

Dynamic Facility Location with Modular Capacities : Models, Algorithms and Applications in Forestry

Les décisions de localisation sont souvent soumises à des aspects dynamiques comme des changements dans la demande des clients. Pour y répondre, la solution consiste à considérer une flexibilité accrue concernant l’emplacement et la capacité des installations. Même lorsque la demande est prévisible, trouver le planning optimal pour le déploiement et l'ajustement dynamique des capacités reste un défi. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de localisation avec périodes multiples, et permettant l'ajustement dynamique des capacités, en particulier ceux avec des structures de coûts complexes. Nous étudions ces problèmes sous différents points de vue de recherche opérationnelle, en présentant et en comparant plusieurs modèles de programmation linéaire en nombres entiers (PLNE), l'évaluation de leur utilisation dans la pratique et en développant des algorithmes de résolution efficaces. Cette thèse est divisée en quatre parties. Tout d’abord, nous présentons le contexte industriel à l’origine de nos travaux: une compagnie forestière qui a besoin de localiser des campements pour accueillir les travailleurs forestiers. Nous présentons un modèle PLNE permettant la construction de nouveaux campements, l’extension, le déplacement et la fermeture temporaire partielle des campements existants. Ce modèle utilise des contraintes de capacité particulières, ainsi qu’une structure de coût à économie d’échelle sur plusieurs niveaux. L'utilité du modèle est évaluée par deux études de cas. La deuxième partie introduit le problème dynamique de localisation avec des capacités modulaires généralisées. Le modèle généralise plusieurs problèmes dynamiques de localisation et fournit de meilleures bornes de la relaxation linéaire que leurs formulations spécialisées. Le modèle peut résoudre des problèmes de localisation où les coûts pour les changements de capacité sont définis pour toutes les paires de niveaux de capacité, comme c'est le cas dans le problème industriel mentionnée ci-dessus. Il est appliqué à trois cas particuliers: l'expansion et la réduction des capacités, la fermeture temporaire des installations, et la combinaison des deux. Nous démontrons des relations de dominance entre notre formulation et les modèles existants pour les cas particuliers. Des expériences de calcul sur un grand nombre d’instances générées aléatoirement jusqu’à 100 installations et 1000 clients, montrent que notre modèle peut obtenir des solutions optimales plus rapidement que les formulations spécialisées existantes. Compte tenu de la complexité des modèles précédents pour les grandes instances, la troisième partie de la thèse propose des heuristiques lagrangiennes. Basées sur les méthodes du sous-gradient et des faisceaux, elles trouvent des solutions de bonne qualité même pour les instances de grande taille comportant jusqu’à 250 installations et 1000 clients. Nous améliorons ensuite la qualité de la solution obtenue en résolvent un modèle PLNE restreint qui tire parti des informations recueillies lors de la résolution du dual lagrangien. Les résultats des calculs montrent que les heuristiques donnent rapidement des solutions de bonne qualité, même pour les instances où les solveurs génériques ne trouvent pas de solutions réalisables. Finalement, nous adaptons les heuristiques précédentes pour résoudre le problème industriel. Deux relaxations différentes sont proposées et comparées. Des extensions des concepts précédents sont présentées afin d'assurer une résolution fiable en un temps raisonnable.

Geoadditive models for regional count data: an application to industrial location

We propose a geoadditive negative binomial model (Geo-NB-GAM) for regional count data that allows us to address simultaneously some important methodological issues, such as spatial clustering, nonlinearities, and overdispersion. This model is applied to the study of location determinants of inward greenfield investments that occurred during 2003–2007 in 249 European regions. After presenting the data set and showing the presence of overdispersion and spatial clustering, we review the theoretical framework that motivates the choice of the location determinants included in the empirical model, and we highlight some reasons why the relationship between some of the covariates and the dependent variable might be nonlinear. The subsequent section first describes the solutions proposed by previous literature to tackle spatial clustering, nonlinearities, and overdispersion, and then presents the Geo-NB-GAM. The empirical analysis shows the good performance of Geo-NB-GAM. Notably, the inclusion of a geoadditive component (a smooth spatial trend surface) permits us to control for spatial unobserved heterogeneity that induces spatial clustering. Allowing for nonlinearities reveals, in keeping with theoretical predictions, that the positive effect of agglomeration economies fades as the density of economic activities reaches some threshold value. However, no matter how dense the economic activity becomes, our results suggest that congestion costs never overcome positive agglomeration externalities.

Allocation of protective devices in distribution circuits using nonlinear programming models and genetic algorithms

The optimized allocation of protective devices in strategic points of the circuit improves the quality of the energy supply and the system reliability index. This paper presents a nonlinear integer programming (NLIP) model with binary variables, to deal with the problem of protective device allocation in the main feeder and all branches of an overhead distribution circuit, to improve the reliability index and to provide customers with service of high quality and reliability. The constraints considered in the problem take into account technical and economical limitations, such as coordination problems of serial protective devices, available equipment, the importance of the feeder and the circuit topology. The use of genetic algorithms (GAs) is proposed to solve this problem, using a binary representation that does (1) or does not (0) show allocation of protective devices (reclosers, sectionalizers and fuses) in predefined points of the circuit. Results are presented for a real circuit (134 busses), with the possibility of protective device allocation in 29 points. Also the ability of the algorithm in finding good solutions while improving significantly the indicators of reliability is shown. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

PMUs optimized allocation using a tabu search algorithm for fault location in electric power distribution system

Phasor Measurement Units (PMUs) optimized allocation allows control, monitoring and accurate operation of electric power distribution systems, improving reliability and service quality. Good quality and considerable results are obtained for transmission systems using fault location techniques based on voltage measurements. Based on these techniques and performing PMUs optimized allocation it is possible to develop an electric power distribution system fault locator, which provides accurate results. The PMUs allocation problem presents combinatorial features related to devices number that can be allocated, and also probably places for allocation. Tabu search algorithm is the proposed technique to carry out PMUs allocation. This technique applied in a 141 buses real-life distribution urban feeder improved significantly the fault location results. © 2004 IEEE.