Novel Formulation and Efficient Solution Strategy for Strategic Optimization of an Industrial Chemical Supply Chain Under Demand Uncertainty

This paper is concerned with strategic optimization of a typical industrial chemical supply chain, which involves a material purchase and transportation network, several manufacturing plants with on-site material and product inventories, a product transportation network and several regional markets. In order to address large uncertainties in customer demands at the different regional markets, a novel robust scenario formulation, which has been developed by the authors recently, is tailored and applied for the strategic optimization. Case study results show that the robust scenario formulation works well for this real industrial supply chain system, and it outperforms the deterministic formulation and the classical scenario-based stochastic programming formulation by generating better expected economic performance and solutions that are guaranteed to be feasible for all uncertainty realizations. The robust scenario problem exhibits a decomposable structure that can be taken advantage of by Benders decomposition for efficient solution, so the application of Benders decomposition to the solution of the strategic optimization is also discussed. The case study results show that Benders decomposition can reduce the solution time by almost an order of magnitude when the number of scenarios in the problem is large.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

The Governor's Transportation Task Force: Recommendations For Increasing Efficiency, Rough draft, 1995

The spirit behind the creation of the task force is one of good government. It rests upon the basic premise that taxpayers demand the best service possible for their tax dollars. Combine this demand for efficiency with Iowa's aging roadway system, and a projected increase in the state's vehicle miles traveled, the need to examine cost savings becomes apparent. Beyond the rational for good and efficient government, however, is a major concern for potential future reductions in Federal highway funds. Iowa is likely entering a period of needing an expanded transportation system with at best a static capacity for maintenance and construction.

International comparative field evaluation of a traffic-responsive signal control strategy in three cities

The recently developed network-wide real-time signal control strategy TUC has been implemented in three traffic networks with quite different traffic and control infrastructure characteristics: Chania, Greece (23 junctions); Southampton, UK (53 junctions); and Munich, Germany (25 junctions), where it has been compared to the respective resident real-time signal control strategies TASS, SCOOT and BALANCE. After a short outline of TUC, the paper describes the three application networks; the application, demonstration and evaluation conditions; as well as the comparative evaluation results. The main conclusions drawn from this high-effort inter-European undertaking is that TUC is an easy-to-implement, inter-operable, low-cost real-time signal control strategy whose performance, after very limited fine-tuning, proved to be better or, at least, similar to the ones achieved by long-standing strategies that were in most cases very well fine-tuned over the years in the specific networks.

Defining the Resolution of a Network for Transportation Analyses: a New Method to Improve Transportation Planning Decisions

Travel demand models are important tools used in the analysis of transportation plans, projects, and policies. The modeling results are useful for transportation planners making transportation decisions and for policy makers developing transportation policies. Defining the level of detail (i.e., the number of roads) of the transport network in consistency with the travel demand model’s zone system is crucial to the accuracy of modeling results. However, travel demand modelers have not had tools to determine how much detail is needed in a transport network for a travel demand model. This dissertation seeks to fill this knowledge gap by (1) providing methodology to define an appropriate level of detail for a transport network in a given travel demand model; (2) implementing this methodology in a travel demand model in the Baltimore area; and (3) identifying how this methodology improves the modeling accuracy. All analyses identify the spatial resolution of the transport network has great impacts on the modeling results. For example, when compared to the observed traffic data, a very detailed network underestimates traffic congestion in the Baltimore area, while a network developed by this dissertation provides a more accurate modeling result of the traffic conditions. Through the evaluation of the impacts a new transportation project has on both networks, the differences in their analysis results point out the importance of having an appropriate level of network detail for making improved planning decisions. The results corroborate a suggested guideline concerning the development of a transport network in consistency with the travel demand model’s zone system. To conclude this dissertation, limitations are identified in data sources and methodology, based on which a plan of future studies is laid out.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

The condition, development and suggestions of policy of the highway express freight transportation system in China

The highway express freight transportation (HEFT) is a new transportation organization form separated from the common freight transportation with economic development and incessant adjustment of highway transportation structure in China. At present, the phenomenon of inadaptability still exists in the HEFT system of China, from foundation structure like highways, parking lots and stations to transportation equipments and transportation organizing. In order to develop the HEFT system more rationally and effectively, we should start with the structure of the system, conform the resources existing, and consummate the freight transport system. In due course, relevant policies and measures to supervise, lead and support are necessary and important. This paper analyzes the existing problems of HEFT system in our country, based on its characteristics, development situation and adaptability, and presents the policy and measures of promoting and leading the development of the HEFT system.

Growing demand for emergency health services in Queensland, Australia

Introduction: The demand for emergency health services (EHS), both in the prehospital (ambulance) and hospital (emergency departments) settings, is growing rapidly in Australia. Broader health system changes have reduced available health infrastructure, particularly hospital beds, resulting in reduced access to and congestion of the EHS as demonstrated by longer waiting times and ambulance “ramping”. Ambulance ramping occurring when patients have a prolonged wait on the emergency vehicle due to the unavailability of hospital beds. This presentation will outline the trends in EHS demand in Queensland compared with the rest of Australia and factors that appear to be contributing to the growth in demand. Methods: Secondary analysis was conducted using data from publicly available sources. Data from the Queensland Ambulance Service and Queensland Health Emergency Department Information System (EDIS) also were analyzed. Results: The demand for ambulance services and emergency departments has been increasing at 8% and 4% per year over the last decade, respectively; while accessible hospital beds have reduced by almost 10% contributing to the emergency department congestion and possibly contributing to the prehospital demand. While the increase in the proportion of the elderly population seems to explain a great deal of the demand for EHS, other factors also influence this growth including patient characteristics, institutional and societal factors, economic, EHS arrangements, and clinical factors. Conclusions: Overcrowding of facilities that provide EHS are causing considerable community concern. This overcrowding is caused by the growing demand and reduced access. The causes of this growing demand are complex, and require further detailed analysis in order to quantify and qualify these causes in order to provide a resilient foundation of evidence for future policy direction.