Bibliotheken, profitieren Tafeln von Transport-Modellierung

Hinter den Kulissen dieser Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation.

Der beste Teil ihres Jobs finden für Wirtschaftsingenieurwesen Professor Karen Smilowitz, neue Wege, um ihre Spezialität gelten — Transport Modellierung — für Probleme, die Menschheit profitieren.

"Industrial Engineering ist nicht nur nehmen, einen Taschenrechner und eine Stoppuhr und hängen in einer Fabrik," sagt sie. "Es gibt viel mehr, dass wir tun können, um Gesellschaft zu helfen, durch die Anwendung unserer Forschungs."

Smilowitz, Junior William A. Patterson Lehrstuhl Transport an McCormick School of Engineering und Applied Science an der Northwestern University erforscht wie optimieren, wie Fracht in einem Bereich bewegt wird unter anderem wie Sie Meilen für LKW zu reduzieren oder zu beiden Unternehmen, die zusammenarbeiten, um ihre Ressourcen und geringere Kosten.

Aber vor kurzem hat sie mit ihrer Forschung zur Problemlösung in einem neuen Bereich – gemeinnützige Organisationen.

NSF-Karriere-Preisträger hat Smilowitz gearbeitet, mit einem lokalen suburban Bibliothekssystem und einem lokalen Food Bank zu maximieren, wie Bücher und Lebensmittel verteilt sind. Abgesehen davon, dass ein humanitäres Problem, die sie oft das Budget oder Wissen zur Lösung nicht, haben diese Organisationen andere Bedürfnisse als gewinnorientiertes Unternehmen.

"Wenn Sie eine gemeinnützige, die Ziele ändern," sagt sie. "Sie können nicht nur ein kommerzielles Modell und wenden es, seit die Gewinnmaximierung und Minimierung der Kosten sind nicht unbedingt die Ziele."

In das Bibliothekssystem besuchen vans jede Bibliothek, die fünf Tage in der Woche abholen und drop-off Buch anfordert. Aber wie die Wirtschaft ging, stieg die Nachfrage nach Büchern aus der Bibliothek – doch die Bibliothek Budget stagniert. Das bedeutete, dass es nicht mehr möglich, den Service jeden Wochentag war.

Also machte Smilowitz und ihre Doktoranden und Gastwissenschaftler Michal Tzur von der Universität Tel Aviv, arbeiten die beste Lösung für das Problem. Aber ein Modell um eine Route effizienter Umgang mit mehr als nur Problem Faktoren bedeutet – es bedeutet, die Berücksichtigung von menschlichen Faktoren sowie. Bibliotheksmitarbeiter der gleiche Fahrer jeden Tag sehen wollte, und es war zu kompliziert, um ein Zentraldepot abschaffen wo Bücher zu sortieren, um die Effizienz zu maximieren. Es kann auch nicht funktionieren, zu verleihen oder leihen von bestimmten Bibliotheken — Bibliotheksmitarbeiter wollte nicht, dass jeder Filiale bekannt als große Leihgerät oder Kreditnehmer.

Was Forscher schließlich fand, war, dass sie tatsächlich Reisekosten senken könnte, durch die Erhöhung der Bibliothek Besuch Frequenz. Auf diese Weise, anstatt nur zu bestimmten entfernten Bibliotheken jeden zweiten Tag, war die Strecke optimiert, so dass Fahrer in jeder Bibliothek drei Tage gehen würde in der Woche und jede Bibliothek mehr Service haben könnte.

"Wir fanden dieses kontraintuitive Ergebnis wo wir senken Transportkosten und Dienst zu erhöhen", sagt sie. "Diese Gelegenheit ist einmalig an gemeinnützige Organisationen. In einer for-Profit-Einstellung, wenn Sie nicht für ein Höchstmaß an Service bezahlen, bekommen nicht Sie. Aber wir entdeckt diese neue Variante des das Vehicle routing Problem, das wirklich spannend ist. Außerdem gibt es diese Abhängigkeit, wie oft Sie gehen und was Sie abholen, da gehst du seltener Bücher ansammelt. So hatten wir einige interessante Formulierung Probleme versuchen, Dinge linear zu halten."

Smilowitz und anderen nordwestlichen Professor Seyed Iravani und ihre Schüler arbeiten mit einem lokalen Food Bank in Chicago, wo die Bank Essen Vertriebssystem Speisen aus Restaurants und Lebensmittelgeschäfte sammelt und verteilt sie an Suppenküchen und Obdachlosenheime. Die Organisation wollte wissen, der besten Weg, um Spender und Empfänger und wie man am besten Lieferwege, Menschen zu dienen zu koppeln.

"Wenn das ein gewinnorientiertes Unternehmen, und Sie Kosten, anstatt fünf Agenturen zu minimieren wollten Sie nur für das erste Paar auf Ihrer Route geben würde", sagt Smilowitz. "Aber das ist nicht gerecht und nachhaltig. Die Lebensmittelbank braucht diese Agenturen um nachhaltig zu sein, damit sie können Lebensmittel verteilen und alle ihren gerechten Anteil an Lieferungen geben."

Dieses Problem, sequentielle Zuordnung genannt wurde jahrelang in gewinnorientierten Einstellungen untersucht. Doch wenn das Ziel anders wird, bekommt die Mathematik messier.

"Wir schauten auf die Eigenschaften, die ausgeführt wurden, gut für kleine Beispiele zu sehen, wie diese konvergieren könnte, auf was wir tun wollten", sagt sie. "Von dort aus haben wir verschiedene Variationen und Analyseergebnisse. Wir wollen Probleme, die wir lösen können. Hier kommt wirklich die Kunst des Operations Research in: Erstellen eines Modells, das löst nicht nur dieses Problem aber ähnliche allgemeine Probleme, so dass andere Leute es benutzen können. "

Smilowitz geniesst die Herausforderung, bekannte Modelle und Neuformatierung sie für den gemeinnützigen Sektor.

"Es ist großartig zu arbeiten mit Organisationen, die unsere Hilfe brauchen", sagt sie. "Es ist ein großartiges Beispiel für die Suche nach etwas, was Sie interessiert und sie für Ihre Forschung zu verknüpfen."

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.