اگر تا کنون با واژه هایی نظیر «طراحی مسیر گردشگر (Tourist Trip Design Problem)»، «فروشنده دوره گرد انتخابی (Selective Traveling Salesman Problem)» یا «مسئله جهت یابی (Orienteering Problem)» روبرو شده اید اما منبعی مناسبی به زبان فارسی برای آن نیافته اید، در این مقاله با ما همراه باشید تا با این واژگان کلیدی و ابعاد مهم آن ها آشنا شوید.
فهرست مطالب
مقدمه
در ادبیات مسائل مبتنی بر شبکه، تحقیقات بسیار زیادی به بررسی و حل مسئله طراحی مسیر گردشگر که تلفیقی از دو مسئله کلاسیک و معروف «فروشنده دوره گرد» و «کوله پشتی» است، پرداخته اند. در این مسئله هدف حداکثر کردن امتیازات (علاقمندی گردشگر) حاصل از بازدید رئوس مفروض (مقاصد گردشگری یا Point of Interest)، مشروط بر عدم عدول از محدودیت زمانی در دسترس (طول مدت سفر گردشگر) می باشد. هر چند این مسئله که عنوان «مسئله جهت یابی» برای آن متواتر است؛ مورد توجه بسیاری از پژوهشگران و نشریات تراز اول بین المللی قرار گرفته است؛ اما ندرتاً پژوهش های داخلی در این حوزه را می توان شناسایی نمود. از این رو و با توجه به گستره کاربردی این مسئله و همچنین نزدیک تر بودن آن به ویژگی های دنیای واقعی در مقایسه با سایر مسائل کلاسیک موجود، این مقاله که بخش اول از سلسله مباحث مرتبط با مسئله طراحی مسیر گردشگر می باشد، به معرفی مسئله طراحی مسیر گردشگر پرداخته است. در بخش دوم این مقاله که بزودی منتشر خواهد شد، به مرور تلاش های تحقیقاتی مرتبط و معرفی زمینه های توسعه آتی مسئله طراحی مسیر گردشگر اختصاص دارد.
معرفی مسئله طراحی مسیر گردشگر
اهمیت ویژه مدل سازی و حل مسائل مبتنی بر شبکه، پایه و علت اصلی شکل گیری موضوع این مقاله می باشد. این اهمیت ریشه در نقش و تاثیر خاص و نیز چشم گیر این مسائل در بهبود فضاهای کسب و کار در بخش خصوصی و عمومی دارد. بسیاری از مسائل بنیادین در حوزه های مختلفی از جمله گردشگری، تولید، توزیع، دفاعی، امداد و نجات، مدیریت شهری و حمل و نقل دارای قابلیت انطباق با مفاهیم شبکه بوده و از این رهگذر می توان از ابزارهای متنوع مدل سازی و حل مسائل مبتنی بر شبکه جهت مواجهه با مسائل حوزه های مختلف به نحو مقتضی بهره جست. از این رو در این مقاله «مسئله طراحی مسیر گردشگر (TTDP)» که حالتی خاص و کاربردی از مسائل شبکه می باشد، مد نظر قرار گرفته است. این مسئله که از تلفیق مسئله فروشند دوره گرد و مسئله کوله پشتی بوجود آمده است، سعی در ارائه یک ترتیب بهینه بازدید از «نقاط مورد علاقه (POI) » گردشگران با توجه به «محدودیت های ایشان (عمدتاً منابع مالی و زمان)»، «ویژگی های هر مقصد گردشگری (نظیر زمان های قابل بازدید و شرایط آب و هوایی)» و «میزان علاقمندی گردشگر به بازدید هر مقصد» دارد [۱]. بنابراین در انطباق با مفاهیم حوزه شبکه می توان گفت در این مسئله تعدادی رأس با امتیاز مشخص موجود بوده و هدف یافتن یک مسیر در یک افق زمانی محدود با گذر از برخی رئوس و حداکثر کردن مجموع امتیازات جمع آوری شده می باشد که با این تعریف این مسئله در زمره «مسئله جهت یابی (OP)» قرار می گیرد [۲,۳]. بنابراین «مسئله طراحی مسیر گردشگر» زیرمجموعه ای کاربردی از «مسئله جهت یابی» قلمداد می شود. بدین صورت که یک گردشگر مقاصد مختلفی را جهت بازدید (مجموعه کلیه رئوس) در فهرست خود داشته و در بازه زمانی سفر خود (افق زمانی) تمایل به کسب بیشترین بهره (مجموع امتیازات جمع آوری شده) را دارد.
شایان ذکر است با توجه به تواتر بسیار بالای استفاده از واژه «جهت یابی» در ادبیات مرتبط، در مقاله حاضر از هر دو واژه «مسئله طراحی مسیر گردشگر» و «مسئله جهت یابی» برای مسئله مورد مطالعه استفاده شده است.
علیرغم پیشینه ادبیاتی گسترده و طولانی این مسئله و مسائل مشابه آن در فضای بین المللی و همچنین اهمیت مقوله گردشگری در توسعه کشور که توسط بسیاری از مسئولان و سیاستگذاران مورد تاکید قرار گرفته است، فعالیت های پژوهشی محدودی در داخل به این مقوله معطوف شده اند. از این رو در «دیمکتب» سلسله ای مباحث را در این زمینه آغاز نموده ایم که بنا داریم در آن به معرفی و تشریح این مسئله، مرور مقالات کلیدی مرتبط پرداخته و متعاقباً زمینه های تحقیقاتی موجود را مشخص نموده و زیرساخت های مورد نیاز جهت بسط و توسعه این حوزه جذاب تحقیقاتی در بین پژوهشگران داخلی را فراهم نماییم. لذا در مقاله حاضر که بخش اول این سلسله مباحث می باشد، تعریف دقیق تر مسئله طراحی مسیر گردشگر ارائه شده و در سپس اهمیت مسئله از دو منظر «هزینه های حمل و نقل سفر» و «محدودیت های زمانی» مورد بحث قرار گرفته است. تاریخچه و پژوهش های اولیه، معرفی مقالات مروری و پر استناد مرتبط و مرور برترین مقالات این حوزه و نیز جمع بندی و نتیجه گیری و معرفی زمینه های تحقیقاتی پیشنهادی آتی برای مسئله مباحث آتی مرتبط با این مقاله می باشد که به زودی توسط «دیمکتب» منتشر خواهد شد.
جایگاه «مسئله طراحی مسیر گردشگر (TTDP)» در بین مسائل شبکه
مسئله طراحی مسیر گردشگر (TTDP)، یک حالت خاص کاربردی از مسئله جهت یابی در حوزه گردشگری می باشد و بسیاری از پژوهشگران معتقدند مناسب است برنامه ریزی سفر گردشگران در قالب مسئله جهت یابی مدل سازی شود [۱, ۴-۷]. مسئله جهت یابی نیز حالتی از «مسئله فروشنده دوره گرد (TSP)» است که در آن محدودیت افق زمانی (یا طول کل مسیر یا بودجه کل) وجود دارد. با افزایش تعداد سفرکننده به بیش از یک مورد «مسئله فروشنده دوره گرد (TSP)» به «مسئله مسیریابی وسیله نقلیه (VRP)» و «مسئله جهت یابی» به «مسئله جهت یابی تیمی (TOP)» تبدیل می شود. شرط اصلی در بوجود آمدن VRP و TOP امکان حرکت هر سفرکننده در یک مسیر خاص می باشد؛ فلذا در صورتی که در مسئله طراحی مسیر گردشگر، تنها یک مسیر برای تمامی گردشگران وجود داشته باشد، عملاً شرط حالت تیمی بوجود نیامده است.
مطابق با تعاریف کلاسیک موجود دو معیار «امتیاز جمع آوری شده» و «کل هزینه/زمان سفر» به عنوان معیارهای اصلی در بهینه سازی مسائل جهت یابی (و به تبع آن مسئله طراحی مسیر گردشگر) وجود دارد که یا به صورت تابع هدف و یا به صورت محدودیت در مدل ها ظاهر می شوند. بر این اساس سه مسئله به شرح ذیل وجود خواهد داشت [۸]:
- مسئله تور سودآور (Profitable Tour Problem)
- مسئله جهت یابی (Orienteering Problem)
- مسئله فروشنده دوره گرد امتیازآور (Prize Collecting Traveling Salesman Problem)
در ادامه هر یک از این سه نوع مسئله معرفی خواهند شد.
- مسئله تور سودآور: در این مسئله هر دو معیار فوق الذکر در قالب یک تابع هدف به کار گرفته شده و تابع هدف به صورت جمع کل هزینه منهای جمع کل درآمد حاصل شده دسته بندی می شوند. نامگذاری این مسئله توسط دلامیکو و همکارانش در سال ۱۹۹۵ [۹] انجام شده است که البته این دسته از مسائل در ادبیات تواتر بالایی ندارند.
- مسئله جهت یابی: در این دسته از مسائل معیار «کل هزینه/زمان سفر» به عنوان محدودیت مد نظر قرار گرفته و هدف یافتن بهترین تور/مسیری است که امتیاز حاصل از بازدید رئوس را حداکثر نماید. شایان ذکر است در اکثر پژوهش های انجام شده در این زمینه نقطه مبدأ و مقصد با یکدیگر متفاوت می باشد. در هر صورت این موضوع نکته چندان مهمی نبوده و با اضافه کردن یک کمان فرضی بین نقطه پایان و نقطه شروع پس از حل مسئله مرتفع می گردد.
- مسئله فروشنده دوره گرد امتیازآور : در این دسته از مسائل، معیار «کل امتیاز جمع آوری شده» به عنوان محدودیت مد نظر قرار گرفته و هدف یافتن بهترین تور/مسیری است که کل هزینه/زمان سفر حاصل از بازدید رئوس را حداقل نماید. این نامگذاری توسط بالاس در سال ۱۹۸۹ [۱۰] صورت گرفته است.
با عنایت به تعاریف فوق الذکر، «مسئله طراحی مسیر گردشگر (TTDP)» در شاخه «مسئله جهت یابی» قرار گرفته و هدف آن یافتن مسیری است که با رعایت محدودیت «کل هزینه/زمان سفر در اختیار گردشگر»، مجموع رضایت مندی گردشگر از بازدید مقاصد مختلف گردشگری را حداکثر نماید.
اهمیت مسئله طراحی مسیر گردشگر (TTDP)
اهمیت مسئله از منظر هزینه های حمل و نقل سفر
هزینه های حمل و نقل بخش عمده ای از هزینه های سفر گردشگران را تشکیل می دهد. برای مثال فرر-روزل و همکارانش در سال ۲۰۱۵ در تحقیقی به نقل از موسسه IET اسپانیا، هزینه های حمل و نقل گردشگران در این کشور در سال ۲۰۱۰ بیش از ۳۲% اعلام کرده اند که این عدد برای گردشگران فرهنگی بیش از ۴۰% بوده است [۱۳]. در مقاله دیگری که توسط پاولین در سال ۲۰۱۵ منتشر شده است، در سال ۲۰۱۳ حدود ۳۹% از هزینه های سفرگردشگران بومی در ایالات متحده به هزینه های حمل و نقل اختصاص داشته است؛ حال آنکه این مقدار برای گردشگران خارجی حدود ۵۴% برآورد شده است [۱۴]. با احتساب تعداد گردشگران ایالات متحده در سال ۲۰۱۳ (۲۰۰ میلیون گردشگر بومی و ۱۲٫۵ میلیون گردشگر خارجی) و متوسط هزینه های سفر (۵۸۳ دلار برای هر سفر گردشگران بومی و ۳,۲۷۳ دلار برای هر سفر گردشگران خارجی) [۱۴]، تنها در ایالات متحده در سال ۲۰۱۳، بیش از ۶۷٫۵ میلیارد دلار جهت حمل و نقل توسط گردشگران پرداخت شده است. مطابق با آمارهای ارائه شده توسط معاونت گردشگری سازمان میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری و مرکز آمار ایران، در سال ۱۳۹۵نزدیک به ۵ میلیون نفر گردشگر خارجی و فقط در بهار ۱۳۹۵بیش از ۷۵ میلیون سفر داخلی انجام شده است (نتایج آمارگیری از گردشگران ملی، ۱۳۹۵، مرکز آمار ایران). با وجود عدم در دسترس بودن اطلاعات مربوط به هزینه کرد گردشگران در بخش حمل و نقل در داخل کشور، به جرات می توان گفت هزینه های حمل و نقل سهم قابل توجهی از هزینه های سفر در ایران را شامل می شود. فلذا با طراحی مسیر مناسب برای گردشگران (داخلی و خارجی)، می تواند ضمن استفاده بهتر از مدت زمان در دسترس توسط گردشگران، صرفه جویی قابل ملاحظه ای در این زمینه انجام داد.
اهمیت مسئله از منظر محدودیت های زمانی
طبیعت ذاتی فعالیت های انسانی محدودیت آن به زمان است. بدیهی است پرداختن به مسائل دنیای واقعی و مدل سازی آن ها بدون در نظر گرفتن چنین پارامتر مهمی از قابلیت کاربرد (Applicability) کافی برخوردار نمی باشد. این نیاز و ضرورت بدیهی، سبب پیدایش نوع خاصی از مسائل مسیریابی شد که «محدود بودن افق زمانی» و «امتیازدار بودن بازدیدها» ویژگی های بارز آن ها می باشد. لازم به ذکر است ویژگی «امتیازدار بودن بازدیدها» در تعامل با «محدود بودن افق زمانی» معنادار است؛ بدین صورت که در حالت محدود نبودن افق زمانی تفاوتی در ترتیب بازدیدها از این منظر نخواهد بود و تنها هزینه ها و مسافت ها اهمیت خواهد داشت. این دو ویژگی سبب می شود که در هنگام طراحی مسیر و یا دور در مسائل خانواده مسیریابی از تمرکز صرف بر هزینه ها و مسافت ها فاصله گرفته و واقعیت زمان را در تصمیمات مد نظر قرار دهیم. طبیعتاً این گونه مسائل نسبت به حالت های بدون زمان واقعی تر هستند [۱۵]. پس از جستجوهای متعدد در ادبیات مشخص شد زمان به صور مختلف از جمله افق زمانی (Time Horizon) ، زمان سفر (Travel Time) ، پنجره زمانی (Time Window) ، مدت زمان خدمت (Service Time) در مسائل وارد شده اند که مسائل طراحی مسیر گردشگر (TTDP) بر روی حالت افق زمانی متمرکز شده و از این رو از جذابیت تحقیقاتی بالاتری نسبت به مسائل هم رده خود برخوردار است.
با بخش های آتی این مقاله که به زودی توسط «دیمکتب» منتشر خواهد شد با ما همراه باشید…
بازدیدها: 339
مطالب زیر را حتما بخوانید
مروری بر مسئله طراحی مسیر گردشگر (بخش سوم): مرور ادبیات
مروری بر مسئله طراحی مسیر گردشگر (بخش دوم): مدل ریاضی مسئله
مروری بر مسئله انتخاب سبد پروژه (بخش چهارم): زمینه های تحقیقاتی
مروری بر مسئله انتخاب سبد پروژه (بخش سوم): جنبه های کیفی مسئله
مروری بر مسئله انتخاب سبد پروژه (بخش دوم): جنبه های کمی مسئله
